第七章问题解决与创新性学习

第七章问题解决与创新性学习第一节问题解决概述一、问题解决的含义（一）问题1.什么是问题?当个体在达到目标的过程中碰到障碍，难以实现预定的目的时，我们说这个人遇到了问题。问题：给定信息和要达到的目标之间有某些障碍需要被克服的刺激情境。——信息加工心理学问题就是个人觉察到的一种有目的但不知如何达到的心理困境，它不同于日常生活中我们所说的“问题”概念。认知心理学——解决问题的思维过程问题表征提出问题设计解题计划分析问题执行解题计划提出假设监控验证假设问题表征设计解题计划（设计方案）执行解题计划（执行方案）监控（评价结果）问题表征：问题表征是指形成问题空间，包括明确问题的给定条件、目标和允许的操作。包括：1.任务领域——问题的客观存在2.问题空间——对问题的主观理解（1）任务的初始状态——给定条件（2）任务的目标状态——最终目标（3）完成任务的操作和运算如果知道实际距离，求图上距离，你会算吗？试试看一条排灌渠长340米，画在比例尺是的平面图上，应画多长？340米＝34000厘米解：设应画X厘米＝X＝34000×X＝68答：应画68厘米。5001500134000X5001巩固练习（1）在比例尺是1：6000000的中国地图上，量得广州到深圳的距离是1.8厘米。请你计算，广州到深圳的实际距离大约是多少千米？解：设广州到深圳的实际距离为X厘米。＝X＝1.8÷X＝1080000010800000厘米＝108千米答：这两城的实际距离是108千米。X8.160000001600000012.问题分类（1）定义明确的问题和定义不明确的问题（2）结构良好问题和结构不良问题A.结构良好问题：具有明确的初始状态、目标状态以及解决方法的问题。（清楚规定的问题）B.结构不良问题：没有明确初始状态或目标状态或解决方法的问题。（含糊规定的问题）是哪一类问题？请问先生您贵姓？您是从乡下来的吗？您住在什么地方？如何克服考试焦虑？用1、2、3这3个数码表示的最大数字是多少？往一个篮子里放鸡蛋，假定篮子里的鸡蛋数目每分钟增加1倍，这样，12分钟后，篮子满了。那么，请问在什么时候是半篮子鸡蛋?桌子上放着一张100元的钞票，钞票上面压着高高一摞东西。如何才能在既不触动又不移动整摞物品的条件下把钱取出来？有3只蚂蚁处于同一平面的一条直线上，只听第一只蚂蚁说：“在我的后面有2只蚂蚁。”第二只蚂蚁说：“在我的前面有一只蚂蚁，在我的后面有一只蚂蚁。”第三只蚂蚁说：“在我的前面有2只蚂蚁，在我的后面有两只蚂蚁。”请问：这是怎么回事？（二）什么是问题解决？1.概念个人应用一系列的认知操作，从问题的起始状态到达目标状态的过程。在问题的情境下，经由思维与推理而达到目的的心理过程。2.问题解决类型（1）常规性问题解决河内塔问题解决（2）创造性问题解决鸡蛋问题细菌问题在抽屉里有黑色和棕色两种短袜混在一起，黑袜和棕袜数量之比为4：5，请问：为了得到一双相同颜色的短袜，你要从抽屉中取出多少只短袜来？细菌问题：有一种细菌，经过1分钟，分裂成2个，再过1分钟，又发生分裂，变成4个。这样，把一个细菌放在瓶子里到充满为止，用了1个小时。如果一开始时，将2个这种细菌放入瓶子里，那么，到充满瓶子需要多长时间?僧侣问题：有一个僧侣登山去朝圣。他早上7点出发，当天下午5点到达山顶。在他登山的途中，他走的速度并不很一致。有快、有慢，中间还停下来吃午餐。他晚上在庙里住一夜后，第二天早上7点开始下山，顺着原路回去。本来下山应该快一些的，但是他疲倦了，不敢走快，怕出意外，所以当他到达山脚时，也是下午5点。那么，在这条山路上，有没有一个地方是他在不同天同一时刻经过的呢？为什么？3、问题解决的特点：（1）问题情境性问题解决是由一定的问题情境引起的。所谓问题情境，是指用过去的手段和方法不能达到目标时令人感到不安的那种情形或状况，或者说问题情境是个体面临的刺激模式与其已有知识结构所形成的差异。