第二节 问题解决的过程与方法
问题解决的过程就是从初始状态到目标状态的转换过程，这个过程需要一系列复杂的认知操作方能实现。心理学家认为问题解决包含了几个连续的阶段：问题的识别与界定，问题的表征与呈现、策略的形成与选择、方案的实施与落实、结果的监控与评估。
一、问题的识别与界定
问题的识别也就是我们常说的发现问题，这是问题解决的首要环节。如果人们根本没有意识到自己正面临一个问题，也就谈不上去解决问题。科学史上很多重要发现与发明都是因为科学家发现了别人没有注意到的问题，缺乏对问题的敏感意识是不可能有创造性的成果的。试想如果牛顿也像一般人一样认为树上的苹果掉在地上是天经地义的事，他就不会发现万有引力定律。但是仅仅意识到问题的存在还不够，还必须能够正确界定问题。例如，田纳西工业技术大学的一个研究小组要研究汽车的安全系统如何保护乘客在撞车时不受到伤害。他们的问题是，在冲撞时如何防止乘客在汽车内移动而撞到车子的钢铁架子，结果一直未找到有效的解决办法。后来他们将问题重新界定为如何设计车子的内部，使车祸发生时，人比较不会受到伤害，结果他们想到了一个非常有创意的解决方法（Sternberg,1999）。
二、问题的表征与呈现
表征问题就是分析和理解问题，并在头脑里把问题以某种方式呈现出来。把问题的要求与条件搞清楚是正确解决问题的关键，很多时候，人们之所以不能正确解决问题，就是因为没有真正地理解问题，也就是说没有建立起对问题的正确表征。例如，小学生在解决“小明有3个苹果，小明比小刚少5个，问小刚有多少个苹果？”这样的问题时常会出现错误，他们往往看见“少”的字样就觉得应该用减法，之所以会出现这些错误是因为他们使用了错误的表征策略，具体见阅读栏3-3。
问题在头脑中表征的方式有很多，如命题、符号、意象等。个体在表征方式上是有差异的，有的人擅长空间表征，以意象的方式呈现信息；有的人擅长语言表征，以句子或命题的方式呈现信息。有人用“句子—图形”任务研究被试的问题表征策略。实验要求被试对看到的句子和呈现的图形进行比较，如果二者不一致，就要判断为错。例如，句子为“星星在十字的下面”，然后看到的图形为“”，则要反应为“错误”。结果发现所有被试有两种策略来完成这个任务：一个是把句子用语言表征呈现在脑海里，把句子转化为命题，如“星星上面十字”（star above plus）；另一种策略是把句子化为空间图形或意象，将其与呈现的图形直接进行对比。究竟采取哪种策略与被试的能力有关系，语言能力强的被试倾向于采用语言表征策略，而空间能力强的倾向于采用空间表征策略。
三、策略形成与选择
在问题得到界定和表征之后，人们就需要运用一定的策略或方法来解决问题。在问题解决过程中有两大类基本策略：算法（Algorithm）和启发式（Heuristics）。
阅读栏3-3 比较问题的表征
比较问题由已知条件、关系和问题三个要件组成。在已知条件句中给出一个变量的值，关系句是根据一个变量来定义另一个变量，问题是求另一个变量的值。如在“小明有3个苹果，小刚比小明多5个，问小刚有多少个苹果？”这道题中，第一句是已知条件，第二句是关系句，第三句是问题。根据文字表达和数量关系是否一致可将比较问题分为两类：一致问题和不一致问题。在一致问题中，未知数是关系句的主语，变量关系的文字表达（如比……多）与所需要的算术运算是一致的（如用加法），上面的例子就是一道一致问题。在不一致问题中，未知数是关系句的宾语，变量关系的文字表达（如比……少）与所需要的算术运算相冲突（如用加法），如将上题中的关系句“小刚比小明多5个”改为“小明比小刚少5个”，这道题就成为一道不一致问题。
