從「問題解決」到「協作問題解決」

一、 問題解決定義、歷程

Mayer（1992）將問題解決定義為從已知的初始狀態到目標狀態的認知轉變過 程。黃茂在與陳文典（2004）認為問題解決是人們用既有的知識、經驗、技能，

並藉由各種思維與行動來處理問題，使之能達到預期狀態的心智活動歷程。問題 解決定義為學習者在當前狀態和期望狀態之間的感知差異，認知到這種差異並不 存在著明顯或常規的解決方案，並試圖在此情況下採取行動來達成目標狀態

（OECD，2010；Griffin 與 Care，2015）。而 OECD（2010）也將問題解決能力定 義為「當問題的解決方案不是立即顯然易見時，個體投入理解及解決問題的認知 運作的能力。包括了個體投入問題情境以成為一位富建設性及反思性公民的意願。

（p. 12）」

關於問題解決的歷程，許多學者會依照不同的觀點進行分析，部分學者依據 外顯行動或是內在心理活動來分析問題解決歷程，鄭淑娟（2010）曾經整理不同 學者依據不同觀點所形成的問題解決歷程，如表 2-2-1，而 OECD（2012，p.20-21）

將問題解決的歷程分為四個步驟，依序為：

（一）探索及理解（Exploring and Understanding）：探索問題情境及理解與解 體相關的資訊。

（二）表徵及系統性闡述（Representing and Formulating）：建構呈現問題情境 的圖像、表格、符號或語言表徵，確認相關因素及他們之間的關係，

並審慎評估資訊。

（三）計畫及執行（Planning and Executing）：設定目標或次目標以形成計畫，

並能執行擬定的計畫。

（四）監控及反思（Monitoring and Reflecting）：監控在達到目標前的每個程 序，並反思不同觀點所得的解決方案，針對解決方案、已知資訊及所 採取策略進行省思。

Kim 與 Hannafin（2006, 2011）所提出的問題解決歷程中的五個步驟，依 序為：

（一）辨識議題（Identification）：產生或發現問題，具體定義目標及問題。

（二）從事探索（Exploration）：使用資源近一步探討問題，計劃調查程序。

（三）方案重建（Reconstruction）：建立可能的解決方案以及解釋，當衝突的 證據出現時進行修改。

（四）展示及交流（Presentation & Communication）：將解決方案用可視化或 口語化來進行說明，分享具建設性的回饋。

（五）反思及協商（Reflection & Negotiation）：反思用來解決問題的策略及過 程，修訂解決方案及解釋。

表 2-2-1 問題解決歷程

觀點 學者 問題解決歷程 外顯

行為

Dewey(1910) 察覺問題、定義問題、檢驗假設、最佳選擇、構思策略 Polya(1957) 了解問題、提出行動計畫、執行計畫、回顧

Hacker &

Barden(1988)

確認問題、設定目標、發展解決方案、選擇最佳方案、執 行最佳方案、評估結果

Bransford &

Stein(1993)

確認問題、定義問題、建立問題解決的策略、組織跟問題 有關的訊息、資源分配、監控問題解決、評估解決結果 Stanish &

Fberle(1997)

發現混亂之處、蒐集資料、發現問題、蒐集構想、尋找對

Treffinger, Isaksen &

Dorval(1994)

外顯行為：發現困惑、發現資料、發現與確定問題、發現

Wilson、Fernandez 與 Hadaway（1993）指出 Polya 提出的問題解決各階段並 非線性的，而可以是循環的，亦即每個階段是可以來回轉換的，無法由單一方向 來解決。OECD（2010）在解決一個特定的問題時，並未假定是所有的步驟是序列 的 或 是 都 是 必 要 的 。 而 國 內 外 許 多 學 者 建 議 以 小 組 合 作 來 進 行 解 題 教 學

（Gilbertt-Macmillan ＆ Leitz, 1986；Burns, 1987；Galbraith & Clatworthy, 1990；

Good, Mulryan & McCaslin, 1992；劉錫麒，1991；張景媛，1994；張靜嚳，1995；

引自葉明達，2003）。而綜觀學者們對小組合作學習來幫助解題的看法，則是期待 為學生能夠在互動的過程中澄清彼此的想法、有系統的組織知識、分享彼此的發 現，並以討論的方式來解決問題（葉明達，2003）。

二、 弱結構問題的解決

不同的學者依據不同的觀點將問題用不同的方式做分類，其中一種分類方式 是根據問題的明確程度，以及解決問題的途徑是否清楚，可以分成結構化問題

（well-structured problem）以及弱結構問題（ill-structured problem），而弱結構問題 則是經常在生活中所碰到的問題，包含了社會、政治、經濟或科學問題（Simon, 1973）。而 Shin、Jonassen 和 McGee （2003） 則認為弱結構問題應符合某些特性，

包含了（一）設立問題時所需的條件未呈現（二）沒有明確的條件或是目標需要 達成（三）可能含有多個解決方案、解決路徑，甚至有時會沒有解決方案（四）

答案的適切性要從多個方面來評估（五）解決方案沒有特定的概念、原則或是組 織方式（六）描述或預測大多數的情況下是沒有一般性的規則（七）沒有明確的 方法來確定適當的行動（八）要求學習者做出問題的判斷及通過表達個人觀點或 是對問題的解釋的信念來辯護。而本研究所設立的任務情境符合了沒有明確的目 標需要達成且含有多個解決方案及解決路徑，而解決方案沒有特定的概念或是組 織方式，需要從多個方面來評估，且沒有明確的方法來確定接下來該進行的行動，

