11-问题解决的学习与创造性

1第十一章问题解决的学习与创造性24问题与问题解决123问题解决的过程问题解决的训练创造性思维本章内容3第一节问题与问题解决一、问题及其分类1、问题的界定问题意味着个体处于这样一种情境：对于面临的目标或困难，试图解决它，但运用已有的知识或现成的方法又不能解决。这种情境称为问题情境（Problem-setting）。纽厄尔和西蒙（Newell＆Simon,1972）:问题虽然有简单或复杂、具体或抽象之分，但每个问题都包含三个基本成分：成分（1）给定信息，指有关问题初始状态的一系列描述；（2）目标，指有关问题结果状态的描述；（3）障碍，指在解决问题的过程中会遇到的种种需待解决的因素。定义：问题（problem）是在起始状态与目标状态之间存在某些障碍需要加以克服的情境。4乔纳森把问题分为11类，问题的排列是从结构良好往不良依次递进的。这十一种分别是逻辑问题，算法问题，故事问题，规则运用问题，决策问题，故障排除问题，诊断解决问题，技巧策略运用问题，案例系统分析问题，设计问题和两难问题。知道这些问题不是关键，重要的是想办法解决这些问题2、问题的分类5维度类别描述举例概括水平概括性问题指向具有某一特征的一群人或物，具有一定的普遍意义，适于抽样、定量研究。随着光照时间的增加，植物生长速度呈现什么样的规律？特殊性问题指向特殊的个体或现象，不具有广泛的概括性。适于个案、质性研究。小学生张三的学习积极性如何？关注焦点关系性问题关注事物或现象的结果、事物或现象间的异同以及相互关系。适于定量研究。探究学习方法对学生学习成绩是否有积极影响？过程性问题关注事物或现象发生和发展的动态变化。适于质的研究。探究学习方法是如何对学生学习产生影响的？内容特性概念性问题问题内容涉及学术性概念长方体的表面积与体积之间存在什么关系？经验性问题问题涉及生活经验。在冰上行走如何防滑？价值性问题问题涉及伦理道德、是非判断。初中生该不该早恋？探究深度描述性问题描述事物现状及其变化过程，适于定量、质的研究。某城市的空气污染状况。解释性问题解释事物变化的原因。适于定量、质的研究。在高山上用水煮食物为什么煮不熟？预测性问题基于对因果关系的解释而预测事物的未来变化。适于定量研究。下周的天气变化情况。领域范围单学科问题可用某一学科知识加以解决。数学相遇问题。跨学科问题需综合多学科知识加以解决。本地区空气污染问题。生活实际问题不直接隶属于我们的某个学科，是学生在生活中所面临的感兴趣的问题电视节目的益处与危害。组织程度结构良好问题具有明确的目标、条件和解答的问题求三解形的面积结构不良问题具有不明确的目标、条件和解答的问题如何激发学生的学习动机。6现实生活中的问题各种各样，但研究者倾向于将问题分为两类：结构良好领域的问题：起始状态、目标状态、操作都清楚结构不良领域的问题：没有明确的结构或解决途径结构良好领域的问题举例：边长为2CM的正方形面积教科书中的练习题大多属于结构良好领域的问题（1）结构良好问题和结构不良问题结构不良领域的问题举例：尊敬的毕达歌斯先生，请您告诉我，有多少学生在听您的课？毕达歌斯回答：“一共有这么多学生，其中1/2在学数学，1/4在学音乐，1/7沉默寡言，此外还有3名妇女。”——《希腊文集》7结构良好与不良问题的比较比较维度结构良好结构不良问题条件/数据全部呈现部分呈现或冗余答案标准的、惟一的、确定的/封闭的多样的/开放的或者根本没有答案解决方案惟一的、规定性的多种方案所涉及的概念、规则和原理及其组织常规的、经过良好组织、来自结构良好领域不明确的目标界定清晰、确定模糊、不清晰评价标准单一多样化解决方法熟悉的、确定的、惟一的不熟悉的、多样化的8（2）常规和真实性问题:根据问题的领域范围常规问题：学校中大量遇到的问题。真实性问题：生活实际问题。这里有山羊26只，绵羊10只，船长的年龄有多大？9二、问题解决的界定问题解决：是指问题解决者面临问题情境而没有现成方法可以利用时，将已知情境转化为目标情境的认知过程。