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1、问题空间理论,一、问题空间理论的基本观点二、问题行为图三、对牛厄尔和西蒙问题空间理论的简要评价,2/24/2023,知识点,问题空间 节点 问题行为图,问题空间理论的形成,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解决问题的行为和内部认知过程，使计算机以类似于人的方式来解决问题并达到类似的结果。如果用人类解决问题的思维程序，使计算机也能解决同样的问题，那么就能证明这种思维程序是有效的。,问题空间,问题空间是问题解决的一个基本范畴，是问题解决者对一个问题所达到的全部认识状态。,在初始状态和目标状态之间存在着大量的备选路径，这些可能存在的状态和路径就构成了整个问题空间。,2
2、/24/2023,对该问题的有关特征进行编码加工，从而构建相应的内部表征。,牛厄尔和西蒙提出了问题解决过程中的两个主要部分：一是内部问题表征的产生，二是在内部问题表征中的搜索。他们认为，由于问题解决的第一步就是将外部的任务环境转化为内部表征，而一个问题又往往可以产生多个内部表征，问题解决者必须挑选其中一个或几个，并在其中进行操作。（例：画一个女性形象）有关女性的表征：长发、裙子、高跟鞋（短头发）线条形象：细瘦、柔和,2/24/2023,按照问题空间理论，问题解决的过程就是在问题空间中搜索可能的解决途径的过程。这就如同走一个迷宫，你需要从迷宫外的一点出发，然后穿越迷宫中的部分区域抵达中央。在你走
3、迷宫的时候，你会碰到许多交叉路口，此时你需要选择是直走、左拐、右拐还是往回走。也就是说，在这个迷宫中有许多可以选择的路径，但可能只有少数几条可以抵达迷宫的中央。为了完成这个任务，你可以采用不同的策略（如标记走过的路、开始的时候一直往左拐等）去寻找一条可以抵达迷宫中央的路径。解决了一个问题就意味着，问题解决者通过搜索问题空间找到了一个操作序列，并凭借着这个操作序列把问题的初始状态转变为了目标状态。,一个客观的问题结构可以被描述成一系列状态,开始是初始状态站在迷宫外面接着会出现许多中间状态在迷宫中走动最后出现目标状态站到迷宫中央了,2/24/2023,牛厄尔和西蒙还把问题空间构想为一些节点的集合，
4、一个节点代表一种知识状态，不同的节点由称为算子的认知过程联结起来。通过对心理算子的运用，人们可以从一个知识状态转移到另一个知识状态。因此，在牛厄尔和西蒙看来，问题解决就是在问题空间中移动节点，以达到或进入不同的知识状态。这种移动的过程就是搜索的过程，它由一个执行系统来控制。,2/24/2023,同时，问题解决的所有加工过程都会受到认知系统的某些限制，比如，加工可能受到工作记忆容量的限制，另外，信息在长时记忆中的贮存与提取速度也可能对加工产生某些限制。,2/24/2023,一个具体问题可能有许多可供选择的解决路径，问题解决者如何选择呢？,牛厄尔和西蒙指出，人们可以采用不同的策略或启发法把问题有效
5、地从初始状态转移到目标状态。例如，人们将初始目标分解成几个子目标就可以减少在问题空间中的搜索，子目标的实现最终会导致总目标的实现。如果你的目标是“一个月后交一篇论文”，你可以将此目标分解成几个子目标“查找文献”、“确定主题”、“写出提纲”、“完成初稿”和“修改初稿”来实现你的总目标。,（相对应阶段）问题解决的阶段,1.问题表征在这个起始阶段，问题解决者将任务领域转化为问题空间，实现对问题的表征和理解。问题空间也就是人对问题的内部表征。问题解决者要利用问题所包含的信息和已贮存的信息主动地来构成它。人的知识经验影响影响问题空间的构成。对同一个问题，不同的人可形成不同的问题空间。人面对不同的问题形成
6、不同的问题空间。事物属性特征,2/24/2023,2.选择算子在这个阶段，问题解决者选择用来改变问题起始状态的算子。问题解决需应用一系列的操作或算子，究竟选择哪些算子，将它们组成什么样的序列，这些都依赖于人采取哪种问题解决的方案或计划。问题解决的方案、计划或办法都称作问题解决的策略。它决定着问题解决的具体步骤，选择算子与确定问题解决策略密不可分。,2/24/2023,3.应用算子实际运用所选定的算子来改变问题的起始状态或当前的状态，使之逐渐接近并达到目标状态。这个阶段也即执行策略阶段。在某些情况下，如在简单问题的解决过程中，选定的算子和策略可顺利地实施，但在比较复杂的情况下，会出现困难，不能顺
