认知心理学-第十章--问题解决(1)
心理学考研认知心理学复习要点：问题解决
心理学考研认知心理学复习要点：问题解决一、问题及含义1、当人们想要达到一个特定的目标，但又不能立即找到达到该目标的合适的路径时，人们所从事的活动，都可以称作问题解决。
2、问题的特征每个问题都包含着三个特征，即：⑴初始状态，它描述了问题开始时的情境;⑵目标状态，当问题得到解决时，人们达到目标状态;⑶障碍，它描述了一些限制，这些限制使得从初始状态向目标状态迈进有困难。
3、问题解决的步骤①问题的确定②问题的定义和表征③策略的形成④信息组织⑤资源分配⑥监控⑦评估4、简述理解问题的二个步骤理解问题所需的第一个步骤是注意重要的或相关的信息，而忽视无关的材料;理解问题的第二个重要的步骤是确定如何表征问题。
二、问题解决的途径1、所谓算法是指迟早总会产生解决办法的方法。
一种叫做穷尽搜索的方法，就是一种算法。
使用这种方法时，人们会尝试一个问题的所有可能的答案。
2、一般来说，人们花在搜索答案上的时间，粗略地同问题空间的大小成比例。
问题空间是指，对于一个问题解决来说，所出现的所有可能的解决办法。
通常一个问题还可能有其它的解决办法。
然而，如果问题解决者没有意识到这些解决办法，那么，这些解决办法将不被包括在问题空间里。
问题空间的大小是可以变化的。
在问题解决活动中，人们使用最为广泛的策略是手段-目的分析和类推。
3、在小人和魔鬼过河测试中，如果将小人和魔鬼改成不同国家的居民，问题的性质并没有发生任何改变，这些有着同样的根本结构和解决办法，但细节不同的问题称作问题同构。
三、论述影响问题解决的因素有哪些?(理论联系实际)⑴专业知识。
专家在特定领域的代表性任务上，总是有不俗的表现。
大多数认知心理学家认为，一个人要想成为某一个领域的专家，至少需要10年的努力和实践。
Ericsson和他的同事们(1993)发现，一组20岁的老练的小提琴演奏者，每个人都花过10000多个小时的时间认真地练习。
专家并不只是比其他人更“聪明”。
Ceci和Liker发现，赌赛马方面的专家，其智商并不比非专家高，主要是在他们自己的专业领域里胜过他人。
认知心理学-第十章--问题解决
用猫进行迷笼实验
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桑代克认为，
问题解决是一种尝试-错误（trial and error）的过程，带有渐进的性质
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
人类在解决问题中也有尝试-错误现象
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2、顿悟说
格式塔心理学提出顿悟说。 顿悟说认为，问题解决要求看出问题情境中的各种
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。
格式塔心理学还认为，人也是通过顿悟来解 决问题的。
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3、多阶段理论
美国实用主义哲学家杜威（John Dewey，1859-1952）将问题 解决看作多阶段的过程： 发现或认出问题，即感受到困难； 确定并说明问题，把有关的东西分出来； 形成各种可能的解决办法； 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； 考验所选择的那个办法。
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
非对抗性问题（non-adversary problem） 非对抗性是指在解决问题时没有对手参 与的问题。
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语义丰富的问题（semantic rich problem） 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。
