解决问题 认知心理学
对认知心理学的理解
对认知心理学的理解认知心理学是研究人类思维和认知过程的学科。
它关注人类如何感知、思考、记忆、学习和解决问题。
通过研究认知心理学，我们可以更好地理解人类的思维方式和心理活动。
认知心理学的研究对象包括知觉、注意、记忆、语言、推理和解决问题等方面。
其中，知觉是指人类对外界信息的感知和理解过程。
注意是指人类在面对大量信息时，选择性地关注某些信息而忽略其他信息的能力。
记忆是指人类获取、存储和回忆信息的过程。
语言是人类交流和表达思想的重要工具。
推理是指人类根据已有的信息进行逻辑推理和判断的能力。
解决问题是指人类在面对困难和挑战时，通过思考和行动找到解决方案的能力。
认知心理学的研究方法主要包括实验研究和观察研究。
实验研究通过控制和操作变量，来研究认知过程中的因果关系。
观察研究则通过观察和记录人类的行为和思维过程，来了解认知活动的特点和规律。
在认知心理学的发展历程中，出现了许多重要的理论和模型。
其中，信息处理模型是认知心理学的核心理论之一。
该模型认为人类的思维过程类似于计算机的信息处理过程，包括输入、处理和输出三个阶段。
另外，认知神经科学的兴起也为认知心理学的研究提供了新的视角。
通过使用脑成像技术，研究者可以观察和记录人类大脑在进行认知活动时的活动模式，从而揭示认知过程的神经基础。
认知心理学的研究成果在许多领域都有广泛的应用。
在教育领域，认知心理学的理论和方法可以帮助教师了解学生的思维方式和学习困难的原因，从而制定更有效的教学策略。
在人机交互领域，认知心理学的研究成果可以指导设计更符合人类认知特点的用户界面和交互方式。
在临床心理学领域，认知心理学的理论和方法可以帮助诊断和治疗认知障碍和心理疾病。
认知心理学是一门研究人类思维和认知过程的学科，通过研究认知心理学，我们可以更好地理解人类的思维方式和心理活动。
它的研究对象包括知觉、注意、记忆、语言、推理和解决问题等方面。
通过实验研究和观察研究，我们可以揭示认知活动的特点和规律。
认知心理学问题解决
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（1）明确限定性问题
明确界定问题是指对问题的起始状态和目标状 态都作了明确规定，并最终会有一个明确答案。
归纳结构问题
三种类型 转换问题
重新排列
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归纳结构问题
要求问题解决者对自己所面临问题中诸成分的 关系作出鉴别，并要在它们之间建构一种新的 关系来解决问题。
被试使用的材料放在桌子上：几枚大头钉、几 根火柴、三个火柴盒大小的用纸板做的盒子以 及蜡烛。
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结果
在控制条件下，所有的被试都解决了问题。 在“功能固着”条件下，7个测试者只有3个人
解决了问题。 第三种条件下只有1个测试者解决了问题。
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“九点阵”问题
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●● ●
●● ●
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问题解决的推动力-类比迁移
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假设有张方格板，板上 有64个黑方格和白方格 。还有32张多米诺骨牌， 每张骨牌在方格上占两个 方格，这样可以用32张骨
牌摆满整个方格板。 现在，假设把这张方格板 一条斜对角线上的两个方格 去掉，如右图。现在有62个 方格，能否用31张骨牌 摆满这62个方格呢？为什么？
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二、问题解决的策略
1、算法 2、启发式
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军事问题
