問題解决－專家與生手教師能力知多少
周書毓
嘉義大學教育行政與政策發展研究所
壹、
前言
在師資培育的過程中，我們希望從教師專業訓練以及透過教學實習的培養，使新手教師可以立刻成為學有專精的好教師。但是，任何一個行業都必須從新手做起，慢慢地在某一專業中成為有經驗的專家。教師也是如此，它必須經過幾年的磨練，才能成為一位公認的好老師。然而新手在教學初期，必須面對許多間艱難的挑戰，本文除了探討從事教師工作的專家與生手在解決問題表現上是否有差異外，也希望可以產生對教學方面的啟示，使生手教師可以很快進入狀況成為專家教師。
貳、
專家與生手問題解決策略
一、問題解決的過程
許多認知心理學者認為，人們的認知活動通常具有目的，期望能夠去除障礙達成目標，因此，所有的認知活動在本質上都可以說是問題解決，如概念的形成、推理、決策、語言的獲取及學習也都是一種「問題解決」(鄭麗玉，1993)。但究竟什麼是「問題」？什麼是「問題解決」呢？
Newell and
Simon對於問題的定義是指，當一個人想要去做某事，但卻無法立即知道採取什麼行動順序才可以達到目標，就形成了所謂的「問題」。並認為所謂「問題」，至少應包括下列三個特性：
初始狀態：如問題形成當時，目前問題解決者(problem solver) 是處於什麼情境？手中握有怎樣的資訊？
目標狀態：即想達到的狀態，這個目標可以是特定的物件如蘋果，也可以是抽象的文字符號如證明題解答。
行動(actions)：即試圖達到目標採取的動作，可以是實質的行動如摘取蘋果，或是知覺性的活動如「想」及「看」，也可以是記憶景象這樣一個純粹的心智活動。
認知心理學者Mayer在歸納心理學者對「問題」的定義後，指出問題形成的三個基本特性為：
1初始狀態：問題是啟始於特定條件、物件及片斷資訊的一種狀態。
2目標狀態：問題所欲達到的最終狀態，就是目標狀態，而「思考」就是嘗試將初始狀態轉換到目標狀態的努力。
3障礙：每個人都有改變問題初始狀態為目標狀態的特定方式，但他們事先並不知道正確方法。易言之，行為的正確順序非立即明顯可知。
因此，歸納Newell & Simon及Mayer對問題的定義，可以得知「問題」的基本特性應該包括了下列四個特性：
1目標狀態：即想達到的狀態。
2初始狀態：問題解決者在問題發生時，手中既有的物件是資訊。
3障礙：橫亙在初始狀態與目標狀態間的一些因素。障礙會以外顯方式或是內在隱含的方式呈現。
4方法或行動：即用以解決問題的程序。一般而言，人們在進行問題解決活動時，所採取的行動會受到某些限制，換言之，並非每個行動都可以被採用。
Mayer指出，人們問題解決的過程中，會先試圖將呈現於現實世界中的問題狀態，轉換為內在記憶系統中的符碼，是一個表徵問題的活動，表徵的內容包括問題狀態中的初始狀態、目標狀態及可資利用的行動。再者，為填補初始狀態與目標狀態間的差距，人們勢必得以問題的表徵為基礎，建立及實踐解決問題的計劃。因此，在人類問題解決的過程中，基本上應包括建立問題表徵(representation)及尋求解決方案(solution)兩種步驟。
Newell and Simon提出「問題空間(problemspace)」的觀念，簡而言之，就是問題解決活動發生的空間，空間中包括了問題呈現的初始狀態、目標狀態、各種中介狀態、問題解決者本身的經驗及用來描述問題的任何概念等內容。而所謂的「問題解決」，就是在初始狀態到目標之間的問題空間中尋求正確行動的過程。
而 Mayer(1989)認為問題解決過程中主要的認知活動──建立表徵及尋求解決方案──與前述Newell and Simon所提出的建構問題空間及在問題空間中尋求的過程十分類似，兩者皆是以問題的初始狀態、目標狀態、中介狀態及可利用的行動等內容認知性的描述為基礎，於問題空間中展開尋求的活動。
因此，綜合以上觀點，我們可以得知：
（一）問題解決的過程，啟始於問題表徵化的內在運作
換句話說，人們在進行問題解決的活動時，首先會將問題於現實世界的狀態轉化為內在記憶系統中可以瞭解的符碼，而這個過程屬於內在的心智過程。表徵化(或形成問題空間)的內容，包括了問題狀態中的初始狀態、目標狀態、中介狀態、可資利用的行動及可能的限制因素。
