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1、第十五讲第十五讲 问题解决与专长问题解决与专长郝郝 宁宁 副教授副教授华东师范大学心理与认知科学学院华东师范大学心理与认知科学学院1问题解决与专长本本 讲讲 纲纲 要要 问题解决的概述问题解决的概述 特殊领域的问题解决特殊领域的问题解决 特殊领域问题解决研究的启示特殊领域问题解决研究的启示 培养学生的问题解决能力培养学生的问题解决能力2问题解决与专长1 问题解决概述问题解决概述 n问题是这样一种情境：个体想做某件事，但不能问题是这样一种情境：个体想做某件事，但不能马上知道完成这件事所需采取的一系列行为。马上知道完成这件事所需采取的一系列行为。n问题的三种成分：问题的三种成分： （1）给定的信息
2、：有关问题初始状态的描述；）给定的信息：有关问题初始状态的描述； （2）目标：有关目标结果状态的描述；）目标：有关目标结果状态的描述； （3）障碍：种种需要解决的因素。）障碍：种种需要解决的因素。1.1 问题及其分类问题及其分类3问题解决与专长n问题有两个关键特征（问题有两个关键特征（Jonassen，2000） （1）问题是某种情境（指目标状态与当前）问题是某种情境（指目标状态与当前状态之间的差异）下的一个未知状态。状态之间的差异）下的一个未知状态。 （2）发现或解决这个未知状态必须具有一）发现或解决这个未知状态必须具有一定程度的社会、文化或智力上的价值。定程度的社会、文化或智力上的价值。4
3、问题解决与专长n问题的分类问题的分类 （1）结构良好问题）结构良好问题(well-structured problem)，即，即具有明确初始状态、目标状态及解决方法的问题。具有明确初始状态、目标状态及解决方法的问题。 （2）结构不良问题）结构不良问题(ill-structured problem)，指没，指没有明确的初始状态、目标状态或解决方法的问题。有明确的初始状态、目标状态或解决方法的问题。5问题解决与专长n问题解决（问题解决（problem solving）是问题解决者面）是问题解决者面临问题情境而没有现成方法可用时，将已知情境临问题情境而没有现成方法可用时，将已知情境转化为目标情境的认
4、知过程。（皮连生，转化为目标情境的认知过程。（皮连生，1996）n问题解决的三个基本特征：问题解决的三个基本特征： （1）目标指向性；）目标指向性； （2）将总目标分解为多个子目标；）将总目标分解为多个子目标； （3）算子（）算子（operator）1.2 问题解决的界定问题解决的界定6问题解决与专长n试误说试误说n顿悟说顿悟说n问题解决的认知观点问题解决的认知观点1.3 问题解决的理论问题解决的理论7问题解决与专长w明确问题（明确问题（identify the problem）w定义和表征问题（定义和表征问题（define and represent problem）w搜索可行的策略（搜索可
5、行的策略（explore possible strategies）w按照策略行事（按照策略行事（act on the strategies）w复查和评价活动效果（复查和评价活动效果（look back and evaluate the effects of your activities） 以上过程称为以上过程称为IDEAL1.4 问题解决的一般过程问题解决的一般过程8问题解决与专长l例例1：抽屉里有黑、白两种袜子，它们相互：抽屉里有黑、白两种袜子，它们相互混合在一起，它们的个数比例是混合在一起，它们的个数比例是4：5。请。请问，你要取出多少袜子才能确保其中有两问，你要取出多少袜子才能确保其中
6、有两只是同颜色的？只是同颜色的？问题表征的重要性？9问题解决与专长l例例2：一个和尚到山顶一座庙里烧香。他日：一个和尚到山顶一座庙里烧香。他日出步行上山，日落时才到达山顶。烧完香出步行上山，日落时才到达山顶。烧完香后他在山上住了一宿。第二天，他日出下后他在山上住了一宿。第二天，他日出下山，中午就到了山脚。请问，该和尚在上山，中午就到了山脚。请问，该和尚在上山下山时，是否会在特定时刻同时经过某山下山时，是否会在特定时刻同时经过某一地方？一地方？10问题解决与专长l例例3：两个火车站相距：两个火车站相距100千米，某周六下午千米，某周六下午2：00，两列火车分别共两站相向而行，正当火车驶，两列火车
