问题解决的研究方法
人工问题
心理学家采用各种各样的问题研究问题解决中的行为,推测被试对课题的理解(模式)。他们提出的实验课题往往带有人工性质,例如移字码问题、河内塔(Hanoi)问题、过河问题、量水问题、密码算题等。
移字码问题是这样的:要求被试对图10-1中的8个带有数字的方块作出一系列的移动,使方块的排列从图中左边的情况变为右边的情况。

图10-1 移字码问题
河内塔问题是要求被试把套在S柱上的3个盘子移到T柱上去,条件是:(1)一次只能移动一个圆盘;(2)不得把较大的圆盘放在较小的上面,(3)有一个可以临时寄存圆盘的柱子(O柱)。当然,移动的次数要求越少越好(见图10-2)。答案见本章末。
过河问题是这样的:有3个富翁和3个强盗要过河。河里只有1条小船,最多只能载2个人,没有船家。现在要被试设计一个过河方案,要求无论在左岸、右岸,还是在船上,任何时候强盗的人数都不能超过富翁,否则的话,强盗就会攻击富翁,谋财害命。答案见本章末。

图10-2 河内塔问题
密码算题的典型例子就是DONALD+GERALD=ROBERT这个题目。该题中的10个字母分别代表数字0~9,现在已知D=5,要求推算出其他字母分别代表的数字。

这些问题有以下几个特点:一是新颖,相对于被试而言是第一次遇到的,过去经验的作用很小;二是规模小,解答时无需渊博的知识,也无需许多步骤,最多20~30个步骤就能完成,而且步骤多的问题往往有诀窍;三是明确具体,问题的各个要素确定无疑,不会造成其他误解。这些问题都是与领域无关的问题(domain-free problem)——有确定的答案,又基本上不需要什么专业知识。
复杂的人工问题
前文所述的用于研究问题解决过程的问题,可以称为简单的人工问题。为了研究复杂问题解决的心理机制,许多带有人工性质的问题应运而生。芬克(Funke,1991)介绍了以下6种较有代表性的人工问题。(https://www.daowen.com)
黑盒子问题是麦金农和韦尔林(Mackinnon&Wearing,1985)提出来的。在实验中,被试的任务是控制一个抽象的、具有一定反馈的系统,控制的尝试次数规定为75次。这个系统的行为由一个复杂的公式决定,被试能够做的是操纵一个输入值,以保持系统的目标值;系统的特征决不告诉被试,但实验时无时间限制。麦基农和韦尔林用这个黑盒子问题做了一个研究,发现反馈对于解决问题的效率有很大影响。
国民经济问题是由布罗德本特等人(Broadbent,FitzGerald&Broadbent,1986)提出来的。实验时,交给被试一个“国家”,被试可以调节税收(R)和政府投资(G),以控制失业率(U)和通货膨胀率(I),而上述四个因素之间的相互关系由以下公式决定:
U(t+1)=12.8-[(1-R)(G+7 650)/730],
I(t+1)=I(t)[1.45-0.15U(t)]
制糖厂问题由贝里和布罗德本特(Berry&Broadbent,1984)提出。这个问题的内容是:被试假想自己管理着一个小制糖厂,其任务是达到并维持某一个给定的生产水平。该糖厂的生产者能力(W)有12个变化等级,与产量(P)之间的关系是:
P(t+1)=2W(t)-P(t)
据研究,被试可以在一定程度上“指挥”好这个制糖厂,而这是在对该系统内部关系没有什么明显意识(即说不出有什么关系)的情况下发生的。这似乎是一种内隐学习。
运输问题的提出比制糖厂问题早得多,它也是由布罗德本特(Broadbent,1977)设计的。这个问题是交给被试一个“城市停车场”,要求被试操纵公共汽车到达停车场的时间间隔(T)和停车场的收费标准(F),以控制公共汽车的载客量(L)和停车场的空车位置数(VS)。其公式是:
L(t+1)=200T(t)+80F(t),
VS(t+1)=4.5F(t)-2T(t)
芬克认为,相对而言,制糖厂问题和运输问题还不是什么复杂问题。以下介绍的2个问题都包含了10~100个变量,应该说是相当复杂了。
工厂问题是由奇莫龙(Zimolong,1987)提出来的,它是一个实时的、交互式的计算机模拟程序。这个程序模拟某个包括7个生产场点的大型制造厂,问题包括的变量达20多个,例如生产场地的空间设计、材料运输的通路等。在计算机屏幕上,生产情景不断刷新,被试可以检查和维持机器运转情况,以保证工厂正常生产。
SIM00 X问题是由克鲁威和赖曼(Kluwe&Reimann,1983)提出的。它的较早版本SIM002系统包括10个变量,这些变量之间的关系由一个一阶参数矩阵来表示,显示在计算机屏幕上,被试可以随时随地改变任意一个或多个变量。被试的目标是获得主试要求得到的值(也显示在屏幕上);最后获得的值与目标值之间的差距则作为解决问题的成绩。后来的SIM 00 X版本和SIM002基本上相同,但变量数目大大增加,并且分成几组,成为一个高度复杂的问题系统。
应当指出,上述6个问题并不是纯粹的人工问题,除SIM00X以外,这些问题都是将自然问题加以改造、简化而成,因此难以解决被试的先行经验对实验结果的干扰问题,SIM00X虽然具备人工问题的主要特征,即被试没有先行经验,但是它的一个重大缺陷是离自然问题似乎又太远了(没有以自然问题作为原型),难以灵活地改变问题的各个变量。