7、利地实施，甚至无法实施。,2/24/2023,4.评价当前状态这里包括对算子和策略是否适宜、当前状态是否接近目标、问题是否已得到解决等作出评估。在一些情况下，经过评估，可以更换算子和改变策略。有时甚至需要对问题的起始状态和目标状态重新进行表征，是问题空间发生剧烈的变化。,2/24/2023,显然，一个人对问题所具备的知识状态是很关键的，对问题的个人观念（即个人是怎样表征初始问题状态的）和解决问题是所运用的知识（个人可以运用的算子和策略）决定了一个人的问题解决行为。其他学者的研究还表明，问题解决者在解决某一个问题或某些相似问题时，在从前一个阶段到后面阶段的移动中可能会在一定程度上形成对某些算子的
8、偏爱。同时，问题解决者可能对运用哪些算子获得了成功或运用哪些算子遭遇了失败很敏感。,2/24/2023,总结,问题解决就是对问题空间进行搜索，以找到一条从问题的起始状态到达目标状态的通路，也就是要找到一定的算子序列，而搜索或选择算子要靠策略的引导。问题解决的策略多种多样，一个问题可用不同的策略来解决，应用哪种策略既依赖于问题的性质和内容，也依赖于人的知识和经验。总的来说，人所应用的问题解决策略可分两类，计算法和启发法。算法是解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤。如果一道问题有算法，那么只要按照其规则进行操作，就能获得问题的解。例如银行储蓄的月利率为R，现储蓄P元，为期T个月，问共得利息I若干
9、？此题按公式I=RPT即可解决。启发法就是凭借经验的解题方法，也可称为经验规则。对的口语记录片段内容就是运用了启发法。,问题行为图,排列问题,问题行为图是牛厄尔等人用来表示问题解决者在问题空间中的活动轨迹的方法，也被其他认知心理学家广泛使用来表现人们在问题解决过程中的思想和行为。,被试的知识状态如何不断转换（片段）,被试的口语记录如下：有10个不同的字母，每个字母都有一个数值。所以，我可以看看两个D，（1）一个D是5，因此，（2）T就是0，所以，我想我可以写下这里的问题作为开始。我要写的是0.现在，（3）我还有别的T吗？没有了。不过我还有一个D，这意味着在另一侧还有一个5。（4）（6）现在我有
10、两个A和两个L，它们各自在某个地方。而这个R，有3个R呢，两个L等于一个R，当然，要进1，（5）（7）（13）就是说R一定是奇数，因为两个L相加或者任意两个数相加必然得出偶数，而1是奇数。（8）所以R只能是1或3，但不会是5、7、9.现在来看G,（9）（11）由于R可能是奇数，而D是5，（10）G只能是偶数，现在来看问题的左侧，这里说D+G，哦，也许还要加上另一个数，（12）如果我从E+O必须进1的话。我想我会暂时忘记这一点的。,从这个口语记录片段可以看出，被试最初的陈述只是确认他对作业规则的理解。当他考虑到D是5，因而T是0时，才出现第一个实际的推理。这时，他显然是在加工D+D=T这一列的信
11、息。我们将这列算题的字母算式各列自右至左编号，从而可将这个操作称为“加工第一列”，这个操作使被试从其最初的认识状态（D是5）进入一个新的认识状态（T是0）。这是第二个认识状态。然后他尝试去取一个新列，但他未找到再带T的新列，而找到带D的新列，并用5代入。这是第三个认识状态。对其他的陈述进行类似的分析可得到其余的认识状态和操作。,2/24/2023,问题行为图（片段）,1D=5,加工,第一列,2T=0,3,4L+L+1=R,5R是奇数,6L+L+1=R,7R是奇数,8R=1,3，不是5,7,9,9R是奇数,10G是偶数,11R是奇数,12进位？,13R是奇数,取一,新列,取R列,加工,第二列,加工,第二列,得出,并检验,加工,第六列,加工,第六列,知识状态,操作,对问题空间理论的简要评价,问题空间理论的基本贡献就在于，它提供了问题解决的一个标准化理论，允许我们以一种比较理想的方式来定义问题的结构。有学者认为，问题空间理论很好地解释了界定良好的问题，但是在处理界定不良的问题时存在很大的局限性。在研究方法上，以被试的口头报告为研究资料是有问题的，因为人们可能并不善于对高级心理过程进行内省。所使用的问题是一些人为设计的问题，与实际问题有较大的差别，以这样的问题为实验材料得到的结论，与现实生活中的问题解决能力可能并没有真正的联系。,O(_)O谢谢.,
