Zum Einen stellt Problemlösen ein Forschungsfeld der Künstlichen Intelligenz dar. Im Folgenden wird es jedoch als grundlegende Fähigkeit des menschlichen Denken und Handelns beschrieben und definiert.
„What you do, when you don’t know what to do“ <ref>G. H. Wheatley: Problem solving in school mathematics. In: MEPS Technical Report 84.01. Purdue University, School of Methematics and Science Center, West Lafayette (Indiana) 1984, S. 1. </ref>.
Übersetzt heißt das: Problemlösen ist das was man tut, wenn man nicht weiß was man tun soll. Spricht man von einer Problemlösungskompetenz, so ist damit allgemein die Fähigkeit gemeint, sich durchdacht und systematisch mit Problemen oder Herausforderungen auseinanderzusetzen, mit dem Ziel diese zu überwinden. Dieser Fähigkeit kommt, aufgrund seiner alltagspraktischen Bedeutung, auch im Unterricht der Schule eine große Wichtigkeit zu. Sie sollte entsprechend gefördert werden. Die Problemlösen stellt dabei keine einzelne Handlung oder Entscheidung. Vielmehr ist es ein Prozess, der aus mehreren Schritten besteht, die aufeinander aufbauen. Dieser Prozess kennzeichnet sich durch unterschiedliche kognitive Aktivitäten, die im Folgenden erläutert werden sollen <ref>Tilmann Betsch, Joachim Funke & Henning Plessner (2011): Denken- Urteilen, Entscheiden, Problemlösen. Springer Verlag. Heidelberg. S. 146-150. </ref>.
Phase 1: Problemidentifikation
In dieser Phase muss ein Problem als solches erkannt werden. Dies ist gerade bei komplexen Sachverhalten von großer Bedeutung.
Phase 2: Ziel- und Situationsanalyse
In dieser Phase des Problemlösens geht es zunächst darum, eine genaue Definition des Zielzustandes (Soll-Zustand) aufzustellen. In der Situationsanalyse wird gegenteilig der aktuelle Zustand (Ist-Zustand) untersucht. Dabei soll vor allem in den Blick genommen werden, aus welchen Gründen das aktuelle Problem momentan nicht lösbar ist. Es soll also der Konflikt identifiziert werden. Zudem ist es hierbei wichtig, die Bedingungen und das benötigte Material zur Lösung zu Identifizieren.
Phase 3: Planerstellung
In der dritten Phase des Problemlösungsprozesses wird das konkrete Vorgehen bei der Lösung des Problems festgelegt. Es wird ein sogenannter Lösungsplan erstellt, bei dem bestimmte Aspekte berücksichtigt werden müssen. Neben der Berücksichtigung der Rahmenbedingungen muss vorallem die logisch sinnvolle zeitliche Abfolge verschiedener Handlungen festgelegt werden. Die Festlegung von Zwischenzielen kann die Erstellung des Plans und seine spätere Durchführung erleichtern. