Allgemeine Psychologie C (Fach) / Problemlösen (Lektion)

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• Was ist ein Problem Gestaltpsychologe Wolfgang Köhler untersuchte das Problemlösen von Affen auf Teneriffa→ Versuch und Irrtum oder kreatives Problemlösen mit Einsicht? Definition Problem: Probleme lassen sich als eine Barriere beschrieben, die zwischen einem unerwünschten Anfangszustand und einem erwünschtem Zielzustand liegt. Problemlösen:Das Überwinden der Barriere durch das Auffinden eines zuvor unbekanntem Lösungsweges, um den Anfang- in den Endzustand zu überführen
• Komponenten eines Problems Ausgangszustand Zielzustand Operatoren: Handlung, die einen Problemzustand in einen neuen Problemzustand überführt Restriktionen Bei schlecht definierten Problemen fehlen Komponten.Spiele sind sehr gut definierte Probleme
• Einfache vs. Komplexe Probleme Einfache Probleme klar definierter Ausgangs- und Zielzustand Zwischenzustände und Lösungswege prinzipiell bekannt gut kontrollier- und untersuchbar Beispiele: Streichholzaufgaben, Labyrinth durchqueren, Licht anschalten Komplexe Probleme Viele Beteiligte und miteinander vernetzte Variablen (Eigen)Dynamik der Variablen Intransparenz: nicht alle notwendigen Informationen sind bekannt Vielzieligkeit: mehrere, teil konkurriende Ziele Beispiele: Klimawandel stoppen, Fabrik leiten Hängt natürlich auch von dem System ab, dass das Problem lösen möchte. Zum Beispiel können Kinder noch nicht rechnen und somit wird dieses Einfache Problem für sie zu einem komplexen Problem
• Typische Reihenfolge mentaler Vorgänge bei der Problemlösung Problemfindung Repräsentation des Problems Lösungsplan erstellen (Operatoren auswählen) Lösungsplan ausführen Bewerten der Lösung Konsolidierung des Problemlösevorgangs
• Verfahren der Lösungssuche und Metapher: Baum-Labyrinth Problemraumalle möglichen Zustände des Problemsalle Wege im Labyrinth (inklusive Sackgassen) Zustandsänderungeine Weggabelung Optimale Lösungswegdie Reihenfolge von Operationen, die den kürzesten Pfad zur Lösung ermöglicht Verfahren der Lösungssuche Algorithmen Versuch und Irrtum Heuristik: Hill-Climbing (führt evt. nur zu einem lokalem Optima) Mittel-Ziel-Analyse: systematische Zerlegung in Teilziele
• Problemlöseverfahren: Algorithmen Algorithmen (im Sinne der Problemlösung) führen bei einem endlichen Problemraum zu 100% Erfolg. Oftmals aber zu zeitintensiv Beispiel: Algorithmen bei der Labyrinthsuche
• Problemlöseverfahren: Versuch und Irrtum Methode Brute-Force ("rohe Gewalt") Blinde Suche zum Beispiel Senderdurchlauf→ es ist nicht bekannt wann das Ziel erreicht wird oder alle Wege müssen abgelaufen werdenE(S) = G Systematsiche Suchezum Beispiel einen Brief um Ordner suchenE(S) = (G + 1) / 2
• Problemlöseverfahren: Heuristiken Unterschiedsreduktion durch Bergsteigerverfahren Der Zustand nach dem Anwenden eines Operators soll dem Zielzustand ähnlicher sein als der alte Zustand Beispiel: Finde die Innenstadt → Reduziere den Abstand zum Kirchturm Das Bergsteigeverfahren kann jedoch in einem lokalen Maximum enden Faustregel: gute, aber nicht perfekte Erfolgsaussichten Da Algorithmen einen sehr großen Problemraum berechnen, fangen Menschen meist mit Heuristiken an.