有一位将军希望攻破一座城堡，城堡坐落在国 家的中心位置，从城堡向外有很多辐射状道路， 所有道路都埋有地雷，所以，尽管小队人马可 以安全通行，但是任何大批军队都会引爆地雷， 因此，投入全部兵力单一直接进攻是不可能的。 请问：将军该怎么办？
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酝酿—避免负迁移
提高酝酿效果的两种方式 1）在问题的起初阶段投入足够的时间 2）留出足够的酝酿时间
认知心理学问题解决
杜威的看法对后来将问题解决分为四 个阶段有很大影响，并延续至今。
问题解决是熟悉问题、孕育、明朗和 验证解决方法的过程。 准备（Preparation） 孕育（Incubation） 明朗（Illumination）或启示 验证（Verification）
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4、问题解决是一种技能
问题解决是一种技能 问题解决需要运用过去经验 问题解决能力能通过练习而发展提高 问题解决需要调整和排列许多成分和次 要技能，并受次要技能发展程度的影响
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问题解决的特征
1、目的指向性 问题解决活动必须是目的指向的活动，它 总要达到某个特定的终结状态。
2、操作序列 问题解决必须包括心理过程的序列
3、认知操作 问题解决的活动必须由认知操作来进行
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二、问题解决过程
认知心理学家将信息在头脑中的呈现方式 统称为表征。
问题空间是人们对问题的内部表征，将任 务领域转化为人的问题空间就实现了对问 题的表征和理解。
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问题空间（problem space）
问题空间是指问题解决者对所要解决的 问题的一切可能的认识状态，包括对问 题的初始状态和目标状态的认识，如何 由初始状态转化为目标状态以及有关的 算子的认识等。
问题表征的四个因素 问题的初始状态 目标状态 算子 对算子的约束
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境中的各种关系，而对这种关系的理解 是突然产生的，既出现顿悟（insight）， 问题解决是通过顿悟而实现的。 德国心理学家苛勒（Wolfgang Köhler， 1887-1967)对黑猩猩的思维进行了长达7 年的研究。
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黑猩猩突然对问题情境中的关系有了理解，由于顿 悟而解决了问题。
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苛勒不同意尝试-错误说，认为桑代克 安排的实验使动物看不到整个问题的情 境，因而出现尝试-错误现象，否则是 不会出现的。
心理学如何解释人们的思维和问题解决能力
心理学如何解释人们的思维和问题解决能力心理学作为一门研究人类思维和行为的学科，对于人们的思维和问题解决能力提供了深入的解释。
人们的思维是指人类大脑进行信息加工的过程，而问题解决能力则是指人们在面对困难或复杂情境时，通过思考和应对找到解决方案的能力。
本文将探讨心理学如何解释人们的思维和问题解决能力。
一、认知心理学的观点认知心理学是研究人类心智活动和信息加工过程的分支学科，它关注人们是如何从感知到认知，再到决策和问题解决的。
根据认知心理学的观点，人的思维和问题解决能力是由一系列的认知过程所组成。
其中，知觉是指感知和收集外界信息的过程，记忆是指存储和提取信息的能力，注意是指选择和集中注意力的过程，语言是指思维和沟通的媒介，推理是指根据已有信息推导出新的信息，解决问题是指通过推理和决策找到解决方案的过程。
这些认知过程相互作用，共同构成了人的思维和问题解决能力。
二、发展心理学的观点发展心理学关注人类思维和问题解决能力在不同阶段的变化和发展。
