探秘---问题之谜

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人们经常会遇到问题需要去解决。例如，解数学题，实验假设的检验与修正，机器故障的检修，刑事案件的侦破等，都是需要解决的问题。问题解决的过程依问题的复杂程度，要经过反复的思考和实践的检验。在每次行动之前，都要在思考中寻求解决问题的途径，然后在行动中检验解决的情况和程度，直到问题得到解决为止。这里要阐述的就是问题解决（Proben soluing）中的思维规律。

问题解决是指导性思维
问题解决中，思维过程始终指向着一定的目标，由要解决的问题以及由此问题所设定的目标所支配和指导着。例如，下棋的每一步骤均被最后取胜的目标所主导；医生的诊断和治疗由患者痊愈和康复的目标所支配。这种由一定的任务所指导着而进行的内部操作过程，即为指导性思维。
问题解决是按照指导性思维的特有规律进行的。指导性思维并不脱离以上各节所揭示的推理思维的一般规律，它仍然是在分析综合、抽象概括过程中，在运用概念、形成命题、作出判断和推理、进行假设和验证的一系列思维操作中进行的。但它又不同于一般的逻辑推理。

指导性思维是一个有着严密组织的心理序列
这个心理序列，也就是问题解决的过程，受所设定的目的的指导。例如，9∶15必须到达飞机场——这就是目的；为达到此目的，如何选择行车路线——这就是问题。于是在司机的头脑中产生一个思维序列。
从上例可以看出，很多问题的解决都是遵循着下列的思维策略进行的：
目的决定思维的全部步骤，并评价每一步骤对达到最后的目的的价值。也就是说，思维的每一步骤不是决定于前一步骤，而是决定于是否有利于达到目的的检验。
问题提出后，在思维中形成一个心理图式（mentalschemata）。这个图式包括问题和目的，并用解决过程的各个步骤去填充，而且，这些步骤可以被改变和更换。
问题解决的心理序列似乎像一个思维的连锁，但是这个连锁绝不是由自由联想构成的。自由联想将使人的思想连锁漂流在不相干的汪洋大海之中。假设司机的思路以下列方式进行：
9∶15到达机场→手表不准，坏了→修理→去修表店→去商业街→来了新产品→最好买一件礼品→小王最近结婚→他的女友尚在外地未归→婚期要拖延→小王闹情绪
请看，这样的自由联想对按时到达机场的任务毫不相干。
从上述问题解决中形成的心理序列可比作一个阶梯组织（hierarchical organization）。这个阶梯组织似乎在解决问题的功能上分出层次，先

从解决的一般原则开始，逐步深入和具体化。这种观点是否为一般规律还有待验证，但可以认为，这种类似的层次划分和步步深入的程序，在许多情况下都是适用的。请看下例：格式塔学派邓克尔（K?Duncker，1945）的一项解决问题的经典研究，向大学生被试提出一个问题：“在用强烈的放射线治疗胃部肿瘤时，如何避免破坏肿瘤周围的健康组织”。实验记录了被试出声思考的解决办法。从一个被试思考

过程的心理图式中可划分出在他头脑中形成的思维阶梯的层次：
一般范围——解决问题的一般方案。这个方案划定要解决问题的一般范围，指出解决的一般方法或方向。例如“必须找到一种方法使放射线不与健康组织接触”。
功能性解决——上述解决问题的一般范围指出了思维的方向，并确实导致几种原则上的解决途径，导致实现一般范围的可能方法。如：“找出一条达到胃的通道”，“把肿瘤移到表面上来”等。
具体化解决——功能性解决的每一种方法都可能暗示一种具体化的办法。如“利用食管道”，“插进套管”等。在解决方法具体化中，如果一种办法行不通，思路就会回到功能性解决上去，寻找另一个具体化的方法。直到问题最后得到解决为止。

思维阶梯组织中的自动化与组块过程
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思维的心理序列或图式中有很多自动化的成分，尤其在具体化步骤中的一些环节或细节是可以自动化的。例如，有经验的医生对于放射线的使用技术，司机对行车路线的熟悉程度，下棋能手头脑中的棋谱等，与技能的掌握一样，技能的许多环节是可以达到自动化程度的，只不过技能的自动化是在外部动作中体现，而问题解决中心理序列的自动化是在思维的内部操作中体现的。
心理序列的自动化现象体现为组块过程（chunking process）。技能的自动化是把一些技能中的一系列连续的动作组成为一个操作的单元，对这一系列动作的实现不需要一个个地由意识随意地去支配；思维的心理序列的自动化是把思维操作的小单元联系起来成为大单元，在思维加工中，在那些联系起来的小单元之间，不需要插入意识监测，思维活动即可以用大单元来进行。
下列说明在心理操作中的组块过程：
“为什么任何6位数字的前3个和后3个相同时，均可被13除尽”？被试通过思维的阶梯组织来解决这个问题。
（1）“276276”。“找出一个可被13除尽的一般形式”。
（2）选用“abcabc”作为任何前3个与后3个相同的数字的模式：
例如：276276=abcabc
abcabc=100abc＋abc=1

