认知心理学第九章问题解决
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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
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
顿悟说认为，问题解决要求看出问题情 境中的各种关系，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。
问题的心理学描述
问题包含3个基本成分：
给定：一组已知的关于问题条件的描述， 即问题的起始状态
目标：关于构成问题结论的描述，即问题 的答案或目标状态
障碍：正确的解决方法不是直接显而易见 的，必须间接通过一定的思维活动才能找 到答案，达到目标状态。
问题的种类
归纳结构问题 转换问题 排列问题
ROBERT
526485 + 197485
723970
2、树形图
树形图指明在所有可能的方向上进行 搜索所产生的各种中间状态，直至目 标状态，故又称搜索树。
树形图既表明问题空间，又表明对问 题空间的搜索过程。
问题行为图所表明的人的问题空间是 从人解决问题的实际行为得到的，它 是心理空间。树形图所表示的问题空 间是基于对问题解决的逻辑分析或算 法而得到的，它是一种逻辑空间或算 法空间。这两种空间相互联系着，逻 辑空间可以转化为心理空间。
问题解决的特征
1、目的指向性 问题解决活动必须是目的指向的活动，它 总要达到某个特定的终结状态。
2、操作序列 问题解决必须包括心理过程的序列
3、认知操作 问题解决的活动必须由认知操作来进行
二、问题解决过程
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，将任 务领域转化为人的问题空间就实现了对问 题的表征和理解。
第九章 问题解决
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
一、对问题解决的几种理解
尝试错误说 顿悟说 多阶段理论 技能说 信息加工说
1、尝试错误说
美国心理学家桑代克 （E. L. Thorndike， 1874-1949）提出尝试 错误说
桑代克制作了多种迷箱 和迷津
用猫进行迷笼实验
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
2、顿悟说
格式塔心理学提出顿悟说。
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。
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。
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。
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）
语义丰富的问题（semantic rich problem） 语义贫乏的问题（semantic impoverished problem）
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。
适宜的表征
问题解决的典型特征即在于生成合理的问题表征， 即问题被恰当地组织起来。
一个适宜的表征应该满足三个条件 表征与问题的真实结构相对应 表征中的各个问题成分被适当的结合在一起 表征结合了问题解决者的其他知识
（Wertheimer, 1985）
什么决定问题难度？
问题结构上的不同并不能解释问题难度上 的差异，被试想象、构造或考虑问题的方 式才是决定问题难度的关键。
(1+9)92+5=50
策略有效性
某些策略比其他一些策略更有效，表现在 它们要求的短时记忆的负担 保持它们的容易程度 它们达到问题解决的速度 它们所适用的作业范围
通用的解决问题的策略
算法 启发式
手段-目的分析 逆向搜索 爬山法 计划
1、算法
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
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 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
问题Baidu Nhomakorabea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
问题表征对问题解决的影响
1.如果问题得不到适宜的表征，那么 问题就难于解决或无法解决。
2.问题表征依赖于人的知识经验，也 受到注意、记忆和思维等心理过程的 制约。
问题空间是对任务范围的理解，即形成 问题的表征
3、多阶段理论
美国实用主义哲学家杜威（John Dewey，18591952）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。
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
问题解决
问题解决就是应用各种算子来改变问题的 起始状态，使之转变为目标状态，也就是 对问题空间的搜索，以找到一条从问题的 起始状态达到目标状态的通路。
归纳结构问题
给予几个成分，而问题解决者必须发现隐 含这些成分中的结构形式。
转换问题
给予一个最初的状态，而问题解决者必须 发现一些列达到目标状态的操作。
排列问题
给予所需的成分，而问题解决者必须以一 定的方式排列它们，以达到规定的目标状 态。
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。
（Kotovky等人，1985）
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
好的策略，有利于问题的解决
9+3+2+4+5+6+7+8+1+5=？ (9+1)+(8 +2)+(7+3)+(6+4)+(5+5)=50
1、问题行为图 问题行为图将问题解决过程分解为许多操 作和认识状态，清楚地揭示问题空间和搜 索过程。
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
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。
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。
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。
在解决问题时，还可以先抛开某些方面或 部分，而抓住一些主要结构，把问题抽象 成简单的形式，先解决这个简单的问题， 然后而已得成果去解决更复杂的问题。
启发式策略的本质特征：选择性
选择性是启发式策略的基本特征
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
问题本身是课题的领域、范围 对问题的理解则是人的问题空间 问题空间不是现成地随着问题提供给问 题解决者的
问题解决者需要利用问题本身的特征和 相关领域的知识来主动地构建它
问题解决者需要充分有效地提取问题信息， 再根据问题解决者自身的经验和知识对信 息进行组织和分析，发现问题结构，建构 问题空间
同一问题，不同人可构造出不同问题空间 同一个人，其问题空间也可能改变或重构 不同问题，有不同的问题空间的结构和大小
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
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）
