问题解决研究的一个世纪：回顾与前瞻，本文主要内容关键词为：世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
问题解决作为心理学的重要研究内容，一直受到广泛关注，心理学家从各自的理论框 架和研究范式出发力图探讨问题解决的心理机制，这方面的研究积累了大量的资料。本 文将重点分析一个世纪以来关于问题解决的心理学研究，然后在此基础上，瞻望其研究 前景。
一、引言
研究问题解决首先要弄清“问题”是什么?格式塔心理学家唐克尔(Karl Dunker)在194 5年提供的一个定义至今仍然可以采用，他说：“当一个有机体有个目标，但又不知道 如何达到目标时，就产生了问题。”[1](pp.75～90)这个定义包含了如下三个要点：第 一，实验者设定的实验任务，对于一个特定的被试不一定是个问题；实验任务是否构成 问题，依赖于被试的知识及使用相关知识的能力。第二，如果一个人改变了目标，该问 题就不再存在，或者不用解决。第三，只有当这个人辨别出他的目标与他所处情景的差 异时，才真正形成问题。
可见，“问题”是一种相对存在。对于一个数学教授而言，一道多位数加减题不算是 问题，但对于小学一年级的学生来说就是问题。当然，如果小学生不想去做那道数学题 ，问题也不成其为问题。这就是说，问题有目标指向性。
“问题解决”通常被定义为一系列的有目的指向性的认知操作活动过程[2](pp.239～2 70)。这是认知心理学家基本上公认的问题解决定义。该定义包括三点：首先，问题解 决具有目的指向性，前面在界定问题时已说明了这一点；其次，问题解决是一系列的操 作，问一个成人“1 + 1 = ?”，他立即就能说出来，这算不上是问题解决；最后，这 种操作当然是认知操作，也就是说问题解决本质上是一种思维活动。
问题解决能力是智能的重要表现。斯腾伯格(Sternberg)对智力的内隐概念进行了研究 ，发现普通人把解决实际问题的能力作为智力最重要的指标；专家把问题解决能力作为 衡量智力水平的三个指标中的第二个[3](p.63)。可见，无论专家还是普通人都把问题 解决能力作为“智慧”的重要标志之一。
问题解决是思维最一般的形式，是人类适应环境、解决生存与发展中各种问题的基本 方式，其重要性不言而喻。人类在通过问题解决适应环境的过程中，也获得了知识与认 知技能，从而丰富了自身，为进一步适应和改造环境提供了基础，在这种循环中，人类 变得更加有智慧。正是因为问题解决的重要性，过去的一个世纪里积累了大量相关研究 ，下面将详细梳理其研究历史，瞻望今后研究的发展趋势。
二、问题解决研究的历史回顾
关于问题解决的心理学研究已经有很长的历史，大致可以将其分成两大阶段：以20世 纪中期的“认知革命”为标志划分成前、后两大阶段；而后一阶段中先后发生了一些变 化，因此又分成两个时期。
(一)“认知革命”前的问题解决研究
最早用实验方法研究问题解决的应该算是美国心理学家桑代克(Thorndike，1874-1949 )，他(1898)做过很多个迷笼实验。实验用到一个迷笼，笼子有特殊的装置，只要扳动 它就可以打开笼门。实验时把一只饿猫放入笼子内，笼外放些食物。刚放入笼子时饿猫 为了吃到外边的食物，到处乱抓乱撞，在多次错误的尝试之后，偶尔碰到了开关，打开 门吃到了外边的食物。然后把猫再关入笼内，经过多次这样的尝试之后，猫的错误行为 越来越少，最后便学会了开门。根据这种实验，桑代克认为动物解决问题的过程，就是 不断尝试错误的渐进过程。这就是关于问题解决的一个著名理论——“试误说”。
