第二章 文獻探討
第一節 問題解決能力
第一節 問題解決能力
本節首先探討並釐清「問題」與「問題歷程」為何後，試圖界定本研究「問 題的範圍與性質，其次分析問題解決能力的內涵與其常見的評量工具，最後整理 近年來問題解決能力相關的實徵研究。
一、問題的定義與類型
生活中各式各樣的問題環繞在身邊，因此培養學生問題解決的能力與態度，
往往是世界各國重要的教育目標。在認知心理學上，問題則是指個體在有目的待 追求但尚未找到適當手段時所感到的心理困境（張春興，2005）。若以問題發生的 狀態來定義問題，則是指擬定的「目標」與「實際狀況」之間的差距（Treffinger &
Isaksen, 1992）。Mayer（1992）進一步指出，「問題」的定義雖有不同的表述，然 大部份的心理學家所同意的定義具有下列特徵：
1.指定（Givens）：問題的初始狀態，問題開始於一定條件之一種狀態。
2.目標（Goals）：問題想要達到之目標，即該問題所預期達的狀態。
3.障礙（Obstacles）：思考者以其某種方式改變問題的目前狀態，但未其正確 答案，亦即未能明顯獲得問題解決。
綜合以上學者的定義和界定，研究者認為問題的存在與否，是個人主觀的認 知與感受，當個人認定所遇到的情境造成本身的困擾或落差時，「問題」即出現，
而「欲問題解決」即是在改變現狀的過程中，藉由各種方式逐漸改變現狀以達到 預先設定的目標的心理歷程，此為一種高層次思考的心理活動。
由於在日常生活中充滿各式各樣的問題，且問題包羅萬象，有大有小、有複 雜有簡單，於是界定問題的範疇與理解問題的類型將有助於本研究問題的界定。
以下即整理出近年國內外各學者對「問題」的分類之看法。
(一) 葉重新（1999）將問題分為結構性的問題、重組的問題、 曲折問題與明 確或不明確的問題。
(二) Sternberg（1996）將問題分為定義良好與定義不良問題兩種。
(三) Wolfinger（1984）認為在自然科學常見的問題有著重在「如何」運用材 料得到解答的操作性問題與以「為什麼」開頭的理論性問題。
(四) Gega（1991）將問題分為兩種，一種為較適合探索，操作的開放性問題，
此問題類型較不易於預測和評量。另一個為解答空間有一定限制，答案明確可以 預測的閉鎖性（closed）問題 （引自洪文東，2003）。
(五) Dillon（1982）將問題分為呈現式問題、待發現問題與待創造的問題。
(六) 張玉成（1998）則將問題歸納成五大類型，即認知記憶性、推理性、創 造性、批判性與常規管理性的問題。
(七) 張春興（2005）也指出心理學家常將問題分為 1.結構性問題：指可依一 定程序思維的方式求得解答的問題。2.無結構性問題：指因情境不明或因素不足不 易找到解答線索的問題。3.爭論性問題：指帶有情緒色彩的問題。
依上述對問題分類的理解，針對 Lego Mindstorms 的特性與學生學習操作的適 切性而言，研究者將「問題」限定在待發現、開放性問題或創造性問題，藉由主 題式探究教學活動來讓學生從多方面進行高層次的思考，發現問題並形成表徵，
提出有效的解決方法，以培養學生問題解決的能力。
二、問題解決的定義與歷程
問題解決是一種情境，源於現有目標與期望目標產生的差距。問題解決的產 生通常是指個體面臨題情境，但一時不能依照過去的習慣或經驗解決問題，有待 發展或整合出新的方法（陳龍安，2004）。以認知的心理觀點來看，問題解決就是 想辦法找到一條有效途徑來跨越這個障礙，所產生的思考心理歷程（張春興，
1993）。然而在尋求這途徑的過程，學者們常有不同的內涵詮譯，有學者認為個體 將運用所學過的各種知識、經驗與技能，經思考、推理後而達到問題解決的目的
的過程（楊美雪，1994）或是主張個體將重組問題情境中的各項線索後，頓悟出 來的結果（林清山譯，1997）。以下整理各學者對「問題解決」的看法：
(一) Sternberg（1999）認為「問題解決」的目的即在於消除阻塞在通往「解答」
的路徑上的障礙。
(二) Polya（1957）認為「問題解決」是指：有意識地尋找某些恰能達到一項 已明確構想、但無法立即達到的目標之行動。找出如此的行動，即是解決問題。
(三) Gagn’e（岳修平譯，2000）認為「問題解決」是個體將已學過的概念與規 劃加以組合，應用來解決某一問題的過程。
(四) 黃茂在和陳文典（2004）認為「問題解決」是當個體遇到問題時，能有 規劃、有條理、有方法、有步驟地合理有效解決問題。
(五) 黃萬居（2004）從認知、過程、能力結構此三個觀點來看問題解決，在 認知觀點中，問題解決是一種訊息處理的過程。在過程觀點中，將問題解決的處 理過程步驟化。在能力結構的觀點中則分析問題解決時需具有的能力。綜合以上 觀點，「問題解決」是個人具有問題解決所需相關能力，在訊息處理的過程中，步 驟式的將所遭遇的問題解決。