语义贫乏的问题（semantic impoverished problem） 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。
第十章 问题解决
1
提纲
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
认知心理学 第七章--第十章
第七章表象第一节表象知觉表征一、表象与知觉机能等价（一）定位实验Podgorny和Shepard（1978）进行的视觉定位实验如下，实验分3组：1、知觉－记忆组。
示例2、带栅格的表象组。
示例3、不带栅格的表象组。
示例实验材料与结果：图示实验结论：3个组实验结果无显著差异，有四种共同的反应模式。
说明知觉条件和表象条件下完成同一作业的情况是一样的或相似的。
支持了表象与知觉机能等价。
(二)锐敏度实验Finke&Kosslyn，19801、边缘视觉锐敏度实验。
实验材料及过程2、表象锐敏度实验。
结果：表象鲜明组被试在知觉和表象条件下的锐敏度几乎一样，且都随两点的实际距离增大而提高；非鲜明组尽管表象条件低于知觉条件，但曲线相似。
支持了表象与知觉机能等价。
（三）McCollough (麦考勒)效应实验McCollough效应：在令被试注视不断交替出现的一个红色背景上的垂直栅条和一个绿色背景上的水平栅条，适应后，改为注视一个由黑白色的半边垂直栅条和半边水平栅条所构成的复合刺激图形，被试报告此图形的白色竖条被看成绿色，而白色横条被看成红色的现象。
示例1；2finke(1980)的实验：如果在实验中只让被试看两种颜色，而要求被试相应想象横竖线条，可以得到McCollough效应；如果在实验中只让被试看横竖线条，但需表象出两种颜色，那么就不会出现McCollough效应。
结果说明：表象在模式信息的加工水平与知觉有机能等价，而颜色信息加工水平则没有。
(四)选择性干扰实验Segal&Fusella，1970实验过程：要求被试形成某个视觉表象(如一棵树)或某个听觉表象(如电话铃声)，接着对他们进行视觉信号和听觉信号的觉察实验。
结果表明：视觉表象对视觉信息觉察有干扰，听觉表象对听觉信息觉察有干扰。
支持了表象与知觉机能等价。
表象是对当前未直接呈现的客体或事件的心理表征或类似知觉的信息表征。
二、表象表征存在的论证：双重代码理论(Dual Coding Theory)Paivio(1975)的实验实验过程：先给被试呈现实验材料卡片，然后让被试判断画出来的图对或词对所标志的一对东西实际上的大小，记录反应时。
第十章 问题解决与创造性全
第二节 问题解决过程
（三）IDEAL模式
❖ 布兰斯福德和斯坦恩提出（1993年）
❖
发现问题与机会
❖
界定目标与表征问题
❖
探索可能的问题解决策略
❖
预期结果并实施策略
❖
回顾与学习
第二节 问题解决过程
（四）格拉斯的解决问题信息加工模式
❖ 格拉斯认为，解决问题的过程可以分为互相 区别与联系的四个阶段
❖ 形成问题初始表征（问题的理解阶段） ❖ 制定计划 ❖ 重构问题表征 ❖ 执行计划和检验结果
英文释义: question :n.问题,疑问,询问v.询问,审问,怀疑。
中文释义： ①要求解答的题目：试卷上有六个问题/我提一个问 题，请大家思考； ②需要研究解决的疑难和矛盾：交通问题/不成问题/ 没问题/写什么是一个问题，怎么写又是一个问题
Educational Psychology
第一节 问题与问题解决
题解决过程，给人们提供了新的视角，具有一定指 导意义。
但人毕竟不是计算机，计算机加工信息的方式 是人类赋予的，缺乏对新情境的应变能力。因此， 用计算机模拟人类解决问题过程来探讨人类实际解 决问题的过程是存在问题的。
Educational Psychology
第二节 问题解决过程
一、理解和表征问题阶段
二、问题解决的界定
（二）问题解决（problem solving）的类型：
1、常规性问题解决 解决的是有固定答案的问题，只需使用现成的方法 来解决； 2、创造性问题解决 解决的是没有固定答案的问题，是通过发展原有方 法，形成新思路和步骤实现的。
