從相似處找答案

邊玉芳+等

〔關(guān)鍵詞〕相似性；類比策略；問題解決；心理實驗

一、引言

我們已知的事物與未解決問題的相似之處可以幫助我們解決難題。著名生理學(xué)家哈維的經(jīng)歷可以給我們這方面的啟迪：在17世紀(jì)以前的歐洲醫(yī)學(xué)界盛行著一種理論，認(rèn)為人的血液產(chǎn)生于肝臟，存在于靜脈中，進(jìn)入右心室后滲入左心室，經(jīng)動脈遍布全身后，在體內(nèi)完全消耗干凈。這是公元2世紀(jì)羅馬醫(yī)學(xué)家蓋侖提出來的。蓋侖是羅馬皇帝的御醫(yī)，據(jù)說寫過78本著作，他的理論保持了上千年的權(quán)威，是醫(yī)學(xué)界頂禮膜拜的偶像。此時一位年輕的醫(yī)學(xué)院學(xué)生在就學(xué)期間生病回家休養(yǎng)，母親請來了民間醫(yī)生為他治療，當(dāng)時歐洲醫(yī)生治療疾病的常用方法是“放血”。這位學(xué)生在多次接受放血治療時，產(chǎn)生了這樣一個問題：血液為什么能不停地流出來？它在體內(nèi)是怎樣流動的？這些問題伴隨了他一生，成為他主要的研究內(nèi)容。經(jīng)過長期的觀察與實驗，他發(fā)現(xiàn)血管在心臟處張力加大，血液應(yīng)該是在全身不斷循環(huán)的。但是這些事實有著怎樣的聯(lián)系呢？問題的突破來自于想象，他認(rèn)為心臟好像一個“水泵”，在“瓣閥”的控制下把血壓提高，通過“泵”的搏動將血液打入動脈，從大動脈到小動脈，流到全身，然后由較小靜脈流向較大靜脈，最后流回心臟。這就是17世紀(jì)英國著名生理學(xué)家哈維創(chuàng)建“血液循環(huán)理論”的故事。他最具創(chuàng)造性的思想——把心臟想象成“水泵”，在心理學(xué)問題解決研究中被稱為“類比策略”。

“類比策略”是利用事物的相似性，發(fā)現(xiàn)解決問題的途徑，是解決問題經(jīng)常使用的一種策略。著名的哲學(xué)家培根曾經(jīng)說過：“獨創(chuàng)常常在于發(fā)現(xiàn)兩個或者兩個以上研究對象或設(shè)想之間的聯(lián)系或相似之點?！惫S正是看到了心臟與水泵的相似之處，才能把諸多的科學(xué)事實聯(lián)系起來，并創(chuàng)造性地提出“血液循環(huán)理論”，實現(xiàn)科學(xué)研究的重大突破。 類比策路問題的研究一直是問題解決領(lǐng)域重要的研究問題，并且取得了很多突破。吉克與霍利約克（Gick & Holyoak）在1980年進(jìn)行的研究是一個典型的代表。

二、實驗

1.實驗?zāi)康?/p>

探討類比策略在問題解決中的重要作用

2.實驗過程

在他們的研究中使用的問題叫輻射問題，它首先被鄧克（Dunker， 1945）使用，可以表述如下：

假如你是醫(yī)生，面對著一個胃內(nèi)有惡性腫瘤的病人。腫瘤不切除，病人就會死去，但是在腫瘤上又不能動手術(shù)。有一種輻射能摧毀腫瘤。如果輻射以足夠高的強(qiáng)度立刻到達(dá)腫瘤，腫瘤會被摧毀。但不幸的是，其他的健康組織同時也會被摧毀。而輻射強(qiáng)度較低時，射線對健康肌體無害，但對腫瘤也就不起作用。那么，我們應(yīng)該用什么類型的輻射去摧毀腫瘤同時又能避免傷害健康的組織呢？

解決這個難題的思路有三條（見下頁圖）。一是避免放射線與健康組織的接觸。這種做法雖然保護(hù)了健康組織，但是操作上難以實現(xiàn)，因而不可取。二是降低健康組織的敏感性。這種做法仍不能實現(xiàn)治療的目的。三是使放射線經(jīng)過健康組織時強(qiáng)度減弱，當(dāng)它到達(dá)癌體組織時再提高強(qiáng)度。這種做法不僅保護(hù)了健康組織，同時也能殺死癌癥細(xì)胞。參加實驗的都是大學(xué)生。鄧克的結(jié)果表明，40%的被試選擇了第一條思路，19%的被試選擇了第二條思路，只有5% 的被試選擇了第三條思路。

在實驗中，吉克和霍利約克研究了三種情況下被試對輻射問題的解決：在解決輻射問題之前，被試閱讀過類似于《指揮官》的包含類比推理的故事（實驗條件） ；沒讀過任何其他的故事（控制條件） ；或閱讀過不相關(guān)的故事（控制條件） 。然后比較了不同條件下被試的問題解決情況。

