馮忠良（1998）指出心智技能是問題解決的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。張大均等（1998）提出了問題解決要經(jīng)歷認(rèn)知課題、表征課題、聯(lián)想與匹配和反思結(jié)果的心理歷程。現(xiàn)代信息加工心理學(xué)將問題解決分為客觀和主觀兩個層面，即問題的客觀陳述和解題者對問題客觀陳述的理解。目前，問題解決心理機(jī)制的實(shí)證研究主要是結(jié)合學(xué)科特征進(jìn)行的，集中在問題的表征、解決問題、遷移和元認(rèn)知等方面，取得了一些有價(jià)值的研究成果。

（一）問題表征

問題表征指對問題的初始條件、目標(biāo)任務(wù)及其構(gòu)成要素的覺察和理解，在問題解決中具有關(guān)鍵作用。王磊、胡久華采用活動任務(wù)分析法和心理模擬法探討了中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題解決的心理機(jī)制，得出初步結(jié)果：中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題解決的心理機(jī)制分為問題表征、問題解析、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案及檢驗(yàn)、反思與調(diào)整五個相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)，問題表征影響問題解決的成效。

現(xiàn)在問題表征的研究從外部的理解逐步轉(zhuǎn)向了內(nèi)部的表征，有研究者將問題表征分為外部表征和內(nèi)部表征。外部表征指問題情境的成分和結(jié)構(gòu)，其信息只能被知覺系統(tǒng)覺察、分析和加工，對問題的內(nèi)部表征起引導(dǎo)和定向的作用；內(nèi)部表征是問題解決者構(gòu)建的有關(guān)問題的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，是對覺察到的初始條件、約束條件的解釋。大量的專家與新手對比研究證明，專家的問題圖式包含了有關(guān)領(lǐng)域的陳述性知識和程序性知識，可以較好地在問題解決中形成基于問題結(jié)構(gòu)相似性的復(fù)雜的問題表征，而新手由于缺乏相關(guān)領(lǐng)域的陳述性知識和程序性知識，只能形成對于問題表面相似性的簡單的問題表征。有人研究了專家和新手在解決蘇聯(lián)農(nóng)業(yè)問題的差異，發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)專家對問題的理解和表征是不一致的，即專家對自己專業(yè)領(lǐng)域的問題都能在較為抽象的水平上進(jìn)行理解和表征，而新手對問題的理解和表征更為具體和表面化，專家和新手在陌生的領(lǐng)域都只能夠形成問題的外部表征，證明從外部問題表征向深層結(jié)構(gòu)內(nèi)部問題表征的轉(zhuǎn)化與領(lǐng)域?qū)ｉL同步生成。朱新明通過對解決幾何問題的思維過程的研究發(fā)現(xiàn)：（1）問題解決者解決幾何問題先要對問題進(jìn)行識別和歸類，這些識別和歸類包含假設(shè)、驗(yàn)證的思維過程；（2）問題解決者如果能從問題的情境中正確辨認(rèn)出符合解題目標(biāo)的幾何圖形模式，就能夠喚起與解題相關(guān)的幾何知識?？梢?，快速對問題形成正確的內(nèi)部表征有賴于問題解決者已具有的知識圖式（問題圖式），知識的組織性質(zhì)是問題表征的基礎(chǔ)，決定著問題表征的質(zhì)量，進(jìn)一步?jīng)Q定問題解決的成效。