据发展心理学的观点，人的思维和问题解决能力是在人的整个生命周期中逐渐发展和成熟的。
例如，在幼儿期，孩子的思维和问题解决能力主要依赖感知和具体操作，随着年龄的增长，他们逐渐具备了抽象思维和逻辑推理的能力。
成年期的人则借助已有的知识和经验来解决问题，并能够应对更复杂和抽象的情境。
老年人在思维和问题解决能力上可能会受到一些衰退，但他们的经验和智慧依然是宝贵的资源。
三、行为主义心理学的观点行为主义心理学注重研究人的行为，主张将思维和问题解决能力看作是一种行为模式的结果。
行为主义心理学认为人们在思维和问题解决过程中，会通过试错、反馈和学习来逐步改进和调整。
例如，在解决问题时，人们会尝试不同的方法，并根据反馈信息对行为进行调整。
通过这样的过程，人们可以逐渐形成有效的思维策略和解决问题的方法。
四、认知神经科学的观点认知神经科学是研究大脑与心智活动相互关系的学科。
根据认知神经科学的观点，人的思维和问题解决能力是由大脑的神经元活动所支持和驱动的。
认知心理学-第十章--问题解决(1)
知识库
新生 知识
先期 知识
无关 知识
算子 约束
设计 任务
(输入)
提取任务 信息
•厂家信息 •产品信息 •设计要求 •用户信息
搜索先期 经验
•形象功能 •公司要求 •吸引消费者 •体现创造性
确定算子
•广告设计 通用算子 •特定任务 专用算子
任务表 征
(输出)
广告设计专家任务理解过程模式图
界定含混的问题（ill-defined problem） 界定含混的问题是指对问题的初始状态或目标 状态没有清楚的说明，或者对两者都没有明确 的说明，这些问题具有很大的不确定性。
对抗性问题（adversary problem） 解决对抗性问题时，人们不仅要考虑自 己的解题活动，而且这种活动还要受对 手解题活动的影响。
实验五
目的：通过比较广告设计专家、新手和生手的问题表 征，研究广告设计专家的问题表征特点及过程。
任务：用30分钟为一种假想的家用机器人设计一张招 贴画形式的广告方案。
被试：专家9人；新手20人；生手20人。 材料：广告设计任务说明；引导式问卷， 口语纪录分析。
时勘，傅小兰，王辉，张侃，郭素梅. (1998). 广告设计专家的任务理 解过程。《心理学动态》, 6(1), 58-63。
如果一个问题得到了正确的表征，可以说它已解决了一半 （Simon，1986）
有时按常规方式表征的问题难以求解，但若换一个角度来表征 同一个问题，问题就迎刃而解了（Simon，1991）
三、问题解决策略
策略是人对信息加以操作的办法、计划、方案， 它使人的认知活动成为有组织的有机的统一体
采用什么样的策略解决问题，是影响问题解决效 率的一个很重要的心理因素
认知心理学第九章问题解决
商业领域
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项目管理
在项目管理中，问题解决能力是关键，通过解决 项目中的各种问题，确保项目顺利完成。
决策制定
商业决策往往面临复杂的问题，运用问题解决技 巧能够帮助决策者理清思路，做出明智的决策。
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产品创新
在产品开发和创新过程中，问题解决是推动产品 改进和优化的重要手段，能够提高产品的市场竞 争力。
详细描述
算法理论主张问题解决者应按照一套精确的步骤或程序，通过逻辑分析和推理， 逐步找到问题的答案。这种方法适用于有明确解决步骤的问题，但在解决复杂 或模糊问题时可能不适用。
启发式理论
总结词
启发式理论认为问题解决者应采用启发式方法，即利用经验和直觉来寻找问题的 解决方案。
详细描述
启发式理论主张问题解决者应利用已有的知识和经验，采用启发式方法来寻找问 题的解决方案。这种方法强调问题解决者的直觉和创造性，适用于解决复杂和模 糊的问题，但也可能导致过度依赖经验和直觉。
创造性理论
总结词
创造性理论认为问题解决需要创造性的思维和想象力，以产 生新的和独特的解决方案。
详细描述
创造性理论主张问题解决者应发挥创造力和想象力，打破传 统思维模式，寻求新的和独特的解决方案。这种方法适用于 需要创新和突破的问题，但也可能导致过于主观和不可预测 的解决方案。
