问题解决概述

管季超0712

问题解决概述

一、问题和问题解决

（一）问题

1.问题的含义

    问题(problem)是指在目标确定的情况下却不明确达到目标的途径或手段而需要解决的某种疑难。具体来说，当一个人希望达到某一个目标，但又没有可供使用的现成方法时，这个人就面临一个问题。问题一般都包含三个基本的成分。第一，给定，即问题的起始状态。它是对有关问题条件的描述。第二，目标，即问题的终极状态或问题要求的答案。它是对有关问题结论的描述。第三，障碍，即问题的阻碍因素。如果没有障碍，问题解决实质上就成了回忆，而不是真正的思维过程；如果一个目标仅通过一个很简单的步骤就可以实现时，这个情境则不能构成一个典型的问题情境。

2.问题的类型

根据问题的内容，可将问题分为具体问题和抽象问题。具体问题是针对特定情境的问题，如一道数学计算题；抽象问题则是关于非特定的一般情境的问题。这种问题的概括性高，一般难以准确回答。如“人生的意义是什么”“什么是幸福”等问题。

根据问题的界定情况，又可将问题分为明确界定的问题和未明确界定的问题。前者是指问题的给定状态和目标状态均有明确的、清楚的说明。如，已知一个三角形是直角三角形，其中的一个锐角是30°，另一个锐角是多少度？后者是指问题的给定状态和目标状态没有清楚的说明，问题具有很大的不确定性。如，我们的公司如何扭亏为盈？这两类问题具体表现为四种形式：（1）明确界定了给定状态和目标状态；（2）明确界定了给定状态却没有明确界定目标状态；（3）没有明确界定给定状态，却明确界定了目标状态；（4）没有明确界定给定状态和目标状态。

根据问题的性质，又可以将问题分为归纳结构问题、转换问题和排列问题。归纳结构问题要求问题解决者从给定中发现隐含的结构形式。类比推理就属于这一类，如，画家对于（？），犹如飞行员对于飞机（答案：画笔）。转换问题要求问题解决者根据问题的给定而必须发展一系列达到目标状态的操作，不断向目标状态转化、接近，最终达到总目标，如河内塔问题。排列问题则要求问题解决者根据问题的给定必须按一定的方式排列来达到目标状态，如解密码算术题。

此外，根据问题的结构组织，斯滕伯格还把问题分为结构良好问题和结构不良问题。［美］R.J.Sternberg & W.M. Williams：《教育心理学》，288～289页，北京，中国轻工业出版社，2003。结构良好问题是指有明确解决方法的问题。例如，让一个学生从一个数中减去另一个数并得出结果，或者是让学生解决一个比较复杂的物理问题等。相反，结构不良问题是指没有明确解决方法的问题。例如，当要求一个学生自己选择题目写一篇论文时，他就遇到了一个结构不良问题，因为这个问题没有一个明显的、正确的、清晰的途径来帮助他选择一个好的题目，要求研究这个题目并最终写出一篇论文。同样，上好一堂课在很大程度上也是一个结构不良问题，因为没有一套固定的步骤能够确保教师上好一堂课。

（二）问题解决

1.问题解决的含义

问题解决（problem solving）是美国20世纪80年代数学教育界提出的主要口号。对其含义的理解众说纷纭：有人认为问题解决是一种能力，那种把数学知识用于各种情况的能力；有人认为问题解决是认知过程，那种个人在面对问题情境而没有现成方法可利用时，旨在将已知情境转化为目标情境的认知过程；也有人认为问题解决是一种创造性活动，即如何综合地、创造性地应用已学到的知识和方法去解决非常规的问题；还有人认为问题解决是教学过程，将先前已获得的知识用于新的、不熟悉的情境的过程等等。

由于理解的不同，国内外学者对问题解决的定义也各说不一。詹姆斯（W.James）将解决问题描述成通向结局的一种探索。纽厄尔和西蒙（Newell & Simon）则把问题解决看做对问题空间的搜索，并可以用计算机来模拟人的问题解决过程。而安德森认为，问题解决是受目标指引的认知性操作序列。一种活动必须是受目标指引，必须包含有一系列的操作，而且这些操作必须具有重要的认知成分，这样才能称为问题解决活动。而斯滕伯格则认为问题解决是从一个待解决的情境转移到解决方案的情境的过程，在这个过程中克服了遇到的所有问题。张大均认为问题解决是一种高级智力活动过程，是运用自己的已有知识去成功地寻找达到目标的手段或途径的过程。

