解决问题：三类知识的综合运用
　　思维与解决问题是普通心理学研究的传统课题。现代教育心理学之所以也关心这一课题，是因为学生创造性思维与解决问题的能力是当代教育最为关注的目标。本章先概述解决问题的性质、过程和条件的研究；然后结合学科任务，分析不同类型的知识在解决问题中的作用；最后论述解决问题能力的培养和研究性学习。
　　学完本章后，应能做到：
　　1．陈述20世纪60年代之前心理学中关于问题解决的实质、过程与条件的主要结论，并用知识分类学习论说明其不足之处；
　　2．用数学或语文学科问题解决实例，说明不同类型的知识在解决问题中的不同作用；
　　3．陈述专家与新手解决问题差异的主要表现，并用广义知识观对差异的原因作出解释；
　　4．通过分析和比较，指出本章论述的问题解决与我国课程改革专家提倡的研究性学习在学习性质、教学过程和学习结果方面的异同。

解决问题的研究概述
　　解决问题（problem solving），也译作问题解决。解决问题的研究涉及问题与问题解决的科学定义、问题情境的类型、问题解决的心理过程以及影响问题解决的心理因素。
关于问题与解决问题的科学含义
问题与解决问题的早期观点
　　早期的问题解决研究者并未给问题与问题解决下一个令人满意的定义。早期行为主义心理学家研究学习的基本课题是条件反射、动物走迷宫和打开迷笼等行为。在斯金纳提出操作条件反应概念之前，心理学家把桑代克的猫学习逃出迷箱和动物学会走迷宫等行为称为解决问题。解决问题也就是机体获得对新的刺激情境作出适当反应的过程。如，桑代克迷箱中的猫学会抓住连结门闩的金属绳，把箱门打开，逃出迷箱，就是解决了问题。行为主义心理学家把斯金纳的操作条件反应看成是一种解决问题的学习形式。
　　格式塔心理学家为了便于与行为主义进行争论，也用动物作被试研究问题解决。黑猩猩面对放在栅栏远处的香蕉，用两根棒中的任何一根都够不着香蕉，这也成了它的问题。格式塔心理学家认为黑猩猩将两根棒子接起来够到远处的香蕉也是解决了问题。
　　早期的研究者缺乏学习分类观，混淆了人的学习与动物学习的区别，人类低级学习与高级学习的区别，自然不能给问题与问题解决提供一个科学的定义。研究得出的结论也很难在学校教学中应用。
问题与解决问题的现代观点
　　直到20世纪60年代学习分类理论提出以后，把问题解决放到不同学习类型的层次排列之中，问题与问题解决才得到较明确的定义。
　　在奥苏伯尔的有意义言语学习理论中，学习由低级到高级分为符号表征学习→概念学习→命题学习→概念和命题的应用→解决问题（包括创造性解决问题）。在加涅的学习结果分类中，智慧技能的学习由低级到高级依次为辨别学习→概念学习→规则学习→高级规则学习。高级规则可以通过接受学习习得，也可以通过发现学习习得。高级规则的发现学习也就是解决问题。
　　根据学习分类理论，应将问题解决与概念和原理的简单应用或在熟悉情境中的应用相区别，因为这种应用的结果未习得新的概念和规则。问题解决是学习者将原有的概念和规则加以综合，在新情境中应用并得到新的认知成果的过程。这种新的认知成果可能是新的规则（高级规则），可能是新的解决问题策略，也可能是一篇新的文学作品或一份研究计划等。
　　信息加工心理学家把问题定义为：“给定信息和目标之间有某些障碍需要被克服的刺激情境。”学生解决一道算术应用题或证明一条定理，成人谋求一份工作，教师转变一个学生的态度，医生治愈某种疾病，至少在当前缺乏现成方法的条件下，他们都处于问题情境中。
　　根据个人的问题起始状态、中间状态和目标状态的不同，可以把问题空间分为四种类型（见图6-1）。图6-1中，A表示问题空间起始状态和目标状态明确，而且达到目标的两条途径都是相同的。如，有一组数字，要求它们的和，此处问题空间的起始状态是给定的一组数字，目标状态是求它们的和，算子是加法。这里有两种同样有效的求和方法。B表示问题空间起点和目标明确，但有两条效率不同的达到目标的途径。如，某位有阅读能力的儿童想知道一个故事，其起始状态是现有的书，目标状态是知道书中的故事，达到目标的有效途径是自己看书，较为无效的途径是找人给他讲述书中的故事。C表示问题空间的起点和目标都明确，但不知如何达到目标。学生在证明几何题时遇到的问题多半是这类问题。D表示问题空间只有起始状态明确，目标和达到目标的途径都不明确。如解决能源危机问题，我们只知道能源有限，但是解决能源问题要达到的目标和用什么方法去达到这些目标，都是不明确的。