03
问题解决的策略
理解问题
认知心理学第九章问题解决
目录
• 问题解决概述 • 问题解决的理论 • 问题解决的策略 • 问题解决的障碍 • 问题解决的应用
01
问题解决概述
问题解决的定义
问题解决是指个体在面对问题时，通 过一系列认知活动，寻找解决问题的 策略和方案的过程。
它涉及对问题的理解和分析、信息搜 索、方案制定、评估和选择等环节。
认知心理学的基本概念和理论
认知心理学的基本概念和理论认知心理学是一门研究人类思维过程、知觉、记忆、语言、决策和解决问题等认知活动的学科。
它关注人类如何感知、理解和处理信息，探索人类思维的本质和机理，以及这些认知过程如何影响人的行为和情感。
本文将介绍认知心理学的基本概念和理论，帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
一、认知心理学的概念认知心理学是指对人类认知活动进行科学研究的学科。
它将心理学与计算机科学、神经科学、哲学和语言学等交叉学科相结合，探索人类思维如何运作、如何获得知识和解决问题。
认知心理学主要关注人类的知觉、注意力、记忆、学习、思维、语言等认知过程，通过实验研究和理论模型的建立，揭示认知活动的规律和机制。
二、认知心理学的基本理论1. 认知发展理论认知发展理论研究人类从婴幼儿期到成人期的认知能力发展过程。
其中最著名的理论是让·皮亚杰的认知发展阶段理论，包括感知运动阶段、前操作阶段、具体运算阶段和形式运算阶段。
这些阶段描述了个体在认知能力和思维结构上的不同特征和发展规律。
2. 信息加工理论信息加工理论认为人类处理信息的过程类似于计算机的信息处理。
它将人的认知活动视为信息输入、存储、检索和输出的过程，包括感知、注意、记忆、思维和解决问题等环节。
这一理论强调了人类信息处理的系统性、有限性和连续性，通过研究认知过程中信息加工的机制，揭示了人类思维的关键特征。
3. 认知神经科学认知神经科学是研究人类认知活动与神经机制之间关系的学科。
通过运用功能性磁共振成像（fMRI）、脑电图（EEG）等神经科学技术，研究者可以观察和记录大脑在不同认知任务下的活动情况。
认知神经科学的发展使得我们能够更好地理解认知过程和大脑的功能连接，为认知心理学提供了生物学基础和实证证据。
4. 认知模型与理论认知模型和理论试图通过建立数学模型和计算模型来模拟人类的认知过程。
例如，信息检索理论、工作记忆模型、语言产生模型等。
这些模型和理论通过计算机模拟和实验验证，帮助我们理解认知活动的基本原理和机制。
12 认知心理学-问题解决
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《认知心理学》
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《认知心理学》
第二节 问题解决过程
一、问题空间与问题解决
认知心理学认为，问题解决是对问题空间的搜索，以找到 一条从问题的起始状态达到目标状态的通路。 ２.树型图 问题空间及其搜索也可用树型图来表示。问题行为图表 明人对某个问题实际形成的问题空间和实际进行的搜 索过程。树形图则表明全部可能的问题空间和搜索路 径。
7
《认知心理学》
第一节 问题与问题解决
二、问题解决的特征
Anderson(1980) 提出问题解决的３个基本特征 ： １．目标指向性 问题解决活动必须是目的指向活动，它总要达到某个 特定的终结状态。 ２．操作序列 问题解决必须包括心理过程的序列。 ３．认知操作 问题解决的活动必须由认知操作来进行。
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《认知心理学》
第四节 专家技能
一、知识的数量、组织与使用
采用专家与新手比较的研究范式
De Groot(1965), Chase & Simon(1973)对象棋残局的研究
Chi等人（1981）对物理学专家与初学者的知识组织方 式的研究，要求被试对24道物理题（都有附图）进行分类。 结果表明，初学者将表面特征（附图中有斜面）相似的习 题分为一类；而专家将运用同一定理或解题方法的习题分 为一类。