综上所述，笔者认为，问题解决是一种高级智力活动过程；是问题解决者在特定的问题情境中认知问题情境，产生预期概念，在此概念驱动下激活内在的认知图示，随着情境性因素和个体经验交互作用增强，推动概念转换，逐步构建出最佳课题表征，并在头脑中对此心理表征执行序列化的认知操作，以达到目标状态的信息加工过程。它表现为问题解决者对给定问题情境的积极适应。一个完整的问题解决的信息加工过程可以分解为理解问题情境以形成课题表征和执行认知操作序列两个过程。（江琦、杨山：《问题解决的信息加工机制探析》，载《宁波大学学报》，2002（1）。）

2.问题解决的基本特征

（1）目的指向性。所有问题解决都是一种目的指向性的活动，在问题解决过程中，只有当问题解决者有明确的问题解决的目标意识，整个问题解决过程才具有可控性和有效性。

（2）认知操作序列性。问题解决必须包括一系列的认知操作，所有的问题解决的信息加工过程都有成分、策略、心理表征和知识库的参与，它们相互渗透、共同作用，形成复杂多样的认知操作序列。

（3）情境性。问题解决的信息加工由于受问题情境的潜在规定而具有临时性和偶然性，当它们为之服务的活动一停止，它们就解体。问题解决中的情境性因素由于规定了问题的性质、结构、给出状态、中间状态和目标状态，起着潜在决定问题解决行为内涵的作用。但是，具体的问题解决行为，尚需要此时此刻特定的任务和情境在问题解决者的经验连续体中究竟处于什么样的位置来决定。

（4）经验性。问题解决者的经验可视为一个连续体：一端无经验，即处于完全新异的情境；另一端的任务和情境十分熟悉，加工已达到完全自动化。对问题解决者来说，大量现实中的问题在初遇时都是新异的，需要创造性地解决，一旦解决后则易成为常规问题。经验是专家和新手间的重大差别之一，经验的渐变使专家能把更多的问题转化为常规问题，而较少付出心理努力，较少动用心理资源，表现出更大的认知灵活性和更强的问题解决能力。

二、问题解决的理论模式

（一）问题解决的理论观点

1.试误观

该观点是由美国心理学家桑代克研究猫解决打开迷笼的问题而提出来的。这一观点认为问题解决的过程是盲目的，在解决问题的过程中，强调刺激情境与反应的联结。这种联结的建立是一种尝试错误的过程，也是一系列操作的过程。同时，它也只适合于对简单问题的解决。

2.顿悟观

该观点是格式塔派心理学家苛勒在研究黑猩猩取香蕉的过程中提出的。这一观点强调了解决问题的认知成分，即个体对问题情境的理解及重组情境对问题解决的作用。但是，苛勒却认为这种顿悟是先验的，带有唯心的成分，同时，忽视了对问题解决过程的研究。

3.过程观

该观点把问题解决描述为循序渐进的分阶段的步骤或程序。比如杜威（J.Dewey）认为，问题解决是由产生困难、对困难的界定、借助已有知识找到解决问题的方法、检验假设、产生迁移五个步骤组成；而华莱士（D.B.Wallace）认为问题解决包括准备、孕育、明朗、验证四个程序。这种观点缺乏理论上的依据和说服力，以及实证研究的支持。

4.信息加工观

该观点将人看做主动的信息加工者，将问题解决看做对问题空间的搜索，使问题的当前状态发生各种变化，逐步缩小问题空间，最后和目标状态相匹配的过程。这种观点对我们理解问题解决的实质是有意义的，但是，人类的信息加工与计算机信息加工是有本质差异的。

（二）问题解决的模式

现代认知心理学家和一些教育研究者主要根据问题解决的过程观和信息加工观对问题解决进行了较深入的研究，提出了各种各样的模式。

1.奥苏伯尔模式

该模式是奥苏伯尔和鲁宾逊（F.G.Robinson）于1969年提出的。他们认为问题解决要经历四个阶段。

（1）呈现问题情境命题。这是问题表征的字面理解。奥苏伯尔认为，问题是由有意义的言语命题构成的，其中包含了目标和已知条件。一组命题之所以构成问题情境，是因为从已知条件到问题之间包含了认知空隙，学生已有知识结构中没有现成可以用于达到目标的步骤和方法。