Hegarty等人通过分析大学生解决比较问题所犯的错误，提出成功的解题者和不成功的解题者在表征比较问题时可能运用了不同的策略。不成功的解题者在表征变量之间的关系时，运用的是直译策略（direct translation strategy），即根据关键词来决定采取何种运算，如看见“多或贵”就用加法，看见“少或便宜”就用减法。这种策略在一致问题上即关系词的表述与所需运算一致时能够得出正确的答案，但在关系陈述与所需要的运算相冲突的不一致问题上则会导致错误的答案。成功的解题者则运用问题模式策略（problem model strategy），他们根据变量之间的关系建立数学表征并确定采取何种运算，因而能够正确地解决问题。
李晓东等人（2002）的研究发现，小学三年级数学学优生与学困生解决比较问题的成绩差异显著，学优生的成绩好于学困生，这种差异在不一致问题上表现尤为突出。这与学优生和学困生表征问题的策略不同有关。学优生在解决比较问题时由于运用问题模式策略来表征变量之间的关系，因而在一致问题和不一致问题上都取得了好成绩。学困生在表征数量关系时由于采用的是直译策略，即不是根据变量之间关系的实质而仅仅依据应用题中的某些关键词来建立心理表征，这种表征在一致问题上因关键词与变量之间的关系一致而得出了正确答案，但在不一致问题上就会导致错误答案。
（引自李晓东等，2002）
（一）算法
算法是指解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤。如果一个问题有算法，那么只要按照其规则进行操作，就一定能解决问题。算法一般用于解决界定良好的问题，而不适合用来解决界定不良的问题。但是如果问题解决的步骤过于复杂，超出工作记忆负荷时，也很难用算法策略解决。由于采用算法策略时要一一尝试所有可能的解决方法，虽然最终会解决问题，但费时费力，效率不是很高。例如，在字谜游戏中，给你6个字母将它们组成一个单词，6个字母的所有组合达720种，如果将这些组合全部列出来将会耗费很多时间。因此，人们通常并不是严格按算法去解决问题，而是尝试去寻找更为简捷的方法。
（二）启发式
启发式是个体凭借已有知识经验对问题解决途径进行搜索的方法，它虽然不能保证问题一定获得解决，但总体上讲，运用这种方法解决问题比较节省时间和精力，效率也很高。常见的启发式策略有手段—目的分析、逆向搜索和类比。
1．手段—目的分析
手段—目的分析是人们在解决问题时常用的一种策略，通过采用一定的手段或方法缩小当前状态与目标状态的差异，最终达到目标状态。用手段—目的分析策略解决问题，通常要先对目标状态进行分析，将其分解为若干个子目标，通过实现一个个子目标而最终实现总目标。西蒙曾用一个日常生活中的例子来说明这一策略：
我想把儿子送到幼儿园去，那么我现在的情况跟想要做的事有什么差异？距离是个问题。怎么改变距离？用我的汽车。汽车现在发动不了，怎么办？换一组新电池。去哪里买新电池？汽车修理铺。想要汽车修理铺为我安上新电池，但店铺并不知道我想要的东西。怎么办？需要解决通讯问题。如何解决？用电话等等。（Newell &Simon,1972）
2．逆向搜索
逆向搜索是指从问题的目标状态开始搜索，直至找到返回初始状态的路径或方法。这种方法非常适用于解决数学问题。例如对于这样一个问题：“在夏天开始的时候，水塘里有一棵莲花，这莲花每24小时增加一倍，在第六十天时，这个水塘充满了莲花。问哪一天这个水塘的莲花是半满的？”这个问题如果从条件开始入手去解决会很困难，但是如果从目标状态开始，则变得很简单。答案是“第五十九天”，因为莲花是每24小时增加一倍，水塘在第六十天是全满的，那么在六十天的前一天也就是第五十九天一定是半满的。
