Czym jest myślenie? Myślenie i rozwiązywanie problemów - wykład 6 Myślenie to mniej lub bardziej uporządkowana sekwencja operacji poznawczych, dokonywana na przedmiotach, zdarzeniach, procesach bezpośrednio postrzeganych lub na ich reprezentacjach wyobrażeniowo-pojęciowych. Treścią tych operacji jest ujmowanie różnego rodzaju stosunków (związków, zależności) o charakterze strukturalnym i funkcjonalnym "Czynność myślenia jest łańcuchem operacji umysłowych, za pomocą których przetwarzamy informacje zakodowane w spostrzeżeniach, wyobrażeniach i pojęciach. Dzięki myśleniu człowiek lepiej poznaje rzeczywistość, tworzy plany i projekty, dokonuje odkryć, formułuje oceny i wnioski Czym jest myślenie? Myślenie to mniej lub bardziej uporządkowana sekwencja operacji poznawczych, dokonywana na przedmiotach, zdarzeniach, procesach bezpośrednio postrzeganych lub na ich reprezentacjach wyobrażeniowo-pojęciowych. Treścią tych operacji jest ujmowanie różnego rodzaju stosunków (związków, zależności) o charakterze strukturalnym i funkcjonalnym Cechy myślenia Mimo różnorodności form myślenia proces ten posiada pewne cechy ogólne [Reber, 2005: Myślenie wiąże się z procesami symbolicznymi, a nie np. percepcyjnymi. Myślenie jest niedostępne bezpośredniej obserwacji. Można o nim wnioskować na podstawie wypowiedzi lub zachowania osób myślących. Obecnie jednak można zaobserwować myślenie np. na encefalografie. Myślenie polega na operowaniu pewnymi elementami, które można wyodrębnić teoretycznie, np.: słowa lub składniki języka (Whorf), idee (Locke), wyobrażenia (Titchener), sądy (Anderson), operacje i pojęcia (Piaget), skrypty (Schank). Myślenie jest ukierunkowane na rozwiązywanie problemów. Warto również zaznaczyć, Że myślenie umożliwia generowanie problemów. Funkcje myślenia Zastępowanie jawnego zachowania Działanie na niby, zachowanie symboliczne Bezpieczne, bez konsekwencji Sprawdzanie różnych wariantów Eksperyment myślowy Myślenie jako internalizacja zachowania jawnego Pożytki z myślenia Zdolność do rozwiązywania WSZELKICH problemów realnych, możliwych, hipotetycznych konkretnych i abstrakcyjnych absurdalnych np. co jest czym czego? dlaczego ogórek nie śpiewa? 1
Myślenie u ludzi i u zwierząt U ludzi Niezależne od działania Niezależne od kontekstu U zwierząt Tylko w działaniu Zawsze w kontekście (np. w naturalnych warunkach życia gatunku) Pies myślący na polowaniu przestaje myśleć w supermarkecie Złudzenie Myślenie jest procesem świadomym i całkowicie kontrolowanym W rzeczywistości: Świadomi jesteśmy skutków Niektórych operacji (nie zawsze) Myśli niekontrolowane (intruzywne): efekt białych niedźwiedzi Struktura myślenia Myślenie a rozumowanie Materiał - rodzaj informacji przetwarzanych w procesie myślenia Np. werbalny, obrazowy Operacje - przekształcenia dokonywane na operacjach umysłowych Przekształcenia, np. kojarzenie, negacja Myślenie proces łączenia reprezentacji poznawczych w dłuższe ciągi. Ciąg zastępuje realnie obserwowane zachowanie Rozumowanie proces formułowanie wniosku na podstawie przesłanek oraz poprzednio nabytej wiedzy. Reguły - sposoby porządkowania łańcucha operacji umysłowych, składających się na proces myślenia Ograniczenia nakładane na operacje (np. zakaz dzielenia przez zero) Rozumowanie Wyciąganie wniosków z przesłanek