对问题解决更系统的实验研究始于格式塔学派的心理学家，比如苛勒(Kòhler，1927) 、唐克尔(Duncker，1945)、维特海默(Wertheimer，1959)[2](pp.239～270)。其中， 最有名的是苛勒(Kòhler，1887-1967)关于黑猩猩的很多实验。例如，在黑猩猩够香蕉 的实验中，苛勒发现，黑猩猩并不是通过试误逐渐学会够香蕉的，而往往是突然间学会 解决这类问题的。有时候，黑猩猩无法用它熟悉的方法取到香蕉时，就蹲在那里好像在 思考，然后突然领悟到问题解决的方法，把问题解决了。这便是对问题情境的一种“顿 悟”，通过对问题情境知觉的重新组合，突然领悟了手段和目的之间的关系，使问题得 到解决。
格式塔学派认为对问题的知觉方式决定问题的难度，解决问题要经历一个知觉重构的 过程，在这个过程中忽然“顿悟”，获得解决方案，这就是格式塔学派的“顿悟说”。 比如数学家高斯在6岁时解决的自然数列求和的问题，就是顿悟的典型。格式塔学派还 设计了很多有趣的实验以支持他们的观点，如唐克尔(1945)的“X-射线”问题、蜡烛问 题，陆钦斯(Luchins，1942)的水罐问题等。这样，就有了“顿悟说”和“试误说”的 争论。
动物以及人类的问题解决过程到底是“试误”还是“顿悟”呢?这可能会受到问题的性 质和动物智能发展水平的影响。比如，在迷笼实验中，手段和目的的关系是非常隐蔽的 ，再加上猫远远没有黑猩猩那么有“智慧”，因而就很难“顿悟”，而只能在尝试错误 中解决问题；如果把黑猩猩放在迷笼情景中，它或许也很难“顿悟”。人也是这样，有 的情况下解决问题依靠顿悟，有的情况下依靠试误。可见，两种理论只是关注了事情的 不同方面。
除此以外，华莱士(Wallas，1926)对问题解决四阶段(准备、酝酿、豁朗、验证)的说 明，也有重要影响。但是当代最有影响的研究范式是认知的信息加工理论。
(二)问题解决的认知研究
问题解决的本质是一个认知问题，可以用信息加工的思想描述其过程，也可以用知识 结构的思想探讨已有知识对这一过程的影响，甚至探讨问题解决中知识的获得问题。这 就是最近半个世纪以来关于问题解决的认知研究的不同思路。
1.“纯粹”信息加工的问题解决研究
牛顿曾有一句名言：在科学上，你的进步是站在前人的肩膀上的。而心理学家泽曼(
D.Zeaman)在分析过心理学史之后认为，牛顿的这句话要用在心理学上，需要稍做修改 ：“在心理学上，你的进步是踩在前人的脸上的。”意指新观点的超越性、批判性或矫 枉过正的特点。认知心理学就是以“革命者”的姿态出现的。
20世纪50、60年代，作为对行为主义的反动，主要在美国兴起了一场所谓的“认知革 命”，从而确立了信息加工范式。这一时期，有一系列重要研究成果发表，如米勒(
Miller，1956)对短时记忆容量的研究，纽维尔和西蒙(亦称司马贺)(Newell & Simon， 1956)用计算机程序对人类启发式搜索的问题解决过程的模拟研究等。1967年，美籍德 裔心理学家奈瑟(Neisser)发表了第一部命名为《认知心理学》的专著，标志着认知心 理学走向独立。认知心理学改变了行为主义忽视研究内部心理过程的弊端，强调了研究 刺激与反应中间的心理过程，并坚持了行为主义客观化的研究方法和思路。而问题解决 正是认知革命进军心理学的大本营。
如何理解人类信息加工的本质呢?帕尔莫等人(Palmer & Kimchi，1986)描述了信息加 工的五个特征：信息的描述(informational description)、循环分解(recursive
