«Психология мышления»
Гурова Л.Л.
III. Мышление как решение задач
1. Психологическая структура решения задач. Эвристические процессы
Термин «мыслительная задача» часто употреблялся в психологии в период функционалистского подхода к исследованию когнитивных процессов — в отличие от задач перцептивных, мнемических, коммуникативных и других проявлений познавательной активности. При системном принципе изучения когнитивного аспекта психики человека в разных условиях и на разных уровнях в любых видах теоретической и практической деятельности понятие задачи без дополнительных дефиниций приобрело значение направленности мышления, его объекта и прилагательное «мыслительная» стало излишним. Когда мы говорим «у нас возникла задача (проблема)», имеется в виду, что достижение цели деятельности еще не обеспечено всеми необходимыми средствами. Поиск, выявление и применение этих средств составляет решение задачи — специфическую интеллектуальную деятельность. Можно принять следующее определение задачи — в этом значении термина — когда речь идет о некоторой проблемной ситуации и требуемых для ее разрешения мыслительных процедурах. Задача — объект мыслительной деятельности, содержащий требование некоторо го практического преобразования или ответа на теоретический вопрос посредством поиска условий, позволяющих раскрыть связи (отношения) между известными и неизвестными элементами проблемной ситуации.
Очевидно, что в этом значении термины «задача» и «проблема» являются синонимами[1]. Что же касается языкового нюанса выражения «проблемная ситуация», то психологи пытались разграничить его с понятием «задача» по признаку объективности-субъективности того и другого, но в силу сложности и неоднозначности вопроса единого мнения не сложилось. Отсюда и берет свое начало главная цель психологических исследований мышления: в чем специфика решения задач субъектом, человеком? Исчерпывается ли мышление как процесс решением задач?
Центральная проблема психологии мышления, возникшая с начала экспериментальных исследований решения задач, заключается в вопросе: чем определяется направление поиска решения, что детерминирует процесс мышления? До тех пор, пока эта проблема рассматривалась в пределах альтернативы, детерминируется ли мышление извне, от объекта (в качестве которого фигурировала задача) или изнутри, от мыслящего субъекта, она не могла обрести научную почву. На основе фундаментальных экспериментальных и теоретических исследований в этой области [1, 2], [1618], [23], [25, 26], [32], преодолевших односторонность и философскую несостоятельность указанных концепций, в психологии утвердился тезис о сложном взаимодействии субъекта с объектом в процессе мыслительной деятельности. Однако ввиду неполноты экспериментальных исследований, направленных на выявление общих закономерностей решения задач, оставалось в стороне рассмотрение многих существенных особенностей мышления. Тем самым не было достаточных оснований отождествлять мышление во всех его проявлениях с решением задач.
Мощным стимулом проникновения в психологию решения задач человеком послужило развитие кибернетики, теории информации и, в частности, машинного моделирования решения задач. Методологическая проблема детерминации мышления получила более широкий естественно-научный контекст и одновременно практическую цель — изучение регулирования поиска решения. Более четкие контуры на стыке психологии и машинного моделирования решения задач приобрело соотношение логического и психологического, причем с обоюдной пользой [4], [15], [20], [22], [24], [27], [38].
Что следует понимать под логической структурой задачи? Ее можно охарактеризовать принятым и в кибернетике, и в психологии понятием динамической информационной модели [24]. Динамическая структурная характеристика задачи вытекает из признаков ее статической, исходной организации (пространственной для геометрической задачи, семантической для вербальной и т.д.), но не совпадает с ними. Потенциальная объективная информация, которая содержится в задаче, выявляется в ходе актуальных преобразований, необходимых для получения искомого результата. Динамика этих преобра зований исходной информации — конкретных процедур и логических операций, требуемых для решения, выражает логическую структуру задачи. В качестве основополагающей характеристики логической струк туры задачи, существенной для психологического исследования, будем рассматривать ее определенное или неопределенное условие[2].