Przesłanka: Koty mają cztery łapy Przesłanka: Moje zwierzę ma cztery łapy Wniosek: Więc Z przesłanek może NIC nie wynikać Rodzaje rozumowania Dedukcja to rodzaj rozumowania logicznego od ogółu do szczegółu, mającego na celu dojście do określonego wniosku na podstawie założonego wcześniej zbioru przesłanek. cechy danej kategorii przypisuje się obiektom, należącym do tej kategorii (np. "wszyscy studenci zdają egzaminy." "Anna jest studentką." "Anna zdaje egzaminy."). Cała wiedza zawarta w przesłankach Wiedza niejawna wiedza jawna Indukcja - wnioskowanie od szczegółu do ogółu, tj. wnioskowanie z prawdziwości racji (wniosków w szerokim znaczeniu tego słowa) o prawdziwości następstw (przesłanek w szerokim znaczeniu tego słowa) np. "Anna jest studentką." "Anna zdaje egzaminy." "wszyscy studenci zdają egzaminy"). Kumulacja wiedzy Obserwacja szczegółowe sąd ogólny 2
Rodzaje rozumowań Zalety i wady rozumowań Dedukcja w odróżnieniu od rozumowania indukcyjnego jest w całości zawarte wewnątrz swoich założeń, to znaczy nie wymaga tworzenia nowych twierdzeń czy pojęć, lecz jest tylko prostym wyciąganiem wniosków. Abdukcja jest procesem rozumowania, który dla pewnego zbioru faktów tworzy ich najbardziej prawdopodobne wyjaśnienia. Wnioskowanie o przyczynach na podstawie skutków (śledztwo, diagnoza lekarska, badanie naukowe) Dedukcja Niezawodne Lecz często trywialne Indukcja i abdukcja Zawodne Ale płodne INDUKCJA PODSTAWĄ SUKCESU NOWOŻYTNEJ NAUKI Błędy w rozumowaniu Skąd wynikają? Brak kompetencji Tendencyjność Wpływ treści i kontekstu Co jest pośrodku Wisły? Operacje umysłowe w procesie myślenia Analiza - wyodrębnianie komponentów całości (np. szukanie wątków utworu literackiego), Synteza to łączenie komponentów w całość (np. stawianie hipotezy na bazie obserwacji empirycznych). Prócz operacji podstawowych wyróżniamy 3 operacje pochodne: abstrahowanie wyodrębnianie pewnych cech obiektu z pominięciem innych; uogólnianie łączenie cech wspólnych dla klasy obiektów; porównywanie szukanie podobieństw i różnic pomiędzy obiektami. Reguły rządzące operacjami myślenia wg Berlyne a Reguła operacji zerowych (tożsamościowych) nie zmieniamy wyjściowego stanu myśli (np. obrócenie figury o 360 stopni). Reguła odwracalności operacji dla każdej operacji Q1 istnieje operacja odwrotna; operacja odwrotna anuluje poprzednią transformację (np. odjąć 7 i dodać 7); wg Piageta ta umiejętność stanowi jedną z najistotniejszych cech inteligencji ludzkiej. Reguła składania operacji: operacja Q3 daje taki sam wynik, co suma operacji Q1 i Q2 (np. dodanie 35 daje ten sam wynik, co dodanie 100 i odjęcie 65); prawo to pozwala dostosować operację do konkretnego zadania. Reguła łączenia operacji łącząc dwie operacje, otrzymujemy taki sam wynik, jak po zastosowaniu operacji równoważnej (np. 3 + 5 + 8 = 3 + 5 + 5 + 3). Tendencyjność w rozumowaniu Systematyczne błędy Uniwersalne Typowe dla wiekszości ludzi Pojawiają się w charakterystycznych momentach procesu myślenia 3