• Der Turm von Hanoi Die größte Schwierigkeit liegt darin, das die Zieldistanz kurzfristig wieder erhöht werden muss, weil die Unterschiedsreduktionen nicht möglich bzw. zielführend sind
• Problemlöseverfahren: Mittel-Ziel-Analyse Operatoren werden nicht verworfen, wenn sie nicht unmittelbar anwendbr sind, sondern ihre Anwendung wird als Teilziel definiert Im Gegensatz zur einfachen Unterschiedsreduktion kann das Turm von Hanoi Problem mit der Mittel-Ziel-Analyse gelöst werden. (ein erstes Teilziel wäre dann zum Beispiel die unterste Scheibe positionieren zu können) Probanden nutzen zumeist erst die einfache Unterschiedsreduktion und wechseln erst zur Mittel-Ziel-Analyse, wenn die Unterschiedsreduktion nich funktioniert
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• Fraktionierung eines Problems & Rückwärtssuche Fraktionierung eines ProblemsWerden Unterziele definiert, können im Entscheidungbaum viele Wege eingespart werdenBeispiel: Nach 5 Kreuzungen ist auf dem richtigen Weg ein Hundewelpe. Vermindert die zu durchsuchenden Pfade von 210 auf 26 RückwärtssucheManchmal ist es sinnvoll, ein Problem von hinten aufzudröseln anstatt von vorneBeispiel: Maus und drei mögliche Ausgänge
• Einfluss der mentalen Repräsentationsform auf die Problemlösung: Einsichtprobleme Einsichtprobleme Probleme, bei denen das bloße Suchen nach der Lösung im Problemraum zu keiner oder sogar falschen Lösung führt Die Problemrepräsentation muss zunächst umstrukturiert werden damit die korrekte Lösung gefunden werden kann Sobald dies gelingt, tritt der "Aha-Effekt" ein Warum sind Einsichtprobleme so schwierig? Irrelevante Restriktionen: Restriktionen, die gar icht bestehen aber fälschlicherweise angenommen werden Funktionale Gebundenheit: Menschen sind unflexibel und benutzen Gegenstände meist nur in ihrer gewöhnlichen Funktion; es fehlt die Fantasie für andere Anwendungmöglichkeiten Einstellungseffekte: Führte eine bestimmtes Lösungsverfahren schon oft zum Erfolg, so wird dies immer wieder angewendet, auch wenn es einfachere Lösungen gäbe Auswege aus der "mentalen Sackgasse"? Veraschaulichen der Problemrepräsentation, Tips, Instruktione Analogiebildung "Denkpausen": Der Inkubationseffekt
• Einsichtsprobleme lösen: "Feeling of Knowing" Metcalfe & Wiebe (1987)Probanden sollten entweder Einsichtsprobleme lösen oder Algebraaufgaben lösen.Alle 15s wurden sie über das "warmth-rating" befragt, wie nahe sie sich an der Lösung zu befinden glaubten ErgebnisBei Einsichtproblemen war den Probanden auch 15 sec. vor der Lösung noch nicht klar, das dass Problem gleich gelöst sein wird, währrend man bei Algebra Aufgaben mehr ein Gespür dafür hat, "wie weit man ist", anhand von ZwischenständenVergleich: Der "Aha" Effekt, die Einsicht kommt sprunghaft
• Hindernisse bei der Problemlösung: Die Entwicklung der funktionalen Gebundenheit Defeyter & German (2003) Erforschten die Entwicklung der funktionalen Gebundenheit bei Kindern Kinder Gruppe A (function demonstration): Gegenstände die auf dem Tisch liegen werden anhand ihrer Funktion vorgestellt und entsprechend gruppiert abgelegt Kinder Gruppe B (Baseline): Gegenstände wurden nicht gruppert oder vorgestellt Aufgabe: Kind soll Sam's Freund befreien, was nur mit dem Strohhalm gelingen kann ErgebnisBei 5jährigen macht es keinen Unterschied, 6 und 7 jährige jedoch brauchen sehr viel länger, wenn die Gegenstände mit ihren Funktionen vorgestellt werden. Zusatzexperimente mit komplett unbekannten Gegenständen brachte sehr ähnliche Ergebnisse InterpretationJunge Kinder sind gegen die funktionale Gebundenheit immunextensive Erfahrung mit der Funktion ist keine zwingende VorraussetzungAb einem bestimmten Alter beginnt man alles mit Labels zu versehen, sodass die Funktion eine wichtige Rolle bei der Abspeicherung spielt.
• Problemlösungen: Assoziativer Bahnungseffekt beim Anagrammproblem Aufgabe: Probanden sollen durch Umstellen der Buchstaben schnellstmöglich ein Wort bilden ErgebnisLösungszeit sind für Wörter einer "organisierten" Liste (zum Beispiel sie haben alle etwas mit Frühstück zu tun) sind kürzer als für Wörter ein nicht-organisierten Liste (d.h. für Wörter, die keine gemeinsame Assoziationen haben) Die zuerst entzifferten Wörter Primen die darauffolgenden
• Problemlöseverfahren: Analogienbildung Gick & Hloyoak (1980)Probanden sollten Tumor-Bestrahlungs Aufgabe lösen. Autoren erzählten ihnen ein auf das Problem übertragbare Analogie mit Lösung.Anschließend konnten die Probanden das Problem lösen ⇒ Analogien erhöhen die Lösungswahrscheinlichkeit Der Mensch macht sich die Analogienbildung zunutze in dem er/sie Schemata die erfolgreich auf gewisses Problem angewendet wurden nun auf andere Probleme überträgt
• Problemlösestrategien: Der Inkubationseffekt Kann eine Aufgabe nicht gelöst werden, so hilft es eine Pause zu machen Durch die Unterbrechung werden evt. Sackgassen oder falsche Lösungstrategien vergessen und man kann nach der Pause mit nicht eingefahrenen Strategien beginnen⇒ Inkubationseffekt: Pause erhöht Lösungswahrscheinlichkeit Die Pause muss so gestaltet sein, dass man gedanklich komplett von der Aufgabe Abstand nimmt Metaanalyse von Sio & Ormerod (2009):insgesamt positive Evidenz für den Inkubationseffekt, vor allem bei Aufgaben, die kreatives Denken benötigen mit steigender Pausendauer bei leichter kognitiven Tätigkeit in der Pause

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