从相似处找答案

    边玉芳+等

    

    

    〔关键词〕相似性；类比策略；问题解决；心理实验

    一、引言

    我们已知的事物与未解决问题的相似之处可以帮助我们解决难题。著名生理学家哈维的经历可以给我们这方面的启迪：在17世纪以前的欧洲医学界盛行着一种理论，认为人的血液产生于肝脏，存在于静脉中，进入右心室后渗入左心室，经动脉遍布全身后，在体内完全消耗干净。这是公元2世纪罗马医学家盖仑提出来的。盖仑是罗马皇帝的御医，据说写过78本著作，他的理论保持了上千年的权威，是医学界顶礼膜拜的偶像。此时一位年轻的医学院学生在就学期间生病回家休养，母亲请来了民间医生为他治疗，当时欧洲医生治疗疾病的常用方法是“放血”。这位学生在多次接受放血治疗时，产生了这样一个问题：血液为什么能不停地流出来？它在体内是怎样流动的？这些问题伴随了他一生，成为他主要的研究内容。经过长期的观察与实验，他发现血管在心脏处张力加大，血液应该是在全身不断循环的。但是这些事实有着怎样的联系呢？问题的突破来自于想象，他认为心脏好像一个“水泵”，在“瓣阀”的控制下把血压提高，通过“泵”的搏动将血液打入动脉，从大动脉到小动脉，流到全身，然后由较小静脉流向较大静脉，最后流回心脏。这就是17世纪英国著名生理学家哈维创建“血液循环理论”的故事。他最具创造性的思想——把心脏想象成“水泵”，在心理学问题解决研究中被称为“类比策略”。

    “类比策略”是利用事物的相似性，发现解决问题的途径，是解决问题经常使用的一种策略。著名的哲学家培根曾经说过：“独创常常在于发现两个或者两个以上研究对象或设想之间的联系或相似之点。”哈维正是看到了心脏与水泵的相似之处，才能把诸多的科学事实联系起来，并创造性地提出“血液循环理论”，实现科学研究的重大突破。 类比策路问题的研究一直是问题解决领域重要的研究问题，并且取得了很多突破。吉克与霍利约克（Gick & Holyoak）在1980年进行的研究是一个典型的代表。

    二、实验

    1.实验目的

    探讨类比策略在问题解决中的重要作用

    2.实验过程

    在他们的研究中使用的问题叫辐射问题，它首先被邓克（Dunker， 1945）使用，可以表述如下：

    假如你是医生，面对着一个胃内有恶性肿瘤的病人。肿瘤不切除，病人就会死去，但是在肿瘤上又不能动手术。有一种辐射能摧毁肿瘤。如果辐射以足够高的强度立刻到达肿瘤，肿瘤会被摧毁。但不幸的是，其他的健康组织同时也会被摧毁。而辐射强度较低时，射线对健康肌体无害，但对肿瘤也就不起作用。那么，我们应该用什么类型的辐射去摧毁肿瘤同时又能避免伤害健康的组织呢？

    解决这个难题的思路有三条（见下页图）。一是避免放射线与健康组织的接触。这种做法虽然保护了健康组织，但是操作上难以实现，因而不可取。二是降低健康组织的敏感性。这种做法仍不能实现治疗的目的。三是使放射线经过健康组织时强度减弱，当它到达癌体组织时再提高强度。这种做法不仅保护了健康组织，同时也能杀死癌症细胞。参加实验的都是大学生。邓克的结果表明，40%的被试选择了第一条思路，19%的被试选择了第二条思路，只有5% 的被试选择了第三条思路。

    在实验中，吉克和霍利约克研究了三种情况下被试对辐射问题的解决：在解决辐射问题之前，被试阅读过类似于《指挥官》的包含类比推理的故事（实验条件） ；没读过任何其他的故事（控制条件） ；或阅读过不相关的故事（控制条件） 。然后比较了不同条件下被试的问题解决情况。

