Ashcraft, H. M.  & Radvansky, A. G.: Cognition (5. udg.). Pearson International Edition, Prentice Hall. 2010 (svarende til 335 normalsider).

Status for problemløsningsområdet

Problemløsningsforskningen har været udfordret metodologisk, idet den ikke har kunne benytte sig af RT målinger, da forsøgene har krævet længerevarende aktiviteter i op imod 20-30 min.

Verbal protokol transkription og analyse af FPs verbalisering mens de løser et givent problem.

Har mødt kritik fordi den minder om den meget kritiserede metode introspektion.

Metoden er stadig til debat sammen med kontrol-variabler, eksperimentelt design. Dette placerer traditionen uden for traditionelle og strikse informationsprocesseringstradition og dens anvendelse af stadiemodeller og flowcharts. Ironien er at Newell og Simon som var de første der optog emnet problemløsning, har opfundet informationsprocesseringsmodellen for menneskelig kognition.

Gestaltpsykologi og problemløsning

Gestalt er et helt mønster, en form eller en konfiguration.

Problemer med korrekt oversættelse. Det var gestaltpsykologien der fremsagde, at helheden adskiller sig fra summen af dele.

Tidlig gestaltpsykologi

Kohler insight learning

Kohler studerede aber på Tenerife og opdagede at dyr ikke opfatter individuelle dele som stimuli men relationen mellem dem. Den pludselige opdagelse af anvendelig relation kalder han insight.

Kohler arbejdede videre med bl.a. chimpansen Sultan. Han lagde mærke til den fra sit bur kunne få fat i bananer med en pind. Kohler gav den to mindre pinde som hver især ikke var lange nok til at nå bananerne. Efter nogen tid fandt Sultan ud af sætte dem sammen så den igen kunne nå pinden.

Insight àAha oplevelse var den term Kohler anvendte for pludselig opdagelse af relation mellem genstande ved problemløsning. Fx Sultans pinde.

Vanskeligheder i problemløsning

Duncker & Luchins – Gestaltpsykologer – forfulgte en anden del af forskningen med mennesker og problemløsning. To bidrag er essentielle og to sider af samme mønt: Den ene er de negative effekter relateret til rigiditet og vanskeligheder ved problemløsning og den anden indsigt og kreativitet ved problemløsning.

Functional fixedness Af Maier og Duncker.

Er tendensen til at anvende objekter og koncepter i problemomgivelserne alene på deres sædvanlige og almindelige måde.

Det vil sige vi har vanskeligt ved at slippe vores semantiske og procedurale viden om objekters funktionalitet. Problemløsning handler i høj grad om at finde nye måder at anvende kendte genstande.

Eksempler på functional fixedness

Maier: 2 strenge fra loftet skal bindes sammen. De er i an afstand hvor det ikke er muligt at få dem forbundet. Der er også hjælpemidler: en stol, papir og et par tænger.

39% i Maiers studier kunne løse opgaven. Tængerne skal bruges til at bringe strengene i pendul og bindes sammen.

Duncker: Et lys, nogle tegnestifter i en box og tændstikker skal få lyset monteret på væggen.

Løsningen er at tømme boxen med tegnestifter og anvende den som platform for lyset og montere boxen på væggen med tegnestifter.

Alene ud fra rutine retrieval fra hukommelsen (semantik – vores viden om hvad vi plejer at bruge ting til) kan vi forstå hvorfor mennesker ofte oplever functional fixedness.

Negative set – set effects (det samme) – Einstellung (Særlig indstilling)

Er et relateret problem ved problemløsning som er en bias eller tendens til at løse problemer på en bestemt måde ved at anvende en enkelt specifik tilgang selvom en anden tilgang kan være mere effektiv.

Fx The Water Jug problem – Luchin

(Se tegning og table 12-1 s. 470).

