領域,如數學,的問題解決。
(二) Polya 的解題歷程模式
Polya 在「怎樣解題」一書中提出 的解題歷程四個階段包含了解問題:
了解問題未知、已知和條件;訂定計 畫:找出問題中已知和未知的關係,
並利用輔助題協助訂定解題計畫;實 施計畫:正確地執行解題計畫中的每 一步驟;回顧:檢視已得之解法。
身為一位傑出的數學家,Polya 自 省分析他的數學解題經驗(Kilpatrick, 1987),在上述四個解題階段中他各自 詳述了可用來幫助解題的捷思,然過 去研究都忽略了回顧此層面(劉錫麒,
1997)。Polya 提出五個可以幫助解題者 回顧已完成的解法或問題的策略:「你 可以檢驗這個結果嗎?」、「你可以檢 驗你的論點嗎?」、「你可以用不同的 方法推導出這個結果嗎?」、「你可以 用較快速的解法解題嗎?」、與「你可 以 用 此結 果或 方法 來 解決 其他 問 題 嗎?」,Polya 不僅強調可從不同角度 檢驗解題結果,同時,為使解題者能 應用已求得的解題結果或方法於其他 的數學問題中,Polya 提出了類比、一 般化、特殊化、與分解與重組等四個 策略來幫助解題者使用既得的解題結 果或方法來解決其他數學問題。
(三) Krulik 與 Rudnick 的解題歷程模 式
Krulik 與 Rudnick (1996)提出數 學解題歷程的五個階段,他們認為「這 些階段既不獨立也不連貫」(引自馬秀
蘭與吳德邦,2009) ,因有時解題過程 乃是往返於各個階段間的。此五個階 段分別為閱讀與思考:解題者以自己 的 語言了解 並思考 問 題;探索與 計 畫:解題者分析資料,並發展解題計 畫;選擇策略:選擇適當的解題策略 是解題成功的關鍵因素,常用的解題 策略如下:認識樣式、逆推法、推測 與驗證、試驗或模擬、簡化/變形、有 組織的列表/詳盡的列表、邏輯演繹、
分割與克服、寫出方程式;找出答案:
使用適當的數學技巧計算答案;反省 與 擴展:檢 查答案 的 正確性與合 理 性、找出其他解法、改變問題的條件 並觀察對答案的影響與一般化所得之 答案等(引自馬秀蘭與吳德邦,2009)。
Krulik 與 Rudnick 具體提出了可 幫助解題的解題策略,在反省與擴展 方面,也鼓勵解題者在得到答案後進 一步反省與擴展解法,作法包含檢查 答案是否符合題目的所求、是否合理 與計算是否正確;可利用估算檢查答 案是否正確;找出同一問題的其他解 法;改變同一問題的條件並觀察原答 案的變化;擴展原問題至一般化的情 境;以及進行解法的討論等(引自馬秀 蘭與吳德邦,2009)。
(四) Schoenfeld 的解題歷程模式
Schoenfeld(1985)依據 Polya 的解 題歷程模式,將信念系統與後設認知 加入數學解題概念中,他認為數學解 題的成敗應考慮資源、捷思、控制與 信念系統等四個因素,他所提出的解 題歷程模式包括閱讀:解題者開始讀 題;分析:解題者簡化或重述問題以
分析問題;探索:解題者探求問題已 知和未知間的關係;計畫:訂定解題 計畫,並評估其適當性;執行:執行 解題計畫,並檢查是否依解題計畫執 行;驗證:檢查解題結果是否正確合 理。
Schoenfeld 的解題歷程模式描述 每一階段的解題行為,著重每一決策 點,即後設認知行為發生處,的分析,
在驗證方面,提出用不同方法檢查解 法,不僅評估解題過程,同時評估解 題者自己對解題結果的信心。
(五) Garofalo 與 Lester 的認知-後設認 知解題歷程模式
Garofalo 與 Lester (1985)以 Polya 與 Schoenfeld 等的理論為基礎,在定 向、組織、執行與驗證四個階段中,
分別提出了後設認知決策可能影響認 知行為的關鍵點,茲說明如下:定向:
了解與評估問題,其中後設認知決策 點包含對問題熟悉度、難度與成功機 會的評估等;組織:計畫與選擇行動,
其中後設認知決策點包含確定主要與 次要目標等;執行:依據計畫執行,
其中後設認知決策點包含計畫執行過 程的監控等;驗證:評估決策與執行 成果,其中後設認知決策點包含評估 行動與計畫的一致性等。
Garofalo 與 Lester 的認知-後設認 知解題歷程模式著重解題歷程中解題 者之後設認知決策對其解題行為的影 響,在驗證方面,著重提出可能影響 驗證行為的後設認知決策點,包含評 估問題表徵、組織決定與行動執行的
適切性,以及局部與整體計畫、整體 計畫與目標、行動與計畫、局部結果 與計畫及已知、最後結果與已知之一 致性。
(六) Mayer 的解題歷程模式
Mayer(1992)從認知心理學觀點探 討解題歷程,強調解題者的心理運作 過程,其認為解題歷程包含問題表徵 與問題解決階段,問題表徵階段包含 問題轉譯及問題整合,問題解決階段 包含解題計畫與監控及解題執行,其 中問題轉譯乃將問題的陳述轉換為內 在心理表徵,解題者需運用語言及語 意知識;問題整合乃組合問題的訊息 成連貫的表徵,解題者需運用數學基 模知識;解題計畫與監控乃選用適當 的策略並擬定解題計畫,解題者需運 用策略知識;解題執行乃運用運算進 行解題,解題者需運用程序性知識。
Mayer 的解題歷程強調以認知心 理學角度探討解題歷程,著重解題者 自面對問題至解決問題當中的心理歷 程分析,並未強調解題後的回顧。