00labc
1001=77×13，所以1001可被13除尽；1001×abc也可以被13除尽。则abc×abc也可以被13除尽，所以任何前3个数与后3个数相同的6位数均可被13除尽。
作为一个初次遇到这个问题的人来说，他只能按照上述步骤去解决；然而，对于一个数学家来说，abcabc可被13除尽的命题，在他的头脑中早已经过多次运算而成为一个“块”了。从而他在其他更复杂的运算过程中，就可把这个命题作为一个思考的单元来对待而不必重复运算。因此，思维加工中的组块过程和部分环节自动化的实现，是在经验中形成的。在解决问题中，专家与生手、师傅与学徒的区别就在于在他们头脑里组块之不同。在一个随机乱摆的残局上，让棋手和生手观看棋局15秒后，让他们回忆这个棋局。结果表明，专家能回忆出5～7个“块”，——棋局的大单元组合；生手只能回忆起5～7个棋子。这个结果并不是由于专家有过人的记忆力，而是因为他对棋谱十分熟悉，他可以把这个棋谱的每个块而不是把每个棋子作为一个单元来捕捉。按照短时记忆的规律，专家和生手都可以记住5～7个单元，但结果却十分不同。
在问题解决中，专家比学徒显得更有能力，就是因为，专家以更大的思想单元去思考，省去了对许多细小问题的重复加工。于是他的思维操作可循着另外的途径从更多的方面，寻找更多的方法，去解决更新、更多的问题

问题解决的认知分析
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问题解决是一个组织严密的心理序列，这个序列可构成一个阶梯组织。现在让我们进一步分析这个心理序列的认知过程。现代认知心理学把问题解决看为“输入—加工—输出”的过程，认为人不是被动地接受外界刺激，并对之作出反应，而是主动地寻求信息，对输入的信息以一定的策略进行加工处理，并经过决策过程再输出去。信息加工过程就是寻找操作序列以达到目的的过程。
手段—目的分析
手段—目的分析的过程就是信息加工中心理序列形成的过程，就是思维中展现的问题解决的过程。为了使提出的问题与要达到的目标相接近，要有一个心理操作的过程和步骤。每一步骤可能是确立的小目标，每达到一个小目标都要与总目标相比较，比较其在达到总目标过程中的作用。直到问题得到解决。这就是手段—目的分析。
从提出问题开始，经过中间的步骤，到实现目标，这个过程可分为3种状态。开始阶段称为初始状态，达到目标时为目标状态，中间经过的各个步骤为中间状态。这些状态均为人的认识状态。
在手段—目的分析中，思

维的每一步操作就是把当时的认识状态逐一地与目标状态相比较，中间状态每前进一步均推动着问题的解决。手段—目的分析在解决问题中的一般图式为：
（1）确定问题的初始状态的目标状态；
（2）把问题的总目标分解为一系列小目标，每个小目标就是一个中间状态；
（3）问题解决的过程是从一个认识状态推进到下一个认识状态，每一个新的认识状态都从所采取的新手段中带来一些新的信息；
（4）一个手段获得成功，达到一个小目标，就推进到下一个新的认识状态，继续为达到下一个目标选择手段；
（5）如果这个手段行不通，就退回到原来的认识状态，重新选择手段。直到通过一个个小目标，最终达到总目的。
下列“河内塔”问题要求把一叠圆盘从A柱移到C柱上，B柱供给过渡使用。规则是：每次只能移动最上面的一个圆盘，大盘不许压在小盘上。