Demonstration af negativt set gennem sequencing hvor FP skulle løse en række problemer hvor den samme type løsning gjaldt for de første fx 7 problemer: B-2C-A.

Ved fx det 8. problem var en langt mere simpel løsning: A-C, men det overså langt de fleste FP, fordi de for de første 7 havde udviklet en algoritme for løsningen, a negative set, dvs en bias for at løse problemet på en bestemt måde som forhindrer dem i at se andre løsninger.

Indsigt og analogi

Indsigt en dyb, anvendelig forståelse af nogets natur – særligt et vanskeligt problem.

AHA-oplevelse.

Det er typisk i forbindelse med en ny tilgang til et problem, at vi opnår en fornyet erkendelse. Eller en ny fortolkning.

Den nødvendige indsigt i et problem kommer fra en analogi: Et allerede læst problem ligner det nuværende så den tidligere løsning kan anvendes i en ny situation.

Fx Archimedes og guldkronen og badekarret.

Metcalfe og Wiebe (1987)

Studerede hvordan mennesker løser problemer og sammenlignede hvordan problemløsning finder sted ved hhv algebra og indsigt. De fandt, at mennesker meget akkurat kan forudsige om de er i stand til at løse en given algebra eller ej men ikke kan dette i forbindelse med indsigtsproblemer. Der ud over fandt de, at løsninger til indsigtsproblemer kommer meget pladseligt – nærmest uden varsel.

Der er kritik af og uenighed hvor vidt dette er forklaringen.

Klassiske indsigtsproblemer kan forklares ud fra mere simple elementer som funktionel fixedness, negativt set (prisoners escape og nine-dots) og at tage et andet perspektiv (bronzemønten).

Kounios et al. – neuroimaging studier

Viser forøget cortical aktivitet omkring frontallapperne, særligt anterior cingulate cortex. Når mennesker producerer indsigtsløsninger i modsætning til alm. Problemer.

Kounios teori:

En del af frontallapperne undertrykker irrelevante info (en opmærksomhedsproces, se kap. 4) som ellers dominerer FPs tænkning. Ved undertrykkelse tillades aktivering af svagere ideer fra mere fjerne associationer fra højre hemisfære, kan komme i forgrunden og antageligt løse problemet.

Når dead-end løsninger kommer i baggrunden kan andre ideer komme i forgrunden.

Incubation

Når en irrelevant tænkningsmode udløses kan det kaldes incubation, som betyder, at ved prolemløsning som ikke fører nogen steder kan FP holde med at arbejde med problemet for en stund og herved kan løsningen præsentere sig selv. Inkubationstiden er mest anvendelig når FP initialt har fået vildledende info. Inkubationstiden gør at de irrelevante dominerende tanker mister styrke så mere succesfulde ideer kan få plads.

Verbalisering af problemløsning

De er evidens for at vi initialt ikke kan verbalisere problemløsningsstrategier eller at verbalisering interfererer med indsigt.

Analogi – en problemløsningsheuristik

En analogi er en relation mellem to lignende problemer, situationer eller koncepter.

Forståelse af analogier vil sige, at vi sætter de to situation i relation til hinanden.

Analogier er en fantisk måde at løse problemer ifølge forskere. En anvendelig tommelfingerregel er at ved et problem skal vi lede i hukommelsen efter lignende problemer eller situationer. Dette kan fx være retningen: Handlende, Sell, customer, __________ (Buy).

Forskere mener, at analogier til problemløsning giver indsigt og værktøjer til undervisning, hvordan mennesker påtager sig professionelle roller og hvordan vi udøver empati.

Holyack

Historier ’Parade’, ’Radiation’ og ’Attack Dispersion’ anvendes til analogi-forsøg for at se hvor mange FP der kan bruge en analogi fra en tidligere historie til hurtigere løsning af en anden. Jo mere tydelig analogien er desto bedre kan den anvendes med effekt og hint forøger problemløsning med 70 %.