decomposition)、流程连续性(flow continuity)、流程动力性(flow dynamics)、物质 载体(physical embodiment)。所谓信息描述是指，周围环境和心理加工可以用信息的 数量和类型加以描述。循环分解，也就是等级分解，指信息加工包括一系列阶段，一个 加工阶段可以被分成亚阶段。例如，记忆阶段，可以分成获得、保持和提取；提取可以 分成记忆搜索和选择；记忆搜索可以分成接近和比较阶段。流程连续性规则认为，信息 在时间上是前行的，不论执行一个认知过程需要输入什么信息均可以在与之相应的认知 输出过程中找到。流程动力性规则主张，每一阶段或操作都需要一定的时间。物质载体 ，是指信息加工发生在物质系统中，信息体现在表征系统中，用于转换表征的操作就是 信息加工。
这五个特征暗含了信息加工理论的两大假定：物理符号系统假说与序列式串行加工。 从信息加工的取向研究问题解决，就得首先接受“物理符号系统”(physical symbol
system)假说。这一假说是由纽维尔和西蒙等认知心理学家确立的。比如，西蒙就明确 提出，物理符号系统假说是指，任何一个系统，如果他能表现出智能的话，它就必能执 行六种功能：输入符号、输出符号、存储符号、复制符号、建立符号结构、条件性迁移 。[4](pp.10～16)反过来也可以说，任何系统，如果具有这六种功能，它就能表现出智 能。物理符号系统的假设伴随着三个附带的推论。第一个推论是，既然人具有智能，它 就是一个物理符号系统。人之所以能够表现出智能，就是基于他的信息加工过程。第二 个推论是，既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能表现出智能，这是人工智能的 基本条件。第三个推论是，既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统 ，那么我们就能用计算机模拟人的活动。信息加工心理学的研究都是建立在“物理符号 系统”假说及其推论基础上的。与神经网络模型不同，信息加工心理学还假定存在一定 的加工阶段，信息加工是序列式加工，是串行加工。比如，西蒙就认为人类信息加工系 统“是一个单线的、进行系列活动的系统，因为人只能同时想一件事、做一件事。人就 是一个单线的系统。”[5](pp.271～295)
从“认知革命”到20世纪80年代前的这段时间里，认知心理学对问题解决进行了大量 研究。认知心理学家认为，问题解决是通过一系列操作达到目标的过程。问题有三种状 态：初始状态、中间状态、目标状态。初始状态时只知道关于问题条件的描述；目标状 态是对问题解决要获得的答案或结论的描述；中间状态是根据起始条件寻找达到目标的 手段时所经历的所有中间过程，中间状态可能是比较复杂和曲折的，甚至会出现错误。 问题解决就是通过一系列中间操作，寻找有效手段缩小问题初始状态和目标状态之间差 距的过程。
非常著名的“河内塔”实验可以说明问题解决的过程。该问题的初始状态有三根柱子 ，在第一个柱子上有三个圆盘，而且小的圆盘在大的上面，叠在一起就像一个“塔”。 目标状态是把这三个圆盘移到第三个柱子上，大小顺序不能变。规则是每次只能移动最 上面的一个圆盘，大的圆盘不能压在小的圆盘上，可以利用中间的柱子作为过渡。要解 决“河内塔”问题，就要寻找联系初始状态和目标状态的一系列中间状态，然后一步步 达到目标，换言之就是分析手段和目标之间的关系，以解决问题。
这一时期很多学者从各自角度，对于不同版本的“河内塔”问题进行了大量实验[6]， 从中不难看出这一时期的研究特色——可以称之为比较“纯粹的”信息加工研究。之所 以这么说，是因为这一时期的研究基本不涉及主体的专门知识层面。表现之一是，所使 用的材料主要是定义良好的语义贫乏问题或转换问题，如各种版本的“河内塔”问题、 “过河”问题，这些问题几乎都不需要问题解决者相应的专门知识。表现之二是，研究 的内容或目标旨在确定通用的问题解决过程或一般性的策略，如“通用问题解决者”、 “手段—目的分析策略”等都是不需要领域专门知识的。总之，这一时期的研究选择不 受知识背景影响的问题，主要是因为这类问题解决过程易于做形式化的描述，比如可以 用问题空间的转换、产生式系统作过程分析。或许研究者觉得这样才算得上体现了信息 加工的本质。
