第二章 文獻探討
第三節 問題解決之意涵與相關研究
一、問題與現況的關係
「科學開始於問題，而不是開始於觀察」（張巨青，吳寅華，1994），而「問 題」在研究過程中，最常見的定義是指：目標和現況之間有差異，而不能立即獲 得解答的狀態(Newell & Simon，1972 ; Hayes，1989 ; Gagne ,Yekovich & Yekovich ， 1993；李光烈，2000)。皮連生及邵瑞珍(1989)認為，「問題」是指人們無法運用現 有的概念和規則以達到目標，而必須尋找或發現新規則才能達到目標的挑戰情 境。Smith（1991）認為，「問題」就是一個需要分析和推理才能獲得目標（解答）
的作業。一個問題的解決有賴於對該問題領域的知識有真正的了解為基礎，而不 是僅靠知覺的辨識、回憶訊息、模仿或應用算則（A1gorithm）就能成事。一個作 業是否成為問題，其實並非由作業本身的困難度或複雜度來決定，而是視解題者 之能力來決定之。當某種條件會成為具有誘惑力，而當事者缺少產生那種條件的 反應時，該人便有了問題，當他產生這種反應時，問題便告解決（郭有遹，1994）。
二、心理家對問題的定義
認知心理學家對問題的定義有兩種。一種說法是認為問題是現有與所應有之 間的鴻溝；另一種說法認為問題是當一個人缺乏適當的資源與方法以達到目的。
由此，形成問題有三個要素：一為與己有關的才是問題；二為要有目的－消除不 知與所知，現有與所應有之間的鴻溝；三為缺乏手段與資源以消除差距。簡言之，
所謂「問題」（problem），是指個人在有待追求而尚未找到適當手段時所感到的 心理困境（張春興，1997）。而在問題的結構上，認知心理學家認為一般包括問題 的「起始狀態」 (original state)、問題的「目標狀態」 (goal state)、以及由起始狀態 轉為目標狀態的一系列認知操作，稱為「中間狀態」 (intermediate state)(彭聃齡、
張必隱，2000) 。
「起始狀態」是指問題剛出現時，人們的已有的知識狀態。「目標狀態」是指 人們想要達到的目標。而「中間狀態」則是指人們為了達到目標，所從事的行動 或操作，此階段用來描述為了達成該目標之所有的解決路徑。而每一個解決路徑 又是由一些個別的步驟所組成，這些步驟會使個體能夠由開始的狀態達到目標狀 態。而問題的「起始狀態」、「中間狀態」和「目標狀態」構成了所謂的「問題
空間」(problem space) (Newell & Simon，1972)。
需要藉轉化的同化、調適等心智運作過程才得以達至平衡、理想的狀態，以解除 疑惑（董家莒，2000）。
三、問題解決的定義
在解決問題部份，Kahney（1986）認為「問題解決」是利用個體已學過的知識、
技能去滿足情境的需要，已獲得解答的過程；張春興(1991)則認為「問題解決」是 指個體在面對問題時，綜合運用知識技能，企圖達到某一目標，以解決目的的思 維活動歷程。而Dunbar(1998)清楚指出，關於問題解決的研究已有相當長的歷史了。
人類的認知活動通常具有目的，期望能夠去除障礙達成目標。所以，大部分的認 知活動基本上都可以看成是問題解決的過程，如概念的形成、推理、決策、語言 及學習等，都是一種「問題解決」(problem solving)(Andrson,1983,1990 ; Mayer,1989；
鄭麗玉，1993)。
葉安琦（2000）認為將問題解決視為是解題者對問題先形成問題表徵，並以過 去的經驗來重組問題，以產生解題可行的路徑，也就是形成問題空間來解決問題，
再以知識做正確的判斷。而解決問題包含了學習、嘗試、錯誤以及洞察力等混合 的複雜體。在解決問題的過程中，如何更有效的掌握訊息與時機，則視每個人面 對問題時所產生的不同認知而定，因此，問題解決是一項複雜的認知活動，所需 要的不只是直接應用一般知識經驗而已，尚還需要問題解決者從事一系列必要的 認知活動，而這些認知活動所需要的知識技巧，則是能夠有效的將問題解決的重 要因素(張志豪，2000)。
貳、 問題解決的歷程
解決問題的活動起自於人內在的心智衝突及人與環境間的互動，它是屬於一 種高層次的思考活動，從產生問題直到解決問題的過程，涉及複雜的心理歷程，
其經過一連串的試誤、分析、綜合、演繹、歸納等心理活動，是否能以一個固定 模式或步驟來解釋之，學者之間仍無一致的定論(董家莒，2000)。
一、視問題解決為一種歷程
Gagne（1985）將問題解決視為一種歷程，指出：問題解決之所以可以視為一 個歷程，是因為學習者可以將以前學過的知識技能，應用到解決一個新的問題上 面。問題解決的結果，將可獲致學習。Gagne 的問題解決的歷程如下： 1.發現問 題。 2.瞭解問題。 3.蒐集相關資訊。 4.問題解決行動。 5.事後評鑑與檢討。
二、 Holyoak解題四階段過程
Holyoak（1986）也指出，解題過程可分成四個主要的階段：形成問題表徵、
擬定解題計畫、重新形成問題表徵、執行計畫並檢討結果，以資訊處理模式 (information processing model)分析人類的問題解決過程，如圖2- 3 所示。
(Glass & Holyoak，1986；引自董家莒，2000) 圖 2-3：解題過程四個主要的階段
