Экспериментальные исследования эвристик

Экспериментальное и эмпирическое изучение эвристик имеет богатые традиции. Мы постараемся очертить лишь узловые моменты обсуждаемой проблематики, указать на некоторые трудности и возможные теоретические ответы на них, отметим определенные тенденции в развитии исследований. Подобный абрис в лучшем случае может служить контурной картой сложной области исследований — роли эвристических стратегий в процессе решения задач и проблем. К сожалению, часть исследований, которые мы будем обсуждать, в том или ином отношении не соответствуют критериям строгого эксперимента. В первую очередь это связано с их «возрастом» — они были реализованы в те годы, когда требования к процедурам изучения процесса решения задач были значительно более мягкими.

С самых первых шагов изучения эвристик перед исследователями независимо от их теоретической ориентации встало несколько принципиальных вопросов: о методах выявления эвристических средств (ведь решатель чаще всего и не подозревает о том, что активно использует эвристики), функциях эвристик в процессе решения, источниках их возникновения и т. д. Постепенно возник и приемлемый терминологический аппарат, и адекватные методы экспериментального анализа.

К настоящему времени в психологии решения задач и проблем накоплен значительный объем данных, позволяющих охарактеризовать самые разные стороны использования эвристических средств. Мы отобрали ряд экспериментов, иллюстрирующих результаты, которых удалось достигнуть. Кроме того, описанные исследования представляют ценность и с методической точки зрения — как удачные примеры постановки и достижения сложных исследовательских целей.

Экспериментальное выявление эвристик

Приемы выявления эвристических средств в структуре процесса решения и способы анализа их функций — первая серьезная исследовательская проблема. Возможные способы ее решения содержатся в работах: 1а) А. Ньюэлла и Г. А. Саймона (1965) и 16) В. Ф. Спиридонова (1991).

1а. Методика и процедура. Испытуемым («студентам колледжа — вечным испытуемым, привлекаемым в психологическом исследовании» [А. Ньюэлл, Г. А. Саймона, 1965, с. 464]) предъявляется следующее (или аналогичное) выражение:

Р • (~Р з Q) (1).

Их просят получить из этого выражения другое:

(QVP)-R (2) путем приложения к первому выражению набора правил преобразования, список которых кладется перед ними.

Данные выражения взяты из символической логики, но испытуемые этого не знают (поэтому первое выражение может быть ими прочитано, например, как: Р — точка — тильда — Р — подкова Q). Испытуемого просили называть вслух каждое правило, которое он хочет применить, и выражение, которое получится в результате такого преобразования. Экспериментатор фиксировал все вновь полученные выражения на доске. Испытуемого также просили вслух говорить, «о чем он думает». Опыты проводились индивидуально, весь их ход записывался на магнитофон.

Результаты и обсуждение. Проанализируем типичный протокол решения приведенной задачи.^[1][2]

И. И… это оно и есть. Э. Все правильно".

Теперь попробуем выделить в приведенном протоколе эвристические средства.

Задача, приведенная выше, строится из объектов (логических выражений) и целей (задач). Решение (цель) достигается путем применения операторов (определенных правил преобразования) к объектам. Фактически все действия решателя, зафиксированные в вербальном протоколе, осуществляются в рамках анализа соотношения средств и целей. Как можно интерпретировать с точки зрения достижения каких-либо целей, необходимых для решения, высказывания испытуемого? Например, следующим образом:

Подобный анализ позволил выделить в протоколах несколько основных видов целей и методов их достижения:

1) преобразование целей (преобразовать объект, А в объект В).

Эвристический метод-1: сравнить, А с В, чтобы найти различие.

d между ними;

2) применение операторов (применить оператор q к объекту А).

Эвристический метод-2: Определить, отвечает ли, А условиям применения q. Если да, использовать оператор; если нет, определить различие между, А и объектом, к которому q применим;

3) уменьшение различий (уменьшить различие d между объектами, А и В).

Эвристический метод-3: Найти оператор q, соответствующий данному различию.

Выделенные методы могут быть обобщены как эвристика «уменьшения различий» (методы 1 и 2 входят в нее как необходимые, но недостаточные составные части). В ее основе лежит общее понятие функционального анализа — анализа отношения средств к целям. Это обобщенная эвристика, которая используется при решении самых разных задач (в области символической логики, тригонометрии, алгебры, геометрии, шахмат и т. п.).

Рассмотрим еще один протокол (задача Мора) (А. Ньюэлл, Дж. Шоу, Г. А. Саймон, 1965).