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。
4）计划
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
顿悟说认为，问题解决要求看出问题情 境中的各种关系，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。
问题的心理学描述
问题包含3个基本成分：
给定：一组已知的关于问题条件的描述， 即问题的起始状态
目标：关于构成问题结论的描述，即问题 的答案或目标状态
障碍：正确的解决方法不是直接显而易见 的，必须间接通过一定的思维活动才能找 到答案，达到目标状态。
问题的种类
归纳结构问题 转换问题 排列问题
ROBERT
526485 + 197485
723970
2、树形图
树形图指明在所有可能的方向上进行 搜索所产生的各种中间状态，直至目 标状态，故又称搜索树。
树形图既表明问题空间，又表明对问 题空间的搜索过程。
问题行为图所表明的人的问题空间是 从人解决问题的实际行为得到的，它 是心理空间。树形图所表示的问题空 间是基于对问题解决的逻辑分析或算 法而得到的，它是一种逻辑空间或算 法空间。这两种空间相互联系着，逻 辑空间可以转化为心理空间。
问题解决的特征
1、目的指向性 问题解决活动必须是目的指向的活动，它 总要达到某个特定的终结状态。
2、操作序列 问题解决必须包括心理过程的序列
3、认知操作 问题解决的活动必须由认知操作来进行
二、问题解决过程
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，将任 务领域转化为人的问题空间就实现了对问 题的表征和理解。
第九章 问题解决
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
一、对问题解决的几种理解
尝试错误说 顿悟说 多阶段理论 技能说 信息加工说
1、尝试错误说
美国心理学家桑代克 （E. L. Thorndike， 1874-1949）提出尝试 错误说
桑代克制作了多种迷箱 和迷津
用猫进行迷笼实验
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
2、顿悟说
格式塔心理学提出顿悟说。
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。
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。
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。
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）
语义丰富的问题（semantic rich problem） 语义贫乏的问题（semantic impoverished problem）
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。
适宜的表征
问题解决的典型特征即在于生成合理的问题表征， 即问题被恰当地组织起来。
一个适宜的表征应该满足三个条件 表征与问题的真实结构相对应 表征中的各个问题成分被适当的结合在一起 表征结合了问题解决者的其他知识
（Wertheimer, 1985）
什么决定问题难度？
问题结构上的不同并不能解释问题难度上 的差异，被试想象、构造或考虑问题的方 式才是决定问题难度的关键。
(1+9)92+5=50
策略有效性
某些策略比其他一些策略更有效，表现在 它们要求的短时记忆的负担 保持它们的容易程度 它们达到问题解决的速度 它们所适用的作业范围
通用的解决问题的策略
算法 启发式
手段-目的分析 逆向搜索 爬山法 计划
1、算法
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
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 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
问题Baidu Nhomakorabea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
问题表征对问题解决的影响
1.如果问题得不到适宜的表征，那么 问题就难于解决或无法解决。
2.问题表征依赖于人的知识经验，也 受到注意、记忆和思维等心理过程的 制约。
问题空间是对任务范围的理解，即形成 问题的表征
3、多阶段理论
美国实用主义哲学家杜威（John Dewey，18591952）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。
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
问题解决
问题解决就是应用各种算子来改变问题的 起始状态，使之转变为目标状态，也就是 对问题空间的搜索，以找到一条从问题的 起始状态达到目标状态的通路。
归纳结构问题
给予几个成分，而问题解决者必须发现隐 含这些成分中的结构形式。
转换问题
给予一个最初的状态，而问题解决者必须 发现一些列达到目标状态的操作。
排列问题
给予所需的成分，而问题解决者必须以一 定的方式排列它们，以达到规定的目标状 态。
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。
（Kotovky等人，1985）
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
好的策略，有利于问题的解决
9+3+2+4+5+6+7+8+1+5=？ (9+1)+(8 +2)+(7+3)+(6+4)+(5+5)=50
1、问题行为图 问题行为图将问题解决过程分解为许多操 作和认识状态，清楚地揭示问题空间和搜 索过程。
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
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。
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。
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。
在解决问题时，还可以先抛开某些方面或 部分，而抓住一些主要结构，把问题抽象 成简单的形式，先解决这个简单的问题， 然后而已得成果去解决更复杂的问题。
启发式策略的本质特征：选择性
选择性是启发式策略的基本特征
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
问题本身是课题的领域、范围 对问题的理解则是人的问题空间 问题空间不是现成地随着问题提供给问 题解决者的
问题解决者需要利用问题本身的特征和 相关领域的知识来主动地构建它
问题解决者需要充分有效地提取问题信息， 再根据问题解决者自身的经验和知识对信 息进行组织和分析，发现问题结构，建构 问题空间
同一问题，不同人可构造出不同问题空间 同一个人，其问题空间也可能改变或重构 不同问题，有不同的问题空间的结构和大小
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
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）
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。
4）计划