7、分别共两站相向而行，正当火车驶出车站时，有一只鸟从第一列火车出发飞向第二出车站时，有一只鸟从第一列火车出发飞向第二列火车，到达第二列火车后，又飞回第一列火车，列火车，到达第二列火车后，又飞回第一列火车，如此反复，直到两车相遇，如果两列火车的速度如此反复，直到两车相遇，如果两列火车的速度都是每小时都是每小时25千米，小鸟飞行速度试每小时千米，小鸟飞行速度试每小时100千米，请问在两车相遇之前，小鸟飞行了多少千千米，请问在两车相遇之前，小鸟飞行了多少千米？米？11问题解决与专长l例例4：小王是杂货铺的小老板。店中有种手：小王是杂货铺的小老板。店中有种手电筒，进价电筒，进价18元，零售价元，零售价2
8、1元。一天，某元。一天，某顾客来买手电筒，给小王一张顾客来买手电筒，给小王一张100元大钞，元大钞，小王没零钱，只好拿这小王没零钱，只好拿这100元大钞向隔壁店元大钞向隔壁店老板小李换了零钱，找给顾客。顾客走后，老板小李换了零钱，找给顾客。顾客走后，小李发现这小李发现这100元钞票是假币，小王只好又元钞票是假币，小王只好又赔偿给小李赔偿给小李100元。请问，小王在这次交易元。请问，小王在这次交易中总共损失的多少钱？中总共损失的多少钱？12问题解决与专长w减少差异法减少差异法w手段目的分析法手段目的分析法w逆推法逆推法w类比法类比法1.5 问题解决的一般方法问题解决的一般方法13问题解决与专长影
9、响方式影响方式1 1：问题情境中的刺激模式与个人的知识结：问题情境中的刺激模式与个人的知识结构越接近，问题就越容易解决。构越接近，问题就越容易解决。1.6.1 问题情境问题情境1.6 影响问题解决的一般因素影响问题解决的一般因素14问题解决与专长影响方式影响方式2 2：问题情境中所包含的物件或事实太少或：问题情境中所包含的物件或事实太少或太多都不利于问题的解决。太多都不利于问题的解决。问题：你能看见右侧图上与左上图相同的箭头吗？问题：你能看见右侧图上与左上图相同的箭头吗？ 15问题解决与专长问题：你能看见右侧图上与左上图相同的箭头吗？问题：你能看见右侧图上与左上图相同的箭头吗？ 16问题解决与
10、专长 “树上有十只鸟，开枪打死一只，还剩几只？树上有十只鸟，开枪打死一只，还剩几只？ 17问题解决与专长1.6.2 心理定势心理定势 问题问题问题问题1 1 1 1： 1= 51= 51= 51= 5 2= 20 2= 20 2= 20 2= 20 3= 130 3= 130 3= 130 3= 130 4= 605 4= 605 4= 605 4= 605 5= ? 5= ? 5= ? 5= ?18问题解决与专长问题问题2:2: 把把一一盒盒蛋蛋糕糕切切成成8 8份份，分分给给8 8个个人人，但但蛋蛋糕糕盒里还必须留有一份。盒里还必须留有一份。19问题解决与专长问题问题3:3: 在该罗马数字
11、在该罗马数字99上，加一条线以使其成上，加一条线以使其成为为66但不能折叠纸。但不能折叠纸。20问题解决与专长w定势是指由先前的活动所形成的并影响后继活动定势是指由先前的活动所形成的并影响后继活动趋势的一种心理准备状态。趋势的一种心理准备状态。w它在思维活动中表现为一种易于以习用的方式解它在思维活动中表现为一种易于以习用的方式解决问题的倾向。决问题的倾向。w想一想想一想：定势在问题解决中起积极作用还是消极：定势在问题解决中起积极作用还是消极作用？作用？21问题解决与专长问题问题: :如下如下图形可否加一条形可否加一条线变成两个三角形成两个三角形? ?1.6.3 功能固着功能固着22问题解决与专