Испытуемый: «Хорошо, сразу можно сказать, что, когда у вас Р V Т (выражение в решении), то последним вы можете использовать правило 9. Я могу преобразовать Р и добавить V Т. Так что это надо держать в уме… Я не знаю, возможно ли это, но думаю, что это так, раз я вижу, что выражения (2) и (4) в чем-то подобны. Если я смогу избавиться от R, то мне останется S и Q, а значит, я могу в некоторых случаях избавиться от S и прийти к концу с Q. А если я приду к концу с Q, то, может быть, и Q можно выкинуть; так что все идет, как надо…

Выражения (2) и (4) — мы должны что-то сделать с ними. Если я переставлю символы в выражении (4) и применю правило 2 к нему, я избавлюсь от R…"^{[3][4][5][6][7]}

Пользуясь старинными обозначениями, введенными еще У. Джемсом, можно указать, что здесь «М не принадлежит даже потенциально изолированному S, а представляет собой специфическое свойство отношения между S и Р» [К. Дункер, 1965, с. 28], где S — факт или конкретная данная опыта, М — существенный атрибут этого факта, Р — свойство атрибута [У. Джемс, 1991]. Например, задача про яблоки. Ее условие было приведено в предыдущей главе.

Реальные образцы подросткового фольклора — загадки-ситуации (или да-нетки) — представляют собой краткие описания различных ситуаций или последовательностей событий, формулировка которых заведомо неполна и не позволяет сделать однозначные выводы. Например, условие задачи, приведенной в гл. 1: «в поле лежит человек, за спиной мешок. Человек мертв. Что произошло? Ответ: это погибший парашютист». Процедура решения этих задач такова: решатель задает вопросы, на которые экспериментатор может однозначно ответить «да» или «нет». В результате решатель должен восстановить последовательность и смысл происшедших событий.

Выбор задач диктовался наличием существенной разницы между ними. Загадка-ситуация характеризуется неполнотой условий, чего нельзя сказать об инсайтной задаче. Это различие предопределяет характер трудностей: отсутствие способа решения в одном случае и нехватку условий (в буквальном смысле слова) — в другом. Логично предположить существование у испытуемых двух различных типов мыслительных средств, направленных: 1) непосредственно на решение задачи; 2) на выявление и доопределение условий проблемной ситуации. В противном случае тот или другой тип задач окажется неразрешимым.

Результаты и обсуждение. Исследование показало, что в процессе решения инсайтной задачи роль средств играют специфические «предметные» действия, выполняемые во внутреннем плане. Например, задача о яблоках, приведенная в гл. 3.

Испытуемый Г.: «Надо где-то достать лишнее яблоко или как-то убрать одно лицо… Возможно, одно лицо отказывается от яблока… порежем четыре яблока очень мелко и дадим каждому по дефектному яблоку… Мы можем дать пятому корзину с яблоком…».

Испытуемый К.: «Разделить четыре яблока между пятью лицами… украсть еще одно яблоко… один добровольно отказывается от яблока… пусть едят яблоки по кругу… корзина бездонная, и яблоки достать невозможно… Одно яблоко приклеено к корзине… Одному дать яблоко вместе с корзиной…»^[8]

Примеры показывают, что этот вид задач решается путем преобразования предметного плана проблемной ситуации с помощью только одного вида мыслительных средств.

Как и предполагалось, структура решения загадки-ситуации усложняется за счет появления новых видов интеллектуальных средств, с помощью которых испытуемый доопределяет условия задачи, ранжируя их по значимости относительно предполагаемого решения. Например, загадка ситуация:

«Ты меня любишь?» — спросила Она. «Да!» — ответил Он, и Она умерла. Как это произошло?" (Они были воздушными гимнастами. В тот момент, когда Она задала вопрос, Он держал ее под куполом цирка, зажав веревку в зубах).

Испытуемый С.: А где это происходило, в транспорте? Экспериментатор: Нет.

И.: В помещении?

Э.: Да.

И.: Важно ли, на каком этаже (анализ условий с точки зрения цели)? Э.: Нет.

И.: Существенен ли для ситуации тип помещения (анализ условий с точки зрения цели)?

Э.: Да.

И.: Это в деревне?

Э.: Нет.

И.: В городе?

Э.: Да.

И.: Существенно ли для ситуации социальное положение этих людей (анализ условий с точки зрения цели)?" и т. д.

Испытуемый К.: Он ее убил?

Экспериментатор: Нет.

И.: Но он виноват в ее смерти?

Э.: В общем, да.

И.: Виноваты ли какие-то еще третьи лица?

Э.: Нет.

И.: Имеет ли значение для происшедшего их профессия (анализ условий с точки зрения цели)?

Э.:Д а.

И.: Они были рабочими?

Э.: Нет.

И.: Крестьянами?

Э.: Нет.

И.: Ну, значит, людьми какой-то творческой профессии?

Э.: В общем, да.

И.: Артистами?" и т. д.

