Глава 9. Развитие навыков решения задач

Структура задачи

Стадии решения задачи

Инкубация. Инсайт догадки. Настойчивость

Четко и нечетко поставленные задачи

Планирование и представление задачи

Стратегии решения задач

Анализ целей и средств. Решение с конца. Упрощение. Обобщение и специализация. Случайный поиск и метод проб и ошибок. Правила. Подсказки. Метод деления пополам. Мозговая атака. Противоречие. Переформулировка задачи. Аналогии и метафоры. Консультация специалиста. Выбор наилучшей стратегии

Трудности при решении задач

Функциональная привязанность и трафаретное мышление. Введение в заблуждение и нерелевантная информация. Ограничения, накладываемые нашей картиной мира. Механизация

Применение алгоритма

Краткий итог главы

Термины для запоминания

Предположим, вы один едете в машине ночью по длинному неосвещенному участку шоссе, по которому лишь изредка проносятся машины, и вдруг слышите знакомое «чап-чап» — звук, издаваемый совершенно спущенной шиной. Вы сворачиваете на обочину и начинаете малоприятную процедуру замены колеса при свете одной лишь луны да редких вспышек фар. Аккуратно отвинтив крепежные гайки, вы кладете их в ящик для инструментов, стоящий рядом с машиной. Но тут мимо проносится какой-то лихач, задевает ящик и все гайки разлетаются по темной дороге за пределы вашей видимости. И вот вы сидите: в руках запасное колесо, другое, спущенное, прислонено к машине, крепежных гаек нет, кругом только ночная тьма и пустынное шоссе. В довершение всего начинает моросить холодный дождь. Как бы вы поступили?

Один из моих студентов сказал, что с ним произошел точно такой же случай. Злополучная шина лопнула неподалеку от большой психиатрической больницы, находящейся по соседству с нашим колледжем. Пока незадачливый водитель сидел и обдумывал сложившуюся ситуацию, к решетчатому забору вышеупомянутого заведения подошли несколько его «старожилов». Один из них предложил водителю следующее решение задачи: снять по одной крепежной гайке с каждого из трех оставшихся колес и использовать их для крепления запасного колеса. Три гайки обеспечат достаточную надежность для того, чтобы добраться до автозаправки. Обрадованный водитель поблагодарил обитателя «психушки», а затем, не удержавшись, спросил: «Как это вы додумались до такого гениального решения задачи?» На что тот ответил: «Я же не дурак, а просто сумасшедший!»

Честно говоря, я сильно сомневаюсь, что такой диалог вообще когда-либо имел место. После того как эта ситуация была описана в первой и второй редакциях этой (393:) книги, со всех концов страны меня просто завалили письмами, в которых описывали подобную историю, с той лишь разницей, что бедолага-водитель терпел аварию в разных географических точках. Однако, думаю, все согласятся, что водителю был предложен отличный выход из затруднительного положения. Почему же он сам не смог найти решение? Почему оно кажется таким простым и очевидным после того, как уже найдено? Как до такого удачного решения додумался посторонний наблюдатель?

Структура задачи

Безусловно, важно найти правильное решение. Однако гораздо важнее развить в себе способность видеть сразу несколько решений возникшей задачи, а эта способность при переходе от X к У в свою очередь требует определенных навыков, живости ума, воображения, настойчивости, спокойствия.

Мэри Хэтвуд Фатрел, президент NEA (цит. по. Heiman & Slomianko, 1986, p. 18)

Рассмотрим более реальную ситуацию, которая существенно отличается от задачи «крепежные гайки». Кит должен успеть на самолет, вылетающий в 9 часов утра в Филадельфию, и уже понятно, что он опаздывает. Автомобильная магистраль, ведущая в аэропорт, является, конечно, самой скоростной — но только не в часы пик, когда движение по ней очень интенсивное и возникают пробки. Существует объездная дорога, которая могла бы считаться подходящей, если бы на ней не было прибрежных участков, которые часто затопляются водой. Эта дорога нередко перекрывается из-за разлива реки после дождей. Наверняка вы уже догадались, что в описываемой ситуации накануне ночью как раз прошел дождь. Дорога в объезд по городу — самая длинная. Если Кит выберет этот путь, он может не успеть на самолет. Естественно, если он потратит слишком много времени на обдумывание возникшей задачи, то опоздает в аэропорт наверняка. Как ему следует поступить?

Чтобы разобраться в таком сложном феномене, как решение задач, нам нужно иметь в руках модель или абстрактную схему, которые мы могли бы использовать для изучения и осознания того, как люди решают задачи различных типов. Такой моделью может служить утверждение «как будто бы». Это означает: давайте попробуем рассмотреть интересующее нас явление, считая, что оно «как будто бы» представляет из себя что-то еще. В одной из предыдущих глав я предлагала вам посмотреть на свою память, как будто она состоит из отдельных блоков, как компьютерная программа, и воспринимать различные типы памяти как различные способы разрезания пиццы. Теоретические модели такого рода полезны для организации мышления; они подталкивают к использованию нового типа исследования и ускоряют процесс проникновения в суть интересующей нас задачи.

