Řešení problémů

Řešení problémů je jedním z procesů myšlení, který je aktivován, když potřebujeme překonat překážky, abychom našli odpověď na nějakou otázku nebo dosáhli určitého cíle. Anderson jmenuje tři kritéria, která se uplatňují vždy, když má dojít k řešení problému:

• Řešení problémů je cílesměrná aktivita (z výchozího bodu – problémové situace – směřujeme k jejímu vyřešení).
• Řešení problémů sestává z posloupnosti více duševních procesů.
• Zapojené duševní procesy mají kognitivní (poznávací) povahu.

Z obecného hlediska lze řešení problému vnímat jako vícefázový cyklus, mezi jehož jednotlivými úseky je často nutné flexibilně přecházet pro úspěšné vyřešení problémové situace. Fáze tohoto cyklu jsou:

• Identifikace problému: rozpoznání problémové situace (např. potřeba formulace výzkumné otázky v závěrečné práci; dosud nepozorované vozidlo vyjíždějící ze zatáčky, před kterou stojíme při hrozbě srážky apod.)
• Definování a reprezentace problému: zásadní fáze, při které vyhodnocujeme povahu problému (např. definování tématu závěrečné práce); pokud není problém dobře definován, bude obtížné (až nemožné) jej vyřešit.
• Formulování strategie: pakliže je problém definován, je třeba vytvořit strategii k jeho vyřešení. Při formulování strategie pro řešení problému se uplatňují procesy analýzy – rozboru komplexního problému na dílčí prvky, ale také procesy syntézy – skládání dílčích prvků ve větší, pro řešení užitečnější celek.
  • Strategie pro řešení problémů jsou vysoce variabilní. Neexistuje žádná jedna ideální strategie pro řešení určitého problému.
  • Při formulování strategie záleží jak na povaze problému, tak preferencích řešitele, jeho osobnostních vlastnostech, míře kreativity atd.
  • J.P. Guilford v této souvislosti definuje tzv. konvergentní myšlení, které je charakteristické užíváním již prověřených a dříve použitých způsobu řešení (algoritmické myšlení), a divergentní myšlení, které je charakteristické pátráním po novém, originálním a dříve nevyužitém způsobu řešení problému. Guilford ztotožňuje divergentní myšlení s kreativitou.

• Organizace informací: strategické strukturování veškerých dostupných informací, které se týkají problémové situace a možnosti jejího řešení (např. vytvoření osnovy pro závěrečnou práci, zápis referencí atd.)
• Rozdělení zdrojů: potřeba pokud možno efektivního rozdělení dostupných zdrojů pro řešení problému (např. při psaní práce rozvrhnutí času věnovaného přípravě, samotnému psaní a kontrole).
• Monitorování (průběžná kontrola): průběžné hodnocení, zda zvolená strategie vede k přibližování se ke kýženému cíli.
• Zhodnocení: posouzení výsledku, úspěšnosti a efektivity celého procesu. Zhodnocení je důležité, jelikož získané informace mohou být využity při řešení jiné problémové situace.

Z neurobiologického hlediska je pro řešení problémů (obdobně jako pro jiné exekutivní funkce) stěžejní zejména prefrontální kortex, ačkoliv na jednotlivých procesech se významně podílejí i další oblasti mozku (vezmeme-li v úvahu, že řešení problémů vyžaduje součinnost všech ostatních kognitivních procesů jako je vnímání, paměť, pozornost, často řeč atd.).

Teoretické přístupy k řešení problémů

1. Behaviorismus

Raný asocianismus a behaviorismus počátku 20. století se zabýval řešením problému u zvířat. Podle těchto autorů je řešení problému buď výsledkem postupu „pokus/omyl“ nebo reprodukcí již dříve naučených odpovědí.

Zástupcem tohoto pojetí byl především E.L. Thorndike, který behavioristickou koncepci demonstroval na svých experimentech s kočkami (1911). Hladové kočky byly uzavřeny do klece, na dohled jim byla umístěna miska s potravou. Z klece mohlo zvíře uniknout tak, že zmáčklo páčku umístěnou v kleci. Zpočátku kočky po kleci zmateně pobíhaly, až došlo nutně k náhodnému zmáčknutí páky. Při opakování experimentu se čas, který kočka potřebovala k zmáčknutí páky, stále snižoval, až v určitou chvíli zamířila po umístění do klece rovnou k páce.