三、結語
由以上敘述知,不同解題歷程模 式中的回顧各有其強調與特色之處,
回顧可能是幫助學生培養解題能力的 有 效 方 式 之 一 (Davis & McKillip, 1980;Polya, 1973),然卻常在實證研究 或教學實務上被忽略(劉錫麒,民 86;
Jacobbe, 2007; Kersh & McDonald, 1991; Sowder, 1986; Taback, 1988)。本 文期透過不同解題歷程模式中的回顧
臺灣教育評論月刊,2016,5(8),頁 157-161
自由評論促進回顧在研究與教學上的應用,例 如: 鼓 勵學生進 行 數 學問 題 的解題 時,可嘗試改變原數學問題的條件並 觀察其對原答案的影響(馬秀蘭與吳德 邦,2009) ,進而增進數學解題學習與 教學的發展。
參考文獻
吳德邦與吳順治(1989)。解題導向 的數學教學策略。臺北市:五南。
馬秀蘭與吳德邦(譯)(2009)。中學 數學教學資源手冊-推理與解題導向 ( 原 作 者 : S. Krulik and J. A.
Rudnick) 。臺北市:心理。(原著出版 年:1996)
孫霞繡等(1990)。國民對數學基本 素養調查研究。行政院國家科學委員 會未出版之研究報告。
劉錫麒(1997)。數學思考教學研 究。臺北市:師大書苑。
Davis, E. J., & McKillip, W. D.
(1980). Improving story-problem solving in elementary school mathematics. In S. Krulik & R. E. Reys (Eds.), Problem solving in school mathematics: 1980 Yearbook of the National Council of Teachers of Mathematics (pp. 80-91).Reston, VA:
National Council of Teachers of Mathematics.
Dewey, J. (1910). How we think.
Chicago: Henry Regnery.
Garofalo, J., & Lester, F. K. (1985).
Metacognition, cognitive monitoring, and mathematical performance. Journal for Research in Mathematics Education,16, 163-176.
Hirsch, Jr. E. D., Kett, J. F., &
Trefil, J. (1993). The dictionary of cultural literacy. Boston : Houghton Mifflin Company.
Jacobbe, T. (2007). Using Polya to overcome translation difficulties.
Mathematics Teacher, 101(5), 390-393.
Kersh, M., & McDonald, J. (1991).
How do I solve thee? Let me count the ways. Arithmetic Teacher, 39(2), 38-41.
Kilpatrick, J. (1987). George Pólya’s influence on mathematics education. Mathematics Magazine, 60(5), 299-300.
Krulik, S., & Rudnick, J. A. (1996).
The new sourcebook for teaching reasoning and problem solving in junior and seniorhigh school. New York, NY:
Allyn&Bacon.
Mayer, R. E. (1992). Thinking, problem solving, cognition. New York, NY: Freeman.
Polya, G. (1973). How to solve it.
Princeton, NJ: Princeton University Press.
Schoenfeld, A. H. (1985).
Mathematical Problem Solving.
Orlando, FL: Academic Press.
Sowder, L. (1986). The looking-back step in problem solving.
The Arithmetic Teacher, 79, 511-513.
Taback, S. (1988). The wonder and creativity in “looking-back” at problem solutions. The Arithmetic Teac