（二）問題解決的過程，在於搜尋解決方案
人們會試圖降低問題初始狀態與目標狀態間的差距，在問題空間搜尋正確的操作因子，而操作因子正確的排序及運作就是解決方案的出現。
由以上二者來看，問題解決似可視為是試圖建立問題表徵及在問題空間搜尋操作因子的過程。
二、專家與生手問題解決表現的差異
人們每天的生活既然不斷著重複著問題解決的認知活動，面對不同的狀況時，無疑地必需借用先前知識及經驗，做為建構問題空間及搜尋解決方案的基礎。許多認知心理學者便依特定領域中的先前知識與經驗的質量以及知識結構的成熟與否，區分為專家型及生手型的問題解決者。二者由於先前知識經驗與知識結構的不同，在解決問題過程中常會有不同的表現。
根據以上學者對問題解決過程的觀點，問題解決主要是建立問題表徵及尋求解決方案二個階段；根據這樣的說法，專家型與生手型的問題解決者由於先前知識與經驗的不同，在這二個階段的表現也會有所不同。
過去許多認知心理學者在進行物理問題解決的研究都顯示，建立問題表徵在問題解決的過程中是一個關鍵性的階段，因為表徵的品質會影響到解決策略的選擇及進行，事關問題是否能順利獲得解決。以下是三個主要的發現：
（一）專家在建立問題表徵時，對問題有全盤式的了解，而生手則易採取片斷的思考方式 。
過去的研究顯示，專家在面對問題時，常會花較多的時間先綜觀問題狀態中的各個面向，並針對各個組件間的因果關聯進行分析，以建立較高層次的計劃，產生整體性及質化的分析。而生手通常會不加思索地直接開始解題，問題狀態間的組件關係顯得較為鬆散，導致每個解決步驟都是片斷，無法建立緊密的聯結
（二）專家在表徵問題時，會以問題狀態中背後的深層結構做為分類基礎，生手則傾向使用表面特性。
另一項研究發現，顯示專家在表徵問題時，會以問題狀態背後隱藏的原則(如物理現象或公式)做為分類基礎。相反的，生手在進行問題分類時，較受到問題狀態中如物件形狀及組成等表面特性影響。
（三）專家的知識結構中，儲存了許多情況與行動的聯結，可快速提取，而生手則無法在情況與行動間建立聯結
過去研究曾發現，專家可以體認如何到在特定狀況中，依先前知識及經驗選擇某種特定的行動，即Larkin(1980)所謂的「狀況-行動單位」(condition-action
units)，而生手則無法體認到特定的問題狀態與特定行動間的關聯。
在問題解決的過程中，人們在先前知識引導下建立問題的心智內在表徵後，填補問題初始狀態與目標狀態間鴻溝的工作就必需仰賴解決方案計劃的執行與監控，才得以竟全功(Mayer,1992)。
Ø 專家會採取由已知狀況著手的順向性解決策略(working forward strategies)，生手則易採取逆向性策略(working backward strategies)。
Ø 如前所述，專家由於在建立問題表徵時，常採取較質化及宏觀的取向，瞭解各個組件間功能的聯結關係，因此，在解決問題時，會由已知的串節著手，採取「順向性策略」。而生手在無法建立問題狀態組件間聯結的情形下，則會傾向於使用由未知數起步的片斷式逆向性解題策略(Mayer,1992)。
Ø 專家知識資料庫龐大，在評估狀況時，會考慮較多的其他方案(alternatives)，而生手在僅有基本事實的情形下，設想到的可能性較少。
Ø 專家由於長久知識經驗的累積，擁有較龐大的資料庫，知識結構內容豐富，概念多，且概念與屬性環環相扣。因此，專家的知識結構像一棵大樹，在評估解決方案時，可以同時提取多種可能的結果。而生手由於僅具備基本事實的基礎，相對來說，設想到的可能性就較少。
Ø 專家在問題解決的過程中，有較佳的監控能力，而生手常常無法掌握問題空間中的限制因素。
Ø
專家型的問題解決者不僅由於可熟練地將問題解決動作自動化，因而有較多的餘力監控整個過程的進行及可能發生的錯誤，且由於經驗的累積，較常能感察到問題狀態及所處時空的限制因素，適時的修正問題空間的規模及品質。而生手常無法感知到問題狀態中的限制因素，對整個過程的掌握能力亦不如專家來得好。
以上有關專家與生手在建立問題表徵上以及尋求問題解決方案階段的差異都可以看到顯著的差異：（見表1）
表1 專家與生手在問題解決策略上的差異