常规性问题与创造性问题往往是相对的，有些问题，对新手来 说可能是创造性的，但对专家而言，可能只是常规性的。
认知心理学课后题
认知心理学课后题认知心理学课后题整理第一章概述：从广义上讲，认知心理学主要探讨人类内部心理活动过程、个体认知的发生与发展，以及对人的心理事件、心理表征和信念、意向等心理活动的研究。
狭义的认知心理学就是信息加工心理学。
：口语报告是让被试在从事某种活动的同时或之后，将头脑中进行的心理活动操作过程用口语表达出来，主试记录下来，并根据有关结果对被试心理活动规律进行研究。
1、为什么认知心理学也叫信息加工心理学？P3:广义认知心理学包括信息加工心理学。
狭义的认知心理学指的就是信息加工心理学。
它将人的认知过程类比为计算机，以信息加工的观点为核心研究人类认知的心理学，也叫信息加工心理学，包括感知、注意、表象、学习记忆思维和言语等。
2、认知心理学的三种研究取向之间有何异同？P15：(1)它们都是认知心理学的研究范式，都在不断发生着变化。
(2)信息加工研究取向奠定了认知心理学的理论基础，(3)联结主义研究取向帮助我们深入了解大脑与认知过程之间的关系，(4)而生态研究取向则从更加整体的观点认识人的认知过程。
3、如何通过计算机工作过程来模拟人的认知过程？(1)把人的认知操作编制成计算机程序。
（必须有层次的、逻辑严密的、可运行的。
）(2)在计算机上进行实验验证，从中观察和了解人的认知活动过程在辨别、比较、分析、推理和解决问题上的心理活动过程。
第二章注意过程：是一种需要应用注意的加工，其容量有限，可灵活地用于变化着的环境。
这种加工是受人有意识地控制的，故称作控制性加工或注意性加工。
：是不受人所控制的加工，无需应用注意，没有一定的容量限制，而且一旦形成就很难予以改变。
是平行的，可同时处理两个或多个项目，主要用在容易的、涉及高度熟悉项目的任务中。
：当两个或两个以上的物体同时出现在眼前时，我们常常只注意其中一个物体，而不是全部。
——注意的选择性。
（对个人很重要的词语会被注意到）感觉登记选择性过滤器觉察器短时记忆反应反应过滤器模型（知觉选择模型）：来自外界的信息是大量的，人的高级中枢的加工能力有限，避免系统超载，需要过滤器加以调整，选择一些信息进入高级分析阶段，通过过滤的信息，被进一步加工而被识别和贮存，其余信息暂存于某种记忆中，然后迅速消退。
11认知心理学-问题解决
创造性思维
• 心理学家对于是否存在一般意义上的创造性 （与专业领域无关）有不同的看法。
– 有人认为存在特殊目的的创造性认知过程，例如 潜伏期和无意识加工； – 有人则认为创造性思维可以利用日常生活中的普 通认知过程（例如导向性回忆或反向再认）。 – An alternative view asserts that it results from ordinary cognitive processes that virtually every person uses in the normal course of life (Perkins, 1981).
• 问题空间假设将思维看作是从一个包括 各种可能解决方法的“心理图”中找到 一个途径。这个“心理图”就是问题空 间。这样的搜索有时候非常集中而且受 约束，有时候则（例如白日梦）则漫无 目的。
专家与新手
专家与新手
专家系统
• 专家系统是用来模拟人类特定领域专家 的计算机程序，是问题空间的一个例子。 专家系统包括一个知识库，一系列推理 规则，一些搜索知识的方法，以及一个 用户界面，用户可以提出问题，也可以 向程序提供更多的信息。
反向再认 （Contrary recognition）
• It is the ability to recognize objects not for what they are but as something else, is another important creative process. Seeing a cloud as a castle is a familiar example.
