問題解決教學

第二節 問題解決教學

一、問題的意義

「問題」的定義是什麼？英文對「問題」的意義詮釋有兩種：question 或 是 problem。要去定義問題這兩個字，必頇透過解題者本身的認知去決定是 question 或是 problem 。本研究所採用的是 problem。

根據 Kahey（1993）對「問題」的定義，認為一個問題必頇包含兩個要素為 目標與目標是解題者所無法達到的，也就是說起始狀態（initial state）與目 標狀態（goal state）之間所存在的差距。因此，此目標可能會受到各種理由，

如缺乏資源、缺乏訊息等因素而被阻礙。張春興(1997)在認知心理學上提出，所 謂「問題」（problem），是指個人在有目的待追求，而尚未找到是適當方法時，

所感到的心理困境。

Mayer（1992）提出對「問題」的看法是見仁見智，但大多數的心理學家皆 同意一個問題有其一定的特性：（一）指定（Givens）：問題開始於一定條件之一 種狀態。（二）目標（Goals）：問題想要達到之目標，頇由思考將問題由現況轉 化到目標狀態。（三）障礙（Obstacles）：思考者以其某種方式改變問題的目前 狀態（initial state）或目標狀態（goal state），但其未知正確答案，亦即未 能明顯獲得問題解決。

由上述的學者指出問題是指一個人欲達某一目標，但仍未確定達成的方法之 狀態，換言之，當一個人知覺到需要完成某些目標，但未立即知道該如何去完成 的狀態就是問題。鄭昭明（1993）認為問題是兩個狀態的衝突或差異，衝突是呈 現狀態（presented state），差異是我們所希望達到的狀態，即目的狀態（goal state）。

Chi 和 Glaser（1985）透過對問題的初始狀態及目標狀態的明確性與否將 問題分為「界定明確」（well-defined）與「界定模糊」（ill-defined）兩大類。

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「界定明確」的問題其解題所需的訊息可由問題衍生而得，而且可以明確的得知 目標是否達成；反之，「界定模糊」的問題則否（余瑞虔，1999）。許多心理學家 又將問題分為三大類：（一）好結構問題（well-structured problem），按定程 序思維方式即可求得答案的問題。（二）差的結構問題（ill-structured problem）， 情境不明因素不定不易找出解答線索的問題。（三）爭議問題（issue），帶有情 緒色彩的問題（引自張春興，1997）。張春興（1997）好結構的問題可依一定程 序思考求得解答，差結構的問題，則因情境不明或因素不足不易找到答案，而爭 議問題乃是一些既缺乏固定結構，又易於陷入情緒性立場。

在自然科學中對問題發現，其實有另外兩種問題模式，所以 Wolfinger(1984) 指出自然科學常見的問題主要有操作性問題（operational questions）與理論 性問題(theoretical questions)兩類，前者重在如何(how)運用材料得到解答，

後者通常以為什麼(why)開頭。因此，我們對於自然科學的問題通常都會以後者 理論性的問題來回答原理及問題。

因此，另外一位學者 Gega(1991)則將問題分成開放性（open）與閉鎖性 (closed)來看，閉鎖性問題之解答空間有限制，答案明確可以預測，而開放性問 題較適合探索、操作，沒有固定答案，在思考上有比較彈性與空間，但較不易於 預測和評量。科學教學中以引導式的學習，需要開放性與閉鎖性的問題互相配合 運用，才能發揮學生對問題看法效果。

對多數的教師而言，疑問（question）、問題(problem)在教學上常被混合使 用，其實二者在語意上就有不同層次的問題。疑問等待的是回答（Answer），性 質較為簡單，學生只是單純的從舊有基模(schema)中尋找答案即可，像一般教室 中師生之間一問一答的對答便是。而問題則需要的是解答（solution），性質較 為複雜，學生需要較長時間的思考歷程，舊有基模需要重新同化（assimilation）

或調適(accommodation)以產生解題所需的新基模(Piaget & Inhelder,1969；許 育彰，1998；王美芬，熊召弟，1995；唐偉成，江新合，1998)。

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二、問題解決的意義及策略

從心理學角度去看問題解決（或是問題所解、解決問題）（problem solving）， 是指個人在面對問題之時，綜合運用知識技能以期達到解決目的的思維活動歷程

（張春興，1997）。Gagne（1970）認為問題解決可視為一種過程，結合且運用先 前所學的知識作為先備知識去解決新奇的情境。Gagne（1985）則指出問題解決 是學習階層中最高階層，也是知識與策略交互使用的綜合表現。Mayer（1983）

認為將問題界定在從一給定狀態到目標狀態，其中遇到困難、產生問題，其間的 心智運作的歷程則是問題解決。Fisher（1990）認為問題解決是應用性的思考，

其與批判思考和創造思考三者並立。批判思考屬於分析性質，創造思考則偏重發 散歧異性，兩者均為探究性質的思考，且為完成問題解決所必頇。

圖 2-1：問題解決與創造思考、批判思考之關係（引自張玉成，1993）

張俊彥與翁玉華（2000）則定義問題解決為個人運用先前知識、技能和理解 能力去滿足新情境的需要，並重組他所有擁有的資訊，發展新的方法，以獲得解 決的過程。因此，在此情境下，知識與思考能力的運用應頇充分表現於「問題解 決」的過程中。楊文金、熊召弟（1996）依據心理學，定義問題是呈現情境與目 的情境的衝突與差異，所以問題解決具有四個要素：呈現情境、目的情境、解題 限制與解題規則（包含演算規則與捷思規則）。依照這四個要素，設計了問題解 決環，教師常以此模式來訓練學生問題解決的能力。而解題的本質可以下面所描 述的各層面來詮釋：