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專家 |
生手 |
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基模 |
先前知識（語意、策略等知識）的質量較佳且多 相關解題經驗較佳且豐富 |
先前知識的質量較差且少 相關解題經驗較差且欠缺 |
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知識 組織 |
系統性組織的統整知識 活用短期與長期記憶機制 有系統結構的大單元串連記憶策略 |
缺乏系統性的零碎知識 欠缺有效經濟的記憶技巧 欠缺統整組織的零散訊息記憶 |
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問題 表徵 |
問題表徵能力較佳 重視問題的深層結構意義，能理解問題的重心 合適的問題知覺與分類 有效合適的解題問題空間 兼用陳述性與程序性知識 |
問題表徵能力較差 傾向問題的表面結構意義，不易找出問題重心 問題知覺與分類容易出錯 問題空間較易出錯與沒效 缺少有效的程序性知識 |
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初步的分析 |
對問題的特徵能做質的、細節的描述，來找出最可能的解決程序。 |
缺乏質的分析。不能識別未知和已知的屬性值，直接採用等式。 |
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解題 策略 |
能選用適當的解題方法 進行有效的解題計畫 傾向使用順向解題策略 後設認知、類比推理等能力較佳，有利解題 解決問題的效率較佳 |
不容易找出適當的解題方法 隨機找尋答案與解題方法 傾向使用逆向解題策略 後設認知、類比推理等能力欠缺，不易解題 解決問題的效率欠佳 |
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評估 策略 |
可提出多種方案，選擇並評估最有效者 |
僅能提出少數可能性選擇 |
參、
專家教師與生手教師之差異比較
專家境界與生手境界的不同，可從以上敘述得知，但由於教學與一般專門領域不同，專家教師的表現在某方面必有其特殊的意義；因此，探討專家教師和生手教師方面時有其必要性（引用孫志麟，1992）。
1在知識庫及知識結構方面：專家教師具有程序性的知識，且擁有大量的知識、技巧及經驗；而生手教師則具有陳述性的知識，而缺乏串節知識。
2在心理表徵及訊息處理方面：專家教師在解決班級問題的訊息處理過程時會採取精緻化的捷思法來處理班級問題，並且會利用資訊做為訊息的基礎，統整各種資訊，並從學生的言語中獲知行為的線索；而生手教師則無法控制訊息流程而採取不確定的解決方式，並且缺乏先前的知識和經驗，會錯誤解釋學生的行動。
3對教學目標的看法：專家教師對教學目標的看法比生手教師來得更為正確。專家教師注重學習目標，將學習視為學生成長的過程，注意學生的個別差異及需求；而生手教師則注意工作目標，視工作表現為其最主要的任務。
4對計畫教學的看法：專家教師能做有效的計畫，並對於專業情境的特性較敏感，他們會注意不同的教學層面而選擇有用的訊息；至於生手教師則欠缺充分的教學計畫，過分依賴教科書而較少變化。
5對教學時間的看法：專家教師對於教學時間的管理較佳，他們在設計教學時能考慮時間對教師的影響，也就是具有改進及修正教學計畫能力，能依需要而採取適切的因應措施；而生手教師則無法有效掌握時間，以及缺乏變通的能力。
6對教學方法的看法：專家教師會採取統整式的教育方式，生手教師會採取教師中心型的教學方法。
7對教學事件的理解：專家教師對於教學事件的理解可以作較深入的推論，他們能把所擁有專家知能應用到教學情境中，賦予教育的意義；而生手教師往往只能從表面上或字義上來判斷。
8在發問技巧方面：良好的教學必須注重發問技巧的應用，教師不僅應該利用發問來增進學生的智慧成長，更應該利用它來協助學生建立自信心、培養人際才能以及建立正確的人生觀。專家教師對於發問的次數較多，且對將問題呈現的方式加以變化，以符合學生的個別差異，並在必要的時候給予適切的支持；至於生手教師的發問次數較少，且會忽略學生的反應，而沒有給予應有的回饋與支持。