В своей ставшей классической книге Ньюэл и Саймон (Newell & Simon, 1972) схематически представили все задачи состоящими из одних и тех же основных час-

тей. Их идея состоит в том, что разобраться в задачах можно, разложив их на составные части. В соответствии с этой точкой зрения структуру задачи можно рассматривать как процесс мышления, имеющий исходное положение (дом Кита) и финальное положение, или цель (аэропорт). Эту схему использовал Хайес (Hayes, 1978), когда задавал вопрос: «Что такое задача?.. Задача — это промежуток, который отделяет то место, где вы находитесь, от того, где вам хотелось бы быть» (р. 177). Все возможные пути решения, ведущие от исходного положения к цели, составляют пространство задачи. При решении люди изучают пространство задачи, чтобы отыскать наилучший путь от исходной позиции к цели; другими словами, они рассматривают альтернативные пути достижения цели и выбирают лучший из них.

Кроме исходного положения, цели и соединяющих их путей имеются еще данные или информация и правила, которые накладывают ограничения на решение. Данные включают информацию, необходимую для достижения цели и для выбора наилучшего пути. Они могут быть представлены эксплицитно (в явной форме) или имплицитно (в неявной форме). В задаче, о которой мы говорили, было имплицитно представлено, что Кит поедет в аэропорт на машине и что он воспользуется либо скоростной магистралью, либо дорогой вдоль реки, либо объездом по городским улицам. Такой анализ или схематизация задачи полезны для понимания механизма ее решения. Мы все сталкиваемся с огромным количеством задач и сразу понимаем, что перед нами задача — такое понимание не вызывает сложностей И все же, как и большинство терминов, встречающихся в этой книге, слово «задача» остается одним из самых сложных для определения. Пионер в этой области — Полья (Polya, 1962) — предложил следующее определение: «Решение задачи означает поиск и нахождение пути выхода из затруднения, обхода препятствия и достижения цели — пути, который изначально не был виден отчетливо». Схема задачи «аэропорт» изоб-

Рис. 9.1. Схема задачи «аэропорт»

Данные: Кит поедет в аэропорт на машине. Он выберет одну из этих дорог. Он должен выбрать самый быстрый путь

ражена на рис. 9.1. Мы вернемся к ней позже в этой же главе, когда будем рассматривать стратегии решения.

Задачи отличаются друг от друга по многим показателям, в том числе по сложности и местоположению «промежутка» в пространстве задачи. В задаче «аэропорт» сложность заключается в выборе одного пути из трех, который приведет Кита к цели в кратчайший срок. В задаче «крепежные гайки» сложность заключалась в отыскании какого-либо приемлемого решения. Исходное положение выглядело в этом случае так: наличие запаски и отсутствие крепежных гаек; при этом цель заключалась в достаточно надежном креплении запасного колеса к автомобилю. Задачей стало отсутствие очевидного пути достижения цели.

Рассмотрим кубик Рубика как пример сложной задачи. Цель игры в кубик Рубика состоит в выстраивании маленьких цветных квадратиков таким образом, чтобы каждая из шести сторон кубика была одного цвета. Задача сложна для решения, поскольку существуют миллионы комбинаций возможных поворотов (путей продвижения к цели). «Фокус» состоит в том, чтобы определить нужную комбинацию поворотов, которая приведет к цели. В задачах такого рода сложность заключается в отбрасывании множества возможных вариантов и выборе единственно правильного. Ньюэл и Саймон (Newell & Simon, 1972) посчитали, что средняя партия в шахматы, состоящая из сорока ходов, содержит 10¹²⁰ возможных вариантов развития. Это число гораздо больше суммы государственного долга! Возможно, поэтому мы смотрим на гроссмейстеров с таким благоговением. Они знают, как избежать тупиковых путей (неверных ходов), которые не приведут к цели (победе), и как выбрать наилучшую комбинацию ходов.

Несмотря на то что решение задач, принятие решений и творчество рассматриваются в разных главах книги, эти понятия в значительной степени пересекаются. В процессе решения задачи приходится принимать ряд промежуточных решений, а выработка удовлетворяющих условиям путей решения зачастую требует творческого подхода. Разделение этих тем было сделано для удобства представления материала. Содержание всех глав книги тесно переплетено и так или иначе описывает различные пути «разрезания пирога мышления». Информация, почерпнутая из других глав, может также оказаться полезной для лучшего понимания решения задач.