（2）明确问题目标与已知条件。这是问题表征的深层理解。问题情境或命题是客观存在的刺激材料，它们可以激发个体回忆有关的背景命题，个体把这两种命题相联系，从而理解问题的条件和要达到的目标，这是一种有意义的接受学习形式。信息加工心理学认为，问题深层理解需要问题图式的知识。只有头脑中贮存了相关的认知图式，在解题时就能迅速识别当前问题情境。而一旦正确识别了问题情境，解题计划就有了可靠的基础，个体才能区分问题中的有关信息与无关信息，甚至能补充题目中缺乏的必要信息。

（3）填补空隙过程。这是设计解题计划并在个人意识的监控下执行解题计划的过程，也是解决问题过程的核心。个体知觉了已知条件和目标之间的空隙或差距，在目标指导下，采用适当的策略，根据某些推理规则，去操作背景命题，逐步缩小已知条件与目标之间的距离，以至最后达到目标，这一过程就是填补空隙的过程。这个过程需要个体元认知的参与，即个体必须不断反思自己推理的合理性，使思维活动始终处于自己的意识的监控之下。这种元认知监控水平的高低往往能区分出优良的解决问题者和不良的解决问题者。

（4）解答之后的检验。问题一旦得到解决，通常便会出现一定形式的检验，查明推理时有无错误，空隙填补的途径是否最为简捷等。

奥苏伯尔和鲁宾逊提出的解决问题模式强调了把原有知识分解为背景命题、推理规则和策略。从现代认知心理学来看，这里涉及陈述性知识、程序性知识和策略性知识，它对我们实际教学是很有启发的。其具体过程如图7－1所示。

图7－1奥苏伯尔和鲁宾逊解决问题模式

2.格拉斯模式

该模式是格拉斯（Glass）于1985年提出的。他认为问题解决的过程可以划分为四个阶段：形成问题的初始表征，也就是对问题的理解；制订解决问题的计划，寻找出解决问题的方法；重构问题表征，即对问题的进一步理解或对以前理解的修订；执行计划和检验结果。该模型将问题解决的四个阶段有机地联系在一起，同时提出问题解决的过程不是线性的而是曲折、迂回的过程，会遇到挫折、失败或停顿。

图7－2格拉斯的问题解决模式

3.吉克等人的模式

该模式是吉克等人在20世纪80年代末90年代初提出来的。他们根据对问题解决策略的研究，提出问题解决的四阶段：理解与表征问题、寻求解答、尝试解答、评价。并在此基础上提出了教学模式，该模式将问题解决的过程应用于教学之中，强调了对问题解决的理解与表征，学生已有认知结构或已有知识经验对问题解决的重要作用，也进一步说明问题解决不是线性关系。

图7－3吉克等人的问题解决模式

4.信息加工模式（江琦、杨山：《问题解决的信息加工机制探析》，载《宁波大学学报》，2002（1）。）

该模式强调问题的理解和执行认知操作两个环节（如图7－4、7－5）。

（1）问题理解中的交互建构模式。个体对问题情境的理解是通过情境信息和认知图式交互作用，随着对有关材料完整意义连贯性的增强，在概念推动下，完成一系列概念转换，在头脑中逐次逼近适当表征而获得的。情境信息从理论上决定了有关问题的题型、结构，并潜在地规定了问题的适当表征及加工过程。认知图式中的题型知识、图式的性质作为一种调节变量影响情境信息的可觉察的效用，并决定了人们采用线索的策略、方法和有效性。它能说明个体为何积极地或消极地利用情境信息，如何删除无关的、冗余的信息，如何收集、选择、比较、整合有关信息，如何评价某种表征及自己向适当表征逼近的过程。知觉启动使个体对有关信息具有敏感性。而目标状态和给定状态之间的张力所形成的认知失调给个体带来的压力和紧张感，则是维持个体问题解决活动的内驱力。

图7－4问题理解中的交互建构模式

（2）问题解决中的执行操作模式。从图7\|5我们可以看到，当个体获得适当的信息表征后，就以该表征作为一种提取线索，通过联想，激活储存在长时记忆中的相关信息，并将内外信息进行比较匹配。若匹配成功，产生与原经验系统中的问题解决相一致或平行的解法；若匹配失败，则回到起始阶段，重复问题理解环节；若已有经验不能完全匹配，则需要通过联想激发有关经验，生产一个新的与之匹配的“同例”。所以，主体获得的问题表征与主体头脑中与问题情境所要求的知识结构、性质的匹配程度，决定了个体在问题解决中采用的加工策略和加工成分。在此意义上，个体知识的结构化、程序化、自动化和条件化程度是作为个体的经验因素影响其认知操作过程及成败的关键原因。