問題解決的歷程就是一個目的導向的歷程，然各種問題的產生情境、性質、
範疇皆有所不同，問題解決的歷程也因問題的種類而有所差異，所以學者們各有 不同的解讀而提出不同的問題解決步驟，以下整理相關學者所提出的問題解決歷 程：
(一) Dewey（1910）指出問題解決的五個歷程，依序為
1. 遭遇疑難：產生一種懷疑、認知的困惑感，或對困難的意識狀態。
2. 界定問題：嘗試從問題的情境中識別出問題，這裡包括所尋找目標的 一般標記以及要達到的目的。
3. 提出假設：假設可能解決的方法，嘗試提出問題的可能解決方案。
4. 驗證假設：逐一檢驗解題的假設，以探究可行性。
5. 選選最佳假設：將成功的答案組合到認知結構中，然後把它應用於平 常的問題或其他同類的問題。
(二) D'Zurilla 和 Goldfried（1971）所提的問題解決步驟則為：
1. 問題定向：包括心向或態度，如接受問題情境是生活中正常的一部份；
抑制衝動或放棄的傾向。
2. 界定問題與說明：說明問題情境中的條件，找出相關的資訊，確定主 要目標。
3. 產生可能的解題途徑：產生適合解題的可能方案。
4. 做決策：從所有解題方案中找出最佳者。
5. 驗證：評估解題方案的執行結果，以便自我修正。
(三) 王美芬和熊召弟（1995）針對國小課程，認為自然科的學習包含許多實 驗活動，學生經由操作實驗過程引發思考、學習科學方法並獲得科學概念。實驗 的問題解決過程包含下列步驟：
1. 辨認問題：確定自己要解決什麼樣的問題。
2. 將問題轉化為可以實驗探究的型式：學習者了解問題的意義之後，將 問題轉化為實驗的形式，找出實驗中的變因及性質。
3. 設計與規劃實驗的方法：規劃可以將問題付諸實現的實驗設計。
4. 實際執行實驗：將實驗實現，在過程中進行觀察、操弄變因、確實紀 錄。
5. 詮釋數據與訊息並下結論：經過實驗提出結論，學習其中包含的科學 概念。
6. 評鑑及檢討：評鑑實驗結果，決定是否需要進一步或是重新做實驗。
(四) 張春興（2005）參考國內外多位學者的看法，將問題解決歷程歸納為下 列五點：
1. 發覺問題的存在：從教育心理學的觀點而言，要訓練學生有尋找「有 結構問題」及「無結構問題」的思維能力。
2. 瞭解問題的性質：進一步去瞭解問題的性質，瞭解此問題有無結構，
以及自身的知識經驗是否足以解決此一問題。
3. 搜集相關訊息：例如問題的已知條件為何、為何要求解等種種訊息。
4. 問題索解行動：即進行解決問題，此步驟亦可訓練思維能力。
5. 檢討與評價：在問題解決後對於對或錯的答案都應重視，從中吸取經 驗以增進問題解決的能力。
由前述可知，已有相當可觀研究與論述在探討問題解決的定義與歷程，問題
解決歷程究竟會歷經哪些程序，學者們的觀點各有所長、繁簡不一，然見解大同 小異。綜合以上學者觀點，研究者認為「問題解決」是一種認知的歷程，其運作 是為了尋找在某情境下個體察覺到現實狀況與假設目標之間的差距，且必須運用 既有的知識、已學的概念來跨越這個障礙或消弭這道鴻溝。
由於考量本研究的對象為國小學生，心智尚在發展階段，整個問題解決步驟 並不宜太過於複雜，電腦樂高的學習手冊中，呈現電腦樂高的操作過程通常包括：
1.設計與組裝機器人 2.在電腦上編寫程式 3.將程式下載至 RCX。4.測試與執行程 式。本研究以科學與科技教育為著眼點，故參酌國內研究者（吳志緯、黃萬居，
2003；李謀正，2005）在利用電腦樂高進行教學活動時，發現較適合電腦樂高之 問題解決歷程，研究者在設計教學活動時所依循的問題解決將採如下模式：
1. 發現問題：學生了解題目或競賽情境規則後，對於欲解決問題的發現問題 的所在或依據競賽的目標找出干擾得勝的原因為何。
2. 確定問題：結合學習舊經驗或教師給予的 Lego Mindstorms 新技術原理，在 發現的問題中辨識出相關的科學概念後將問題以轉化為實驗的形式。
3. 決定方法、分配工作：思考並討論競賽獲勝的策略，並決定問題解決的方 法後，決定小組成員的工作。
4. 組裝、設計：包含機器人設計與程式設計，以完成目前的問題情境。
5. 執行測試：啟動組裝完成的機器人，執行所決定的問題解決計畫。
6. 反省回顧：評估計畫的執行結果，反思是否修正或補強。
三、問題解決能力內涵與評量工具
日常生活中的問題包羅萬象，一切對個人難以理解之事物都將構成問題的來 源。「問題解決」則是運用思考能力去找出解題方法，以達解決問題目的之一段心 理活動歷程（黃茂在、陳文典，2004）。顯然，思考是一種內在認知活動的行動，
也是解決問題的心理活動歷程，個體在問題解決的歷程中，必須運用如分析、綜
也是解決問題的心理活動歷程，個體在問題解決的歷程中，必須運用如分析、綜