Логическую структуру задачи можно идентифицировать с действиями некоего абстрактного субъекта, который «знает», как ее решить. Но любая задача является для человека таковой именно потому, что ее решение ему неизвестно. Ход решения представляет собой поисковую деятельность, которую принято называть эвристической[3]. Это понятие утвердилось в психологии в связи с развитием эвристического машинного программирования, ориентированного на имитацию действий человека в аналогичных ситуациях. Ранее краеугольным понятием психологии решения новых, творческих задач считался «инсайт» — озарение, внезапное открытие идеи решения. Возникновение инсайта обычно связывалось с проявлением интуиции, но механизм, структура интуитивного решения оставались неисследованными. Также лишь в общих чертах описывались в психологии рациональные компоненты поиска решения: пробные действия и коррекция ошибочных, выдвижение гипотез. Накоплен большой материал исследования решения задач отдельных видов в процессе обучения, в профессиональной деятельности. Закономерно возник вопрос: что представляет собой эвристическое моделирование в мышлении конкретного субъекта, решающего задачу, каковы особенности психологической структуры поиска решения по отношению к логической структуре задачи? Другими словами, как осуществляется саморегуляция поиска решения, какие процессы ее реализуют?
Понятие саморегуляции в его широком значении характеризует взаимоотношение какойлибо системы со средой, являющейся источником информации, при том, что инициативная роль в ее извлечении и преобразовании принадлежит основной системе, оперирующей нужной информацией. Так выглядит на современном научном уровне психологическая проблема взаимодействия субъекта с объектом. Дело, конечно, не в словах. Этот ракурс исследования мышления важен потому, что определяет рассмотрение казалось бы разрозненных феноменов мышления в их иерархической системе, в рамках общей программы, по которой осуществляется интеллектуальная деятельность. Недаром первые попытки создания программы «искусственного интеллекта» получили название «Общий решатель проблем» (GPS) [21]. Эта идея себя не оправдала ([10], [30], [34]), но послужила толчком изучения и моделирования существенных проявлений саморегуляции, свойственных ее высшим видам, обозначаемым понятиями самообучения, самоорганизации, самопрограммирования[4].
В психологических исследованиях невозможно и не нужно использовать множество сложных задач, которые человек решает в своей жизни. Экспериментальный материал должен служить упрощенной моделью, отвечающей целям эксперимента: получить положительный или отрицательный ответ на конкретный вопрос, гипотезу исследователя. Но разрешить проблему может только комплекс экспериментов: ряд экспериментальных серий одного исследования и сопоставление результатов взаимосвязанных исследований, проводимых на разном материале, друг с другом. Нельзя «увидеть», как мыслит испытуемый[5]. Можно только делать выводы о его мысленных действиях, варьируя (каждый раз по одному параметру) условия его деятельности: объективную информацию (ее полноту — «дозирование» ограничений одной задачи, сложность однотипных задач, ее форму — текст, чертеж и т.д.) или же программу ее использования (например, в обучающем эксперименте, в тестовом задании). Возможны и другие методы сопоставления меняющихся объективных факторов и их субъективных последствий. При этом необходимо учитывать такое важное обстоятельство: эти объективные факторы не регламентируют однозначно действия решателя задачи, так как изначально выступают соотносительно с его личностью (трудность и содержание задач, ориентация на ту или иную форму решения и иные обстоятельства). Поэтому в ряде случаев целесообразно «варьировать» состав испытуемых, сопоставляя решение ими одних и тех же задач в одинаковых условиях. Такой метод срезов деятельности на разных уровнях ее эффективности способствует выявлению общих функциональных закономерностей мышления: в еще не сложившемся процессе мы ищем «зародыш» того качества, которое на сформированном уровне проявляется во всей полноте.