见专题：创造性思维
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《认知心理学》
第12章 问题解决
关键术语： 问题 问题解决 问题空间 手段－目的分析 专家化 心理定势
（完）
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《认知心理学》
第二节 问题解决过程
三、问题表征对问题解决的影响 被试在解答上述问题的时候，可能有多种表征方式。其中 用表格来表征问题的解决速度是最快的。 下图是上述问题的列表表征（部分）
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13应用心理学1班 陈 超
目 录
1.问题与问题解决
2.问题解决过程
3.问题解决的策略
4.问题解决的计算机模拟
联想理论：将问题解决过程看作一种联系学习过程， 带有渐近的性质。这种学习过程中，适宜的联系得 以建立并通过强化而巩固，不适宜则逐渐消退。具 有尝试—错误的方式。
格式塔理论：强调问题情境的结构的重要性，认为 问题解决是形成问题情境的新的结构，即把握问题 情境中诸事物的关系，并且以“顿悟”的方式实现。
4.2计算机模拟的贡献与存在的问题
计算机模拟的贡献
• 计算机模拟不仅对人工智能的发展有着直接 的重要价值，而且证实了一些心理学理论， 促进心理学对人的问题解决的研究，提高了 对某些环节的认识。 • 计算机模拟推动了知识库和策略的研究。 • 计算机模拟引出了产生式概念，将问题解决 中的一些认知活动加以形式化。
以上三种问题类型被称为明确限定性问题
1.1问题的心理学描述
Reitman（1964） 根据问题表述的确定程度区分出2种问题类型 ： • 清楚规定的问题 给定的条件和目标均有清楚的说明 如：从杭州乘火车到重庆最好的路线是什么；解 方程ax-b=0。 • 含糊规定的问题： 给定的条件和目标没有清楚的说明 如：创造一个有永恒价值的艺术品。
3.问题解决的策略
3.1算法和启发法
算法是解题的一套规则，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，就能获得问题的解。 启发法是凭借经验的解题方法，也可称为经验规 则。例如：中国象棋常用的“控制河口”、“制 造双将”、“抽吃棋子”等都属于启发法。
3.1算法和启发法
1.2问题解决的特征
Anderson(1980) 提出问题解决的３个基本特征 ： • 目标指向性 问题解决活动必须是目的指向活动，它总要达到 某个特定的终结状态。 • 操作序列 问题解决必须包括心理过程的序列。 • 认知操作 问题解决的活动必须由认知操作来进行。
2.问题解决过程
2.1问一个问题所达到的全部 认识状态。 问题解决：对问题空间的搜索，以找到一条从问 题的起始状态达到目标状态的通路。
2.1问题空间与问题解决
• 问题行为图 问题行为图将问题解决过程分解为许多操作和认 知状态，清楚地揭示问题空间和搜索过程。
如问题： D O N A L D ＋ G E R A L D ----------------R O B E R T 已知 D＝5
算法&启发法比较：
• 不能肯定所有问题都有算法。 • 一些问题虽有算法，但启发法可以更迅速解 决问题（如开保险箱、弈棋）。 • 人类解决问题，主要应用启发法。
3.2几种重要的启发式策略
• 手段－目的分析
核心是要发现问题的当前状态与目标状态的区别， 并应用算子来缩小这种差别，如此进行下去，以 逐步接近和达到目标状态。 手段－目标分析有两种分析方式：①把当前状态 转化为目标状态。②寻找消除差别的算子。
问题包含的3个基本成分：
• 给定：一组已知的关于问题条件的描述，即 问题的起始状态。 • 目标：关于构成问题结论的描述，即问题要 求的答案或目标状态。 • 障碍：正确的解决方法不是直接显而易见的， 必须间接通过一定的思维活动才能找到答案， 达到目标状态。
1.1问题的心理学描述
Greeno(1978)区分出3种重要的问题类型：
两个理论都推动问题解决的研究，也 得到研究结果的支持，但是都未能成 功解释整个问题解决过程。