认知操作——包括分析、理解、联想、比较、推论等。问题解决的特征1.目的性——问题解决具有明确的目标，它总是要达到某种特定目标。没有明确目标指向的心理活动，如漫无目的的幻想，不能称为问题解决。2.认知性——问题解决是通过一系列认知操作实现的，自动化的操作如走路、穿衣等虽然也有一定的目的，但不能称为问题解决。3.序列性——问题解决包涵一系列认知操作，如分析、联想、比较、推论等，仅仅是简单的记忆提取等单一的认知活动，不能称为问题解决。10ABCDABCDE如果两个三角形的的两条边及其夹角对应相等，那么这两个三角形全等。如果两个三角形全等，那么这两个三角形的所有对应的边和角都相等。三角形中两边相等，那么它们所对应的角也相等。11问题解决的特点：（1）解决问题是解决新的问题，即所遇到的问题是初次遇到的问题；（2）在解决问题中，要把掌握的简单规则重新组合，以适用于当前问题；（3）问题一旦解决，人的能力或者倾向随之发生变化。12第二节问题解决的过程一、问题解决的模式1、传统观点（1）试误说问题解决是由刺激情境与适当反应之间形成的联结构成的，这种联结是通过尝试错误逐渐形成的。（2）顿悟说人在遇到问题时，会重组问题情境的当前结构，以弥补问题的缺口，达到新的完形，从而联想起一种可行的解决方案。这一过程的突出特点是顿悟，即对问题情境的突然领悟。132、信息加工的观点信息加工论者把问题解决看作是信息加工系统（即大脑或计算机）对信息的加工，把最初的信息转换成最终状态的信息。问题空间分初始状态和目标状态以及从初始状态到目标状态的一系列操作。问题解决的首要关键环节是对问题情景建构起一个心理表征，也就是问题空间。143、现代认知派模式问题解决就是把问题划分成诸成分，从记忆中激活旧有的信息，或寻找新的信息。如果失败了，就可能退回到最初的问题，另找方法，或重新定义问题或寻求解决问题的办法。这种问题解决不是线性的，问题解决者可能跳来跳去，跨步或联合一些步骤。15基克解决问题过程的模式理解和表征问题寻求解答尝试解答无图式激活问题图式被激活成功失败停止评价16二、一般问题解决的过程杜威的五阶段理论1、意识到问题的存在2、识别出问题3、提出假设4、接受或拒绝试探性的假设5、形成和评价结论17（一）理解和表征问题阶段1.识别有效的信息了解某些信息与要解决的问题有关，以及如何相关：分辨有用条件和多余条件，注意表面无关实际重要的条件。在一张桌子前，从左到右依次并排坐着ABCD四个人，请根据一下信息，指出谁有小轿车•A穿蓝衬衫•穿红衬衫的人有自行车•D有摩托车•C靠着穿绿衬衫的人•B靠着有小轿车的人说：•穿白衬衫的人靠着有摩托车的人•有三轮车的人距有摩托车的人最远182.理解信息含义除了能识别问题的相关信息外，还必须准确地表征问题。要成功地表征问题就要完成两个任务。第一个是语言理解，理解问题中每一个句子的含义。小船在静水中每小时比在流水中快64米。这是一个关系命题，它描述了两种速度之间的关系。糖的价格是每千克15元。这是一个指定命题，它只指明了某种东西的价格，即一个单位糖的价格。193.整体表征集中问题的所有句子达成对整个问题的准确理解。两个火车站相距50千米，某个周六下午2:OO，两列火车分别从两站相向而行，正当火车驶出车站时，有一只鸟从第一列火车出发飞向第二列火车，到达第二列火车后，又飞回第一列火车，如此反复，直到两车相遇，如果两列火车的速度都为每小时12.5千米，小鸟的飞行速度为每小时50千米，请问在两车相遇之前，小鸟飞行了多少千米?第一步求出小鸟在火车相遇之前飞行的时间（实际上是火车相遇前行驶的时间）小鸟飞行时间=两站距离÷（第一列火车的速度十第二列火车的速度=50÷（12.5+12.5）=2（小时）第二步求出小鸟在两车相遇前飞行的距离飞行距离=小鸟飞行速度×小鸟飞行时间=50×2=100（千米）20对于许多问题，图形表征是更为有效的方法。例如：“有甲、乙、丙、丁四个村庄在一条直线上。从甲庄到丁庄的距离是64000米，从乙庄到丙庄的距离是16000米。