Multiconstraint Theory – Holyak and Thagard (1997)

Foreslog en teori om analoge reasoning og problemløsning. Teorien forudsiger hvordan mennesker bruger analogier til problemløsning og hvilke faktorer der styrer hvilke analogier mennesker konstruerer. Generelt siger teorien, at mennesker er begrænset af 3 faktorer når de forsøger at anvende og udvikle analogier.

1) Problem similaritet

Der skal være et minimum af similaritet mellem den allerede forståede situation, the source domain, og det nuværende problem der skal løses, the target domain.

2) Problem struktur

Mennesker er nødt til at etablere en parallel struktur mellem kilden target problemet så elementer kan kortlægges til sammenligning mellem kilde og target. Det er relevant for at kunne finde relationen mellem analogierne. En udfordring når vi skal kortlægge strukturen mellem to problemer er den store bebyrdelse af WM, (Holyak, 2000). Byrden på WM reducerer markant evnen til finde korrekt strukturer mellem problemerne.

Semantisk hukommelse  kan tillige interferere når der skal trækkes analogier. Fx hvis vi skal sammenligne problemer med meget forskelligt semantisk indhold: fx records og sange er vanskeligere fordi sange indgår som en del af records mens tulipaner og liljer er lettere da de er inden for samme semantiske kategori: Blomster. Oskarsson, 2008.

3) Formålet med analogi

Personens mål og målet manifesteret i problemet er vigtige. Dette er et dybere niveau end blot det at løse et problem. Målet i Attack og Radiation historien matcher mens der er mismatch mellem Radiation og Parade hvor målet er i sidstnævnte at sender tropper ud til fremvisning mens de to første har til mål at sender tropper ind og ødelægge et mål; tumor og fortress.

Analogier er sensitive over for formål og overordnet mål, fx soap operaer.

Vi er mere tilbøjelige til at anvende analogier når vi skal sammenligne to problemer end når vi skal løse et enkelt.

Ubevidst priming af analogier

Studier viser at analogier virker selv når FP ikke er bevidst om historiestrukturens priming af efterfølgende opgaver.

Neurokognition i analogi og indsigt

Wharton (2000) har fundet områder der associeres med mappingprocessen i analogisk reasoning.

PET-scanninger viste, at signifikant aktivering af medial frontal cortex, venstre PFC, venstre inferior parietal cortex. Venstre hemisfære aktivering.

Bowden, Beeman – neurokognition – indsigt

Højre hemisfære processering ved løsning af indsigtsproblemer.

Der er evidens for at semantisk priming i højre hemisfære var mere fremtrædende end venstre for denne type problemer. Dette hænger godt sammen med sprog forståelse særligt vedr inferences???

Indsigtsproblemer àHøjre hemisfære ved problemer der involverer semantisk priming (3 ord)

Analogiproblemer àVenstre hemisfære, særligt frontal og parietallapperne.

Basics of problemløsning

Imodsætning til Gestaltpsykologerne har den moderne kognitionspsykologi adopteret en mere reduktionistisk tilgang til problemløsning.

Newell & Simon

Hcad er problemet àNår en person konfronteres med et problem når denne vil noget og ikke umiddelbart ved hvilken række af handlinger der kan føre hertil.

Dette noget = mål  er den ønskede mål eller løsning til problemløsningsaktiviteter.

Vil step A få mig til step B eller ej.

Problemløsningskarakteristika – Anderson (1980)

Målrettethed

Den overordnede adfærd som undersøges er rettet mod et mål eller formål.

Ikke dagdrømme.

Hvis låst sig ude à både fysisk og mental aktivitet. Den målrettede natur ved disse aktiviteter – gentagent forsøg på at komme ind i en låst bil udgør et eksempel på sand problemløsning.

Sekvens af operationer

For at kvalificere til problemløsning må aktiviteten indebære en sekvens af operationer.

Retrieval fra hukommelsen er fx ikke udtryk for problemløsning, da det blot er en hentning af info.