эвристику в вербальном протоколе можно по следующим признакам: во-первых, часто она характеризуется узнаваемой формулировкой (важно ли что??? имеет ли значение, что??? и т. п.); во-вторых, после применения эвристики решатель изменяет траекторию своего поиска, выясняя какие-то неявные новые условия, которые попали в фокус его внимания в результате ее использования. И. И. Ильясов (1992) называл такой феномен «познавательным результатом» применения эвристики. Однако значительно точнее называть подобные последствия «эпистемическими» [D. Kirsh, Р. Maglio, 1994]. Это значит, что решатель направляет специальные усилия не на поиски ответа, а на сбор дополнительной информации о задаче и неявных требованиях к ее решению, лакунах в ее формулировке, условиях, в которых происходит решение, о правилах взаимодействия с экспериментатором, т. е. о вещах, которые не ведут непосредственно к ответу, а лишь намечают зону «разрешенного» или «допустимого» в ходе решения.

Успешность преодоления загадок-ситуаций напрямую зависит от применения эвристик. Как показали результаты данного эксперимента, во всех случаях, когда правильный ответ был найден, они были использованы решателями. И, наоборот, в тех случаях, когда загадкаситуация не решалась, эвристики либо совсем отсутствовали, либо их применение носило эпизодический характер.

Таким образом, обнаружение эвристик в собранных протоколах обеспечивается особыми аналитическими приемами (скажем, выявлением отношения средств и целей) и специальным планированием эксперимента.

• [1] Испытуемый (И.) «Сейчас я рассматриваю идею перестановки тех двухвещей. Экспериментатор (Э.) Думаете о перестановке чего? И. Р-ов… тогда у меня будет подобная группа вначале, но, кажется, это будет… Я мог бы легко оставить что-нибудь вроде этого до конца, за исключением того, что тогда я… Э. Примените какое правило? И. Применю… например, второе правило. Это потребует изменениязнака. Э. Попытайтесь, если можно, говорить вслух. И. Хорошо. Тогда я попробую третье правило, и это не подходит. Но четвертое правило кажется интересным. Оно содержит три элемента, подобных этому… и есть точки, так что связь… кажется, сделать достаточно просто, но нет переключения порядка. Мне надо, чтобы Р и Q изменились таким образом… Я получаю здесь «подкову». Это кажется нигденеприменимым. Теперь я ищу способ избавиться от этой подковы. А вотоно, шестое правило. Так, я применю шестое правило ко второй частитого, что мы здесь имели раньше. Э. Хотите сделать это? И. Да. Э. Хорошо, к первой строке вы применяете шестое правило. Втораястрока — R • (Р V Q). И. А теперь я бы использовал первое правило.
• [2] Первое правило в какой части? Вы можете использовать его по отношению ко всему выражению или к правой части. И. Я бы использовал его в обоих случаях. Э. Мы будем выполнять по одной операции за раз. Что вы хотите сделать в первую очередь? И. Ну, сделать это с Р и… Э. R • (Q V Р). Теперь выражение в целом? И. Да. Э. Первое правило… вы имеете (Q V Р) • R.
• [3] В этом отрывке испытуемый сначала применяет эвристику планирования (с ее помощью он составляет четырехшаговый план), а затемначинает его постепенно реализовывать. Эвристики позволяют избежать полного перебора вариантов, которые возможны при решении приведенных задач. При этом удается оценить, к какому сокращению числа перебираемых альтернатив приводитэвристика планирования в рассматриваемом случае. Число допустимых операций на каждой стадии решения предложенной задачи примерно 10. Тогда среднее число путей, подлежащих обследованию безпланирования, равно Уг х 10 000 000 = 5 000 000. При наличии планирования число путей равно Уг х 10 000 + Уг х 1000 + Уг х 100 = 5550. Число проб, необходимых в первом случае, больше в 900 раз. Комбинация же эвристических приемов позволяет сокращать перебор ещев большей степени — в миллионы раз. Анализ большого количества индивидуальных протоколов позволил выделить и описать весьма ограниченное число эвристик, которыеиспользовали испытуемые при решении различных типов задач. К нимотносятся:
• [4] действия, осуществляемые в направлении от решения (цели)к началу (исходному состоянию);
• [5] простые селективные эвристики (отсев «недоказуемых» и слишком сложных путей решения);
• [6] функциональный анализ (анализ отношения средств к целям);
• [7] планирование. 16. Методика и процедура. Группе студентов московских вузов (24 чел.) предлагались для индивидуального решения загадки-ситуации и инсайтные задачи. Количество задач зависело от скорости решения испытуемого. Весь ход эксперимента записывался на магнитофондля последующего анализа. В инсайтных задачах все многообразие решений и хороших ошибокпредопределено структурой функциональных связей (см. анализ позиции гештальтпсихологов в гл. 3).
• [8] 2