（2）目标指向性问题解决的过程是问题解决者克服障碍，从问题的初始状态出发，经过中间状态，以实现目标状态的过程。（3）认知操作性问题解决必须有认知成分的参与，依赖于一系列的心理运算即认知操作，需要运用高级规则，进行信息的重组，而不是已有知识、经验简单的再现。4、问题解决的策略1.算法式策略：按照某种行动规则，保证问题解决这一定能找到问题解决的路线，以及最短路线的策略。2.启发式策略：也译作“探索法”，是一种利用个人特殊经验，常常能导致问题解决、但并不保证一定能解决问题的策略，是一种“经验性准则”。二、解决问题的过程问题解决的理论和模式1.试误说（行为主义）问题解决过程首先要通过一系列的盲目的操作，不断地尝试错误，发现一种问题解决的方法，即形成刺激情景与反应的联络，然后再不断重复巩固这种联结，直到能立即解决问题1试误说2顿悟说认为人遇到问题时，会重组问题情景的当前结构，以弥补问题的缺口，达到新的完形，从而联想起一种可行的解决方案。这一过程的突出特点是顿悟，即对问题情景的突然领悟。2顿悟说3信息加工论模式信息加工论者把问题解决看作是信息加工系统（即大脑或计算机）对信息的加工，把最初的信息转换成最终状态的信息。3信息加工理论模式2164.87531238.4765初始状态目的状态中间状态4现代认知派的模式现代认知派模式基本上都认为，问题解决就是把问题划分成诸成分，从记忆中激活旧有的信息，或寻找新的信息。如果失败了，就可能退回到最初的问题，另找方法，或重新定义问题或寻求解决问题的方法。这种问题解决不是线性的，问题解决者可能跳来跳去，跨步或联合一些步骤。4、奥苏贝尔等人的模式4、格拉斯的模式4、基克等人的模式杜威的解决问题过程的模式《我们怎样思维》（1）暗示：困惑、挫折或意识到困难的状态；（2）理智化：确定疑难究竟在什么地方，包括不太具体地指出所追求的目的，需要填补的缺口或要达到的目标；（3）假设：提出问题的种种假设；（4）推理：如有必要，连续检验这些假设，并对问题重新加以阐述；（5）用行动检验这些假设：进行验证，证实、驳斥或改正假设。杜威提出的反省思维五阶段被后人称为解决问题的五阶段，并被广为引用。奥苏伯尔1978年说：“60多年来并没有人对杜威1910年的描述作过明显改进。”解决问题的过程发现问题理解问题提出假设检验假设认知心理学——解决问题的思维过程问题表征提出问题设计解题计划分析问题执行解题计划提出假设监控验证假设三、影响问题解决的因素问题情境定势功能固着原型启发情绪与动机个性特点人际关系知识经验1.问题情境“有一个人用600元买了一匹马，又以700元卖了出去，然后，他又用800元买回来，再以900元卖出去。在这一桩卖马的交易中，他赚了多少钱？”“有一个人用600元买了一匹白马，又以700元卖出去；然后用800元买了一匹黑马，又以900元卖出去，在这两次卖马的交易中他赚了多少钱？”2.定势也称心向，指个体经由学习而积累起来的习惯倾向。它在学习和解决问题中既起积极作用，也起消极作用大象现象在印度和泰国，驯象人在大象还是小象的时候，就用一条铁链将它绑在水泥柱或钢柱上，无论小象怎么挣扎都无法挣脱。小象渐渐地习惯了不挣扎，直到长成了大象，可以轻而易举地挣脱链子时，也不挣扎。结论：小象是被链子绑住，而大象则是被习惯绑住。“下面是由几根火柴杆排成的等式。请你在一个等式中仅移动一根火柴杆，以此改变该等式，使之成为如V=V这样的真正的等式。”V=V11,V1=X1,X11=V11,V1=11.陆钦斯(Luchins，1942)的量杯实验是定势影响迁移的典型例证。实验中要求被试用容积不同的量杯（A，B，C）去量一定量的水(D)。量杯容量及要量的水量如表。实验组和控制组开始时做一道练习题，然后按要求解决其他几道题。实验组做全部的题目，而控制组只做7～11题。