2. Gestaltismus

Odmítnutí behaviorismu, raný výzkum

Závěry behavioristů byly odmítnuty gestaltisty, kteří se domnívali, že povaha řešení problému nespočívá jen v mechanismu „pokus/omyl“ nebo reprodukci již osvojených postupů. Základními premisami gestalt přístupu jsou:

• Chování při řešení problému je jak reproduktivní, tak produktivní.
• Reproduktivní řešení problémů zahrnuje opětovné použití předchozích zkušeností a může stát v cestě úspěšnému řešení problému.
• Produktivní řešení problémů je charakterizováno vhledem do struktury problému a produktivní restrukturací problému.
• Vhled se často vyskytuje náhle a je doprovázen „aha zážitkem“.

Gestalt pojetí řešení problému vychází z gestaltistické teorie percepce (figura a pozadí). Ve známé iluzi „Neckerova kostka“ může pozorovatel vnímat jako přední stěnu krychle hned dvě její stěny, ale nikdy ne současně. Figura je tzv. restrukturována, aby byla vnímána jedním nebo druhým způsobem. Analogicky může dle gestaltistů člověk dosáhnout vhledu do struktury problému a restrukturovat jej tak, aby ho vyřešil.

Klasický experiment provedl gestaltista W. Köhler (1927) na opicích. Zvíře mělo dosáhnout na banány mimo klec, ve které bylo umístěno. K dispozici dostalo několik tyčí. Köhler pozoroval opici, která se pokoušela pomocí tyče dosáhnout na banány formou „pokus/omyl“. Pro neúspěch aktivity na nějakou dobu zanechala. Po chvilce pasivity však spojila dvě tyče dohromady a díky dostatečné délce nově vzniklé tyče si banány podala. Köhler moment spojení dvou tyčí označil za vhled do problémové situace.

Neogestaltismus

Další autoři ovlivnění gestaltismem přispěli v následujících dekádách k výzkumu řešení problémů více sofistikovanými experimenty.

Problém kyvadla byl experiment provedený Maierem (1931). V problémové situaci je proband uveden do místnosti, ve které ze stropu visí dva provázky. Kromě provázků je místnost vybavená celou řadou dalších věcí a nástrojů. Úkolem probanda je visící provázky svázat. Když je jeden z provázků uchopen, na druhý nelze dosáhnout. Probandi se snažili úkol řešit různými způsoby, nejvíce „vhledové“ je kyvadlové řešení, kdy se k jednomu provázku přivážou kleště a rozhoupou se. Následně je možné provázek při houpání zachytit a přivázat k druhému, kterého se proband drží. Toto řešení spontánně objevilo jen málo účastniků experimentu, dokud výzkumník „jakoby náhodou“ jeden provázek rozhoupal. Následně na řešení přišla celá řada probandů, ačkoliv si ve zpětném hodnocení většinou nevybavovali, že by je rozhoupání provázku experimentátorem dovedlo k „aha zážitku“, jak situaci vyřešit. Maier tuto situaci interpretoval tak, že jemným navedením došlo u většiny probandů k produktivní restrukturaci problémové situaci.

Experimenty s funkční fixací, které představil Karl Duncker (1945) přesvědčivě demonstrují nevyužitelnost reproduktivního myšlení v řešení špatně strukturovaných problémů. Duncker poukázal na to, že lidé jsou zvyklí předměty používat jen v situacích, pro které jsou přímo určeny, a nejsou dobře schopní je využít v originálním, kreativním duchu.

V klasické experimentální situaci dostává proband k dispozici svíčku, krabičku připínáčků a některé jiné předměty. Je požádán, aby připevnil svíčku ke zdi u stolu tak, aby na stůl nekapal vosk. Většina probandů se pokoušela svíčku ke zdi přibít připínáčky, případně roztavit část svíčky a ke zdi ji přilepit. Jen málokoho napadlo využít krabičku od připínáčků jako svícen. Duncker tuto situaci interpretoval tak, že většina lidí je funkčně fixována na „normální“ funkci krabičky (obsahovat něco, v tomto případě připínáčky).

3. Newell-Simonova teorie informačně-procesního řešení problémů

Výzkumy A. Newella a H. Simona byly prováděny od konce 50. let 20. století a představují jeden z nejvýznamnějších příspěvků k teorii řešení problémů, ale také kognitivní psychologii a kybernetice obecně. Newellovo a Simonovo pojetí představuje do značné míry rozšíření poznatků gestaltistů, jejichž značně neurčitým pojmům vhledu a restrukturace dodává potřebné experimentální a teoretické zázemí.