Gennemgang af en længere række af divisionsstykker kvalificerer da dette involverer en sekvens af mentale operationer.

Kognitive operationer

Løsning af et problem – opnåelse af en løsning til et voerordnet mål involverer anvendelse af forskellige kognitive operationer. Forskellige bestemte kognitive handlinger.

Kognitive operationer har oftest en adfærdsmæssig modpart, en fysisk handling som færdiggør den kognitive operation.

Subgoal Decomposition

Hver sekvens af operationer er i sig selv en slags mål, delmål. Delmål repræsenterer dekomposition – nedbryde i delmål det overordnede mål. Målet nedbrydes i enkelt dele, delmål, som hver i sær forfølges en ad gangen hen imod løsningen. Dette giver en hierarkisk struktur til problemløsningsforsøget.

Se tegning.

Problemløsningsvokabularium

Problem space

Initial, mellemliggende og målstates af problemet. Det inkluderer problemløserens viden om hvert af disse steps. Aktuel og retrieval.

Genstande, remidier og ressourcer kan tillige inkluderes til beskrivelse af problemrummet.

Fx forskel i om et problem skal løses mentalt eller med papir og blyant.

Kan illustreres ved hjælp af nodes som diagram over mulige problemrum der skal etableres for at finde frem til løsningen.

Operatorer

Er det legale sæt af operationer eller bevægelser som kan performes under problemløsning.

Legal refererer til tilladelige inden for problemløsningsrammen. Fx nine dot problemet kan ikke legalt løses ved at tegne 5 lige streger.

Operatorer flytter os fra en node til den næste langs en forbindende pathway i søgningsrummet.

Begrænsninger: fx matematiske regler og formler er en begrænsning for løsning af ligninger. Derer noget vi må og ikke må. Disse begrænsninger forhindrer os i at anvende nogle operatorer.

Målet

Veldefinerede problemer

Explicit og komplet specifikation af det initiale mål og måltilstande.

Problemløsningen gennem legale operationer,

Ill-defined problems

States og operatoer er vagt eller dårligt definerede.

Ofte hevrdagssituationer falder inden for denne kategori. Fx skriv en eksamensopgave der giver 12.

Eksempel: Donald og Gerard

I dette forsøg kan ses hvordan vi anvender kognitive operationer i problemspacetræet.

Det at vi ikke arbejder i vilkårlig rækkefølge men netop forsøger at løse opgaven successivt hen mod målet kalder Greeno, konstruktiv søgning. Vi leder ikke i blinde men drager følgeslutninger fra de andre rækker og udleder begrænsninger til hjver enkelt bogstav herved.

Means-end analysis: En fundamental heuristik

Menas-end er den mest fundamentale heuristik inden for blemløsning. Denne heuristik formede Newell & Simons banebrydende arbejde, inklusiv den første informationsprocesserings framework. The day cognitive psychology was born.

The basics of Means-End analysis

Problemet loses ved gentagent at bestemme forskellen mellem den nuværende state og og mål eller delmål for derved at finde og anvende en operator som reducerer forskellen.

Implicerer næsten altid delmål, da det næsten altid involverer mellemliggende steps.

Menas-end analysis – 5 steps

 

1. Opsæt et mål/delmål
2. Led efter forskellen mellem den nuværende state og målets/delmålets state.
3. Led efter en operatør som vil reducere eller eliminere forskellen.

En sådan operatør er setting for næste delmål.

4. Anvend operatøren
5. Anvend step 2-4 gebntagent indtil alle delmål og det endelige mål er nået.

 

Liger ’normal’ problemløsning.

The Tower of Hanoi

Det mest undersøgte recreationel problem er missionary-cannibalproblemet.

Tegn!

The General problem solver

Newell & Simons computer simulation af means-end analysis kaldes Generel problem solver (GPS). Computerprogrammet var den første ægte computersimulation asf problemløsning.