研究表明，問題圖式對問題表征具有重要作用，不同的問題圖式對問題表征產(chǎn)生不同的影響。研究者通過訪談法對330名數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不良兒童和許多一般兒童的數(shù)學(xué)問題解決、視覺—空間表征和空間視覺能力進(jìn)行了對比研究，發(fā)現(xiàn)圖式表征能促進(jìn)數(shù)學(xué)問題的解決，圖像表征則起妨礙作用；空間視覺化能力與解題正確率及圖式表征策略有顯著正相關(guān)，與圖像表征策略有顯著負(fù)相關(guān)。有人（Gick&Holyoak,1990）認(rèn)為形成問題圖式需要在具體的問題解決過程中從問題表層向深層不斷排除、概括和建構(gòu)。排除表層描述中不重要的細(xì)節(jié)，使存儲的信息量降低；概括是是對信息的精制和改造，也會減少存儲的信息量；建構(gòu)是增加信息，包含對未直接表述的蘊(yùn)含信息的推斷。李曉文、王瑩的研究表明，圖式是通過樣例學(xué)習(xí)建立起來，結(jié)合了大量的專門領(lǐng)域知識、一般的問題解決的策略方法和大量的程序性知識，有利于對問題的理解和表征類型化。所以在問題解決教學(xué)中就要通過大量樣例（即例題或?qū)嶋H例子）的學(xué)習(xí)把基本概念、基本原理或定理、相關(guān)事件以及相應(yīng)的表示符號有機(jī)聯(lián)系起來，構(gòu)成問題圖式。加強(qiáng)專門知識的學(xué)習(xí)，并且在知識學(xué)習(xí)中促進(jìn)問題圖式的形成和發(fā)展。西蒙在研究河內(nèi)塔問題解決時發(fā)現(xiàn)隨著問題解決的進(jìn)行，問題解決者使用的策略越來越有效，這就是問題解決者從前一種問題解決策略中抽取了有關(guān)問題結(jié)構(gòu)的知識，通過圖式的組合形成解決當(dāng)前復(fù)雜問題的大圖式，形成了問題的外部表征到內(nèi)部表征的連續(xù)表征體，建構(gòu)了一個連貫的心理表征或結(jié)構(gòu)。

張大均認(rèn)為，具有一定數(shù)量的正確知識是形成良好問題表征的前提，良好的知識結(jié)構(gòu)是形成良好問題表征連續(xù)體的基礎(chǔ)。目前，對問題解決的語義理解過程的研究受到重視，語言理解要經(jīng)過奠基（layingafoundation）映射（mapping）轉(zhuǎn)移（shifting）三個過程，經(jīng)過充分深刻的語言理解才能夠形成問題完整連續(xù)表征。問題解決者動機(jī)的目標(biāo)定向不同對問題的表征程度也不同。目標(biāo)定向大致可分為掌握目標(biāo)與成績目標(biāo)兩類，在前一種定向中，個體的目的在于通過學(xué)習(xí)提高能力、技能以及理解和掌握，學(xué)習(xí)本身就是終極目標(biāo)；在后一種定向中，個體的目的在于通過成績來表現(xiàn)或證明自己的能力，學(xué)習(xí)只是一種工具和手段。研究表明，掌握目標(biāo)的個體在學(xué)習(xí)中更傾向采用深層策略（如力圖弄懂材料），對問題進(jìn)行內(nèi)部表征；而成績目標(biāo)的個體則傾向運(yùn)用淺層策略（如不求理解而只是簡單復(fù)述），對問題進(jìn)行外部表征。

（二）解決問題

問題解決者在獲得對問題的表征后，以該表征為提取線索，通過聯(lián)想，激活頭腦中已有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)、策略，對內(nèi)外信息進(jìn)行比較、匹配，尋找到解題方法。已有研究表明，制約和影響問題聯(lián)想與匹配成效的主要因素是：已有的程序性知識、各類具體問題原型及具體的學(xué)科知識，特別是專業(yè)領(lǐng)域的概念性知識對問題解決起著十分重要的作用。根據(jù)安德森等人提出的激活網(wǎng)絡(luò)模型，在解決問題的思維過程中，概念性知識被激活，進(jìn)入到工作記憶中，并向相關(guān)概念擴(kuò)散，這正是搜索問題空間的過程。缺乏概念性知識，就無法搜索問題空間，無法選擇相應(yīng)的運(yùn)算，也無法解決問題。例如解決社會性問題就需要政治、歷史、地理、經(jīng)濟(jì)和科技等各個領(lǐng)域的廣泛知識。研究表明，專家之所以能有效地解決本專業(yè)領(lǐng)域的問題，就是因?yàn)樗麄儞碛辛己媒M織的專業(yè)知識。原有知識和表征也會影響問題的解決。研究發(fā)現(xiàn)，對于需要聯(lián)系運(yùn)用自己原有知識的基于圖式的問題（schema-basedquestions），大多數(shù)問題解決者會用基于圖式的方式（聯(lián)系自己的原有知識）來處理，但仍有三分之一的問題解決者以基于課本的方式來回答，即傾向于直接從課本中找出答案。建構(gòu)主義則提出,問題解決總是與一定的社會文化背景即情境相聯(lián)系的，在與問題有關(guān)的實(shí)際情境中進(jìn)行問題解決，其直觀、生動的形象能夠有效激發(fā)聯(lián)想，喚醒長時記憶中有關(guān)的知識、經(jīng)驗(yàn)和表象去同化或順應(yīng)當(dāng)前問題中出現(xiàn)的新知識，賦予新知識某種意義或?qū)υ姓J(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組，使問題得到有效解決。