搜索策略
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上述手段一目的分析展示了问题解决思维序列的一般过程。现在让我们进一步解释它所采取的搜索策略。
1．正向探索和逆向行动
正向探索是首先试用某种方法，看其是否有所进展，如果得到了某些新的信息，就从这一步骤继续下去。其特点是用简单的、直接的步骤，从开始进行直到问题获得解决。对于简单的问题采用正向探索容易得到解决，然而对于复杂的问题则难以奏效。
逆向行动与正向探索不同，它不是选取问题的某一点顺序而下，而是着眼于寻找所期望的解决办法，或首先寻找解决这个问题的先行步骤。这一步确定之后，再向紧挨着的前面一步进行，最后退到问题指出的起点，逆向行动经常使用手段—目的分析，再确定一个小目标，并尝试去解决，并把小目标与前一个认识状态相比较。就像人们在查看地图，比如，从北京到昆明，对一个对中国地理茫然不解的人来说，该如何走呢？他可能先找到武汉—从武汉到广州—不对了，又回到武汉—贵阳—昆明；好，那么，从武汉退行到徐州—郑州—又不对了，从武汉可直抵石家庄—北京。假设的这一行程就是一个逆向行动的例子，决策的每一步都要进行手段—目的分析。
2．选择算子
在确定问题解决的策略中，重要的是选择解决问题所采用的手段，这就是选择算子（operator）。算子亦称操作者，系指在思维中用以指导进行操作的计划和方法。
算子可分为两类，一为规则算法，二为启发法或称直接推断法。
规则算法（algorithms）是按照现成的规则去做，问题便能自然而然地导致正确的解决。例如按照数学规

则进行演算，无论是正向或逆向探索，问题一定会得到解决。但是由于全部操作必须一步一步地按规则进行，问题的解决往往很慢。例如猜字谜，给出“—c——bi—”，指明为“Sharptongned”的同义词，请猜出这个字。运用规则算法需要把全部字母一个个地尝试填入空格，用字典检验每一次的结果，最终可发现这个词为“acerbic”（苛薄的），但必须经过460，000次尝试才有可能查出。但实际上人不会去这样尝试，而是去推测，这就是启发法。
启发法（heuristics）在很大程度上是靠经验去寻找解决问题的方法或原则。所谓经验就是把以前解决某些问题时采用过的有效方法引用到新的场合。例如在智力测验中，由于要求解答的速度，人们往往采用启发法而不用规则算法，假设（899×21）-〔（899×7）＋（899×14）〕＝？的题目可一目了然而不需要一步步地计算。医生诊断疾病也并不每一次系统地一步步尝试去检查，而是首先确定一个预期最接近问题的起点，按逆向行动推进诊断的过程。
下面举一个采用启发法解决难题的例子，问题是：“如果在你解决这一个之前你所解决的难题，难于在你解决这一个之前你所解决的难题之后你所解决的难题，那么在你解决这一个之前你所解决的难题难于这一个吗？”
首先确定这个句子中包含着许多复杂的短语，于是采取了“用字母代替短语”的启发式算子。
（1）把“这一个”设定为A；
（2）把“在你解决A之前你所解决的难题”设为B。
结果问题简化为：“如果难题B难于难题A，那么难题B难于难题A吗”？回称：“是”。
现实的问题解决中，正向探索和逆向行动的策略是经常依情境而交替使用的。采用什么算子也依情况而定。启发法在解决难题中显示了规则算法的缺陷，但是启发法的每次操作并不一定保证得到成功。关键在于确定解决问题的方案和选择的解决途径的实际效果。启发法的采用不要求消耗很大的心理能量，但却显示了人类思维所具有的特点，反映了人类的高级智慧。

问题解决中的心理障碍
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出声思考的局限性
认知心理学家利用人的出声思考相当成功地发现了在解决问题中思维过程的一些规律。但是也发现了出声思考有一定的局限性。实验研究中，尽管鼓励被试尽可能详细地通过口头言语把他们解决问题的思考过程全部表达出来，但是难以做到。甚至被试所采用的某些策略也并没有全部说出。从出声思考中得到的，只是被试思考中实实在在的内容和过程的一部分。看来人们的

思维操作只有一部分能受到外部的检验，被丢弃的部分对解决问题是否起作用以及起多么大的作用，却不得而知。
下面举一个实验为例：在房间里，从房顶上悬挂两条绳，两条绳的距离要使一个人站在两绳之间伸开双臂只能够到其中一条，而在不移动脚步时不能够到另一条。让被试想出办法如何在不移动脚步的情况下，双手能够到这两条悬挂着的绳。
实验组受到主试的暗示后解决问题比控制组要快。然而实验组受到暗示有两种情况，一部分被试受暗示后，采取了一系列行动使绳子摆动起来，使问题得到解决；另一部分被试也解决了问题，但他们说，“我想到了解决的办法，但不知是怎么想起的”。他们的操作结果都比控制组快，说明他们实际上利用了暗示。实验表明，暗示在导致问题解决上起了很大的作用，尽管一部分被试并没有清楚地意识到暗示的内容。从而证明了，如果人没意识到他解决问题的步骤和过程，就不可能说出来，这意味着出声思维会遗漏部分内容，因而对于检验思维操作的过程来说是不完整的；并使人认识到，在问题解决的过程中，不能完全依靠出现在意识中的构想和设计，问题解决的思维活动还有另外的机制。

