1、問題解決問題解決中國科學院心理研究所中國科學院心理研究所認知心理學認知心理學Cognitive Psychology4 對問題解決的幾種理解對問題解決的幾種理解4 問題表征問題表征4 問題解決策略問題解決策略4 問題表征與策略的關系問題表征與策略的關系4 影響問題解決的其他心理因素影響問題解決的其他心理因素 n 嘗試錯誤說嘗試錯誤說n 頓悟說頓悟說n 多階段理論多階段理論n 技能說技能說n 信息加工說信息加工說n美國心理學家桑代克美國心理學家桑代克（E. L. ThorndikeE. L. Thorndike，1874-19491874-1949）提出嘗試）提出嘗試錯誤說錯誤說n桑代克制作了多

2、種迷箱桑代克制作了多種迷箱和迷津和迷津n用貓進行迷籠實驗用貓進行迷籠實驗n桑代克認為，桑代克認為，n問題解決是一種嘗試問題解決是一種嘗試- -錯誤（錯誤（trial and trial and errorerror）的過程，帶有漸進的性質）的過程，帶有漸進的性質n動物，至少低等動物并未在問題解決中動物，至少低等動物并未在問題解決中表現出進行推理，其行為完全可用嘗試表現出進行推理，其行為完全可用嘗試- -錯誤加以說明錯誤加以說明n人類在解決問題中也有嘗試人類在解決問題中也有嘗試- -錯誤現象錯誤現象n格式塔心理學提出頓悟說。格式塔心理學提出頓悟說。n頓悟說認為，問題解決要求看出問題情境中的頓悟說

3、認為，問題解決要求看出問題情境中的各種關系，而對這種關系的理解是突然產生的，各種關系，而對這種關系的理解是突然產生的，既出現頓悟（既出現頓悟（insightinsight），問題解決是通過頓），問題解決是通過頓悟而實現的。悟而實現的。n德國心理學家苛勒（德國心理學家苛勒（Wolfgang KhlerWolfgang Khler，1887-1887-1967)1967)對黑猩猩的思維進行了長達對黑猩猩的思維進行了長達7 7年的研究。年的研究。黑猩猩突然對問題情境中的關系有了理解，由于頓黑猩猩突然對問題情境中的關系有了理解，由于頓悟而解決了問題。悟而解決了問題。n苛勒不同意嘗試苛勒不同意嘗試-錯誤

4、說，認為桑代克安排的錯誤說，認為桑代克安排的實驗使動物看不到整個問題的情境，因而出實驗使動物看不到整個問題的情境，因而出現嘗試現嘗試-錯誤現象，否則是不會出現的。錯誤現象，否則是不會出現的。n苛勒認為，動物解決問題的過程并不是嘗試苛勒認為，動物解決問題的過程并不是嘗試錯誤的過程，而是對問題情景的一種頓悟，錯誤的過程，而是對問題情景的一種頓悟，即通過對原來知覺情景的改造，突然找到問即通過對原來知覺情景的改造，突然找到問題解決的方法。題解決的方法。n格式塔心理學還認為，人也是通過頓悟來解格式塔心理學還認為，人也是通過頓悟來解決問題的。決問題的。n美國實用主義哲學家杜威（美國實用主義哲學家杜威（Jo

5、hn DeweyJohn Dewey，1859-19521859-1952）將問題解決看作多階段的過程：）將問題解決看作多階段的過程：n發現或認出問題，即感受到困難；發現或認出問題，即感受到困難；n確定并說明問題，把有關的東西分出來；確定并說明問題，把有關的東西分出來；n形成各種可能的解決辦法；形成各種可能的解決辦法；n對各種可供選擇的解決辦法進行思索或推理，對各種可供選擇的解決辦法進行思索或推理，以確定一個最合適的辦法；以確定一個最合適的辦法；n考驗所選擇的那個辦法。考驗所選擇的那個辦法。n杜威的看法對后來將問題解決分為四杜威的看法對后來將問題解決分為四個階段有很大影響，并延續至今。個階段有

6、很大影響，并延續至今。n問題解決是熟悉問題、孕育、明朗和問題解決是熟悉問題、孕育、明朗和驗證解決方法的過程。驗證解決方法的過程。準備（準備（PreparationPreparation）孕育（孕育（IncubationIncubation）明朗（明朗（IlluminationIllumination）或啟示）或啟示驗證（驗證（VerificationVerification）n問題解決是一種技能問題解決是一種技能問題解決需要運用過去經驗問題解決需要運用過去經驗問題解決能力能通過練習而發展提高問題解決能力能通過練習而發展提高問題解決需要調整和排列許多成分和次要問題解決需要調整和排列許多成分和次要

7、技能，并受次要技能發展程度的影響技能，并受次要技能發展程度的影響n認知心理學用信息加工觀點來研究人的問題解決認知心理學用信息加工觀點來研究人的問題解決過程過程n代表人物：代表人物：Newell,Shaw, & SimonNewell,Shaw, & Simonn把人類問題解決的過程和計算機問題解決的過程把人類問題解決的過程和計算機問題解決的過程進行類比，用計算機模擬人類問題解決行為進行類比，用計算機模擬人類問題解決行為n問題解決是問題解決者從問題初始狀態出發，搜問題解決是問題解決者從問題初始狀態出發，搜尋恰當的路徑到達目標狀態的過程，即在問題空尋恰當的路徑到達目標狀態的過程，即

8、在問題空間進行搜索的過程。間進行搜索的過程。 問題解決步驟問題解決步驟n問題表征，即識別和理解問題問題表征，即識別和理解問題n設計或規定解決問題的策略設計或規定解決問題的策略n執行策略執行策略n評價問題解決的進展評價問題解決的進展問題的種類問題的種類n界定清晰的問題（界定清晰的問題（well-defined problemwell-defined problem）n界定含混的問題（界定含混的問題（ill-defined problemill-defined problem）n對抗性問題（對抗性問題（adversary problemadversary problem）n非對抗性問題（非對抗性問

9、題（non-adversary problemnon-adversary problem）n語義豐富的問題（語義豐富的問題（semantic rich problemsemantic rich problem）n語義貧乏的問題（語義貧乏的問題（semantic impoverished semantic impoverished problemproblem） n界定清晰的問題界定清晰的問題（well-defined problemwell-defined problem）n界定清晰的問題是指初始狀態（界定清晰的問題是指初始狀態（initial initial statestate）、目標狀態

10、（）、目標狀態（goal stategoal state）以及由初始）以及由初始狀態如何到達目標狀態的一系列過程都很清楚狀態如何到達目標狀態的一系列過程都很清楚的問題。的問題。n界定含混的問題界定含混的問題（ill-defined problemill-defined problem） n界定含混的問題是指對問題的初始狀態或目標界定含混的問題是指對問題的初始狀態或目標狀態沒有清楚的說明，或者對兩者都沒有明確狀態沒有清楚的說明，或者對兩者都沒有明確的說明，這些問題具有很大的不確定性。的說明，這些問題具有很大的不確定性。 n對抗性問題對抗性問題（adversary problemadversary

11、 problem）n解決對抗性問題時，人們不僅要考慮自解決對抗性問題時，人們不僅要考慮自己的解題活動，而且這種活動還要受對己的解題活動，而且這種活動還要受對手解題活動的影響。手解題活動的影響。n非對抗性問題非對抗性問題（non-adversary problemnon-adversary problem）n非對抗性是指在解決問題時沒有對手參非對抗性是指在解決問題時沒有對手參與的問題。與的問題。 n語義豐富的問題語義豐富的問題（semantic rich problemsemantic rich problem）n如果解題者對所要解決的問題具有很多相關如果解題者對所要解決的問題具有很多相關的知識

12、，這種問題稱為語義豐富的問題。的知識，這種問題稱為語義豐富的問題。n語義貧乏的問題語義貧乏的問題（semantic impoverished semantic impoverished problemproblem）n如果解題者對要解決的問題沒有相關的經驗，如果解題者對要解決的問題沒有相關的經驗，這種問題稱為語義貧乏的問題。這種問題稱為語義貧乏的問題。n設在下列加法算式中，有設在下列加法算式中，有10個不同的字母，每個字母個不同的字母，每個字母分別代表分別代表0至至9的一個數碼。現已知字母的一個數碼。現已知字母D=5，要求找，要求找出每一個字母所代表的一個數碼，運用通常的加法規出每一個字母所代

13、表的一個數碼，運用通常的加法規則，使得下面的算式得以成立：則，使得下面的算式得以成立：D O N A L D+G E R A L DR O B E R T密碼算題密碼算題5 2 6 4 8 5+1 9 7 4 8 57 2 3 9 7 0n認知心理學家將信息在頭腦中的呈現方認知心理學家將信息在頭腦中的呈現方式統稱為表征。式統稱為表征。n問題空間是人們對問題的內部表征。問題空間是人們對問題的內部表征。 問題空間（問題空間（problem spaceproblem space）n問題空間是指問題解決者對所要解決的問題的問題空間是指問題解決者對所要解決的問題的一切可能的認識狀態，包括對問題的初始狀態

14、一切可能的認識狀態，包括對問題的初始狀態和目標狀態的認識，如何由初始狀態轉化為目和目標狀態的認識，如何由初始狀態轉化為目標狀態以及有關的算子的認識等。標狀態以及有關的算子的認識等。n問題表征的四個因素問題表征的四個因素n問題的初始狀態問題的初始狀態n目標狀態目標狀態n算子算子n對算子的約束對算子的約束n問題空間是對任務范圍的理解，即形成問題空間是對任務范圍的理解，即形成問題的表征問題的表征n問題本身是課題的領域、范圍問題本身是課題的領域、范圍n對問題的理解則是人的問題空間對問題的理解則是人的問題空間n問題空間不是現成地隨著問題提供給問題空間不是現成地隨著問題提供給問問題解決者題解決者的的n問題

15、解決者需要利用問題本身的特征和問題解決者需要利用問題本身的特征和相關領域的知識來主動地構建它相關領域的知識來主動地構建它n問題解決者需要充分有效地提取問題信息，再問題解決者需要充分有效地提取問題信息，再根據問題解決者自身的經驗和知識對信息進行根據問題解決者自身的經驗和知識對信息進行組織和分析，發現問題結構，建構問題空間組織和分析，發現問題結構，建構問題空間n同一問題，不同人可構造出不同問題空間同一問題，不同人可構造出不同問題空間n同一個人，其問題空間也可能改變或重構同一個人，其問題空間也可能改變或重構n不同問題，有不同的問題空間的結構和大小不同問題，有不同的問題空間的結構和大小表征是問題解決的

16、中心環節表征是問題解決的中心環節n問題表征直接影響著問題解決者所考慮的一系問題表征直接影響著問題解決者所考慮的一系列合法、適當的步列合法、適當的步n如果一個問題得到了正確的表征，可以說它已如果一個問題得到了正確的表征，可以說它已解決了一半（解決了一半（Simon，1986）n有時按常規方式表征的問題難以求解，但若換有時按常規方式表征的問題難以求解，但若換一個角度來表征同一個問題，問題就迎刃而解一個角度來表征同一個問題，問題就迎刃而解了（了（Simon，1991）nKaplan等人（等人（1990）的研究結果表明）的研究結果表明n問題解決過程中的頓悟現象的出現是由于被試找到問題解決過程中的頓悟現

17、象的出現是由于被試找到了適宜的問題表征方式了適宜的問題表征方式n而被試只有獲得指引搜索和使搜索高度有效的強約而被試只有獲得指引搜索和使搜索高度有效的強約束條件才能發現適宜的表征束條件才能發現適宜的表征n問題本身的特征和相關領域的知識是強約束條件的問題本身的特征和相關領域的知識是強約束條件的主要來源，它們能引導被試生成特殊有效的問題表主要來源，它們能引導被試生成特殊有效的問題表征征適宜的表征適宜的表征n問題解決的典型特征即在于生成合理的問題表問題解決的典型特征即在于生成合理的問題表征，即問題被恰當地組織起來。征，即問題被恰當地組織起來。n一個適宜的表征應該滿足三個條件一個適宜的表征應該滿足三個條

18、件n表征與問題的真實結構相對應表征與問題的真實結構相對應n表征中的各個問題成分被適當的結合在一起表征中的各個問題成分被適當的結合在一起n表征結合了問題解決者的其他知識表征結合了問題解決者的其他知識（Wertheimer, 1985）什么決定問題難度？什么決定問題難度？n問題結構上的不同并不能解釋問題難度問題結構上的不同并不能解釋問題難度上的差異，被試想象、構造或考慮問題上的差異，被試想象、構造或考慮問題的方式才是決定問題難度的關鍵。的方式才是決定問題難度的關鍵。（Kotovky等人，等人，1985）n策略是人對信息加以操作的辦法、計劃、方案，策略是人對信息加以操作的辦法、計劃、方案，它使人的認

19、知活動成為有組織的有機的統一體它使人的認知活動成為有組織的有機的統一體n采用什么樣的策略解決問題，是影響問題解決效采用什么樣的策略解決問題，是影響問題解決效率的一個很重要的心理因素率的一個很重要的心理因素n好的策略，有利于問題的解決好的策略，有利于問題的解決9+3+2+4+5+6+7+8+1+5=？(9+1)+(8 +2)+(7+3)+(6+4)+(5+5)=50(1+9) 9 2+5=50n某些策略比其他一些策略更有效，表現在某些策略比其他一些策略更有效，表現在n它們要求的短時記憶的負擔它們要求的短時記憶的負擔n保持它們的容易程度保持它們的容易程度n它們達到問題解決的速度它們達到問題解決的速

20、度n它們所適用的作業范圍它們所適用的作業范圍n算法算法n啟發式啟發式n手段手段- -目的分析目的分析n逆向搜索逆向搜索n爬山法爬山法n算法策略（算法策略（algorithm strategyalgorithm strategy）是在問題）是在問題空間中隨機搜索所有可能的解決問題的方法，空間中隨機搜索所有可能的解決問題的方法，直至選擇一種有效的方法解決問題直至選擇一種有效的方法解決問題n把解決問題的方法一一進行嘗試，最終找到把解決問題的方法一一進行嘗試，最終找到解決問題的答案解決問題的答案n優點：它能夠保證問題的解決優點：它能夠保證問題的解決n缺點：需要大量的嘗試，因此費時費力缺點：需要大量的嘗

21、試，因此費時費力n當問題復雜、問題空間很大時，人們很難依當問題復雜、問題空間很大時，人們很難依靠這種策略來解決問題靠這種策略來解決問題n有些問題也許沒有現成的算法或尚未發現其有些問題也許沒有現成的算法或尚未發現其算法算法n啟發法（啟發法（heuristic methodheuristic method）是人根據）是人根據一定的經驗，在問題空間內進行較少的一定的經驗，在問題空間內進行較少的搜索，以達到問題解決的一種方法搜索，以達到問題解決的一種方法n優點：較省時省力優點：較省時省力n缺點：啟發法不能完全保證問題解決的缺點：啟發法不能完全保證問題解決的成功成功n手段手段- -目的分析（目的分析（m

22、ean-end analysismean-end analysis）是將需）是將需要達到的問題的目標狀態分成若干子目標，通要達到的問題的目標狀態分成若干子目標，通過實現一系列的子目標最終達到總目標。過實現一系列的子目標最終達到總目標。n基本步驟基本步驟n比較初始狀態和目標狀態，提出第一個子目標比較初始狀態和目標狀態，提出第一個子目標n找出完成第一個子目標的方法或操作找出完成第一個子目標的方法或操作n實現子目標實現子目標n提出新的子目標提出新的子目標n上述步驟循環往復，直至問題的解決上述步驟循環往復，直至問題的解決n手段手段- -目的分析是常用策略，對解決復雜問題目的分析是常用策略，對解決復雜問

23、題有重要應用價值。有重要應用價值。河內塔問題目標：河內塔問題目標：將盤從柱將盤從柱1移到柱移到柱3，且保持原大小順序。，且保持原大小順序。河內塔問題規則：河內塔問題規則：每次只能移動一個圓盤；每次只能移動一個圓盤；大盤不能放在小盤上；大盤不能放在小盤上；在移動時可利用柱在移動時可利用柱2。n逆向搜索（逆向搜索（backward searchbackward search）是從問題）是從問題的目標狀態開始搜索，直至找到通往初的目標狀態開始搜索，直至找到通往初始狀態的通路或方法。始狀態的通路或方法。n逆向搜索更適合于解決那些從初始狀態逆向搜索更適合于解決那些從初始狀態到目標狀態只有少數通路的問題。

24、到目標狀態只有少數通路的問題。n池塘問題池塘問題n爬山法（爬山法（hill climbing methodhill climbing method）是類似于手）是類似于手段段- -目的分析法的一種解題策略。目的分析法的一種解題策略。n人在爬山時考慮指定的起始點，然后選取與起人在爬山時考慮指定的起始點，然后選取與起始點鄰接的未被訪問的任一節點，向目標方向始點鄰接的未被訪問的任一節點，向目標方向運動，并且在爬山過程中對每一節點下面的可運動，并且在爬山過程中對每一節點下面的可能路程進行排序，逐步逼近目標。這種方法稱能路程進行排序，逐步逼近目標。這種方法稱為爬山法。為爬山法。n爬山法是采用一定的方法逐

25、步降低初始狀態和爬山法是采用一定的方法逐步降低初始狀態和目標狀態的距離，以達到問題解決的一種方法目標狀態的距離，以達到問題解決的一種方法n就像登山者為了登上山峰，需要從山腳一步就像登山者為了登上山峰，需要從山腳一步一步登上山峰一樣一步登上山峰一樣n最麻煩的問題：小丘，山脊，平臺最麻煩的問題：小丘，山脊，平臺n使用手段使用手段-目的分析時，有時為了達到目的，目的分析時，有時為了達到目的，不得不暫時擴大目標狀態與初始狀態的差異，不得不暫時擴大目標狀態與初始狀態的差異，以有利于最終達到目標。以有利于最終達到目標。啟發式策略的本質特征：選擇性啟發式策略的本質特征：選擇性n選擇性是啟發式策略的基本特征選

26、擇性是啟發式策略的基本特征n一般來說，特定的問題解決需要經過多次摸索才能完一般來說，特定的問題解決需要經過多次摸索才能完成。在摸索過程中，有些經驗或嘗試被放棄了，有些成。在摸索過程中，有些經驗或嘗試被放棄了，有些則被繼續使用則被繼續使用n這種不斷摸索和試探的反復試驗法并不是隨機的或盲這種不斷摸索和試探的反復試驗法并不是隨機的或盲目的，事實上，它具有很強的選擇性。人們從錯誤中目的，事實上，它具有很強的選擇性。人們從錯誤中吸取教訓，從成功中獲得經驗，在選擇試誤過程中逐吸取教訓，從成功中獲得經驗，在選擇試誤過程中逐步逼近目標步逼近目標n啟發式是人從實際經驗得出的能在問題空間中有效地啟發式是人從實際經

27、驗得出的能在問題空間中有效地限制搜索量的問題解決策略。限制搜索量的問題解決策略。n選擇，就其本身而言，是問題解決者對所要解決的特選擇，就其本身而言，是問題解決者對所要解決的特定問題中所包含的各種信息作出區分、優化的過程。定問題中所包含的各種信息作出區分、優化的過程。n啟發式策略的選擇性基于多種經驗法則（或直觀推斷啟發式策略的選擇性基于多種經驗法則（或直觀推斷法），它們提示問題解決者應先行搜索哪些路徑和在法），它們提示問題解決者應先行搜索哪些路徑和在已搜索了的路徑中哪些有希望通向目標。已搜索了的路徑中哪些有希望通向目標。n啟發式策略的選擇性與外界某種環境信息的反饋密切啟發式策略的選擇性與外界某種

28、環境信息的反饋密切相關。相關。n鑒于問題表征和策略在人類問題解決過程中的鑒于問題表征和策略在人類問題解決過程中的重要作用，我們對問題表征、問題解決策略和重要作用，我們對問題表征、問題解決策略和表征與策略間的關系進行了系統研究。表征與策略間的關系進行了系統研究。n問題表征過程及其對問題解決的影響問題表征過程及其對問題解決的影響n策略使用和轉換策略使用和轉換n問題表征與策略的關系問題表征與策略的關系 n我們認為，為了正確地解決問題，問題解決者我們認為，為了正確地解決問題，問題解決者必須從問題的語言表述中充分有效地提取信息，必須從問題的語言表述中充分有效地提取信息，再根據自己的經驗和知識對信息進行分

29、析和組再根據自己的經驗和知識對信息進行分析和組織，發現問題的結構，構成自己的問題空間。織，發現問題的結構，構成自己的問題空間。實驗一n目的：探討問題表征的信息加工過程及其對問目的：探討問題表征的信息加工過程及其對問題解決結果的影響題解決結果的影響n被試：被試：3434名大學生名大學生n實驗作業：智力數學題實驗作業：智力數學題 傅小蘭，何海東傅小蘭，何海東 (1995)：問題表征過程的一項研究。：問題表征過程的一項研究。心理學心理學報報, 27(1), 204-210。智力數學應用題智力數學應用題n蘇珊正在翻弄一個小本子，查找著什么。蘇珊正在翻弄一個小本子，查找著什么。“這是過去的這是過去的日記

30、，日記，”她說。她說。“我想看看某年某月最后的那一天都記我想看看某年某月最后的那一天都記了些什么，那是我們初次相遇的日子。了些什么，那是我們初次相遇的日子。”n“我認為那一天在當年是獨一無二的我認為那一天在當年是獨一無二的”，薩姆關掉收音，薩姆關掉收音機對蘇珊說，機對蘇珊說，“如果你把那個月份最后一天以前的日數如果你把那個月份最后一天以前的日數加到那一年其余月份中大月超過小月的數值上，你就可加到那一年其余月份中大月超過小月的數值上，你就可以得出我們初次相見以后那個月份的天數了。以得出我們初次相見以后那個月份的天數了。”n薩姆想了一會兒又說：薩姆想了一會兒又說：“而且那天的日期等于那一年年而且那

31、天的日期等于那一年年代數的前兩位數字與后兩位數字之和。代數的前兩位數字與后兩位數字之和。”n蘇珊對她丈夫的難題是習以為常。不過，她日記中記載蘇珊對她丈夫的難題是習以為常。不過，她日記中記載的那個日子到底是哪年哪月的幾號呢？的那個日子到底是哪年哪月的幾號呢？問題的初始條件與隱含條件問題的初始條件與隱含條件n過去的日記：日記中記載的那一天是在過去的日記：日記中記載的那一天是在1993年以前。年以前。n某年某月最后的那一天。某年某月最后的那一天。n那一天在當年是獨一無二的：解是唯一的。那一天在當年是獨一無二的：解是唯一的。n關掉收音機：對話發生在有收音機的年代，即關掉收音機：對話發生在有收音機的年代

32、，即1912年年以后。以后。n把那個月份最后一天以前的日數加到那一年其余月份中把那個月份最后一天以前的日數加到那一年其余月份中大月超過小月的數值上，等于初次相見以后那個月份的大月超過小月的數值上，等于初次相見以后那個月份的天數。天數。n那天的日期等于那一年年代數的前兩位數字與后兩位數那天的日期等于那一年年代數的前兩位數字與后兩位數字之和。字之和。 答案答案n第一步：求月份和日期（滿足條件第一步：求月份和日期（滿足條件2 2、3 3、5 5）n7 7月月3131日日n閏年閏年2 2月月2929日日n第二步：求年代（滿足條件第二步：求年代（滿足條件1 1、4 4、6 6）n19121912年年n正

33、確答案：正確答案：19121912年年7 7月月3131日日結果結果n3434名被試所給答案中包括正確答案的有名被試所給答案中包括正確答案的有6 6人；人；n沒有一人的答案完全滿足沒有一人的答案完全滿足6 6個初始約束條件。個初始約束條件。數據分析數據分析詳細分析被試的問題表征過程與問題解決結果詳細分析被試的問題表征過程與問題解決結果結 論n正確的問題表征是解決問題的必要前提，在錯誤的或不完正確的問題表征是解決問題的必要前提，在錯誤的或不完整的問題空間中進行搜索，不可能求得問題的正確解；整的問題空間中進行搜索，不可能求得問題的正確解；n問題表征是對問題信息提取和理解的過程，問題規則在問問題表征

34、是對問題信息提取和理解的過程，問題規則在問題表征中起重要作用；題表征中起重要作用；n在問題表征過程中，導致建構出錯誤的或不完整的問題空在問題表征過程中，導致建構出錯誤的或不完整的問題空間的主要因素包括間的主要因素包括n信息遺漏：未能將問題的有關信息全部提取出來；信息遺漏：未能將問題的有關信息全部提取出來；n信息誤解：對某些問題信息做出錯誤的分析和理解；信息誤解：對某些問題信息做出錯誤的分析和理解；n隱喻干擾：問題信息中潛在的歧義性使被試困惑或誤導隱喻干擾：問題信息中潛在的歧義性使被試困惑或誤導被試的解題思路。被試的解題思路。n目的：研究對問題規則的表征目的：研究對問題規則的表征n任務：結構簡單

35、、規則明確的換位棋任務：結構簡單、規則明確的換位棋n被試：被試：6565名大學生名大學生n數據：數據：6565名大學生被試問題解決過程的名大學生被試問題解決過程的詳細記錄詳細記錄 王東暉，傅小蘭王東暉，傅小蘭 (1997)：換位棋問題規則的表征與解題正確：換位棋問題規則的表征與解題正確率間關系的研究。率間關系的研究。心理科學通訊心理科學通訊, (6), 536-540。n問題：問題： XXXXXXOOO OOO OOO OOOXXXXXXn走棋規則走棋規則n白子白子O O和黑子和黑子X X分別向對方前進，每次只能走一格；分別向對方前進，每次只能走一格；n可以雙方輪流前進，也可以有一方連續前進，

36、不能可以雙方輪流前進，也可以有一方連續前進，不能倒退。倒退。n遇到對方棋子可以跳過，但只能跳過一個棋子。遇到對方棋子可以跳過，但只能跳過一個棋子。n步數規則步數規則n1515次行棋內將黑白棋子互換位置。次行棋內將黑白棋子互換位置。n正確表征問題規則是解決換位棋問題的正確表征問題規則是解決換位棋問題的必要前提；必要前提；n對問題規則信息的誤解和遺漏是導致解對問題規則信息的誤解和遺漏是導致解題錯誤的重要原因；題錯誤的重要原因；n發現問題的關鍵結構是解決換位棋問題發現問題的關鍵結構是解決換位棋問題的必要條件，應用正確的搜索方式（手的必要條件，應用正確的搜索方式（手段段- -目的分析策略、逆向搜索策略

37、等）有目的分析策略、逆向搜索策略等）有助于發現問題的關鍵結構。助于發現問題的關鍵結構。n在問題解決過程中，問題解決者往往不止使用在問題解決過程中，問題解決者往往不止使用一種策略。一些心理學家注意到，人可以從使一種策略。一些心理學家注意到，人可以從使用一種策略轉換到使用另一種策略。那么，用一種策略轉換到使用另一種策略。那么，n策略在什么條件下進行轉換？策略在什么條件下進行轉換？n什么因素促使策略進行轉換呢？什么因素促使策略進行轉換呢？ 實驗三n實驗作業：華容道問題實驗作業：華容道問題n實驗條件：實驗條件：2 2n允許或不允許重走允許或不允許重走n告訴或不告訴最少步數告訴或不告訴最少步數n被試：被

38、試共被試：被試共16人人n被試組間設計。每組被試組間設計。每組4人，男女各半。人，男女各半。 傅小蘭傅小蘭 (1987)：問題解決過程中的策略轉換的一項研究。：問題解決過程中的策略轉換的一項研究。心心理學雜志理學雜志，2(3)，22-31。華榮道：橫沖直撞式1曹操324關 羽張飛趙云馬超黃忠實驗方法實驗方法n要求被試進行出聲思維要求被試進行出聲思維n詳細分析被試的口語記錄詳細分析被試的口語記錄結論n解決華容道問題過程中使用著不止一種策略。解決華容道問題過程中使用著不止一種策略。n知覺指引策略是普遍使用的策略，早期表現知覺指引策略是普遍使用的策略，早期表現是隨機的知覺指引策略，后來表現為確定一是

39、隨機的知覺指引策略，后來表現為確定一定中間狀態的有計劃的知覺指引策略。定中間狀態的有計劃的知覺指引策略。n和有計劃的知覺指引策略有密切關系的是近和有計劃的知覺指引策略有密切關系的是近點優先策略和遠點優先策略。點優先策略和遠點優先策略。結論（續）n策略轉換的總趨勢是從隨機的知覺指引策略轉換為有計劃策略轉換的總趨勢是從隨機的知覺指引策略轉換為有計劃的知覺指引策略。的知覺指引策略。n近點優先策略和遠點優先策略的轉換可以是隨機的；近點優先策略和遠點優先策略的轉換可以是隨機的；n也可以是以一方的連續失敗而轉換的；也可以是以一方的連續失敗而轉換的；n而以確定的中間狀態作為即時目標的是有計劃的轉換。而以確定

40、的中間狀態作為即時目標的是有計劃的轉換。n被試是否被允許隨時放棄當前狀態而從頭開始重新嘗試，被試是否被允許隨時放棄當前狀態而從頭開始重新嘗試，被試是否被告知解決華容道問題的最少步數，都是影響策被試是否被告知解決華容道問題的最少步數，都是影響策略轉換的因素。允許重走和告訴最少步數都有利于策略間略轉換的因素。允許重走和告訴最少步數都有利于策略間的轉換。的轉換。n我們用心理學實驗和計算機模擬相結合我們用心理學實驗和計算機模擬相結合的方法研究了問題表征與問題解決策略的方法研究了問題表征與問題解決策略的關系。的關系。n研究選用的獨粒鉆石棋問題不僅具有特研究選用的獨粒鉆石棋問題不僅具有特殊的問題結構，而且

41、提供了一個與象棋殊的問題結構，而且提供了一個與象棋和圍棋同樣自然的問題情境。和圍棋同樣自然的問題情境。獨立鉆石棋問題的結構獨立鉆石棋問題的結構n獨立鉆石棋是單人玩的游戲，共有獨立鉆石棋是單人玩的游戲，共有3232粒棋子粒棋子n它的玩法像跳棋，每次動一個棋子，這個棋子它的玩法像跳棋，每次動一個棋子，這個棋子必須跳過另一個棋子，而且要跳到空位上，被必須跳過另一個棋子，而且要跳到空位上，被跳過的那個棋子就被吃掉了跳過的那個棋子就被吃掉了n游戲的成績取決于最后剩的棋子數游戲的成績取決于最后剩的棋子數n最好成績是只在棋盤中央（最好成績是只在棋盤中央（4444處）剩下一枚棋子處）剩下一枚棋子獨立鉆石棋獨立

42、鉆石棋四組棋子及其關系nA A組：組：2424、4242、4444、4646、6464。nA A組棋子只能靠吃掉組棋子只能靠吃掉3434、4343、4545和和5454位的棋子而走動。位的棋子而走動。nB B組：組：1313、1515、3131、3333、3535、3737、5151、5353、5555、5757、7373、7575。nB B組棋子無法吃掉組棋子無法吃掉A A組棋子，也不能被組棋子，也不能被A A組棋子吃掉，但可以組棋子吃掉，但可以與與C C組和組和D D組棋子互相對吃。組棋子互相對吃。nC C組：組：2323、2525、4141、4343、4545、4747、6363、656

43、5。nD D組：組：1414、3232、3434、3636、5252、5454、5656、7474。 nC C組棋子與組棋子與D D組棋子互相垂直，不能互吃，也不能換位，但它組棋子互相垂直，不能互吃，也不能換位，但它們不僅能與們不僅能與B B組棋子互相吃，而且還能吃掉組棋子互相吃，而且還能吃掉A A組棋子。組棋子。n顯然，問題解決者需要對問題結構有明顯然，問題解決者需要對問題結構有明確的認識，還要具有統觀全局的能力，確的認識，還要具有統觀全局的能力，使各組棋子能互相搭橋和配合，才能最使各組棋子能互相搭橋和配合，才能最終達到解決目的。終達到解決目的。實驗四采用出聲思維方法采用出聲思維方法44名被

44、試名被試解決問題五次解決問題五次 Fu, X. L. (1995). Problem representation and solution strategies in Solitaire Chess. European Journal of Cognitive Psychology, 7(3), 261-281. （1 1）被試使用的三種策略）被試使用的三種策略n知覺指引策略知覺指引策略n選擇性搜索策略選擇性搜索策略n計劃簡化策略計劃簡化策略“知覺指引策略”n被試下棋中選擇棋子移動無計劃，主要基于當被試下棋中選擇棋子移動無計劃，主要基于當時對問題情境的知覺結果，即看出哪個棋子能時對問題情境的

45、知覺結果，即看出哪個棋子能動就移動哪個棋子。動就移動哪個棋子。n口語記錄多是：口語記錄多是：“先試試先試試”、“車到山前必有車到山前必有路路”和和“走一步看一步走一步看一步”等。等。“選擇性搜索策略”n被試的口語記錄包括被試的口語記錄包括“先把最角上的棋子去掉先把最角上的棋子去掉”，“要往中間走要往中間走”和和“怎么把邊緣的移到中間去？怎么把邊緣的移到中間去？”等。等。n考慮到問題解決的最佳結果是剩一枚棋子在棋盤考慮到問題解決的最佳結果是剩一枚棋子在棋盤正中心位置，把棋子往棋盤中部集中是有道理的。正中心位置，把棋子往棋盤中部集中是有道理的。“計劃簡化策略”n被試的口語記錄中有這樣的表述，被試的

46、口語記錄中有這樣的表述，“怎么千方百怎么千方百計使這計使這4 4個角一個一個使它空出來個角一個一個使它空出來”和和“上面一個上面一個一個角消滅掉了，這么消滅的話沒注意中間的一個角消滅掉了，這么消滅的話沒注意中間的”等。等。n被試將棋盤的被試將棋盤的4 4個邊角上的棋子一塊接一塊地清除，個邊角上的棋子一塊接一塊地清除，表現出明顯的計劃性，這樣，也就能保證剩下的表現出明顯的計劃性，這樣，也就能保證剩下的棋子都集中在中部。棋子都集中在中部。05101520253012345嘗試次數人數（人）知覺指引策略選擇性搜索策略計劃簡化策略在五次嘗試中，使用在五次嘗試中，使用“知覺指引策略知覺指引策略”的人數逐

47、的人數逐次減少，而使用次減少，而使用“選擇性搜索策略選擇性搜索策略”和和“計劃簡計劃簡化策略化策略”的人數呈上升趨勢。的人數呈上升趨勢。（2 2）策略有效性）策略有效性n對使用不同策略解決問題的剩棋子數進對使用不同策略解決問題的剩棋子數進行統計檢驗，結果表明，使用行統計檢驗，結果表明，使用“知覺指知覺指引策略引策略”、 “ “選擇性搜索策略選擇性搜索策略”和和“計計劃簡化策略劃簡化策略”解決獨粒鉆石棋問題的有解決獨粒鉆石棋問題的有效性依秩遞增。效性依秩遞增。n思維的計算機模擬的基礎是對人加工信思維的計算機模擬的基礎是對人加工信息的過程進行實驗性的分析，再用計算息的過程進行實驗性的分析，再用計算

48、機程序再現實驗中觀察到的信息加工過機程序再現實驗中觀察到的信息加工過程，從而闡明人的思維規律。程，從而闡明人的思維規律。三種策略形式化n我們通過對棋盤上不同位置的棋子賦予我們通過對棋盤上不同位置的棋子賦予不同權重的方法，把人類被試使用的上不同權重的方法，把人類被試使用的上述三種策略形式化（述三種策略形式化（FuFu，19951995）。）。n權重的具體值并不重要，實際起作用的權重的具體值并不重要，實際起作用的是權重值的相對大小，在操作中權重值是權重值的相對大小，在操作中權重值大的棋子總是比權重值小的棋子優先處大的棋子總是比權重值小的棋子優先處理，即應先吃掉。理，即應先吃掉。 1 1 1 3 3

49、 3 9 9 9 1 1 1 2 2 2 8 8 8 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 2 3 7 6 1 1 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 2 3 7 6 1 1 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 3 2 1 1 1 2 3 7 6 1 1 1 2 3 1 1 1 2 2 2 4 4 4 1 1 1 3 3 3 5 5 5 （a）知覺指引策略）知覺指引策略 （b）選擇性搜索策略）選擇性搜索策略 （c）計劃簡化策略）計劃簡化策略圖圖2 三種策略對應的棋子權重賦值三種策略對應的棋子權重賦值形式化n通過對棋子賦予不同權重值的方法，我通過對棋子賦予不

50、同權重值的方法，我們形象直觀地模擬了使用不同策略的被們形象直觀地模擬了使用不同策略的被試對問題結構的不同認識及對問題的不試對問題結構的不同認識及對問題的不同表征。同表征。失敗失敗開始開始搜索搜索選擇選擇執行執行評價評價終止終止分析分析倒退倒退圖圖3 基本認知操作過程的計算機模型基本認知操作過程的計算機模型計算機模擬n使用同一個模擬人的基本認知操作過程使用同一個模擬人的基本認知操作過程的計算機模型，用圖的計算機模型，用圖2 2所示的三種方式對所示的三種方式對棋子賦予權重（模擬人的三種問題表棋子賦予權重（模擬人的三種問題表征），我們成功地模擬了人類被試使用征），我們成功地模擬了人類被試使用三種策略

51、解決獨粒鉆石棋問題的搜索路三種策略解決獨粒鉆石棋問題的搜索路徑和剩子情況（徑和剩子情況（FuFu，19951995）。）。結 論n對問題的三種不同表征反映了被試對問對問題的三種不同表征反映了被試對問題結構達到的三種不同認識水平，并決題結構達到的三種不同認識水平，并決定了被試解決問題使用的策略；定了被試解決問題使用的策略；n被試使用的三種策略具有不同程度的選被試使用的三種策略具有不同程度的選擇性和解決問題的有效性；擇性和解決問題的有效性；n使用不同策略解決問題的基本認知操作使用不同策略解決問題的基本認知操作過程可能基本相同。過程可能基本相同。n專業知識專業知識n定勢定勢n功能固著功能固著n動機動

52、機n情緒情緒n人際關系人際關系n專家與新手專家與新手n專家（專家（expertexpert）是具有專門知識的（）是具有專門知識的（domain-domain-specific knowledgespecific knowledge）人。）人。n新手（新手（novicenovice）是專門知識較少的人。）是專門知識較少的人。n專家解決相應的問題要容易得多。專家解決相應的問題要容易得多。n專家與新手的區別專家與新手的區別n知識數量上的差異：知識數量上的差異：n知識組織方式上的差異：專家根據問題的深層結構知識組織方式上的差異：專家根據問題的深層結構（運用相同定理）進行分類，新手往往根據問題的（運用相

53、同定理）進行分類，新手往往根據問題的表面結構特征進行分類。表面結構特征進行分類。nH. A. Simon & D. P. Simon (1978)H. A. Simon & D. P. Simon (1978)發現：發現：專家：專家：“很明顯，很明顯，400400米米/ /秒的一半是秒的一半是200200米米/ /秒。秒。”新手：新手：“平均速度平均速度= =（初速（初速+ +末速）末速）/2/2 = =（0+4000+400米米/ /秒）秒）/2=200/2=200米米/ /秒秒”。nLarkinLarkin（19811981）專家：專家：如果量如果量v v，v v0 0和和

54、t t是已知的是已知的那么，加速度那么，加速度a a也是已知的也是已知的新手：新手：如果目標是計算量如果目標是計算量x x并且有一個物理定律包含有并且有一個物理定律包含有x x那么，嘗試用那個定律計算那么，嘗試用那個定律計算x x 實驗五實驗五n目的：通過比較廣告設計專家、新手和生手的問題表目的：通過比較廣告設計專家、新手和生手的問題表征，研究廣告設計專家的問題表征特點及過程。征，研究廣告設計專家的問題表征特點及過程。n任務：用任務：用3030分鐘為一種假想的家用機器人設計一張招分鐘為一種假想的家用機器人設計一張招貼畫形式的廣告方案。貼畫形式的廣告方案。n被試：專家被試：專家9 9人；新手人；

55、新手2020人；生手人；生手2020人。人。 n材料：廣告設計任務說明；引導式問卷，材料：廣告設計任務說明；引導式問卷，n口語紀錄分析。口語紀錄分析。 時勘，傅小蘭，王輝，張侃，郭素梅時勘，傅小蘭，王輝，張侃，郭素梅. (1998). . (1998). 廣告設計專家的任務理廣告設計專家的任務理解過程。解過程。心理學動態心理學動態, 6(1), 58-63, 6(1), 58-63。結 論n廣告設計問題表征的思維結構要素主要包括信廣告設計問題表征的思維結構要素主要包括信息提取、先期經驗、算子和算子約束。息提取、先期經驗、算子和算子約束。n問題表征過程分四個階段：問題表征過程分四個階段：n首先從

56、問題陳述中提取信息。專家的特點是注重提首先從問題陳述中提取信息。專家的特點是注重提取關鍵信息；取關鍵信息；n然后進入搜索先期經驗階段。專家的特點是注重體然后進入搜索先期經驗階段。專家的特點是注重體現設計對象的具體明確的、可操作性的特征；現設計對象的具體明確的、可操作性的特征；n然后進入確定算子階段。專家的特點是注重以啟發然后進入確定算子階段。專家的特點是注重以啟發式有效地縮小問題空間，選擇算子時對各種具體約式有效地縮小問題空間，選擇算子時對各種具體約束的考慮已趨于自動化；束的考慮已趨于自動化；n最后是表征結果的輸出。最后是表征結果的輸出。新生新生知識知識先期先期知識知識無關無關知識知識算子算子

57、約束約束知識庫知識庫設計設計任務任務(輸入輸入)提取任務提取任務信息信息廠家信息廠家信息產品信息產品信息設計要求設計要求用戶信息用戶信息搜索先期搜索先期經驗經驗形象功能形象功能公司要求公司要求吸引消費者吸引消費者體現創造性體現創造性確定算子確定算子廣告設計廣告設計通用算子通用算子特定任務特定任務專用算子專用算子任務任務表征表征(輸出輸出)廣告設計專家任務理解過程模式圖廣告設計專家任務理解過程模式圖專家技能的五條原則專家技能的五條原則nGreen & Gilhooly, 1992n專家記憶得更好專家記憶得更好n專家采用不同的問題解決策略專家采用不同的問題解決策略n專家擁有更好和更為深入、廣泛的表征專家擁有更好和更為深入、廣泛的表征n專家的優勢在于他們的知識，而不在于他們專家的優勢在于他們的知識，而不在于他們的某些基本能力的某些基本能力n專家之所以成為專家大量練習的結果專家之所以成為專家大量練習的結果如何成為一個專家如何成為一個專家n熟