12、长问题：用一笔连成的四根直线，穿过下面方阵中的问题：用一笔连成的四根直线，穿过下面方阵中的所有所有9 9个点。个点。 1.6.4 认知结构的限制认知结构的限制23问题解决与专长1.6.5 动机和情绪状态动机和情绪状态24问题解决与专长 （1）创造恰当气氛，鼓励主动质疑；）创造恰当气氛，鼓励主动质疑； （2）提供难度适当的问题；）提供难度适当的问题； （3）帮助学生正确表征问题；）帮助学生正确表征问题； （4）帮助学生养成分析问题的习惯；）帮助学生养成分析问题的习惯； （5）帮助学生从记忆中提取信息；）帮助学生从记忆中提取信息； （6）训练学生陈述自己的假设及其步骤。）训练学生陈述自己的假设及其
13、步骤。1.7在教学中进行问题解决能力的培养在教学中进行问题解决能力的培养25问题解决与专长w早期问题解决研究的缺陷：研究早期问题解决研究的缺陷：研究“知识贫知识贫乏乏”的任务的任务wAI研究的启示研究的启示w专长研究的兴起专长研究的兴起2 特殊领域的问题解决特殊领域的问题解决 2.1 缘由缘由26问题解决与专长w目的在于揭示专家之所以杰出的实质。此研究对于目的在于揭示专家之所以杰出的实质。此研究对于问题解决研究的意义在于，其结论可为解释特殊领问题解决研究的意义在于，其结论可为解释特殊领域的问题解决提供启发和依据。域的问题解决提供启发和依据。w实际上是一种纵向意义的研究。实际上是一种纵向意义的研
14、究。w通常要求被试在解决问题过程中做出声报告，或者通常要求被试在解决问题过程中做出声报告，或者回忆所想到的问题。前类资料可用来了解回忆所想到的问题。前类资料可用来了解思维过程思维过程，后类资料可用来解释如何后类资料可用来解释如何表征问题表征问题。2.2 专家新手比较专家新手比较27问题解决与专长n筛选出某一领域的专家与新手筛选出某一领域的专家与新手 （1）社会身份）社会身份 （2）他人评定）他人评定 （3）经验年限）经验年限 （4）操作绩效）操作绩效n给这些专家与新手提出一系列的任务；给这些专家与新手提出一系列的任务；n比较专家与新手如何完成这些任务的。比较专家与新手如何完成这些任务的。2.3
15、 研究步骤研究步骤28问题解决与专长流程图流程图外在行为外在行为认知过程认知过程问题解决问题解决动作技能动作技能多维度比较多维度比较揭示差异揭示差异？分析分析归纳专归纳专家的优家的优势或特势或特征征29问题解决与专长目的：探讨国际象棋大师高棋艺的实质。目的：探讨国际象棋大师高棋艺的实质。被试：国际象棋大师和棋力较弱的棋手。被试：国际象棋大师和棋力较弱的棋手。任务：复盘任务：复盘结果：专家的复盘更好。结果：专家的复盘更好。原因：专家拥有的棋位模式更多。原因：专家拥有的棋位模式更多。de Groot（1965）的实验）的实验l请思考：这种棋位模式是什么？它对弈棋是如何发请思考：这种棋位模式是什么？
16、它对弈棋是如何发挥作用的？挥作用的？30问题解决与专长w专家能够知觉到大量的有意义模式。专家能够知觉到大量的有意义模式。w拥有高超的短时记忆和长时记忆。拥有高超的短时记忆和长时记忆。w技能执行的速度更快，很少出错。技能执行的速度更快，很少出错。w表征问题的相对时间较长。表征问题的相对时间较长。w问题表征的层次更深，能理解问题的深层次含义以问题表征的层次更深，能理解问题的深层次含义以及所蕴藏的原理。及所蕴藏的原理。w有较强的自我监控技能。有较强的自我监控技能。2.3 专家新手问题解决的差异之处专家新手问题解决的差异之处31问题解决与专长n问题：专家更杰出的问题解决能力，其实问题：专家更杰出的问题
17、解决能力，其实质是什么？质是什么？ 领域知识起着重要作用，例如：专家具领域知识起着重要作用，例如：专家具有更丰富且结构更为良好的陈述性知识，有更丰富且结构更为良好的陈述性知识，具有大量自动化的基本技能，具有强有力具有大量自动化的基本技能，具有强有力的领域特殊的策略。的领域特殊的策略。2.4 差异的实质差异的实质32问题解决与专长n实践的效果。实践的效果。“中小学天才教育课程计划中小学天才教育课程计划”。 （1）策略不具备迁移性；）策略不具备迁移性； （2）学生已经掌握了这些策略。）学生已经掌握了这些策略。3 特殊领域问题解决研究的启示特殊领域问题解决研究的启示 3.1 是否需要传授一般问题解决