短时记忆的局限性
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如果面对一个需要解决的问题而对此缺乏经验时，那么企图对这个问题作出思想上的预见的能力是很低的。可用下列游戏来说明这个问题。请设想人人都熟悉的“三子棋”。这个游戏共有9个空格，对奔双方的任何一方只要占领连着的3个空格即为优胜。这个游戏全部只有11个棋谱，只要玩过几次，这11种可能性就会很容易地保存在长时记忆里。但是假如没有经验，只靠短时记忆就没有可能在对弈中利用这11种可能性，从而一定会被击败。例如，只要稍有经验，就知道甲方第一步只要把×划在中央格，就在很大程度上能取胜；乙方第一步必须占领一个角的方格，否则将必定失败等等。
这是由于，人在正进行的工作中使用的是工作记忆，工作记忆就是短时记忆。它的特点是服务于当前进行的思维操作，从感觉输入和长时记忆中提取当时操作所需的信息。提取这些信息的活动就是工作记忆。然而，工作记忆的容量极其有限，它不能在同一时刻呈现所有需要的信息，因而使人对下一步的预料能力受到局限。例如，下棋时每走步都要求对下面作出预料，如果没有先前经验存贮的长时记忆为依据，就不可能预料由这一步引起的全部可能性。

弥补短时记忆的缺降的方法，一方面靠外部的

帮助，比如作出图略，标示数字或符号，提供短时记忆在当前情况下来不及提取的信息。另一方面就是靠长时记忆的帮助。各行业有经验的专家们进行到1千至5千小时的实际练习，比如游泳、弹琴或一门知识的实践，他们就能得到大量的有组织的知识。这些知识以组块的形式在长时记忆里存贮，在思维中又以块的形式提取和操作，相对扩大了短时记忆的容量。使用这些大单元进行操作，不但可以节省大量的心理能量，而且显示他们在选择算子作出决策时的预料能力。

心理定势的干扰
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说明定势现象最好的例证就是“双面人”，比如“老妇—少女”两可图，或“鸭—兔”两可图。由于定势的刻板性，使人不但在知觉，而且在思维操作中起干扰作用。
下面举出卢钦斯（Luchins）的量水实验来说明定势在思维中可能起的阻碍作用。
问题：有A，B，C3个容器，分别可量21，127，3升水。要求用这3个容器量出100升水，答案为127—21—（3×2）=100。接着又进行了类似的测量，形成了B—A—2C的定势（表4）。当被试形成了B—A—2C的定势之后，很容易用同样的方式去解决类似的问题。
“九点”图要求：连续画出4条直线通过9个点，每个点只通过一次。被试往往要花费很多时间企图在9个点形成的方框内得到答案。这些例子说明，定势的刻板性强烈地限制了被试根据实际情况灵活地解决问题。定势一旦形成，就不容易打破。它束缚了那些并不十分困难就能找到的交替转换办法，影响问题解决的效率。

动机的影响
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动机的情绪状态会影响问题解决的效果。用实验的方法在解决问题的情境中造成紧张和情绪上的压力，观察情绪对问题解决的影响。孟昭兰等（1984，1986，1989）的研究表明，对婴儿人工诱发痛苦等消极情绪下，被试在问题解决的任务面前凝视呆坐，动机低落。消沉的情绪背景不足以激活脑的活动水平，从而无助于智力加工。然而诱发中等激活水平的愉快状态时，则为智力操作提供最佳情绪背景，从而证明适度的紧张状态对智力活动是十分必要的。在另外的实验中，被试在问题解决中受到挫折时引起过度紧张和压力状态，则导致思维加工能力受阻。黑猩猩的实验也表明，在不同程度的食物剥夺情况下，面对只能迂回取到食物的黑猩猩，在取食动机很弱时，它表现为被无关刺激所干扰，作出许多无目的的动作和注意力被分散；而在取食动机很强时，它急

于取到食物，注意过度集中于目的物，忽略了情境中其他对于解决问题的重要线索。在这两种动机的情况下，均不利于智力加工的顺利进行。

作者：孙诚德
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