Так, если сопоставить решение несложных арифметических задач (это задачи с определенным условием, решаемые на основе логического рассуждения с помощью элементарных математических процедур) учащимися неодинакового уровня сформированности умственных действий, которые давно не имели дела с такими задачами и воспринимают их как «новые», непривычные, то можно обнаружить некоторые особенности психологического хода решений по сравнению с логическим и выявить наиболее очевидные проявления эвристического решения, его саморегуляции. Аналогичную функцию «логического эталона» могут выполнить собственно логические задачи на определение и группировку достаточно известных понятий (они неоднократно фигурировали в работах психологов), с которыми разные испытуемые одного уровня образования (старшеклассники) также справляются неодинаково успешно. Такие, можно сказать, предварительные, ориентировочные исследования позволяют выявить фактическую картину психологического процесса решения задач.
Посмотрим, как обстоит дело с решением задач с определенным условием (арифметических). Первая характерная черта мышления состоит в том, что объективная полнота информации не оценивается решающим сразу как таковая: условие задачи является поначалу субъективно неопределенным и возникает ситуация поиска, выбора нужного способа решения или оптимального, если их несколько. Вторая особенность результативного мышления по отношению к его логическому эталону заключается в том, что область поиска суживается не по степенно, логически последовательными действиями, а исследуется разрозненными, как бы скачкообразными попытками выявить главную зависимость и тем самым осуществить прогноз — план решения. Возможность построения такого плана, устраняющего первоначальную субъективную неопределенность проблемной ситуации (испытуемые говорят: «теперь я встал на путь», «я понял, как решить эту задачу» и нередко излагают последовательность «найденного» решения) определяется постоянным соотнесением выполняемых или только намечаемых действий с содержательной информацией задачи. Формальные количественные данные остаются при этом как бы в тени или оцениваются в соответствии с семантикой задачи («это расстояние получится короче», «работа у них идет в одинаковом темпе»). Следовательно, в основе продуктивных решений (назовем это их третьей особенностью) всегда лежит умение осознавать свой ход решения в его узловых пунктах с точки зрения содержания выполняемых действий и способность отдифференцировать собственную логику от иных, не используемых логических рассуждений (что также проверялось в эксперименте). Это позволяет внести необходимые коррекции в свое решение, изменить, если требуется, направление поиска, его стратегию.
Под стратегией решения следует понимать окончательно разработанный план действий, определяющий один из возможных способов решения. До выработки стратегии планы намечаемых действий на определенных отрезках решения могут меняться, когда же стратегия оформилась, она определяет направление дальнейшего поиска решения, прогнозирование предстоящих действий[6]. Последующие конкретные действия в их перспективе также можно назвать планированием, но правильнее, в соответствии с избранной терминологией, считать их моделированием решения.
Таким образом, даже в подобных простых ситуациях мышление вы ступает как целенаправленный соморегулируемый процесс, в котором все действия, в том числе и отказ от неверных, логически связаны между собой и не содержат противоречий с логической структурой задачи. Необходимо подчеркнуть, что поиск решения осуществляется по семантическим критериям, хотя в разных ситуациях это происходит поразному. Общая проблема соотношения формального и содержательного (семантического) аспектов мышления будет рассмотрена в дальнейшем. Пока лишь отметим, что собственно логические правила не определяют программу действий испытуемых даже в таких задачах, которые объективно исчерпываются применением этих (известных им) правил при самой несложной семантике (дать определение понятию «погода»; распределить по группам знакомые геометрические объекты). Решение таких задач происходит по программе иерархичес кой структуры, где разные уровни абстракции во взаимоотношении понятий регулируются в значительной мере их семантикой, к которой «присоединяются» логические признаки, используемые для контроля правильности решения (далеко не всегда успешного, если его логические основания не осознаны, но так обстоит дело только в простых, причем собственно логических задачах).