现有小明和张华两个人自甲、丁两庄同时出发，相对而行，小明每小时走3000米，张华每小时走2OOO米。当小明走到丙庄时，张华刚好走到乙庄。问他们各走了多少路？”这道题对已学过相向而行相遇的问题的学生来说，构成了问题情境。214.问题归类：归类并激活一个特定的图式问题表征阶段有两个主要的结局：1.联想起一个合适的顿悟式解决方案（找到一个可以利用的图式），问题得到解决。2.没有现成的图式可以利用，重组问题情境，产生解决问题的方案。22（二）寻求解答阶段1.算法式（algorithm）一个算法就是为达到某一个目标或解决某个问题而采取的一步一步的程序。它常与某一个特定的课题领域相联系。在解决某一个问题时，如果你选择的算法合适，并且你又能正确地完成这种算法，那么保证你能获得一个正确的答案。在实际教学中，这样的例子屡见不鲜，如做一位大数目除法。36748599/11，你只要仔细地按照乘一减的算法，反复地做下去，就能获得最终的解。算法式策略费时费力，而且有些算法式策略有时在实际中根本不可能实现。232.启发式（heuristic）指根据目标的指引，试图不断地将问题状态转换成与目标状态相近的状态，从而只试探那些对成功趋向目标状态有价值的算子。例如，在解连加题时（1＋2＋3＋4＋5＋……＋10000=？），就可以根据其特点，转换成加乘除法（l＋10000）X（10000/2）进行简便计算。1）手段目的分析法（means-endsanalysis）将目标划分成许多子目标，将问题划分成许多子问题，寻找解决每一个子问题的手段。24（2）逆向反推法从目标开始，退回到未解决的最初的问题，这种方法对解决几何证明题有时非常有效。•例如，已知下图中的ABCD是一个长方形，证明AD=BC.25（3）爬山法其基本思想是设立一个目标，然后选取与起始点邻近的未被访问的任一节点，向目标方向运动，逐步逼近目标。爬山法只能保证爬到眼前山上的最高点，而不一定是真正的最高点。（4）类比思维当我们面对某个问题，而对问题的领域知识所知甚少时，类比是有效的方法。一般是先对问题进行表征，然后去获取与当前情景相关或者相似的熟悉领域的知识，加以利用。26（三）执行计划或者尝试解答阶段当表征某个问题并选好某种解决方案后，下一步就要执行计划、尝试解答。如果解决方案主要涉及某些算法的使用，那么一定要避免在使用算法的过程中产生一些错误的算式或者系统性的“错误”。27（四）评价结果阶段当个体选择并完成某个解决方案之后，还应该对结果进行评价。评价结果的方法之一，就是寻找能够证实或证伪这种解答的证据，对解答进行核查。28三、结构不良问题的解决过程司马光救人的故事“设计”过程，不是在一定逻辑结构中进行的“解法搜寻”。1、理清问题及其情境限制在解决结构不良问题时，解决者常常首先要确定问题是否真的存在。有时，所寻找的信息实际上就是隐含在情境中，只是我们一时没有察觉。其次，问题解决者要查明问题的实质。结构不良问题不是预先设置好的问题，它常常是在一定的情境或事件中自然而然地出现的，问题的条件和目标常常是不确定、不明确的。为了解决问题，解决者必须思考分析问题的背景信息，把握问题的实质。他要权衡各种可能的理解角度，建立有利于解决问题的问题表征。比如，在一个旅馆，住在高层的房客常常电梯远行得太慢，对于这一问题的理解却是：怎么样减少房客在乘电梯时的“等待感”，所以，他让人在电梯中装上了一面在镜子，把房客的注意力从“等待”上转移开。在理清问题时，问题解决者需要反思自己原有的知识经验。针对当前的具体情境，他需要想：在这个问题中，我已经知道的事实有哪些？我有什么假定？我解决过与此相关原问题吗？我学过哪些有关的知识？我还应该查阅哪方面的资料？等等。结构不良的问题不只是针对刚刚学过的知识点，它常常需要综合该领域的多个概念、原理，联系原有的各种具体经验。与结构良好的问题不同，理解这种问题所需要的不只是对问题进行识别和归类，而是对有关信息进行重新组织，对当前问题中