2.涉及知识层面的问题解决研究
知识作为问题解决技能的一个本质要素，在20世纪60、70年代就有人开始研究它，但 那时人们正忙于消化和吸收、重复和验证纽维尔和西蒙等人进行的一系列“纯粹的”信 息加工实验，而没有给知识应有的地位，以致于到80年代早期才真正得到重视[7]。这 主要表现在如下几个方面：
一是对专长的重视。某个领域的专家往往有丰富的专业知识和较高的专业技能，这就 构成了专长，而这方面的新手则缺乏专长。专长如何获得呢?专家和新手在问题解决上 有什么差异呢?这就涉及到了专家—新手比较研究的思路。这种研究主要是考察专家与 新手在知识上的差异对问题解决的影响，也研究专长的形成。实际上，早在20世纪60年 代早期，迪格鲁特(De Groot)就做过专家—新手比较研究，这个结果在1966年发表。他 发现象棋大师与缺乏经验的新手在选择每一步时搜索的深度和广度并没有多少区别，但 是他们在迅速观看一个真实的棋局后复现棋局的能力有很大差别[7]。这是因为专家是 根据实战棋局的特点复现棋位，而新手仅孤立回忆个别棋位。蔡思(Chase)和西蒙后来 重复了这个实验，发现大师与新手回忆棋局的水平不同，大师的记忆组块远大于新手， 但是当回忆随机摆放的棋局时，二者的差异就消失了[8]。虽然，这些研究早就发现了 知识经验的作用，但是在20世纪70年代末以前人们还没有普遍意识到其重要性，仍沉浸 在纽维尔、西蒙等人进行的大量的有关不需要领域专门知识的问题研究中。直到20世纪 80年代，情况才发生了变化，人们开始在各种专门的知识领域重复验证先前的研究。比 如梅耶(Mayer)发现，被试记忆普通类型的代数应用题的成绩比记忆不常见的问题要好 。当然，不只是对问题记忆的研究有区别，在问题表征上，专家和新手也有区别[9]。 奇(Chi)等人曾研究过已经获得物理学博士学位的专家与刚读完大学物理学一学期课程 的新手在知识结构上的差异。研究者发现，专家主要根据解决物理问题所使用的原理， 如牛顿第二定律来对问题进行分类，而新手则更多地根据问题陈述中包含的事物(如斜 面与木块)分类[10]。这些经典的研究都表明了知识基础或内部图式在问题记忆和表征 中的重要作用。
二是从纯理论的研究走向与学科教育结合。最成功的就是研究数学、自然科学等学科 问题解决中的心理学问题。梅耶(Mayer)在探讨认知心理学和教育的关系时，指出：它 们之间的关系“并不总是那么积极。在20世纪中期，心理学家倾向于用那些与学校学习 无关的范式研究理论问题；而教育研究者则从非常专门的教学路线出发研究那些非理论 问题。然而在过去20年，发生了变化：心理学家最终开始关注学校里的学习问题，教育 者也给心理学带来了更大的挑战，他们开始共同努力发展数学心理学。”[11](pp.127 ～154)在1989年第4期的《教育心理学杂志》上还刊登了一个关于“认知和数学教育” 的专辑，集中展示了这方面的大量研究成果。实际上，在20世纪80年代，关于学科问题 的认知心理学研究是比较繁荣的。梅耶在为这个专辑写的导言中对此作了很好的分析， 其意思与前面引用的这段话大同小异[12]。
三是很多以信息加工思想为基础的理论都强调了知识的问题。比如，斯腾伯格的三元 智力理论专门有经验亚理论[3]，希思(Ceci)等人也对认知背景，特别是知识很重视[13 ](pp.29～46)。这时还出现了“知识辅助的信息加工”这样一个概念(van der Meer & Hoffmann，1987)，体现了对信息加工中知识作用的重视。另外，还有一个事件很能说 明问题。1984年与1988年，在德国慕尼黑的马普(Max Planck)研究所召开的两次心理学 会议上，心理学家们关注焦点的变化就很能说明研究方向的变化。前一次强调的重点是 结构或“硬件”的限制，而后一次更关注知识的意义[14](pp.90～95)。