Jak dobrze sobie radzimy z konfliktem miedzy logiką a zdrowym rozsądkiem? 1. wniosek logiczny i prawdziwy (92%) 2. wniosek logiczny i absurdalny (46%) 3. wniosek nielogiczny, ale prawdziwy (92%) 4. wniosek nielogiczny, i absurdalny (8%) Evans, Barston i Pollard (1983) Rodzaje myślenia: Autystyczne nie nastawione na żaden cel, podtrzymywanie aktywności mózgu Myślenie realistyczne nastawione na cel, uwzględnia ograniczenia nakładane przez rzeczywistość: Reproduktywne odtwarzanie przeszłego doświadczenia. Ciąg wypróbowanych, już raz wykonywanych czynności umysłowych. Produktywne tworzące nowe treści intelektualne. Ciąg reakcji jeszcze nie wypróbowanych. Odtwórcze vs twórcze Myślenie krytyczne rodzaj myślenia realistycznego, ukierunkowanego na ewaluację. Zawiera elementy myślenia produktywnego i reproduktywnego. Proces metapoznawczy proces zajmujący się innymi procesami poznawczymi. Myślenie krytyczne prowadzi do uzyskania celu pożądanego, a myślenie twórcze do nowego. Krytycyzm utrudnia stworzenie wniosku nowego, zapobiega powstaniu wniosku bezużytecznego. Myślenie a inne złożone procesy poznawcze: Fazy procesu rozwiązywania problemów Dostrzeżenie problemu podmiot spostrzega sytuację i zauważa tkwiący w niej problem Analiza sytuacji problemowej odbiór i wstępne wyodrębnienie informacji problemowych Wytwarzanie pomysłów i rozwiązań Weryfikacja pomysłów ocena możliwych rozwiązań Rodzaje problemów 1.Poblemy orientacyjne - gdy musimy wytworzyć lub odnaleźć dana informację 2.Poblemy decyzyjne - celem jest podjecie odpowiedniej decyzji, czyli wyboru danego sposobu postępowania ze zbioru alternatywnych sposobów. 3.Problemy wykonawcze- zmuszają nas do zmiany ciągu myślowego Wdrażanie rozwiązań 4
Podział problemów ze względu na ich cechy i strukturę Cechy problemów Dobrze v. źle określone Konwergencyjne vs dywergencyjne Otwarte v. Zamknięte Proste v. Złożone Bogate v. ubogie semantycznie Problem dobrze vs źle określony Kiedy problem zawiera wszelkie informacje niezbędne do rozwiązania, czyli cel, kryteria oceny jego osiągnięcia dane początkowe oraz dopuszczalne reguły ich przekształcania, jest dobrze określony (Reitman, 1965) Aby rozwiązanie problemu źle zdefiniowanego w ogóle było możliwe, trzeba go przekształcić w problem dobrze określony, kawałkując złożony problem na mniejsze dobrze określone pod-problemy Simon (1973). Problemy konwergencyjne vs dywergencyjne (Guilford, 1959) (jedno rozwiązanie) vs ( wiele rozwiązań) Masz 3 pudełka. W każdym z nich umieszczono po 2 mniejsze pudełka, a w nich jeszcze po 4 całkiem małe pudełka. Ile pudełek w sumie posiadasz? (Whimbey, Lochhead, 1999). a) 12, b) 21, c) 24, d) 33 Co zrobić, aby zwiększyć bezpieczeństwo na drogach? Problemy otwarte vs zamknięte (Kozielecki, 1968) Problemy zamknięte polegają więc na wyborze jednego z możliwych alternatywnych rozwiązań, co oznacza, że są to zadania dobrze określone i zbieżne. Problemy otwarte mają wiele rozwiązań (Guilford, 1959). Problemy otwarte charakteryzują się» niejasnym celem i» słabo zdefiniowanymi kryteriami jego osiągnięcia.» niewielką ilością danych początkowych (o rozwiązaniach, hipotezach i wariantach). Problemy otwarte są zatem źle określone i rozbieżne; Problemy proste vs złożone łatwe vs trudne Klasyfikacja oparte na poziomie dostępnej wiedzy Np. Nowicjusze wymagają długiego czas aby uchwycić aktualną sytuację na szachownicy, mistrzowi szachowemu starczy kilka spojrzeń (Chase i Simon, 1973 a i b) U doświadczonych pilotów, aktywacja ośrodków percepcyjnomotorycznych jest niższa niż u nowicjuszy, wyższa natomiast aktywność czołowych i