Таковы самые общие особенности психологической структуры мыслительного процесса в решении задач. Более детальное раскрытие этой структуры требует охвата более широкого диапазона эвристических решений и более динамичных методов их исследования. Принцип исследований, положенный в основу излагаемой концепции мышления, состоит в сопоставлении решения задач двух различных классов — вербальных и образных. Будучи соединены изначально основными формами сознания человека как общественной личности — его предметной практической деятельностью и речевыми социальными коммуникациями, они приобрели функции основных семантических кодов мышления, участвующих во всех интеллектуальных проявлениях жизни человека и непосредственно связанных с ее содержанием.
Наиболее представительной областью образных задач является геометрия — от элементарных задач на пространственные преобразования до начертательной геометрии, необходимой для высшего технического образования, задачи которой решаются сложными формальными методами. Вместе с тем в решении любых геометрических задач мы встречаемся со всеми проявлениями эвристических процессов — существует даже термин «геометрическая интуиция». Вербальные задачи также предоставляют большие теоретические и методические возможности исследования, так как могут быть представлены в самом разнообразном виде — от связного текста, в том числе художественного, как объекта понимания, до некоторых искусственных лингвистических конструкций, в которых поступление к субъекту вербальной информации может широко варьироваться в соответствии с экспериментальными целями выявления механизмов мышления. Одним из таких способов варьирования информации является методика подсказок и помех — соотносительные положительные и отрицательные влияния на полноту и логическую структуру информации задачи. Методика вмешательства в ход решения дополнительными заданиями-тестами позволяет и в вербальных, и в геометрических позиционных задачах, предлагая испытуемому возможные результаты промежуточных незаконченных им операций или «ответа» задачи на выбор, выявлять таким образом его гипотезы и основания их выдвижения, в том числе интуитивные компоненты поиска решения, не присутствующие в самостоятельных высказываниях решателей.
Что же может быть сходного в мысленном установлении формы сечения геометрического тела согласно условиям задачи и в определении значения пропущенного слова по совокупности содержащих его контекстов? Различие этих заданий очевидно не только по их содержанию и форме, но и по логической структуре самой задачи. Геометрическая задача — это задача с определенным условием, где заданные ограничения однозначно определяют искомый результат, хотя способы решения могут быть различны. В любом варианте решение такой геометрической задачи объективно представляет собой определенную последовательность в заполнении пространственных рядов, где результат предшествующих операций однозначно определяет возможность выполнения последующих и лишь в последнем звене выявляется конечный результат решения. Если изложить такую схему языком математической логики, она будет состоять из импликаций — прямых однозначных выводов и не содержать никаких дизъюнкций — логических альтернатив, которые вносят в решение неопределенность. Логическая структура вербальной задачи является свободной и, в отличие от геометрической, может гибко варьировать. При этом она может являться задачей с полной информацией, если содержит достаточно ограничений для ее однозначного решения субъектом, и может быть неопределенной. При одинаковой полноте информации ее конкретная логическая структура может быть разной. Так, в эксперименте можно запрограммировать такие контексты значения слова, которые логически ориентированы либо на взаимное дополнение признаков искомого, либо на абстрагирование от его взаимоисключающих признаков. Можно организовать совокупность предлагаемых испытуемому контекстов данного понятия как структуру, последовательно сужающую его значение вплоть до искомого. Одним словом, возможны любые вариации объективной структуры задачи, позволяющие выяснить, в какой мере зависит от нее психологическая структура решения[7].