    在一个叫《指挥官》的故事中，一支坦克部队的指挥官要向敌军司令部发起攻击。如果使用很多坦克，他赢的机会就很大，但他的部队必须经过一个又窄又不牢固，且仅能通过少数坦克的桥；而如果使用少量的坦克发起袭击则易被敌方击退。为了取得胜利，这支坦克部队的指挥官制定了一个让坦克分别通过每座小桥，进而包围敌司令部的计划。这样，所有坦克都能同时过桥攻击和占领敌司令部。

    显然，这个故事中指挥官解决运输坦克难题与癌症问题有着某种相似性，而指挥官解决这个问题的方法对解决如何让放射线在不伤害其他健康组织的条件下安全到达癌症机体有很强的启发性。可以预期在实验条件下，被试正确解决的几率会显著大于控制条件。

    3.实验结果

    结果他们发现，那些在解决辐射问题前没有阅读故事或阅读无关故事的被试中仅有大约 10%使用了最有效的方法来解决问题，而解决辐射问题之前阅读过类比故事的被试中有大约75%在时间限度内使用“汇聚解决法”（不同方向发射射线）解决了辐射问题。这些实验的结果说明人们对问题的解决能从类比中受益。

    三、实验应用

    类比策略不论在一般的学生学习过程中，还是在伟大的科学研究中都发挥着重大的作用。从学生学习与教师教学的角度来看，运用类比思维可以把陌生的对象和熟悉的对象进行类比，把未知的东西和已知的东西类比，可以启发思路、提供线索，帮助学生有效地学习知识、发展智力、培养能力，提高自身的素质。

    1.有助于新旧知识的桥梁作用

    类比法是一种推理方法，为了把要表达的问题说清楚，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物，通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征，去理解和掌握另一个有相似性的新对象的某些特征。例如，在研究通电螺线管的磁场的实验中，为准确记忆通电螺线管的北极与电流方向的关系，以紧握的右拳头类比为螺线管，四指为线圈并指向电流的方向，则大拇指所指的一端为北极，通过这样形象、直观的教学使学生很容易理解、记忆所学的知识。

    2.有助于提高课堂教学与学生学习效率

    在平常的学习中，学生往往会觉得这些知识看得懂，也听得懂，但做起题来就是容易出错。究其原因，学生缺乏知识的系统化，所学的知识是零散的，没有融会贯通，所以学习效果并不好。要解决这种“一看就懂，一做就错”的问题，教师就要在平时的课堂教学中，有意识地运用类比方法，让学生的知识成为一个有机的整体。有经验的物理教师不难发现，在物理知识中有很多内容具有相似性，具有相同的物理规律，所以解决问题的思路、处理问题的方法与手段也是一致的。例如，物体在重力场中的运动与带电粒子在匀场电场中的运动相比较可知它们间只是物体的加速度不同，但它们间有一个共同的特点，即当匀场电场一旦确定，它们各自的加速度都保持不变；将垂直磁场方向的带电粒子在匀场磁场中的运动与物体做匀速圆周运动比较可知带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑慈力提供向心力，其运动规律与圆周运动相同。作了这样的类比之后，抽象晦涩的电磁运动就和直观地一般物理运动一样清晰起来，只要前面的学习扎实，电磁运动的问题只要“照葫芦画瓢”就可以了。这样的学习与教学会大大提高学生对知识的理解，提高分析问题、解决问题的能力。

    3.有助于培养与提高学生的创新能力

    在教学中，应尽量为学生提供多种相似情境的机会，指导他们逐步形成运用类比推理寻找相似性的思维方法，即培养学生的类比思维。这样的教学会给学生创造发散思维与想象的条件，促进学生创造性的培养。教师在教学中不仅要在本学科内进行类比，如果能进行跨学科，甚至在跨文理学科进行类比，就会极大地拓展学生的视野。

    （选自董奇、边玉芳教授主编的《经典心理学实验书系》之《教育心理学》）

    （作者单位：北京师范大学心理健康与教育研究所，北京，100875）

    编辑 / 杨 怡 终校 / 于 洪