March Hare T F
Dormouse F(×) T(√)
Hatter
认知心理学 问题解决
（3）.手段-目的分析可应用于多种问题，包括河内塔问题。
• 2.逆向工作： • 逆向工作法也叫目标递归策略。这种策略是从目
标状态出发，按照子目标组成的逻辑顺序逐级向 初始状态递归。一般说来比较复杂，运用逆向工 作法更为有效。使用逆向工作法解决数学问题的 过程
• 如小学数学四则运算题：工程队原计划25天挖
5400米的沟，实际每天比原计划多挖54米，问 比原计划提前多少天完成？
• 3.计划： • 在解决问题中，人们常可先抛开某些方面或部分，
而抓住一些主要的结构，把问题抽象成较简单的
形式，先解决这个简单的问题，然后利用这个解
答来帮助或指导更复杂的整个问题的解决，这种 启发法称作计划或简化计划，人们在现实生活中， 常应用这种策略来解决各式各样的问题。
•
•
Newell、Shaw和Simon（1958），又研制出模拟 人类解决问题的另一计算机程序,称作《通用问题解决者》
（general problem solver）,简称GSP。
•
《通用问题解决者》也是程式，但是它与《逻辑理论 家》不同，《通用问题解决者》主要是依据手段－目的的 分析策略编写。 特别值得提出的，《通用问题解决者》的内部知识 是以产生式（production）来表征的，一个产生式由条 件(condition)和行动(action)两部分组成。
二、问题解决的阶段 大体来说问题解决可分为4个阶段：
1. 问题表征 ：在这个起始阶段，问题解者将任务领域转化为问 题空间，实现对问题的表征和理解。
2. 选择算子 ：这个阶段，问题解决者选择用来改变问题起始状 态的算子。又被看作为确定问题策略阶段。 3.应用算子：实际运用所选定的算子来改变问题的起始状态或当 前的状态，使之逐渐接近并达到目标状态。这个阶段也即执行策略阶 段
第十章 问题解决
第十章问题解决主要内容：本章讲述问题解决，主要讨论问题解决的概述和问题解决的两大类策略。
教学目的和要求：理解问题及问题解决的含义，掌握问题解决的过程，掌握问题解决的策略，正确理解问题解决的计算机模拟。
课时安排：讲解4课时、讨论1课时，共5课时。
重点和难点：重点是理解问题解决的过程，难点是问题解决的策略的掌握与运用。
教学方法设计：教师以讲解为主，辅以讨论，并运用多媒体进行教学。
学习指导：学生首先需要了解从心理学的角度是怎样界定一个问题，怎样界定问题解决的。
然后应该掌握问题解决的特征和阶段，并了解问题表征影响问题解决。
在此基础上学习两种重要的问题解决策略，即算法式和启发式策略，前一种是计算机常用的策略，人类一般采用启发式策略解决问题。
最后讨论问题的解决的计算机模拟问题。
本章主题词：问题，问题解决，问题空间，初始状态，中间状态，目标状态，问题表征，策略，算法式，启发式，手段-目的分析，逆向搜索，河内塔问题，传教士和野人过河问题教学过程：课前预习：1.普通心理学是怎样认识问题的？2.你常用何种方法解决问题，它的优缺点怎样？导语：人在生活和工作中总要面对许多问题。
问题解决是一种重要的思维活动，它在人们的实际生活中占有特殊的地位。
与概念形成、推理等思维活动相比，问题解决显得更加宽阔，甚至可以将它看作思维活动的一个最普遍的形式，因为概念形成和推理等都直接或间接地具有问题解决的形式，并且它又突出地表明人的心理活动的智慧性和创造性，而与人的智力有密切关系。
问题解决早就得到心理学的重视和研究，曾经提出过不同的学说，其中影响较大的有联想理论和格式塔理论。
联想理论将问题解决过程看作一种联想学习过程，带有渐近的性质。
在这种学习过程中，适宜的联系得以建立并通过强化而巩固，反之，不适宜的联系则逐渐消退。
这种学习可具有尝试——错误的方式。
格式塔心理学提出与之不同的观点。
它强调问题情境的结构的重要性，认为问题解决是形成问题情境的新的结构，即把握问题情境中诸事物的关系，并且是以突然的方式实现的，表现“顿悟”。
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知识库
新生 知识
先期 知识
无关 知识
算子 约束
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解过程模式图
界定含混的问题（ill-defined problem） 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。
对抗性问题（adversary problem） 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。
实验五
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。
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。
被试：专家9人；新手20人；生手20人。 材料：广告设计任务说明；引导式问卷， 口语纪录分析。
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。
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）
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）
三、问题解决策略
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
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
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
问题表征，即识别和理解问题 设计或规定解决问题的策略 执行策略 评价问题解决的进展
问题的种类
界定清晰的问题（well-defined problem） 界定含混的问题（ill-defined problem）
对抗性问题（adversary problem） 非对抗性问题（non-adversary problem）
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 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 最麻烦的问题：小丘，山脊，平台
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
上述步骤循环往复，直至问题的解决
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。
2）逆向搜索
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。