przed-czołowych ośrodków korowych biorących udział w planowaniu czynności i podejmowaniu decyzji (Peres i in., 2000) Klasyfikacja oparte na poziomie posiadanej wiedzy Zadanie trudne angażuje większe zasoby poznawcze do znalezienia rozwiązania. Zadanie łatwe jest rozwiązywane bez wysiłku poznawczego, przy niewielkim zaangażowaniu procesów myślenia Problemy bogate vs ubogie semantycznie Bogate, kiedy posiadamy doświadczenie w ich rozwiązywaniu, mimo że konkretny problem w swoim sformułowaniu może być dla nas nowy. np. łamigłowki Ubogie, kiedy nie mogą być odniesione do uprzednich doświadczeń np. zadanie typu Połącz 9 kropek za pomocą czterech kresek, nie odrywając ołówka od kartki. Sieć semantyczna pojęć związanych z bogatym semantycznie problemem (liczba węzłów i połączeń między nimi) jest rozbudowana. 5
Problem czterech kropek: prosty, ale trudny Problem 4 kropek: prosty, ale źle określony Podział problemów ze względu na wymagania poznawcze Problemy Specyficzne v. ogólne Permutacyjne ( porządkowanie) Indukcyjne (ekstrapolacja) Transformacyjne Analogiczne Problemy specyficzne v. ogólne Jak zbudować wieżowiec na podmokłym terenie? Problem wymaga wiedzy specyficznej dla budownictwa Problemy specyficzne wymagają specyficznej wiedzy z określonej dziedziny Problemy ogólne są niezależne od jakiejkolwiek specyficznej dziedziny Klasyfikacja Jamesa Greeno Greeno (1978) wyróżnia problemy polegające na porządkowaniu (permutacji) elementów: C J I E P Y Z R A L; Przestawiając litery utwórz sensowne słowo Indukcji (ekstrapolacji): 1 2 8 3 4 6 5 7; Uzupełnij ten ciąg kolejną wartością transformacji: Wieża z Hanoi Cześć problemów transformacyjnych daje się rozwiązać i pomocą algorytmu, czyli ścisłego i jednoznacznego przepisu działania zawierającego sekwencje operacji, jakie należy wykonać, aby osiągnąć określony cel. 6
Analogie Zadanie polega na wykryciu analogii, czyli podobieństwa, łączącego dwie pary słów. Czwarte słowo należy wybrać spośród dostarczonych opcji. 1. Szewc - but: księgowa -? a) trzewik, b) pantofel, c) podatki, d) zeznanie podatkowe. 2. Artysta - rzeźba : jabłoń -? a) gałęzie, b) owoc, c) korzenie, d) bulwa. Teorie rozwiązywania problemów Teoria Newella i Simona (1971, 1972) Teoria Newella i Simona, podobnie jak cały paradygmat, opierała się na założeniu, że umysł jest systemem przetwarzania informacji i przekształcania reprezentacji poznawczych opartym na procedurach (programach) (Nosal, 1990) ujmowanych w języku instrukcji dla komputera (Newell, Simon, 1971) Symulacja komputerowa jest sposobem dotarcia do ukrytych procesów poznawczych, składających się na proces rozwiązywania problemów, Wieża z Hanoi Struktura problemu Problem Wieży z Hanoi Rozwiązywanie problemu zachodzi w przestrzeni problemu Przestrzeń problemu zawiera stan początkowy i końcowy (cel), wszystkie stany pośrednie m. in. cele pośrednie reprezentacja stanu początkowego: wszystkie krążki na lewym pręcie od największego do najmniejszego; reprezentacja stanu końcowego, celu wszystkie krążki na prawym pręcie od największego do najmniejszego; operator: ruch krążka z pręta na pręt restrykcje wobec operatorów, czyli takie przypadki przekształceń, które są nielegalne. 1/ tylko jeden krążek naraz; 2/ nigdy krążek większy na mniejszym; 3/ krążki tylko na prętach Przekształcenia stanów wiedzy dokonują się w przestrzeni problemu W przypadku Wieży z Hanoi składającej się z trzech pięter potencjalnych stanów jest 27. W przypadku szachów ich liczbę szacuje się na 10 do potęgi 120, dlatego jak dotychczas żaden komputer nie jest w stanie ich wszystkich wyliczyć. Część przestrzeni problemu w 3 poziomowej wieży z Hanoi Podziel figurę 7