Dle této teorie dochází k řešení problémů následujícím způsobem:

• Reprezentace problému / problémový prostor: Problémový prostor obsahuje výchozí a cílové stavy, veškeré instrukce a omezení týkající se problému a jeho řešení, případně i veškeré relevantní informace z dlouhodobé paměti a další související poznatky. Problémový prostor si můžeme představit jako bludiště. Cílem je dostat se do jeho středu, výchozím stavem je stání na jeho okraji. Prostor bludiště je tvořen mnoha cestami, ale jen některé vedou k cíli. Existuje nespočet možných způsobu, jak postupovat – náhodně bludiště prohledávat, vždy zabočovat doleva, vždy doprava atd, případně si cestu značit atd.
• Výběr operátorů: Operace transformující výchozí a cílový stav. V analogii z bludištěm by operátory mohlo být například rozhodnutí vždy zabočit doleva, vždy zabočit doprava, případně střídat zatáčení doleva a doprava atd.
• Implementace vybraných operátorů: Vytváření nových stavů v problémovém prostoru na cestě k cílovému stavu. V analogii s bludištěm můžeme vybrat, že budeme vždy zatáčet doleva.
• Vyhodnocení: Poskytuje informaci, jestli aktuální stav odpovídá stavu cílovému. V analogii s bludištěm můžeme vcelku bezpečně vyhodnotit, zda nás volba operátorů (vždy zatáčet doleva) dovedla k cíli. Pokud ne, vybíráme jiné operátory na základě získaných informací, implementujeme je a snažíme se cíle dosáhnout jinak.

Důležitým poznatkem Newell-Simonovy teorie je fakt, že většina problémů, se kterými se v životě setkáváme, nepatří mezi tzv. dobře definované problémy. V případě dobře definovaných problémů disponuje jejich řešil veškerými potřebnými informacemi k jejich vyřešení. Zpravidla také existuje pouze jedno správné řešení a jedna (nebo několik málo) cest k jeho dosažení.

Ve většině situacích se člověk setkává se špatně definovanými problémy (př. Maierův kyvadlový problém) a je nucen pro prohledávání problémového prostoru využít heuristik, které sice často vedou k řešení problému, ale na rozdíl od algoritmického řešení charakteristického pro dobře definované problémy nezaručují jeho nalezení.

Heuristická pravidla, která se uplatňují při řešení problémů, jsou:

• Stoupání na horu (hill climbing): pohyb vždy směrem k lepšímu/cílovému stavu. Tento postup není vždy ideální nebo časově výhodný, jelikož řešitel nemá od svého postupu odstup, není schopen nahlédnout jiné alternativy.
  • Příkladem, kdy stoupání na horu nestačí pro řešení problémové situace, je klasická úloha Hobiti a Orkové (Thomas, 1974). Tři hobiti a tři orkové se potřebují dostat přes řeku. Loďka však pojme pouze dvě osoby a počet orků na obou březích nesmí být nikdy vyšší než počet hobitů (protože by je snědli).
  • V určitou chvíli je potřeba jednoho orka a jednoho hobita vrátit z cílového do výchozího stavu, tedy zvětšit rozdíl mezi aktuálním a cílovým stavem, aby mohl být problém ve finále vyřešen.

• Postupování vzad (work backward): začíná se z cílového stavu a směřuje se k výchozímu stavu.
• Analýza prostředků a cílů (means-ends analysis): kombinace stoupání na horu a postupování vzad. Aktuální stav je porovnáván s cílovým stavem. Je hledán největší rozdíl mezi aktuálním a cílovým stavem, následně operátor, který má tento rozdíl eliminovat. Pokud nelze tento operátor použít, musí být nalezen nový nejbližší podcíl cílového stavu, na který by šel operátor uplatnit.
  • S využitím tohoto heuristického pravidla zkonstruovali Newell a Simon počítačový program General Problem Solver (GPS), který byl schopný vyřešit celou řadu problémů (včetně Hanojské věže).

Vhled, jak byl demonstrován představiteli Gestalt psychologie, dostává informačně-procesní hypotéze teoretické vysvětlení:

• Vhled jako důsledek monitorování pokroku: Pokud se pokrok nekoná a řešitel se nepřibližuje k cílovému stavu, dospívá k zjištění, že je třeba využití jiných operátorů, než které zvolil na začátku.
• Vhled jako důsledek reprezentační změny: Je-li problém nesprávně reprezentován, musí být stagnace vykompenzována vhledem, který vede k jeho nové reprezentaci a následnému odstranění překážek / využití nových operátorů. Hayes a Simon zjistili, že reprezentace problémového prostoru je přímo ovlivněna zněním zadání problému.