18、策略？是否需要传授一般问题解决策略？33问题解决与专长 （1）人似乎不善于自发使用演绎推理的逻辑，仅在）人似乎不善于自发使用演绎推理的逻辑，仅在自己熟悉的领域得出合乎逻辑的结论。自己熟悉的领域得出合乎逻辑的结论。 （2）教给抽象逻辑规则，对日常思维无作用。）教给抽象逻辑规则，对日常思维无作用。 （3）这些规则不能运用到不熟悉的领域。）这些规则不能运用到不熟悉的领域。3.2 是否需要传授一般推理策略是否需要传授一般推理策略34问题解决与专长n能否成功地使用一般问题解决策略和一般推能否成功地使用一般问题解决策略和一般推理规则的关键是，人是否已经具备了特定领理规则的关键是，人是否已经具备了特定领域的
19、相应知识。域的相应知识。3.3 特定领域知识的重要性特定领域知识的重要性35问题解决与专长n问题问题1：培养问题解决的能力，实质是培养什：培养问题解决的能力，实质是培养什么？么？4 培养学生问题解决的能力培养学生问题解决的能力 n问题问题2：特殊领域的知识又包括什么？：特殊领域的知识又包括什么？36问题解决与专长n丰富学生的陈述性知识，因为此类知识影响对问丰富学生的陈述性知识，因为此类知识影响对问题的表征以及搜索解决方案的过程。题的表征以及搜索解决方案的过程。 （1）对基本概念、事实进行整理。）对基本概念、事实进行整理。 （2）以网络形式将概念、事实串连起来。）以网络形式将概念、事实串连起来。
20、 （3）必要时，配以图片说明。）必要时，配以图片说明。 （4）概念陈述清晰明了。）概念陈述清晰明了。 （5）要求学生自己整理有关的观念性知识。）要求学生自己整理有关的观念性知识。4.1 形成有组织的知识结构形成有组织的知识结构37问题解决与专长n问题：对于解应用题、写文章、计算机编程、教师问题：对于解应用题、写文章、计算机编程、教师教学来说，基本技能是什么？教学来说，基本技能是什么？n举措：怎样训练基本技能？举措：怎样训练基本技能？ （1）确定哪些技能是解决该领域一般问题所必须掌）确定哪些技能是解决该领域一般问题所必须掌握的基本技能。握的基本技能。 方法：查看教学大纲；访谈专家教师；任务分析方
21、法：查看教学大纲；访谈专家教师；任务分析 （2）促进技能自动化。）促进技能自动化。 方法：分解练习；促进组合；及时反馈方法：分解练习；促进组合；及时反馈4.2 促使技能达到自动化的程度促使技能达到自动化的程度38问题解决与专长n教师要正确教授策略，并加以示范，不仅使学生教师要正确教授策略，并加以示范，不仅使学生掌握策略的操作步骤，更要使学生掌握使用策略掌握策略的操作步骤，更要使学生掌握使用策略的条件。的条件。n给学生提供在实践中运用该策略的机会，并提供给学生提供在实践中运用该策略的机会，并提供不同的问题情境。不同的问题情境。n培养学生正确的归因倾向。培养学生正确的归因倾向。n培养学生元认知的能
22、力。培养学生元认知的能力。4.3 教授学生掌握特殊领域的策略教授学生掌握特殊领域的策略39问题解决与专长对本讲内容，有任何疑问吗？对本讲内容，有任何疑问吗？40问题解决与专长1 胡谊，吴庆麟胡谊，吴庆麟. 质性比较专家与新手的物理问题解决过程质性比较专家与新手的物理问题解决过程. 应用心理学应用心理学, 2004（3）：）：12-172 Chi M T H, Feltovich P J, Glaser R. Categorization and representation of physics problems by experts and novices. Cognitive Science, 1981,5: 121-152.3 Anderson J R. Cognitive Psychology and Its Implications: Fifth Edition. New York: Worth Publishing, 2000本讲推荐阅读资源本讲推荐阅读资源41问题解决与专长本本 讲讲 结结 束束42问题解决与专长