20世纪80年代以来，问题解决研究中一直重视知识的作用，同时问题解决中知识的获 得问题也逐渐受到重视[7][15][16][17]。这就是说，不仅关心问题解决的信息加工性 质，也关注问题解决的学习功能。图式和策略作为两种类型的知识，这方面的大量研究 正是发生在上述大背景下。
由上可知，在问题解决的信息加工取向的研究中也发生了很大的变化：最初主要关注 “纯粹”的信息层次的加工，然后逐渐开始重视知识在问题解决中的作用以及知识获得 问题。
当所谓的“认知革命”在西方，特别是美国进行得如火如荼的时候，我们却因为自己 正忙于一场十年的“大革命”而无缘其中。20世纪80年代以来，认知心理学的思想才开 始在国内传播。其中，西蒙在20世纪80年代初在中国的两次讲学起了很好的鼓动作用。 当时，掀起了介绍国外认知心理学研究的热潮，并进行了一些有关问题解决的研究。到 了90年代后，国内有关注意、记忆、语言认知、脑功能、社会性、心理健康等研究领域 纷纷兴起，关于问题解决研究的这种热潮相对就降温了。目前，国内对高级认知过程， 特别是问题解决的研究与其他领域相比并不算多，因而亟待加强。
三、问题解决研究的发展趋势
所谓的“前瞻”或“预测”本质上是对历史的总结，然后根据以往发展的规律和线索 对未来前景做出某种“可能性”的判断。就问题解决研究而言，目前和今后的研究在范 式、思路和内容上主要具有如下特点：
(一)在研究范式上信息加工理论与建构主义相整合
信息加工的研究范式存在许多先天的不足。它以计算机类比人类大脑的功能，认为人 的智能也是计算性的，是串行加工的。这些基本假设都受到很大挑战。比如，如果人类 完全像计算机那样遵循串行的序列信息加工，计算程序的极端复杂性，以及计算步数的 爆炸式增长，要耗费大量的计算时间，使计算无法进行。而人类的问题解决速度通常很 快，甚至有“顿悟”现象。另外，无法解释人类认知的非理性和非逻辑性问题。正如我 国心理学家朱智贤、林崇德指出的，信息加工心理学“无法说明人的心理、意识是人的 社会实践活动的产物，是完整的主体和客体相互作用的产物，是认识和情感意志辩证统 一的产物。因而也不能真正说明人心理的社会性、能动性和创造性。”[18](pp.96～98 )
把人假设成像计算机那样的信息加工系统，从哲学思想考虑，是“机械论”的继续， 这就如同“人是机器”的假设如出一辙，只不过类比的这种机器稍稍聪明了一点。但是 人是一个可以生长的有智慧的自组织系统，而计算机，最起码就目前而言远不具备人类 智慧的特征。人类的智慧来源于知识经验的积累和创造性应用，而信息还远不是知识， 从信息中挖掘出有用的成分被主体组织在其认知结构中方成其为知识，方能形成策略和 智慧。因此，虽然信息加工理论这个框架可以用，但是必须考虑到知识的作用、智慧的 生成；不仅要考虑到认知的形式化操作和表征，还要考虑认知加工的内容问题。换句话 说，我们人类智能的本质与其说是“信息加工”，还不如说是“知识建构与智慧生成” 。因此，当信息加工范式被应用到教育与发展领域时，大多数人都接受了建构主义的观 点，重视知识的个体建构和社会建构，以此说明知识的获得问题，其中的认知建构主义 思想主要来自皮亚杰，社会建构思想来自维果茨基。例如，瑞斯尼克(Resnick)指出： “近年来，在认知发展心理学中，关于儿童知识和数学学习的研究一直是最为活跃的领 域之一。这方面的研究者包括认知的、发展的、教育心理学等方面的专家以及数学教育 家，关于如何学习数学他们基本上都接受一个建构主义假定，认为如同所有的知识一样 ，数学知识并不是被直接吸收的，而是个体建构的。这种建构主义的观点与皮亚杰的理 论一致，但有所变化，而且这不暗示必然要接受皮亚杰的阶段论与逻辑决定论。”[19]