Programmet rummede generalitet og blev testet på flere typer af means-end problemer.

N&S drog en analog mellem måden computerprogrammet løste problemer og måden mennesker gør. Menneskelige mentale processer er smbolsk af natur så computerens manipulation af symboler er en frugtbar analogi til disse processer.

Provokerende og anvendelig sammenligning for kognitionsvidenskaben.

Produktionssystemer

En vigtig karakteristik ved GPS var dens formulering som produktions systemmodel. Den første model i psykologien???

En produktion er en statementpar, kaldet enten kondition-handlings par eller if-then par. Hvis en produktions betingelser er tilfredsstillet vil handlingsdelen automatisk finde sted efterfølgende.

Dette indebærer planlægning – at opsætte mål og delmål for at nå det endelige mål.

GPS havde indbygget en planlægningsmekanisme som udledte essentielle træk ved situationen og måklet for derved at anvise en plan som ville producere en sekvens af moves. GPS giver derved et output der ligner den menneskelige problemløsning.

Begrænsninger ved GPS

GPS er ganske enkelt for rigid til at kunne sammenlignes med den menneskelige problemløsning. Ting der er vanskeligt for mennesker har GPS let ved mens.

Bidrog med en forståelse af grundlæggende means-end analyse til forståelse af menneskelig problemløsning.

Improving your problem solving

Forøg din domæneviden

Hvad vi ved om et givent emne er en afgørende faktor i vores evne til at løse et problem iflg. Simon. Ved at forøge vores domæneviden bliver vi antageligt bedre til problemløsning.

Evidens kommer fra Simons studier af skakspil.

Automatiser enkelte komponenter af problemløsning

Jo større byrde på WM desto vanskeligere. Jo mere der er automatiseret for ikke at skulle holdes i WM, desto lettere.

Automatiser regler der styrer handlinger, moves. Herved kan WM frigøres til højere niveau delmål.

Følg en systematisk plan

Mennesker udvikler sjældent en plan for deres problemløsning selvom det dramatisk forbedrer performance. Holder track med hvad der er prøvet og holder fokus på overordnet og delmål.

Mennesker tager ofte fejl af tidsestimering, det hjælper hvis processen brydes ned i delmål.

Drag følgeslutninger

Udvikl delmål

Hjertet af means-end analyse tilgangen.

Heuristik: Satisficing à ikke nødvendigvis den alle bedste men god nok – giver mulighed for senere raffinering.

Arbejd baglæns

Heuristik – ofte ved matematik.

Søg efter modsætninger

Søg efter relationer mellem problemer

FX Tower of Hanoi – hvad kan overføres til senere problemløsning.

Find forskellige problemrepræsentationer

Hvordan vi vælger at repræsentere eller tænke om problemet. Gå tilbage til starten og reformuler/rekonceptualiser tilgangen.

Prøv forskellige repræsentationer: visuelle, statistiske, numeriske, diagrammer. Anvend eksempler, fysiske og objekt repræsenationer. Verbalisering hjælper i begyndelsen af problemløsning.

Fx H.M., anterograd amnesi, var ude af stand til at producere nye eksplicitte erindringer i LTM men er ganske normal i implicit hukommelse som ses ved mirror tracing study. Kan løse Tower of Hanoi på niveau med alle andre NTere. Anvendelse af motoriske sekvenser kan derved være behjælpelig.

Forbliv rolig

Problemløsning kan vanskeliggøres hvis man er urolig. Når angst à WM optages af irrelevante tanker.

Hvis alt andet glipper, forsøg med øvelse

Som Ebbinghaus understregede – ØVELSE, ØVELSE, ØVELSE når der er noget vi vil være gode til – gælder også problemløsning. Øvelsen inden for en specifik vidensdomæne styrker denne.

Long term practice à ekspertice. 10.000 timers træning.

Motivation kan være en medfødt factor.