　　根据问题的起点、目标和允许的操作（运算）的不同，可以将问题分为定义不明确的问题（ill?defined problem）和定义明确的问题（well?defined problem）。前者指问题的三个成分都明确的问题，也称常规性问题（routine problem）；后者指三个成分中有部分不明确的问题，也称非常规性问题。
关于解决问题的过程
　　关于问题解决的心理过程，20世纪60年代之前许多研究者依据个人研究的方法和掌握的资料不同，提出了不同的观点和阶段模式。
　　行为主义心理学家和格式塔心理学家都是以动物为被试研究问题解决，由于观察到实验中动物行为表现的不同，提出了完全对立的观点。行为主义心理学家如桑代克、斯金纳等以较低级的动物如猫、白鼠为实验对象，认为解决问题是一个尝试与错误的过程。正如鲍尔和希尔加德在《学习论——学习活动规律的探索》（1981）一书中所述：“碰到新的陌生问题时，学习者是怎样解决的呢？刺激—反应理论家认为，学习者将其过去经验中与新问题有关的行为集中起来，或是按照新情境与以前遇到的情境的相似方面作出反应。如果这些反应不能使问题获得解决，学习者便求助于尝试错误，从他们的全部行为中发出一个又一个反应，直至问题解决。”（G.H.鲍尔，E.R.希尔加德著：《学习论——学习活动规律的探索》，邵瑞珍等译，上海教育出版社1987年版，第30页。）
　　格式塔心理学家以高等黑猩猩为被试，认为解决问题中很少有尝试错误，主要是一个顿悟的过程，而且一旦解题方法被顿悟，便能保持。
　　哲学家杜威、心理学家华莱士和邓克尔以人为研究对象，对人解决问题的心理过程分别提出了不同的阶段模式。第一个著名的解决问题的过程模式是由哲学家杜威于1910年提出的。他在《我们怎样思维》一书中提出反省思维经过如下五阶段：（杜威著：《我们怎样思维·经验与教育》，姜文闵译，人民教育出版社1991年版，第88～93页。）
　　（1）暗示：困惑、挫折或意识到困难的状态；
　　（2）理智化：确定疑难究竟在什么地方，包括不太具体地指出所追求的目的，需要填补的缺口或要达到的目标；
　　（3）假设：提出问题的种种假设；
　　（4）推理：如有必要，连续检验这些假设，并对问题重新加以阐述；
　　（5）用行动检验这些假设：进行验证，证实、驳斥或改正假设。
　　杜威提出的反省思维五阶段被后人称为解决问题的五阶段，并被广为引用。
　　后来，英国心理学家华莱士（G.Wallance，　1926）通过对名人传记的研究，提出解决问题的四个阶段：
　　（1）准备（preparation）——由刺激情境发现问题及寻求解题线索；
　　（2）孕育（incubation）——因问题复杂程度不同而经过一般或长或短的反复酝酿时间，以进行深入探索和思考；
　　（3）明朗（illumination）——突然找到问题解答方法，有豁然开朗之感；
　　（4）验证（verification）——用实践来检验所提出的解决方案。
　　德国心理学家邓克尔（Kar Danker）于20世纪40年代通过医学治疗研究，提出了范围逐渐缩小的解决问题过程模式：
　　（1）确定问题的一般范围；
　　（2）进行功能性解决，即缩小问题范围，寻找符合既定方向的解题途径；
　　（3）进行特殊解决，进一步缩小功能解决的途径，使功能解决具体化。
　　奥苏伯尔1978年说：“60多年来并没有人对杜威1910年的描述作过明显改进。”奥苏伯尔等著：《教育心理学——认知观点》，佘星南、宋钧译，人民教育出版社1989年版，第698页。从奥苏伯尔的这一评论可见，解决问题过程问题虽是心理学中研究的一个老问题，但长期以来，其研究进展甚微。
     20世纪60年代后，由于心理学研究方向整体转变，即从行为观转向认知观，研究手段也多样化，如计算机模拟、专家与新手解决问题比较研究、口语报告与分析法，心理学家不再只是对解决问题的心理过程的阶段作一般描述，而是更注重于揭示不同类型的知识在解决问题不同阶段的作用。例如，奥苏伯尔和鲁宾逊提出了解决问题四阶段模式（详见下一节），并分析了问题背景知识、推理规则和策略在解决问题不同阶段的作用