信息加工论：从信息加工观点出发， 将人看作主动的信息加工者，将问题 解决看作是对问题空间的探索，并用 计算机来模拟人的问题解决过程，以 此来检验和进一步发展对人的问题解 决的研究。
1.问题与问题解决
1.1问题的心理学描述
4.问题解决的计算机模拟
问题解决的计算机模拟就是依据一定 的心理学理论编写计算机程序来模拟 人类解决问题的行为和内部认知过程， 使计算机类似于人的方式来解决问题 并达到类似的结果。
4.1《逻辑理论家》和《通用问题解决者》
• 《逻辑理论家》 1956年由Newell、Shaw和Simon编写的计算机 程序，是人类历史上第一个模拟人类解决问 题的计算机程序。它可以模拟人证明符号逻 辑定理的思维活动。 • 《通用问题解决者》 1958年开始， Newell、Shaw和Simon继续研 制模拟人类解决问题的另一计算机程序,简称 GPS。其内部知识是以产生式来表征的。一个 产生式由条件和行动两部分组成。
2.3 问题表征对问题解决的影响
问题的表征对问题解决具有极其重要的作用。 不同的方法表征问题往往产生截然不同的结果。 例：在长桌前坐着4个人，从左至右依次是甲、 乙、丙、丁；根据下述信息，指出谁拥有小轿车。 （1）甲穿蓝衬衫。 （2）穿红衬衫的人拥有自行车 （3）丁拥有摩托车。 （4）丙靠着穿绿衬衫的人。 （5）乙靠着拥有小轿车的人。 （6）穿白衬衫的人靠着拥有摩托车的人。 （7）拥有三轮车的人距拥有摩托车的人最远。
3.2几种重要的启发式策略
• 逆向工作
从问题的目标状态往回走，倒退到起始状态。如 果从起始状态到达目标状态只有少数途径，那么 这类问题宜用逆向工作。 如：证AD与BC相似
3.2几种重要的启发式策略
• 计划
在解决问题中，人们常可先抛开某些方面或部分， 而抓住一些主要结构，把问题抽象成较简单的形 式，先解决这个简单的问题，然后利用这个解答 来帮助或指导更复杂的真个问题的解答。
2.3 问题表征对问题解决的影响
表征方式：
应用矩阵式表征对解决这种问题显得最有效。
2.3 问题表征对问题解决的影响
如果问题得不到适宜的表征，就难于解决 或无法解决。
如：“残缺棋盘”问题： 国际象棋棋盘的对角的两 个方块被切掉了，棋盘中 还剩62个方块，假设手中 有31张卡片，每张卡片能 盖住两个方块，那么能否 用手中这些卡片，把62个 方 块都盖住呢？
两者紧密联系，逻辑空间可以转化为心理空间。
2.2 问题解决的阶段
问题解决可分为４个阶段： • 问题表征 问题空间也就是人对问题的内部表征。 • 选择算子 选择算子和确定问题解决策略密不可分。 • 应用算子 实际运用所选择的算子来改变问题的起始状态， 使之逐渐接近并到达目标状态。 • 评价当前状态 包括对算子和策略的有效性评估。
2.1问题空间与问题解决
• 树型图 问题空间及其搜索也可用树型图来表示。问题行 为图表明人对某个问题实际形成的问题空间和实 际进行的搜索过程。树形图则表明全部可能的问 题空间和搜索路径。 问题：解锁双色三锁
2.1问题空间与问题解决
问题行为图&树形图比较： • 问题行为图表明人对某个问题实际形成的问 题空间和实际进行的搜索过程。 • 树形图则表明全部可能的问题空间和搜索路 径。 • 问题行为图是心理空间。 • 树形图是逻辑空间或算法空间。
4.2计算机模拟的贡献与存在的问题
计算机模拟存在的问题
• 如何评价计算机完成任务的方式与人的方式 是相似的？ • 人与计算机在问题中的思维方式差别 • 情感等因素对二者在问题解决中的作用如何 体现？
• 归纳结构问题 Ａ对Ｂ犹如Ｃ对？；12834656？ • 转换问题 给予一个最初的状态，而问题解决者必须发 现一系列达到目标状态的操作。如：汉诺塔 问题 • 排列问题 给予所需的成分，而问题解决者必须以一定 的方式排列它们，以达到规定的目标状态。 如：密码算题
1.1问题的心理学描述
Greeno(1978)区分出３种重要的问题类型 ： • 归纳结构问题 Ａ对Ｂ犹如Ｃ对？；12834656？ • 转换问题 给予一个最初的状态，而问题解决者必须发现一 系列达到目标状态的操作。如：汉诺塔问题 • 排列问题 给予所需的成分，而问题解决者必须以一定的方 式排列它们，以达到规定的目标状态。如：密码 算题