在一個叫《指揮官》的故事中，一支坦克部隊的指揮官要向敵軍司令部發(fā)起攻擊。如果使用很多坦克，他贏的機(jī)會就很大，但他的部隊必須經(jīng)過一個又窄又不牢固，且僅能通過少數(shù)坦克的橋；而如果使用少量的坦克發(fā)起襲擊則易被敵方擊退。為了取得勝利，這支坦克部隊的指揮官制定了一個讓坦克分別通過每座小橋，進(jìn)而包圍敵司令部的計劃。這樣，所有坦克都能同時過橋攻擊和占領(lǐng)敵司令部。

顯然，這個故事中指揮官解決運(yùn)輸坦克難題與癌癥問題有著某種相似性，而指揮官解決這個問題的方法對解決如何讓放射線在不傷害其他健康組織的條件下安全到達(dá)癌癥機(jī)體有很強(qiáng)的啟發(fā)性。可以預(yù)期在實驗條件下，被試正確解決的幾率會顯著大于控制條件。

3.實驗結(jié)果

結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)，那些在解決輻射問題前沒有閱讀故事或閱讀無關(guān)故事的被試中僅有大約 10%使用了最有效的方法來解決問題，而解決輻射問題之前閱讀過類比故事的被試中有大約75%在時間限度內(nèi)使用“匯聚解決法”（不同方向發(fā)射射線）解決了輻射問題。這些實驗的結(jié)果說明人們對問題的解決能從類比中受益。

三、實驗應(yīng)用

類比策略不論在一般的學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，還是在偉大的科學(xué)研究中都發(fā)揮著重大的作用。從學(xué)生學(xué)習(xí)與教師教學(xué)的角度來看，運(yùn)用類比思維可以把陌生的對象和熟悉的對象進(jìn)行類比，把未知的東西和已知的東西類比，可以啟發(fā)思路、提供線索，幫助學(xué)生有效地學(xué)習(xí)知識、發(fā)展智力、培養(yǎng)能力，提高自身的素質(zhì)。

1.有助于新舊知識的橋梁作用

類比法是一種推理方法，為了把要表達(dá)的問題說清楚，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物，通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征，去理解和掌握另一個有相似性的新對象的某些特征。例如，在研究通電螺線管的磁場的實驗中，為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系，以緊握的右拳頭類比為螺線管，四指為線圈并指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極，通過這樣形象、直觀的教學(xué)使學(xué)生很容易理解、記憶所學(xué)的知識。

2.有助于提高課堂教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)效率

在平常的學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往會覺得這些知識看得懂，也聽得懂，但做起題來就是容易出錯。究其原因，學(xué)生缺乏知識的系統(tǒng)化，所學(xué)的知識是零散的，沒有融會貫通，所以學(xué)習(xí)效果并不好。要解決這種“一看就懂，一做就錯”的問題，教師就要在平時的課堂教學(xué)中，有意識地運(yùn)用類比方法，讓學(xué)生的知識成為一個有機(jī)的整體。有經(jīng)驗的物理教師不難發(fā)現(xiàn)，在物理知識中有很多內(nèi)容具有相似性，具有相同的物理規(guī)律，所以解決問題的思路、處理問題的方法與手段也是一致的。例如，物體在重力場中的運(yùn)動與帶電粒子在勻場電場中的運(yùn)動相比較可知它們間只是物體的加速度不同，但它們間有一個共同的特點，即當(dāng)勻場電場一旦確定，它們各自的加速度都保持不變；將垂直磁場方向的帶電粒子在勻場磁場中的運(yùn)動與物體做勻速圓周運(yùn)動比較可知帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛侖慈力提供向心力，其運(yùn)動規(guī)律與圓周運(yùn)動相同。作了這樣的類比之后，抽象晦澀的電磁運(yùn)動就和直觀地一般物理運(yùn)動一樣清晰起來，只要前面的學(xué)習(xí)扎實，電磁運(yùn)動的問題只要“照葫蘆畫瓢”就可以了。這樣的學(xué)習(xí)與教學(xué)會大大提高學(xué)生對知識的理解，提高分析問題、解決問題的能力。

3.有助于培養(yǎng)與提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

在教學(xué)中，應(yīng)盡量為學(xué)生提供多種相似情境的機(jī)會，指導(dǎo)他們逐步形成運(yùn)用類比推理尋找相似性的思維方法，即培養(yǎng)學(xué)生的類比思維。這樣的教學(xué)會給學(xué)生創(chuàng)造發(fā)散思維與想象的條件，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性的培養(yǎng)。教師在教學(xué)中不僅要在本學(xué)科內(nèi)進(jìn)行類比，如果能進(jìn)行跨學(xué)科，甚至在跨文理學(xué)科進(jìn)行類比，就會極大地拓展學(xué)生的視野。

（選自董奇、邊玉芳教授主編的《經(jīng)典心理學(xué)實驗書系》之《教育心理學(xué)》）

（作者單位：北京師范大學(xué)心理健康與教育研究所，北京，100875）

編輯 / 楊 怡 終校 / 于 洪