9在教室常規管理方面：專家教師能事先將教室常規的問題作妥善的處理，使學生明確地掌握教學中言行的規範；而生手教師則無法妥善的處理教室常規的問題。
10在學習評量方面：專家教師能夠清楚地表達他們評量的理由，且了解學生如何成功及為何進步；生手教師則往往依表現結果來解釋學生的成就，而較少在教學進行中評估學習。
肆、
專家與生手問題解決能力的差異對教學上的啟示
專家教師的形成，一方面是專業知能的作用，另一方面可能是由教學經驗的累積所致。因此如果可以透過有效的練習及教學引導，生手教師也能成為專家教師。因此在師資培育課程設計，如何有效地引導生手教師組織各學科知識，形成有系統、有結構且有意義的知識，並結合實際教學所可能遇到的問題，以提高教師解決教學問題的能力。綜合一些學者的研究結果，可歸納出一些可教導生手學生學習成為專家問題解決者的策略（林清山，1992；鄭昭明，1992；王春展，1997）。
提供豐富的知識基礎訓練：學生要想培養良好策略性程序知識等問題解決技巧之前，首先便需要豐富的基本原則和事實知識，作為問題解決的先前知識與基模基礎，充實描述性、程序性和策略性知識，以便作迅速有效的訊息處理、記憶搜尋、問題分類與解決問題。
教導問題解決技能：將問題所需要的心智技能分割為一些可以教導的較小技能，以便循序漸進學習，並且利用捷思法以便做有效率的問題表徵與問題解決。此外，學生也要學習和練習有效且系統化結構的記憶策略、知識建構方法以及適用該學科領域的學習策略，以便解題時能進行有效的問題計畫和解決。
強調問題解決歷程：問題解決教學時，應該集中注意於歷程而非成果，而且學生需要練習找出他們自己的問題解決歷程與楷模範例的問題解決歷程之關係，並從實作經驗中體會解題歷程與策略，調整本身的問題解決策略和歷程逐漸趨近於專家，以增進學習遷移與類比推理等能力。
期望產生特定學習遷移：要想讓學生成為良好的或邁向專家式的問題解決者，最好讓學生練習那些與他以後會被要求做的相類似作業或問題情境，以便發揮學習遷移效果。因此要想幫助學生成為該領域專家，便需要設計該領域的問題解決課程或專業養成計畫，教特定的問題解決技巧，並教導該領域所屬原理原則與適用情境，並做適當的練習、實習與回饋，最具有專業教育意義和教學成效。
設計合適的課程與情境：在問題解決教學時，為了增進學生良性的正向遷移效果，因此課程及情境要做適當的安排，以免誤導學生。例如目前的智慧型電腦輔助教學可以幫助學生培養與學習更有效的問題解決能力和策略。此外也可結合相關理論，例如近側發展區、鷹架理論等，對於學生的問題解決能力的提昇會有極大幫助。
伍、結論
問題解決是人類生存的重要能力，個人在問題解決時，始於知覺、理解、分類與表徵問題，不同的問題類型需要不同的問題解決認知技巧，問題解決時也有一些不同的問題解決策略，同樣也有一些障礙因素的存在，需要問題解決者克服。
專家與生手教師間的問題解決能力的確是有所差異，專家無論是在知識的組織、問題表徵和解題策略上，都明顯優於生手，值得教育界重視與參考應用，基本上某些專家式問題解決方法與策略具有相當可教性和教育參考價值。因此，在學校教學上或其他專業領域問題解決教學上，宜參考專家式問題解決方法，營造並設計合適可行的問題解決情境與課程，並且教導學生充實基本知識和經驗、學習程序性策略，以利正向學習遷移，有效解決所面臨的問題，將來成為領域專家。
參考書目
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王春展（1997）。專家與生手間問題解決能力的差異及其在教學上的啟示。教育研究資訊，5（2），80-92。
林清山譯（1994）。教育心理學──認知取向。，臺北：遠流。
孫志麟（1992）。生手如何才能成為專家呢?:教師專業表現之探討。師友，297，21-25。
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鄭麗玉（1993）。認知心理學──理論與應用。臺北：五南。