认知心理学问题解决-PPT课件.pptx

1、第十章 问题解决 对问题解决的几种理解 问题表征 问题解决策略 问题表征与策略的关系 影响问题解决的其他心理因素 n 尝试错误说n 顿悟说n 多阶段理论n 技能说n 信息加工说n美国心理学家桑代克（E. L. Thorndike，1874-1949）提出尝试错误说n桑代克制作了多种迷箱和迷津n用猫进行迷笼实验n桑代克认为，n问题解决是一种尝试-错误（trial and error）的过程，带有渐进的性质n动物，至少低等动物并未在问题解决中表现出进行推理，其行为完全可用尝试-错误加以说明n人类在解决问题中也有尝试-错误现象n格式塔心理学提出顿悟说。n顿悟说认为，问题解决要求看出问题情境中的各种关

2、系，而对这种关系的理解是突然产生的，既出现顿悟（insight），问题解决是通过顿悟而实现的。n德国心理学家苛勒（Wolfgang Khler，1887-1967)对黑猩猩的思维进行了长达7年的研究。黑猩猩突然对问题情境中的关系有了理解，由于顿悟而解决了问题。n苛勒不同意尝试-错误说，认为桑代克安排的实验使动物看不到整个问题的情境，因而出现尝试-错误现象，否则是不会出现的。n苛勒认为，动物解决问题的过程并不是尝试错误的过程，而是对问题情景的一种顿悟，即通过对原来知觉情景的改造，突然找到问题解决的方法。n格式塔心理学还认为，人也是通过顿悟来解决问题的。n美国实用主义哲学家杜威（John Dewe

3、y，1859-1952）将问题解决看作多阶段的过程：n发现或认出问题，即感受到困难；n确定并说明问题，把有关的东西分出来；n形成各种可能的解决办法；n对各种可供选择的解决办法进行思索或推理，以确定一个最合适的办法；n考验所选择的那个办法。n杜威的看法对后来将问题解决分为四个阶段有很大影响，并延续至今。n问题解决是熟悉问题、孕育、明朗和验证解决方法的过程。n准备（Preparation）n孕育（Incubation）n明朗（Illumination）或启示n验证（Verification）n问题解决是一种技能n问题解决需要运用过去经验n问题解决能力能通过练习而发展提高n问题解决需要调整和排列许多

4、成分和次要技能，并受次要技能发展程度的影响n认知心理学用信息加工观点来研究人的问题解决过程n代表人物：Newell,Shaw, & Simonn把人类问题解决的过程和计算机问题解决的过程进行类比，用计算机模拟人类问题解决行为n问题解决是问题解决者从问题初始状态出发，搜寻恰当的路径到达目标状态的过程，即在问题空间进行搜索的过程。 问题解决步骤n问题表征，即识别和理解问题n设计或规定解决问题的策略n执行策略n评价问题解决的进展问题的种类n界定清晰的问题（well-defined problem）n界定含混的问题（ill-defined problem）n对抗性问题（adversary proble

5、m）n非对抗性问题（non-adversary problem）n语义丰富的问题（semantic rich problem）n语义贫乏的问题（semantic impoverished problem） n界定清晰的问题（well-defined problem）n界定清晰的问题是指初始状态（initial state）、目标状态（goal state）以及由初始状态如何到达目标状态的一系列过程都很清楚的问题。n界定含混的问题（ill-defined problem） n界定含混的问题是指对问题的初始状态或目标状态没有清楚的说明，或者对两者都没有明确的说明，这些问题具有很大的不确定性。 n对

6、抗性问题（adversary problem）n解决对抗性问题时，人们不仅要考虑自己的解题活动，而且这种活动还要受对手解题活动的影响。n非对抗性问题（non-adversary problem）n非对抗性是指在解决问题时没有对手参与的问题。 n语义丰富的问题（semantic rich problem）n如果解题者对所要解决的问题具有很多相关的知识，这种问题称为语义丰富的问题。n语义贫乏的问题（semantic impoverished problem）n如果解题者对要解决的问题没有相关的经验，这种问题称为语义贫乏的问题。n设在下列加法算式中，有10个不同的字母，每个字母分别代表0至9的一个数

7、码。现已知字母D=5，要求找出每一个字母所代表的一个数码，运用通常的加法规则，使得下面的算式得以成立：nD O N A L Dn+G E R A L DnR O B E R T密码算题5 2 6 4 8 5+1 9 7 4 8 57 2 3 9 7 0n认知心理学家将信息在头脑中的呈现方式统称为表征。n问题空间是人们对问题的内部表征。 问题空间（problem space）n问题空间是指问题解决者对所要解决的问题的一切可能的认识状态，包括对问题的初始状态和目标状态的认识，如何由初始状态转化为目标状态以及有关的算子的认识等。n问题表征的四个因素n问题的初始状态n目标状态n算子n对算子的约束表征是