结果发现，实验组的被试由于先进行了一定的练习，并发现所练习的问题都可以应用三杯方法（即D=B－A－2C）来解决，就形成了定势，直接将三杯方法迁移到后面问题的解决过程中，使后面解题的速度加快，问题变得比较容易。从这一意义上来讲，定势是迁移产生的一种积极的心理因素。但是，这种定势同时又阻碍、限制了其他更简便的解决问题的方法（即D=A－C或D=A＋C）的产生，使思维僵化、因循守旧，难以灵活应用其他有效的经验来解决问题。这种定势阻碍了将其他方法迁移于目前问题的解决，因此表现为一种负迁移。实验还发现，控制组的被试都使用了最简便的解决问题的方法。3.功能固着人们把某种功能赋予某种物体的倾向称为功能固着。指个人在解决问题时表现出的思考僵化现象。对问题情境不能多方面考虑，对工具使用缺乏变通能力。梅尔(Mioler)的系绳实验：4.原型启发对解决问题能产生启发作用的事物叫原型。原型可能对问题解决产生启发作用，就是原型启发。例如，鲁班从茅草割破手受到启发而发明了锯；瓦特从壶盖被蒸汽顶起，发明了蒸汽机等等。5.情绪与动机紧张、惶恐、烦躁、压抑等消极情绪会阻碍问题解决的速度，而乐观平静的积极情绪将有助于问题的解决。动机太强使人的心情过于紧张，不易发现解决问题的重要因素。动机太弱容易被无关因素引到问题之外。只有中等强度的动机，人们的思维活动才有较大的灵活性，才能较好地解决问题。6.知识经验德格鲁特（1965）在一系列著名的实验中，比较了国际象棋大师和普通棋手的差异。给象棋大师和新手看实际比赛的棋局各5秒钟，然后打乱棋子的位置，让他们重新恢复棋局。结果发现，象棋专家正确恢复棋子的数量是20~25个，而普通棋手只有6个。但当专家和新手所看的棋局为随机排列的棋局时，他们恢复棋子的数量没有差别，都是6个。返回复习——解决问题的过程分数与百分数的学习同学们，小红的爸爸是一名粉刷工人，他正在和其他工人粉刷一面墙，他每小时粉刷这面墙的1/2，根据这一信息，你能提出什么数学问题？进球个数184321投球总数205025谁投篮最准呢？进球率姓名科比易建联姚明第二节问题解决与知识的综合运用60年代，奥苏泊尔一、奥苏伯尔问题解决模型中的知识类型及其作用奥苏伯尔和鲁宾逊问题解决模型中区分了如下三类原有知识：1．背景命题（backgroundpropositions）。指学生认知结构中与当前问题的解答有关的事实、概念和原理。学生在各门学科的学习中，系统地积累了许多这样的事实、概念和原理，当他遇到新问题时，随之而来的常常是要学习新的命题、定理与法则。为了解决当前的问题，他必须从已有知识的贮备中提取一组或多或少明确规定的命题。2．推理规则（rulesofreference）。推理规则是作出合理结论的逻辑规则。在明智的论争或进行逻辑思维的过程中，都存在着各种外显的或内隐的规则。例如，在几何证明题中，必须利用已被证明了的定理进行推理，这是必须遵守推理的规则。3．策略。解决问题的策略通常指为了便于填补问题的空隙，选择、组织、改变或者操作背景命题的一系列规则。策略的功能就在于减少尝试与错误的任意性，节约解决问题所需的时间，提高解答的概率。二、数学问题解决过程及其知识类型分析信息加工心理学家一般把解决问题过程分解为：问题表征设计解题计划（设计方案）执行解题计划（执行方案）监控（评价结果）问题表征提出问题设计解题计划分析问题执行解题计划提出假设监控验证假设（一）问题表征：是指形成问题空间，包括明确问题的给定条件、目标和允许的操作。问题表征就是审题，即了解题意的过程。问题的表层理解：指解题者逐字逐句读懂描述问题的每一个句子。（词语知识和事实知识——陈述性知识）问题的深层理解（问题深层理解也称问题综合，指在问题表层理解的基础上，进一步把问题的每一陈述综合成条件和目标统一的心理表征。问题深层理解又包括两个方面：识别问题类型，以及区分问题中的有关信息与无关信息。）案例修一条水渠每天修3.5千米，20天