創造思考（擴散性）

批判思考（評鑑性）

問題解決（應用的）

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能力，以圖 2-3 表示。

圖 2-3：「先備知識」、「推理能力」及「問題解決態度」與「問題解決能力」

的關係（引自張俊彥、吳佳玲，2002）

從另一個角度去看，陳芳慶、蔡麗娟(2008)提出，透過問題解決模式教學讓 孩子學習觸角自主延伸。問題解決模式教學引發學生主動思考問題，經由「從做 中學」活動中錯誤學習而成長，進而找到問題解決的方法或關鍵，使學生藉由實 作活動中，統整習得知識與技能。因此，問題解決教學模式也是一種訓練學生思 考方式，並從中學習一些知識。

從推理能力去看問題，王春展（1997）透過以解題策略比較專家與生手在問 題解決表現的差異，發現專家的類比推理能力較佳，有利於問題解決。有許多研 究者（Ohanian, 1997; Wagner, 2001; O'Connell, 2000）認為問題解決教學中 推理能力是很重要的，並在教學策略中融入推理能力的訓練，使學習者利用推理 思考模式去解決問題。

在1988年，英國牛津技巧教學計劃（The Oxfordshire Skill Programme）

中以促進兒童思考能力為目的，把思考定義為個體從事決定時的心智活動，其內 涵包括批判思考、創造思考、推理思考和問題解決。其關係圖如圖2-4（引自洪 文東，2003）：

問題解決能力 問題解決態度

推理能力 先備知識

14 於其領域相關之科學的概念和知識（Science Concept and Knowledge, 簡稱SCK）。

其關係如下圖2-5：

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SCK ：科學概念和知識 P：問題解決能力 C1：批判思考能力 R：推理思考能力 C2：創造思考能力

圖2-5：科學創造力與科學問題解決能力關係圖(引自洪文東，2000；2001）

將上述有關於問題解決的意義及策略整理發現，問題解決訓練學生具備：一、

創造思考、批判思考及推理思考能力。二、能主動思考問題及解決問題。三、提 升問題解決能力。本研究透過問題解決的教學方式來做連結，注重學生在學習時 要具備有創造思考、推理思考與批判思考，以便訓練學生利用發散性思考及收斂 性思考解決問題。

從產生問題直到解決問題的過程，涉及複雜的心理歷程。許多問題解決研究 者都曾嘗試了解人類是如何進行解決問題，進而提出不同的問題解決的思考模式 或策略。Greenfield(1987)歸納整理過去問題解決研究提出相關規則和策略：

（一）問題解決的一般規則：全盤了解狀況、暫緩判斷、應用思考模式或策 略、提出問題、抱持懷疑態度。

（二）問題解決步驟：界定問題→分析問題→搜集資料→提出解決方案→嘗 試解決→檢討。

（三）問題解決過程：1.準備階段：辨別相關與無關資訊→分析問題→組織 歸納現有資料；2.執行階段：找出與問題有關事實→

排序事實的重要性→克服問題→考驗對立假設→推 論→由果溯因。

SCK P

C1 R C2

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透過上述的問題解決的規則及策略，可發現下列六項步驟為問題解決歷程的 共同要素。其中包括「發現困境、搜集相關事實、確定真正應解決之問題、發現 解決問題的想法、選擇最佳解答、發展能被接受之解決計畫」等步驟。以此對照 Parnes (1977)所提出的「創造性問題解決模式」(Creative Problem Solving, CPS) 的解題歷程「發現事實→發現問題→提出想法→尋求解答→尋求接受」，我們認 為「創造性問題解決模式」的解題步驟不但清楚完整，更能包含問題解決所需之 共同要素。

「創造性問題解決模式」為了增強問題解決歷程中思考的周密性，問題解決 歷程強調「發散性思考」(Divergent thinking)與「收斂性思考」(Convergent thinking)的培養，並且呈現三成分六階段的內容及關係圖如圖2-6所示。其中聚 歛性思考(Convergent thinking)定義為人面對難題時，求取解答，將縮小問題 的範圍，採集中尋求唯一答案的思考。發散性思考(Divergent thinking)定義為 人在思考活動，慣於擴大觀察範圍，採取多種可能中去選取最佳思考。因此，創 造性問題解決模式中，每一個步驟皆運用發散性思考與收斂性思考，能讓每一個 階段都具備將問題多方面去思考及選取最佳的答案以運用解決問題。

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從圖 2-6 所示，為創造性問題解決之三成分六階段的內容，每一個階段都採 用發散性思考與收斂性思考，主要讓學生將問題能聚焦，並且主動思考問題與解 決問題。

建構或選擇一個特別的問題情境（建構挑戰問題）

※D：發散性思考（Divergent thinking）

※C：收斂性思考（Convergent thinking）

發現

圖 2-6：創造性問題解決模式（Treffinger 和 Isaksen,1992）

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第三節 創造性問題解決（Creative problem solving，CPS）教學

創造性問題解決（Creative problem solving，CPS）由 Osborn 在 1953 年 提出具體的 CPS 的歷程做為開端，已經有 50 年的研究歷史與發展，對於創造力

創造性問題解決（Creative problem solving，CPS）由 Osborn 在 1953 年 提出具體的 CPS 的歷程做為開端，已經有 50 年的研究歷史與發展，對於創造力