Na to, jak je problém ve výchozí situaci reprezentován, má vliv zkušenost (Ohlsson, 1992). Dřívější zkušenosti mohou aktivovat užitečné informace a schémata, zároveň ale mohou omezovat prostor pro vznik účelnější a neomezené reprezentace pro danou konkrétní situaci. Tento stav Ohlsson nazývá „kognitivní slepá ulička“ (impasse) a projevuje se subjektivním pocitem, že při řešení problému nevím, kudy se dál ubírat. Řešením může být vytyčení omezení, jaká nám podle našeho soudu dává minulá zkušenost.

Expertní a intuitivní řešení problémů

Experti excelují hlavně (a někdy pouze) ve svém oboru:

• Znalosti a dovednosti jsou doménově specifické, jen obtížně generalizovatelné i na jiné oblasti činnosti.
• Experti vnímají odborné informace ve velkých smysluplných celcích.
• Vnímání celých vzorců postupů a možných řešení.
• Experti řeší odborné problémy rychle a přesně, mají plně automatizované dovednosti, bezprostřední přístup k informacím potřebným k řešení.
• Experti si vytvářejí propracované mentální reprezentace problémů.
• Více času než laici věnují přípravě a plánování, celkové řešení jim ale trvá kratší dobu (viz rozdělení zdrojů v cyklu řešení problémů).
• Experti mají rozvinutou schopnost monitorovat sami sebe.
• Lepší schopnost pozorovat, kontrolovat, vyhodnocovat a v případě potřeby i upravovat průběh svých aktivit.
• Experti mají ve srovnání s laiky lepší pracovní paměť, jedná se o funkční (ne biologický) rozdíl daný automatizovanými dovednostmi (viz řízení auta).

Chase a Simon (1973) zkoumali myšlení šachových expertů. Došlo k tomu, že v paměti mají v průměru uloženo 50 000 různých konfigurací figurek na šachovnici. Zároveň dokážou rychle a přesně do paměti zakódovat nenáhodné rozestavění figurek na šachovnici. Volba tahu jim přitom netrvá příliš dlouho. Z výzkumu vyplynulo, že expertství šachových velmistrů spočívá v precizním osvojení si značného množství doménově specifických znalostí a také jejich efektivní organizaci.

Simon se zabýval také tzv. intuitivním řešením problémů (1992) a dospěl k názoru, že intuice spočívá v rozpoznávání vzorců – vodítko poskytnuté nastálou situací otevírá cestu k expertním informacím uloženým v paměti (např. situace, kdy se lékař musí rychle rozhodnout pro postup při komplikované operaci).

Co dále ovlivňuje řešení problémů

Problém je situace, v níž známe cíl, ale neznáme prostředky k jeho dosažení (viz Newell-Simonova teorie). Nejjednodušším řešením je metoda pokus – omyl.  Dále máme algoritmické ověřování všech alternativ nebo heuristické postupy. Myšlení je potřeba k objevování originálních teoretických či praktických postupů.

• Porozumění problému: Porozumění problému je částí cyklu řešení problému a spočívá ve vytvoření jeho mentální reprezentace. Nadbytečné a nepodstatné informace nás většinou vyrušují.

• Dřívější učení: Je dobré mít hodně znalostí, aby člověk rozeznal důležité a nedůležité informace, ale existuje kritická úroveň znalostí, jejíž překročení řešení problémů znesnadňuje. Člověk potom lpí na osvědčených myšlenkových postupech (mentální nastavení). Zvláštním druhem mentálního nastavení je funkční fixace – každý předmět má svou funkci, což nám brání použít ho novým způsobem. Analogická schémata nám pomáhají problémy řešit.
• Odbornost (Expertnost)
• Tvořivost: Tvořivost je komplexní schopnost, která je výsledkem zdařilé syntézy kognitivních schopností, vlastností osobnosti a některých motivů. Projevuje se produkcí myšlenek a nápadů.

Externí zdroj

Informace v tomto článku vychází také z přednášek a prezentací Mgr. Jiřího Lukavského, Ph.D. a PhDr. Luďka Stehlíka, Ph.D. v povinném předmětu "Obecná psychologie" na KPS FF UK. Dále vychází také z přednášek a prezentací PhDr. RNDr. Terezy Nekovářové, Ph.D. a Mgr. Kamila Vlčka, Ph.D. v povinném předmětu "Kognitivní psychologie" na KPS FF UK.

Odkazy

Literatura

Eysenck, M.W., & Keane, M. (2008). Kognitivní psychologie. Praha: Academia.

Sternberg, R. (2002). Kognitivní psychologie. Praha: Portál.