皮亚杰对建构主义的贡献主要包括三个方面：一是提出了解释人类知识的科学理论； 二是提出了用以解释儿童从出生到青少年期间知识建构的理论；三是区分了三类知识( 物理知识、社会习俗知识、逻辑—数学知识)，从而影响了教育、教学方式[20]。根据 皮亚杰关于逻辑—数学知识性质的理论，儿童的数学知识获得是个体的建构过程。比如 ，凯米埃(Kamii)的研究发现，儿童能够为四种算术运算发现他们自己的程序，而不用 教他们通常的规则[20]。比如，解决9 - 2 = ?这样的减法问题，有的学生会数9，8，7 ，得到答案7；而对于9 - 7 = ?的问题，有的学生发明出这样的策略：7，8，9，得2。 这充分说明知识获得的个体建构性质。而维果茨基的社会建构思想也同样得到了重视， 它可以帮助说明人类知识获得的社会性质，这里不再赘述。
然而，建构主义主要是一种哲学思想，因而比较空泛。它虽然是正确的，却不能对知 识获得问题的细节和技术层面做出详细的说明和解释，而信息加工思想却可以弥补这一 不足。因此，今后应该在哲学上吸纳建构主义，并利用信息加工思想和技术详细说明问 题解决的本质和过程，使二者有机整合起来。
(二)问题解决研究中的主客体相互作用思想日益凸显
一个问题是否成其为问题本身就得从主客体的对象关系上考察。四则运算对于数学家 不算问题，对于小学生则不然。而对于主客体相互作用这个问题，在问题解决的早期研 究中并没有得到充分的重视。比如，试图通过对知识贫乏问题的研究，寻找一般的解题 策略就是在力图控制知识的影响，也是在忽视主客体的相互作用。如果把信息视为认知 加工的客体，把人视为认知加工的主体，那么在信息加工过程中，主体和客体之间存在 着动态的相互作用。人在与自然事物和社会他人的相互作用中获得了一定的信息加工能 力(包括认知图式或知识结构)，以及影响信息加工的其他主体特征(如情绪、情感、态 度、习惯等)，这就使人具备了成为认知主体的条件。当人接受内外环境提供的信息， 并进行加工时，人作为主体，信息作为客体，就构成了主客体相互作用的对象关系。因 此，信息的特征、主体的特点都影响着信息加工过程[21]。今后在问题解决研究中，应 该从主客体相互作用的思路出发，综合考察各种因素的影响。例如，考察图式对问题解 决的引导作用，考察问题结构特点对问题解决行为的影响，以及图式与问题结构如何相 互作用。
(三)在研究内容上以知识层次为重心
由前面的综述可知，问题解决研究的早期是不涉及、甚至力图避开知识问题的，而20 世纪80年代以来风向发生了变化：认识到知识在问题解决中的决定性影响，以及问题解 决的知识获得性质。也就说，问题解决同时具有信息加工和学习两种性质。比如，关于 图式的大量研究，本身就反映了对知识的重视。对策略的研究也一样。最初的时候，研 究者关注有普遍使用价值的策略，如复习、精致化、手段—目标分析策略等，而现在主 要关注具体知识领域的专门策略的研究，如西格勒(Siegler)等人对加法策略的大量研 究。[22](pp.73～89)[23]
总之，可以这样认为，今后的问题解决研究应该建立在信息加工与建构主义思想整合 的基础上，坚持主客体相互作用观，把问题解决既看作信息加工过程，又视为知识获得 过程。例如，我们最近提出的“关系—表征复杂性模型”[24]就是在上述思想的指导下 进行的，该模型力图说明在问题解决过程中，知识建构与信息加工过程的联系、问题与 问题解决者的相互作用等重要问题。
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