而在過程中小組成員要表達個人想法並為自己的意見作辯護。

Hong（1998）說明結構化問題和弱結構問題所需要的認知並不同，結構化問 題所需的認知包括特定領域的知識和結構的知識以及認知方面的知識。而解決弱 結構問題時，需要認知的調節，知識相關的認知（epistemic cognition）和非認知性

的變量以及認知的知識。弱結構問題解決的重要性在於可以提升認知能力、後設 認知能力以及論證能力（Shin, Jonassen & McGee, 2003）。解決弱結構問題相較於 結構化問題需要考慮到情感、價值、信念、情境、協作和自我監控對問題解決的 影響（魯志鯤、申繼亮，2004）。Hmelo-Silver（2004）建議呈現給學生的問題需 要是弱結構、複雜、開放性結果，且須提供有效的支持。

三、 協作問題解決的定義及理論框架

協作問題解決廣義來說，指的是與其他行為者交互作用，並且試圖解決問題 的過程。Jeremy 與 Stephanie（1995）將合作問題解決與協作問題解決作區分，合 作問題解決為參與者通過勞力分工，每個人負責解決任務中的不同部分的問題，

而協作問題解決則為多位參與者相互協調，並一致努力的解決任務中的問題。

OECD（2013）將協作問題解決定義為在處理問題的過程中，個人和其他代理人一 起工作、交換彼此的想法、連結彼此的理解及努力來解決此問題情況。並區分了 問題解決和協作問題解決的差異在於協作，而協作主要有下列三個特點（p.3）：

（一） 有效的分配勞動力

（二） 結合了多方來源的知識、觀點和經驗的資訊

（三） 通過其他小組成員的想法，來提高方案的創造力及品質

協作問題解決能力可視為協作能力和問題解決能力的集結，OECD（2013）的 理論架構中，將協作問解決能力分成三個面向：（一）建立及維持共享的理解：

在協作中須識別其他成員對於問題的理解、知識及觀點，以及針對當前問題狀態 和解決問題的行為建立共識。此面向的能力包含監控彼此的能力、知識是如何與 他人進行互動，以及與任務相互聯繫的過程。（二）採取適當的行動以解決問題：

學生需識別任務中所需解決的問題，遵循適當的步驟以形成解決方案。其具體行 為包含理解問題的條件、根據解決方案制定多層次目標，根據任務採取行動，監 控目標的完成度。（三）建立及維持團隊合作：團隊能否有效運轉取決於組織形 式和調整組織結構的能力。學生要基於對成員中誰擅長做什麼的背景知識來理解

不同，在「採取適當的行動以解決問題」面向的能力是較偏向問題解決能力，而

Steven &

Campion

（1994）

將協力（teamwork）所需的知識、能力分成五個部分：

人與人之間的

Collazos et al.

標 成功標準的程度。

Griffin et al.,

Zou &

資料來源：Draft PISA 2015 collaborative problem solving framework.（OECD, 2013, p.11）

但 OECD（2013）在說明評分的比重時，有表明因為「探索及理解」以及「表 達及系統性闡述」兩個步驟中的能力表現難以區分，因此合併比重。但本研究為 了區分出學生在不同步驟中的表現，以及方便探討學生協作問題解決的歷程，所 以選擇將問題解決歷程的步驟更替，採用外顯行為觀點所分出的問題解決歷程，

本研究參考了單美賢（2015）所提出的 CSCL 中的協作問題解決過程矩陣，將 PISA 2015 對於協作問題解決能力的三個面向搭配 Kim 與 Hannafin（2006，2011）所提 出的問題解決過程中的五個步驟，形成新的協作問題解決過程矩陣，而本研究著 重討論「採取適當的行動來解決問題」的面向，並針對此面向在不同的問題解決 步驟中形成新的定義。如表 2-2-4。

表 2-2-4 本研究問題解決步驟中學生應展現的協作問題解決能力 協作問題解決能力

問題解決步驟

採取適當的行動來解決問題

辨識議題 協作互動、發現相關問題及發展團隊目標

從事探索 依據相關問題及團隊目標搜尋解決問題所需資

料，發展問題解決計劃

方案重建 組織所蒐集的資料，並透過協作互動發展問題解

決方案

展示及交流 提供可能的解決方案，並且對其他成員所提供的

資源做出回饋，達成共識

反思及協商 自我反思、監控，小組監控

四、 支持協作問題解決的教學設計

隨著協作問題解決逐漸被重視，也開始出現了相關的教學方法或是教學設計，

有些教學設計是給予明確的教學介入訓練活動，Gu 等人（2015）設計了一套教學 介入框架，是基於協作學習中的社會互動結合問題解決歷程中的認知及後設認知 活動，包含了設定小組討論規則、發展小組問題解決計劃、建立使用證據論述的 習慣，針對兩個班級的小學生進行了測試，而其研究結果發現有介入的實驗組在 對話討論的過程以及問題解決技能的展現都較好。而 Antonenko、Jahanzad 與 Greenwood（2014）則是設計一個深度介入鷹架教學框架，不僅將問題解決過程的

有些教學設計是給予明確的教學介入訓練活動，Gu 等人（2015）設計了一套教學 介入框架，是基於協作學習中的社會互動結合問題解決歷程中的認知及後設認知 活動，包含了設定小組討論規則、發展小組問題解決計劃、建立使用證據論述的 習慣，針對兩個班級的小學生進行了測試，而其研究結果發現有介入的實驗組在 對話討論的過程以及問題解決技能的展現都較好。而 Antonenko、Jahanzad 與 Greenwood（2014）則是設計一個深度介入鷹架教學框架，不僅將問題解決過程的