（三）遷移問題

問題解決的遷移指先前的問題解決對后續(xù)的問題解決的影響。馮忠良對解題遷移的心理機(jī)制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明:（1）解題遷移過程由審題、聯(lián)想、解析和類化四個相互聯(lián)系、相互制約的認(rèn)知成分構(gòu)成;（2）審題、聯(lián)想、解析和類化四個認(rèn)知成分的執(zhí)行有一定的順序，每個成分都是下一個成分執(zhí)行的前提，而且這種執(zhí)行過程往往需要多次反復(fù)才能實(shí)現(xiàn);（3）解題者原有知識經(jīng)驗(yàn)和概括水平的不同，其遷移程度也不同。概括水平高，其遷移過程較壓縮、內(nèi)化，遷移速度快；概括水平低者，其遷移過程較展開、迂回，遷移速度慢。研究表明，解題的記憶對解決后續(xù)問題起著重要作用，對遷移有顯著影響。對代數(shù)問題解決的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，對于先后問題之間的共性關(guān)系缺乏意識影響遷移的發(fā)生。楊衛(wèi)星等對不同認(rèn)知風(fēng)格學(xué)生的問題共性意識水平對解題遷移的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：無論是具有場獨(dú)立性傾向的學(xué)生還是場依存性傾向的學(xué)生，對先后問題之間存在的共性關(guān)系的意識水平對解題遷移都有顯著影響。

（四）元認(rèn)知

研究表明,問題解決中元認(rèn)知是一種獨(dú)立的認(rèn)知過程而不同于一般的能力傾向，元認(rèn)知知識能彌補(bǔ)一般能力傾向的不足，進(jìn)而影響問題解決。有人根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究指出，元認(rèn)知技能的作用有：（1）幫助問題解決者對問題的本質(zhì)策略編碼，形成問題成分的心理模型或表征；（2）選擇合適的計(jì)劃和策略；（3）識別并克服妨礙問題解決的障礙。有人（K.F.Lester,1991）在數(shù)學(xué)問題解決認(rèn)知—元認(rèn)知模式中將元認(rèn)知與數(shù)學(xué)解題的密切關(guān)系清楚地表達(dá)出來。在此模式中，認(rèn)知成分分為導(dǎo)引、組織、執(zhí)行與驗(yàn)證，而元認(rèn)知成分分為個人、工作及策略。在導(dǎo)引階段，元認(rèn)知可以引導(dǎo)解題者尋找題目的關(guān)鍵詞，確認(rèn)解題方向；在組織階段，元認(rèn)知有助于解題者模式識別和解題遷移；在執(zhí)行階段，元認(rèn)知起調(diào)控解題者行為的作用；在驗(yàn)證階段，元認(rèn)知可以促進(jìn)解題者對解題進(jìn)行反思。章建躍、林崇德研究了中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科自我監(jiān)控能力的發(fā)展，結(jié)果表明：中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科自我監(jiān)控能力隨學(xué)生年齡的增長、數(shù)學(xué)知識的積累而不斷發(fā)展。這種發(fā)展具有年齡階段性特征，符合從他控到自控、從不自覺經(jīng)自覺到自動化、遷移性逐步提高、敏感性逐步增強(qiáng)、從局部到整體等基本規(guī)律。他們同時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前中學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科自我監(jiān)控能力的發(fā)展落后于其他心理能力的發(fā)展，自我監(jiān)控能力的培養(yǎng)是中學(xué)數(shù)學(xué)問題解決教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。王林全通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),問題解決中常見的錯誤可以分為審題性錯誤、理解性錯誤、思維性錯誤、表述性錯誤、心理性錯誤，也會出現(xiàn)知識遺忘、思路受阻、情緒失控等思維沖突，這既與解題者的知識能力有關(guān)，也與思維心理活動相聯(lián)系。因此這就要求既從知識方面考慮，也在心理因素方面進(jìn)行分析，強(qiáng)調(diào)自我分析，促進(jìn)心理自控能力的發(fā)展。同時,可以使用掌握思想方法、暴露思維過程、克服反思片面性和樹立正確觀念等對策進(jìn)行元認(rèn)知訓(xùn)練。