Сопоставляя решение задач различных классов (не только в приведенных примерах), можно сделать вывод, что психологическая структура поиска решения задачи не следует буквально ее логической структуре, проявляет относительную независимость от нее и является устойчивой в самых различных проблемных ситуациях. При их достаточной сложности возникает субъективная неопределенность в установлении области поиска, причем характерно, что эта субъективно неопределенная область поиска является расширенной по сравнению с логически детерминированной. В решении стереометрической задачи с определенным условием не все эти условия одновременно вступают в силу в ходе поиска. Вместо того чтобы «строить» сечение по заданным ориентирам, испытуемый наклоняет его мысленно под разным углом, поворачивает в разные стороны, задавая себе вопрос: «что бы это могло быть, какие возможны плоскости сечения в данном геометрическом теле?» Затем намечается гипотетический вариант, но первоначально он является генерализованным, тоже неопределенным: «четырехугольник, но пока не знаю какой»; «примерно вижу, но фигура какаято неопределенная, надо еще уточнить». И лишь затем из условия задачи вычленяется конкретная информация, наступает верификация гипотез и возникает искомый результат. Так же и в вербальной задаче, независимо от того, содержит ли она полную или неполную информацию, испытуемые в начале решения руководствуются лишь самой приблизительной семантической оценкой условий, и ход решения и в том, и в другом случае оказывается сходным.
Так же, как и в вышеприведенной логической задаче, на протяжении решения образуется динамическая иерархия гипотез: переход от общих гипотез к частным, и от частных к общим. Но оказывается, частная гипотеза первоначально не конкретизирует решение: она может как бы фиксировать, обозначать данную относительно широкую область поиска, принимая или отвергая ее, и лишь постепенно модель решения сужается, однако процесс этот не является однолинейным.
Характерная особенность психологической модели решения задачи, являющаяся оборотной стороной динамики гипотез — специфическое соотношение интуитивных и дискурсивных процессов мышле ния. Генерализованные, приближенные гипотезы являются в основном интуитивными: решатель не осознает их логических оснований, не отдает себе отчета, как и почему они возникли. Когда модель решения оформилась в виде альтернативных гипотез, их верификация осуществляется осознанными, дискурсивными операциями использования информации задачи. На этой стадии человеку становится ясным план дальнейшего решения, оформляется его стратегия. В вербальной задаче с неопределенной семантикой верификация интуитивных гипотез реализуется с помощью семантической же оценки («это Слово всюду подходит») или результат решения остается интуитивным («не знаю, почему я так решил, мне так кажется»).
Итак, эвристические процессы выдвижения и верификации гипотез, интуитивных и осознанных, определяющие селективность поисковой деятельности, пронизывают весь мыслительный процесс решения задачи. Включение дискурсивных, осознанных действий, регулирующих и прогнозирующих ход решения, выражается в построении планов и стратегий. Динамика гипотез и планов, выбор стратегии и окончательное моделирование решения составляют содержание психологической структуры мышления в решении любых задач. Специальные вопросы, углубляющие эту проблематику, будут рассмотрены в следующих параграфах.
[1] Употребляются эти термины в соответствии с контекстом. Так научную задачу исследователяпсихолога обозначают словом «проблема». В экономике чаще говорят о «задачах». В жизни Слово «проблема» произносят при возникновении особых трудностей.
[2] Более подробно понятие информации применительно к решению задач и связанная с этим их типология рассмотрены в книге: Психологический анализ решения задач [4].
[3] От греческого выражения «эврика» (heurēca) — «я нашел», приписываемого Архимеду. В Современном словаре иностранных слов (1992) «эвристика» определяется как совокупность логических правил и методических приемов теоретического исследования и отыскания истины. (P.S. — произведена небольшая редакция. — Л.Г.).
[4] В качестве примера работы кибернетиков в этом направлении можно наний на основе самоорганизации (Москва, 1976); Ивахненко А.Г., Мюллер Й.А. Самоорганизация прогнозирующих моделей (Киев-Берлин, 1984).
[5] Аппаратурные методы исследования мышления (электроэнцефалография, окулография) также не позволяют непосредственно проникнуть в содержание мышления испытуемого, и интереснейшие данные получены только путем верификации научных гипотез относительно механизмов мышления [29].
[6] Может быть и несколько более широкое понятие прогнозирования в мышлении, не связанное с понятием стратегии, но обязательно рассматриваемое в рамках саморегуляции мышления [2].
[7] Мирошхина Э.А. Формирование гипотез при эвристическом решении задач (на вербальном материале). Автореф. канд.дисс. М., 1969.