图7－5问题解决中的执行操作模式

三、问题解决的心理过程（张大均：《教学心理学》，368～371页，重庆，西南师范大学出版社，1997。）

从信息加工的角度出发，将问题解决的心理过程分为相互联系的四个环节。

（一）认知课题

认知课题是解决问题的起始环节和基础。该环节要求问题解决者经过整体—部分—整体的认知过程，全面地把握课题，了解课题中的所有有用的信息。不同的学生认知课题的速度、角度和深度是不一样的。有研究表明：能力强的学生在审题时能迅速地摆脱具体的内容，一下就能抓住问题中具有基本数学意义的关系；而能力差的学生审题时一开始就“死盯住”具体数据，看到的只是一些孤立的无关紧要的材料，他们很难摆脱问题的具体内容，看不出问题的真正意义。所以，教学时教师主要是要教会学生摒弃不必要的、无关的、多余的因素，摆脱具体的数据，抽象出一般的数据关系或结构，达到正确、迅速、深入地认知课题。

（二）表征课题

该环节是通过对课题的认知与理解，在对课题进行编码的基础上，在头脑中形成课题的条件与问题的初步印象即课题表征。它是个体对面临的任务、环境信息以另一种形式在心理活动中的表现和记载，也是个体进行问题解决时所加工的对象。它可以反映在解题过程和策略的选择上。课题表征的水平对问题解决有重要的影响。比如，一个容器中有溶液1升，其中90％是酒精，10％是水，需要加多少水才能使酒精变成全部溶液的80％，而水变成全部溶液的20％？如果问题解决者能正确表征课题，即加水前与加水后的酒精量相等，就能画出简明图解（如图7－6的a），列出解题方程式；相反，如果进行了错误表征，即一个容器的液体含90％的酒精，另一个含80％的酒精，则不能解决问题（如图7－6的b）。

图7－6溶液问题图示

（三）联想与匹配

该环节是成功解决问题的关键。人们以课题表征作为一种提取线索，通过联想，激活头脑中的已有经验，获取有关的信息，并将内外信息进行比较、匹配。若匹配成功，课题即被视为已有经验系统的一个实例或同例，产生与原有经验系统中的问题解决一致的或相平行的解法。在匹配过程中，若已有经验不能提供现成的实例或同例，则需通过联想激活有关经验，生产一个可与之匹配的新的实例或同例。若匹配失败，则将重新回溯到起始阶段，检查信息选择是否可靠、课题理解是否有误、联想是否适宜，然后再一次进行匹配。如此反复进行，逐步缩小检查的范围直至匹配成功，最终解决问题。如果教师在教学中经常有意识地突出联想思路训练，在解题时指导学生思考这道题与曾经做过的哪一类题相似，是否可以借用曾经用过的某种思路、技巧或知识来解，学生就会形成一些有效的解题策略，提高解题能力。

（四）反思结果

该环节包含两层含义：一是对获得结果的整个思维过程进行检查，检验推理是否合理，答案是否正确；二是每解决一个问题后，应反思从课题可得到哪些经验和教训，值得以后借鉴。后者往往易被教师忽视，但它确实有利于积累经验，避免走弯路。反思的有效方法是：（1） 找出问题解决过程中的主要困难以及关键，搞清楚自己是怎样寻找思路的；（2） 对解题方法重新评价，找到最优解决方法；（3）解决该课题的过程中，是否有某种技巧值得吸取，是否有某种技巧以后在类似的场合用得上；（4） 弄清楚从当前的课题中可以得到哪些结论或吸取什么教训；（5） 概括出课题的一般结构、特点，总结出运用该课题解法的条件范围，以便把该课题的解法推广到同类题。当然，对于非常熟悉的、能顺利完成的习题不必过多反思。

小结

问题包含给定、目标和障碍三个基本成分。从内容上，问题可分为具体问题和抽象问题；从界定情况上，问题可分为明确界定的问题和未明确界定的问题；从性质上，问题可分为归纳结构问题、转换问题和排列问题；从结构组织上，问题可分为结构良好问题和结构不良问题。

问题解决是一种高级智力活动过程，具有目的指向性、认知操作序列性、情境性和经验性等特征。问题解决的理论观点主要有试误观、顿悟观、过程观、信息加工观。问题解决的模式主要有奥苏伯尔模式、格拉斯模式、吉克等人的模式、信息加工模式。其中信息加工模式由问题理解中的交互建构模式和问题解决中的执行操作模式构成，把问题解决分为四个环节，即认知课题、表征课题、联想与匹配、反思结果。