8、问题解决的中心环节n问题表征直接影响着问题解决者所考虑的一系列合法、适当的步n如果一个问题得到了正确的表征，可以说它已解决了一半（Simon，1986）n有时按常规方式表征的问题难以求解，但若换一个角度来表征同一个问题，问题就迎刃而解了（Simon，1991）n策略是人对信息加以操作的办法、计划、方案，它使人的认知活动成为有组织的有机的统一体n采用什么样的策略解决问题，是影响问题解决效率的一个很重要的心理因素n好的策略，有利于问题的解决n9+3+2+4+5+6+7+8+1+5=？n(9+1)+(8 +2)+(7+3)+(6+4)+(5+5)=50n(1+9)92+5=50n算法n启发式n手段-

9、目的分析n逆向搜索n爬山法n算法策略（algorithm strategy）是在问题空间中随机搜索所有可能的解决问题的方法，直至选择一种有效的方法解决问题n把解决问题的方法一一进行尝试，最终找到解决问题的答案n优点：它能够保证问题的解决n缺点：需要大量的尝试，因此费时费力n当问题复杂、问题空间很大时，人们很难依靠这种策略来解决问题n有些问题也许没有现成的算法或尚未发现其算法n启发法（heuristic method）是人根据一定的经验，在问题空间内进行较少的搜索，以达到问题解决的一种方法n优点：较省时省力n缺点：启发法不能完全保证问题解决的成功n手段-目的分析（mean-end analysi

10、s）是将需要达到的问题的目标状态分成若干子目标，通过实现一系列的子目标最终达到总目标。n基本步骤n比较初始状态和目标状态，提出第一个子目标n找出完成第一个子目标的方法或操作n实现子目标n提出新的子目标n上述步骤循环往复，直至问题的解决n手段-目的分析是常用策略，对解决复杂问题有重要应用价值。河内塔问题目标：将盘从柱1移到柱3，且保持原大小顺序。河内塔问题规则：每次只能移动一个圆盘；大盘不能放在小盘上；在移动时可利用柱2。n逆向搜索（backward search）是从问题的目标状态开始搜索，直至找到通往初始状态的通路或方法。n逆向搜索更适合于解决那些从初始状态到目标状态只有少数通路的问题。n池

11、塘问题n爬山法（hill climbing method）是类似于手段-目的分析法的一种解题策略。n人在爬山时考虑指定的起始点，然后选取与起始点邻接的未被访问的任一节点，向目标方向运动，并且在爬山过程中对每一节点下面的可能路程进行排序，逐步逼近目标。这种方法称为爬山法。n爬山法是采用一定的方法逐步降低初始状态和目标状态的距离，以达到问题解决的一种方法n就像登山者为了登上山峰，需要从山脚一步一步登上山峰一样n最麻烦的问题：小丘，山脊，平台n使用手段-目的分析时，有时为了达到目的，不得不暂时扩大目标状态与初始状态的差异，以有利于最终达到目标。启发式策略的本质特征：选择性n选择性是启发式策略的基本特

12、征n一般来说，特定的问题解决需要经过多次摸索才能完成。在摸索过程中，有些经验或尝试被放弃了，有些则被继续使用n这种不断摸索和试探的反复试验法并不是随机的或盲目的，事实上，它具有很强的选择性。人们从错误中吸取教训，从成功中获得经验，在选择试误过程中逐步逼近目标n启发式是人从实际经验得出的能在问题空间中有效地限制搜索量的问题解决策略。n选择，就其本身而言，是问题解决者对所要解决的特定问题中所包含的各种信息作出区分、优化的过程。n启发式策略的选择性基于多种经验法则（或直观推断法），它们提示问题解决者应先行搜索哪些路径和在已搜索了的路径中哪些有希望通向目标。n启发式策略的选择性与外界某种环境信息的反馈

13、密切相关。n专业知识n定势n功能固着n动机n情绪n人际关系n类比n专家与新手n专家（expert）是具有专门知识的（domain-specific knowledge）人。n新手（novice）是专门知识较少的人。n专家解决相应的问题要容易得多。n专家与新手的区别n知识数量上的差异：专家存储的知识多于新手。n知识组织方式上的差异：专家根据问题的深层结构（运用相同定理）进行分类，新手往往根据问题的表面结构特征进行分类。nH. A. Simon & D. P. Simon (1978)发现：n专家：“很明显，400米/秒的一半是200米/秒。”n新手：“平均速度=（初速+末速）/2n =（0+40

14、0米/秒）/2=200米/秒”。nLarkin（1981）n专家：n如果量v，v0和t是已知的n那么，加速度a也是已知的n新手：n如果目标是计算量xn并且有一个物理定律包含有xn那么，尝试用那个定律计算x 实验五n目的：通过比较广告设计专家、新手和生手的问题表征，研究广告设计专家的问题表征特点及过程。n任务：用30分钟为一种假想的家用机器人设计一张招贴画形式的广告方案。n被试：专家9人；新手20人；生手20人。 n材料：广告设计任务说明；引导式问卷，n口语纪录分析。n 时勘，傅小兰，王辉，张侃，郭素梅. (1998). 广告设计专家的任务理解过程。心理学动态, 6(1), 58-63。结 论n

