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三、问题解决策略

2009-09-22  常学习
三、问题解决策略

在问题解决过程中,问题解决者会使用各种策略。问题解决策略(strategy of problem solving)是指使问题发生某些变化并由此提供一定信息的处理、试验或探索。问题解决中所用的各种策略可以分为两大类:算法式和启发式。

 

(一)算法式

 

算法式(algoritbm)是一种按逻辑来解决问题的策略。它是一定能得出正确答案的特定程序。例如,解一个6个字母的字谜(如source),假如确实有这样的一个词存在,你只要系统地改变这6个字母的次序,每次到词典中去查字母构成的排列,最终就能找到一个匹配的词(如course或者source)。运用这种策略,问题解决者可能需要作出720种排列。因此,算法式的最大缺点是很费时间的。

 

(二)启发式

 

启发式(heuristics)是由以往解决问题的经验形成的一些经验规则。如果你曾经换过汽车轮胎,当你的汽车轮胎在公路上出毛病时,你可能会想到用千斤顶抬起车来换轮胎这种有用的启发式策略。与算法式不同,启发式并不能保证得到答案,但这种缺点可以通过其容易且速度快的优点而得到补偿。在以往的研究中,心理学家已经发现人类经常使用的几种有效的启发式策略:手段—目的分析、顺向工作、逆向工作和假设检验。

 

1.手段—目的分析

 

手段—目的分析(meansends analysis)是指问题解决者不断地将当前状态和目标状态进行比较,然后采取措施尽可能地缩小这两个状态之间的差异。当问题可分成若干个各自具有目标的更小问题时,人们常常采用手段目的分析启发式。如图114所示用手段目的分析来解决河内塔问题,就是把一个问题分成若干个比较小的问题,每个小问题都有自己的目标,通过子目标的实现使问题的当前状态达到最后的目标状态。纽厄尔和西蒙(Newell & Simon1972)所设计的通用问题解决者(General Problem Solver,简称GPS)就是运用手段—目的分析编程的。这个程序首先要评估一个问题的当前状态和目标状态,确定当前状态与目标状态之间的差别,差别一旦弄清楚,就可评判能用来减少这种差异的操作;然后选择一种操作把它应用于当前状态(如把一个圆盘从一个柱移动到另一个柱);接着把最新的状态再同目标状态作比较,再鉴别差异、选择操作,依此类推。通过这种重复加工,直到目标状态实现为止,把三个圆盘从1柱移到3柱。手段—目的分析是人类解决问题最常用的一种策略。

 

2.顺向工作

 

顺向工作也称顺向推理(working forward),是指从问题的已知条件出发,通过逐步扩展已有的信息直到问题解决的一种策略。例如,解下面这个密码算题:

 

 

已知:D=5

 

任务要求:(1)把字母换成数字;(2)字母换成数字后,下面一行数字答案必须等于第一行和第二行之和。

 

问题解决者往往采用顺向推理的策略,先从D=5这一信息出发,找出可能性最小的一列,从中获得最多的信息,再利用加法中的某些规则进行推理,一步一步地找到正确答案。研究表明,顺向工作是专家问题解决行为的一个重要特点。专家在看到问题时,首先是发现问题提供了什么信息,就立即想到用哪些方法能从这些信息中推出新的信息,从而对问题中各要素的相互关系增进了解,达成问题解决。

 

3.逆向工作

 

逆向工作也称逆向推理(working backward),是指从问题的目标状态出发,按照子目标组成的逻辑顺序逐级向当前状态递归的问题解决策略。其主要特点是将问题解决的目标分解成若干子目标,直至使子目标按逆推途径与给定的条件建立直接联系或等同起来,即目标—子目标—子目标—现有条件。例如,解下面问题:已知图116中的ABCD是一个长方形,证明ADBC相等。从目标出发,进行反推时问题解决者可能会问:如何才能证明ADBC相等?如果我能证明△ACD与△BDC全等,那么就能证明AD等于BC。下一步的推理就是:如果我能证明两边和一个夹角相等,那么就能证明△ADC和△BDC全等。这样,从一个子目标出发反推到另一个子目标,以达到问题的解决。新手往往采用这种策略来解决问题的。

 

 

116 几何题,求证AD=BC

 

4.假设检验

 

假设检验(generate and test)一般分为两步进行:(1)产生一个“候选”答案;(2)检验它是否真是答案。如果被否定,则另产生一个“候选”答案,并再度检验,直到找出真正的答案为止。这种策略的缺点是:(1)没有提供如何尽快选择“候选”答案的方法,对答案的选择可能较费时;(2)解决问题的答案要求是完整的,否则难以检验,而要完整列出所有“候选”答案也较困难。

 

总之,在问题解决时人们可以选择不同的策略。但人们一般不去寻求最优的策略,而是找到一个较满意的策略。因为即使是解决最简单的问题,要想得到次数最少、效能最高的问题解决策略也是很困难的。抱负水平的高低会影响问题解决的满意度。

2008-10-13  人教网

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