3．类比
类比就是从已有的知识经验中提取一个问题，然后把这一问题应用到一个新的问题上去。它是利用以往的事例与当前问题的相似性而找到问题解决途径的方法。能否顺利地运用类比方法解决问题，取决于个体能否发现或找到新问题与旧问题之间的相似之处。每个问题都有表面特征和结构特征两个属性，两个问题的结构特征差异越大，两个问题的差异性也越大；如果两个问题的表面特征和结构特征相同，则它们属于同一个问题。如果个体可以发现不同问题之间在结构特征上是相似的，那么将有助于问题解决；但是如果问题之间仅表面特征相同或相似，而结构特征不同的话，运用类比策略则可能导致错误的解答。例如：
问题一：在一次心理测验中，某人在一份记分为0～300分的量表中，得分为150分；如果在一份记分为0～240分的量表中，他的得分应该是多少？
问题二：在一次体检中，某人站在一台刻度为0～300磅的磅秤上，称得的体重为150磅；如果他站在一台刻度为0～240磅的磅秤上，称得的体重应该是多少？
这两个问题的表面特征看起来很相似，但实际上是两个不同的问题。磅秤测得的是人的体重的绝对数值，不会因磅秤不同，测得的结果就发生变化。但心理测验测得的是心理品质的相对数值，不同量表测得的结果很可能有差异（彭聃龄，张必隐，2004）。
四、评价与反思
问题解决的最后一个步骤是策略实施并将结果与问题的要求进行对照，如果符合问题的要求，说明问题解决策略得当；如果不符合问题的要求，就要对解决方案重新审查，反思解决问题的各个环节，找到症结所在，重新制定问题解决的方案并实施，直到问题得到解决。
阅读栏3-4 和尚登山问题
意象表征有助于问题解决，我们可以用和尚爬山的问题来说明。
一天早晨，当太阳刚升起的时候，一个和尚开始攀登一座高山。山路很窄，只有一只脚宽，和尚向着山顶上灿烂生辉的庙宇盘旋而上，速度时快时慢。一路上，他曾多次休息、吃带去的水果，快日落时他到了山顶的庙中。经过几天斋戒、打坐，他又沿同一山路下山，就像原来一样，路上休息多次，速度时快时慢，比上山时自然要快些。当他下山时，已是日落黄昏了。现在问，和尚在往返的路上是否可能在同一天的同一时刻在同一地点通过。
这个问题初看起来使人困惑，不知怎样解答。但如果解题者在头脑中想象有两个和尚，同一天内一个上山，一个下山，那么两个和尚相遇的地方，肯定就是同一时间同一地点了。在这种情况下，用想象代替语言描述，可以帮助人们较快地找到问题的答案。当然这个问题也可用图解的方式来表征（如下图）。解题者可用一条线表示和尚第一天上山的路线（用向上的箭头表示），用另一条线表示他下山的路线（用向下的箭头表示）。两条线的交点就是这个问题所要求的答案。比较起来，图解法似乎占有相对的优势。
（引自吴庆麟，2003）
阅读栏3-5 动物的问题解决
早期的格式塔心理学派也称完形学派。该学派认为，问题是完形上的缺口。典型的例子是，柯勒的实验动物黑猩猩面对高处的食物（香蕉）和两根短棒，它拿起任何一根短棒都够不着高处的食物时，它的知觉完形上存在着缺口，也就是说，它处于问题情境中。柯勒观察到，黑猩猩拿一根短棒试着够到高处或远处的食物，当它的尝试失败以后，就开始生闷气。后来它似乎突然领悟到，两根短棒可以接起来，它终于用两根接起来的短棒够到了食物，于是问题也就得到解决。所以格式塔派心理学家强调“顿悟”在解决问题中的作用。他们认为解决问题的过程是顿悟的过程。顿悟式解决问题的特点是问题一旦解决，被试从此不再犯错误，学习似乎是一次完成的。