15、广告设计问题表征的思维结构要素主要包括信息提取、先期经验、算子和算子约束。n问题表征过程分四个阶段：n首先从问题陈述中提取信息。专家的特点是注重提取关键信息；n然后进入搜索先期经验阶段。专家的特点是注重体现设计对象的具体明确的、可操作性的特征；n然后进入确定算子阶段。专家的特点是注重以启发式有效地缩小问题空间，选择算子时对各种具体约束的考虑已趋于自动化；n最后是表征结果的输出。新生知识先期知识无关知识算子约束知识库设计任务(输入)提取任务信息厂家信息产品信息设计要求用户信息搜索先期经验形象功能公司要求吸引消费者体现创造性确定算子广告设计通用算子特定任务专用算子任务表征(输出)广告设计专家任务理

16、解过程模式图专家技能的五条原则nGreen & Gilhooly, 1992n专家记忆得更好n专家采用不同的问题解决策略n专家拥有更好和更为深入、广泛的表征n专家的优势在于他们的知识，而不在于他们的某些基本能力n专家之所以成为专家大量练习的结果如何成为一个专家n熟能生巧n练习产生组块n从问题解决的尝试和指导中学习：程序化n从错误中学习：吃一堑长一智n定势（set）是指重复先前的心理操作所引起的对活动的准备状态。n积极的影响n消极的影响问题序列容器的容积目标ABCP121127310021416325993184310549426215205943162349320715393188287632

17、5Luchins（1942）量水实验B-A-2CA-C A+C A-C nLuchins（1942）量水实验结果n间接法：B-A-2Cn实验组81%n控制组0n直接法：A-C 或 A+Cn实验组17%n控制组100%n人们把某种功能赋予某种物体的倾向称为功能固着（functional fixation）。n在解决问题的过程中，人们能否改变事物固有的功能以适应新的问题情景的需要，常常成为解决问题的关键。n在功能固着的影响下，人们不易摆脱事物用途的固有观念，因而直接影响到人们灵活地解决问题。请把点燃的蜡烛固定在墙上。组别组别工具工具事先练习事先练习工作工作变更使用、解变更使用、解决新问题决新问题人

18、数人数成绩成绩(%)实验组实验组钻子钻子钻洞钻洞支撑绳索支撑绳索14147171箱子箱子装物品装物品做垫脚台做垫脚台7 74343钳子钳子打开铁丝结打开铁丝结支撑木架支撑木架9 94444锤锤称重量称重量击钉入木击钉入木12127575区别针区别针夹纸夹纸做挂钩做挂钩7 75757控制组控制组钻子钻子支撑绳索支撑绳索1010100100箱子箱子做垫脚台做垫脚台7 7100100钳子钳子支撑木架支撑木架1515100100锤锤击钉入木击钉入木1212100100区别针区别针做挂钩做挂钩7 78686功能固着对解决问题的影响n灵活机智地使用已有的工具或材料，使之服务于解决问题的目的。n要具有功能变

19、通的能力，需要n有丰富的知识，熟悉物体的不同功能n要具有思维的灵活性n人们对活动的态度、社会责任感、认识兴趣等，都可以成为发现问题的动机，影响到问题解决的效果。n动机的强度不同，影响的大小也不同：倒U形曲线关系。n在一定的限度内，动机的强度和解决问题的效率成正比。n但动机太强或太弱都会降低解决问题的效果。n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。n动机太弱容易被无关因素引到问题之外。n中等强度是解决问题的最佳水平。n紧张、惶恐、烦躁、压抑等消极的情绪会阻碍问题解决的速度；n乐观、平静、积极的情绪将有助于问题的解决。 n人处在一个复杂的社会中，解决问题不仅受个人心理因素的影响，也

20、要受到人们之间相互关系的影响。n从众现象（conformity）：人在解决问题时，往往要求与周围的人方式一致。n团体内的相互协作和互相帮助，是使问题得以迅速解决的积极因素；互不信任、人际关系紧张则会妨碍问题的解决。7、类比肿瘤问题：假设您是一名为胃部患有恶性肿瘤的患者进行治疗的医生。现在手术是不可能的，而如果什么都不做的话，患者就会死亡。如果使用放射治疗的话，虽然肿瘤会被破坏，但强烈的放射线在到达肿瘤之前，会破坏健康的组织。微弱的放射线虽然对健康的组织没有什么破坏，但也不能起到破坏肿瘤的作用。针对这种情况，应该采用什么样的治疗方法呢？要塞问题：在一个国家的中央有一个独裁者，他住在要塞里。通向要塞的路有很多。有一个将军打算用武力攻下要塞。如果全军一起进攻的话，可以攻下，但是在各条路上都埋有地雷，如果人数少的话，可以安全通过，如果是大部队前进的话，地雷就会爆炸，周围的村庄也会遭殃。将军进行了简洁的部署，让大部队分成小分队，分别从各条路向中央要塞进军，在达成一致后，再一起向要塞发起攻击。结果，将军顺利攻下要塞