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。
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。
启发式策略的选择性与外界某种环境信息的反馈密切 相关。
四、影响问题解决的其他心理因素
问题解决需要运用过去经验 问题解决能力能通过练习而发展提高 问题解决需要调整和排列许多成分和次要
技能，并受次要技能发展程度的影响
5、信息加工说
认知心理学用信息加工观点来研究人的问题解决 过程
代表人物：Newell,Shaw, & Simon 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 问题解决是问题解决者从问题初始状态出发，搜
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。
池塘问题
3）爬山法
爬山法（hill climbing method）是类似于手 段-目的分析法的一种解题策略。
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。
语义丰富的问题（semantic rich problem） 语义贫乏的问题（semantic impoverished problem）
界定清晰的问题（well-defined problem） 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。
优点：较省时省力 缺点：启发法不能完全保证问题解决的
成功
1）手段-目的分析
手段-目的分析（mean-end analysis）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。
基本步骤 比较初始状态和目标状态，提出第一个子目标 找出完成第一个子目标的方法或操作 实现子目标 提出新的子目标
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。
问题解决是熟悉问题、孕育、明朗和 验证解决方法的过程。
准备（Preparation） 孕育（Incubation） 明朗（Illumination）或启示 验证（Verification）
4、问题解决是一种技能
问题解决是一种技能
结论
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。
问题表征过程分四个阶段：
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；
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；
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；
优点：它能够保证问题的解决 缺点：需要大量的尝试，因此费时费力
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
有些问题也许没有现成的算法或尚未发现其 算法
2、启发法
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
专业知识 定势 功能固着 动机 情绪 人际关系 类比
1、专业知识
专家与新手
专家（expert）是具有专门知识的（domain-specific knowledge）人。 新手（novice）是专门知识的区别
知识数量上的差异：专家存储的知识多于新手。 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）
从错误中学习：吃一堑长一智
2、定势
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。 积极的影响 消极的影响
密码算题
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：
DONALD + GERALD
ROBERT
526485
+ 197485
723970
二、问题表征
认知心理学家将信息在头脑中的呈现方式统称为表征。 问题空间是人们对问题的内部表征。
关系，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。 德国心理学家苛勒（Wolfgang Köhler，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。
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。
进行分类，新手往往根据问题的表面结构特征进行分类。
H. A. Simon & D. P. Simon (1978)发现： 专家：“很明显，400米/秒的一半是200米/秒。” 新手：“平均速度=（初速+末速）/2 =（0+400米/秒）/2=200米/秒”。
Larkin（1981） 专家： 如果量v，v0和t是已知的 那么，加速度a也是已知的 新手： 如果目标是计算量x 并且有一个物理定律包含有x 那么，尝试用那个定律计算x
问题空间（problem space）
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。
问题表征的四个因素 问题的初始状态 目标状态 算子 对算子的约束
表征是问题解决的中心环节
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
专家技能的五条原则
Green & Gilhooly, 1992
专家记忆得更好 专家采用不同的问题解决策略 专家拥有更好和更为深入、广泛的表征 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 专家之所以成为专家大量练习的结果
如何成为一个专家
熟能生巧 练习产生组块 从问题解决的尝试和指导中学习：程序化
非对抗性问题（non-adversary problem） 非对抗性是指在解决问题时没有对手参 与的问题。
语义丰富的问题（semantic rich problem） 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。
语义贫乏的问题（semantic impoverished problem） 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。
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。