Podziel figurę Proces rozwiązywania problemów Dostrzeżenie problemu w tej fazie człowiek dostrzega trudność, uświadamia sobie, że zasób posiadanej wiedzy nie wystarcza do osiągnięcia celu. Celem końcowym tej fazy określanej także mianem fazy genezy problemu jest sformułowanie problemu w postaci dogodnej do rozwiązania. Analiza sytuacji problemowej w tej fazie człowiek dokonuje analizy informacji zawartych w sytuacji problemowej i charakterze celu, który ma osiągnąć. Określa rodzaje rozbieżności i luk między tym, co jest dane a tym, co jest pożądane. Generowania pomysłów rozwiązania w tej fazie człowiek wytwarza nowe informacje. Generowanie pomysłów przebiega skutecznie jeśli otrzymujemy liczne zbiory pomysłów, odpowiadające różnym kierunkom poszukiwania rozwiązań. Rezultaty tej fazy oceniane są z punktu widzenia trzech kryteriów: płynności, giętkości i oryginalności myślenia. Weryfikacja pomysłów w fazie tej następuje ocena pomysłów, sprawdzanie ich wartości i wybranie jednego lub kilku z nich do realizacji. Końcowy rezultat tej fazy zależy od trafności i kompletności stosowanych kryteriów oceny. 44 Metody rozwiązywania problemów Metody algorytmiczne są to niezawodne przepisy na rozwiązanie problemów danej klasy. Termin niezawodność oznacza, że prawidłowe ich zastosowanie do właściwych danych daje stuprocentową gwarancję rozwiązania problemu. Typowymi znanymi regułami algorytmicznymi są przepisy dodawania, odejmowania, mnożenia oraz przepisy kulinarne. Reguły algorytmiczne często stosowane automatyzują się nabierając właściwości złożonych nawyków. Metody rozwiązywania problemów Metody heurystyczne są to przepisy ogólne i zawodne, ale za to umożliwiające rozwiązanie większej klasy problemów. Reguły jest np. instrukcja nauczyciela dotycząca pisania wypracowań, dodatkowe wskazówki dotyczące rozwiązywania trudniejszych zadań matematycznych czy ogólne zasady prowadzenia dyskusji. Metody heurystyczne i algorytmiczne noszą wspólna nazwę strategii myślenia. Zwykle strategia myślenia jest system złożony z reguł heurystycznych i algorytmicznych. Eksperyment Dunckera Macie do dyspozycji świeczkę, zapałki i pudełko pinezek. Przymocuj zapaloną świeczkę do ściany tak, aby nie zgasła. Stymulatory i inhibitory procesu rozwiązywania problemów Fiksacja funkcjonalna - skłonność do postrzegania przedmiotów tylko pod względem ich typowych zastosowań. 8
Zadanie Zadanie Luchinsa Pojemność dzbanków A B C Potrzebna ilość wody Rozwiązanie (formuła) 1 21 127 3 100 B A 2C 2 14 46 5 22 B A 2C 3 18 43 10 5 B A 2C 4 7 42 6 23 B A 2C 5 20 57 4 29 B A 2C 6 23 49 3 20 A + C 7 15 39 3 18 A + C Stymulatory i inhibitory rozwiązywania problemów Fiksacja funkcjonalna - skłonność do postrzegania przedmiotów tylko pod względem ich typowych zastosowań. Sztywność myślenia tendencja do rozwiązywania problemów w sposób, który w przeszłości okazał się trafny. Wiedza Transfer negatywny Transfer pozytywny 9