三、智力結構的問題解決模式
Guilford(1988)則以智力結構理論基礎，認為問題解決的思考過程活動，是以一 連串人類思考能力運用為主的一種思考活動，因此提出了一個問題解決過程，稱 為「智力結構的問題解決模式」(SOIPS：Structure of Intelligence Problem-Solving Model )，其歷程結構如圖 2- 4所示：
圖2-4：智力結構的問題解決模式 (Guilford,1988；引自詹秀美，1989)
四、問題解決的必經歷程
Gagne, Yekovich & Yekovich（1993）提出，無論那一種類型的問題，在其解決 的歷程中一定會涉及問題表徵、知識轉變（問題空間的搜尋）及解法評估等認知 解題。以下說明這三個的歷程：
（一）形成問題的表徵（representing）
問題的表徵，指的是解題者對於問題的了解。在初始階段，問題解決者 會對該問題形成一個表徵，其表徵的組成可能包含在工作記憶中活化的訊息
，以及其它外在的表徵，如圖表，以及問題所給「已知」的條件。
（二）搜尋問題空間（searching problem space）
搜尋問題空間是指在問題解決歷程中，藉由問題的表徵的幫助，把在長 期記憶區的知識活化，並應用在適當的程序上，開始進行解題的工作。
（三）解法評估（evaluating ）
評估所選擇出的解決方法是否滿足問題的所有條件。上述的這些歷程在 解決問題時，不是一次就完成，可能會不斷的重複，如此的重複動作或循環 歷程會一直持續，直到一個問題被解決了，或是該問題解決者放棄了為止。
五、問題解決的過程模型
Chang(1996)曾對問題解決的過程模型做了詳細的分析與整理，他發現這些過 程模型應包含準備、實行與評估三個階段 (引自董家莒，2000)：
（一）準備階段
：問題解決者試圖從自己的舊經驗及知識中瞭解這個問題，並根據各種現有的資料，開始建構解決此問題的方針或藍 圖。
（二）實行階段：
問題解決者運用各種的模式或方法，將上述的方針或藍圖 付諸實施，想辦法解決此問題。
（三）評估階段：
問題解決者可能會得到不同的解答；在此階段，他們必須 評估各個解答的正確性及結果，如有需要可能重新來過。洪榮昭(1997)則認為，一般問題解決的思考，必須對問題有察覺力，再看問題 的原因分析，才能解決問題的對策。進一步而言，問題可能是方法不對或條件不 夠，而無法解決。所以他認為，問題解決的主要歷程，應包含下列幾個要素：發 現問題、問題原因分析、根據原因做可能的對策、驗證對策、綜合概念整理、新 問題。
鑒於此，問題解決的歷程絕不僅止於「知識的遷移」而已；它涵蓋對問題的
「理解」，以及設定目標後所帶動的各種啟發性策略(林清山，1997)。「問題解決」
是一種過程，當學生無法使用先前的經驗去解決目前環境所面臨的情況。在遭遇 問題時，學生會回憶以前所學習過的經驗，而嘗試去發現解答，當他無法成功解 決問題時再嘗試連結，如果達成成功的連結則變成高層次思考，可運用於相似的 問題，而學生若要能成功地解決問題，則需依賴回憶相關經驗的能力、口語知識 的廣博、和認知策略的活用(董家莒，2000)。
因此，知識的習得不能算是完全的學習，而是在學習的過程中，便嘗試運用 習得的知識去實際解決生活中實際的問題，達成高層次的思考，增進智慧。而本 研究所採用的創造性問題解決教學模式亦是一種問題解決的歷程，希望引導低年 級的學生用自己原有或修正後的經驗和想像力，試著解決學生學習場域內發生的 問題，讓生活課程的學習不流於只是知識概念的傳達，而是能實際運用到生活的 課程。
參、問題解決教學的相關研究
關注問題解決的研究者，便將問題解決歷程融入教學活動中進行問題解決教 學。而「問題解決教學」是在教學中呈現問題，讓學生學習透過問題解決方案逐 步解決問題。主要的教學程序，乃是配合問題解決方案的步驟逐一進行，其最終 目的，在於讓學生練習問題解決技巧，增進其問題解決能力（郭伯銓，民90）。
本研究因相關研究眾多，只探討2000年以後與主題及國小相關的文獻，分析如下：
洪文東（ 2000） 在問題解決的研究中提到「問題解決能力」所需必備的三種 思考能力為創造思考力、批判思考力與推理思考力，且建議由學生的問題解決歷 程中，培養科學的創造力。
林奕宏（ 2000） 則探討「多元智能與問題解決整合型教學模式」對於國小 學生數學學習成就、解題歷程及數學態度的影響；分析課堂上小組討論內容的特
色； 對於教師教學的影響。國小六年級學生為研究對象，經過一學期實驗教學後 發現：（一）在數學學習成就方面， 成績低於89 分的國小學生具有顯著提升數 學學習成就的效果。（二）在解題歷程方面等方面的表現優於控制組學生。（三）
在整體數學態度、學習的信心及探究的動機等效果有顯著提高。
董家莒（2000）以「問題解決」為基礎之電腦輔助教學成效進行研究，強調能 啟迪想法的創造性問題解決CPS 歷程為中心，並略作修正為三個解決問題歷程步 驟為：瞭解問題、激發想法、評鑑策略，並依據此三階段解決問題步驟為主，考
董家莒（2000）以「問題解決」為基礎之電腦輔助教學成效進行研究，強調能 啟迪想法的創造性問題解決CPS 歷程為中心，並略作修正為三個解決問題歷程步 驟為：瞭解問題、激發想法、評鑑策略，並依據此三階段解決問題步驟為主，考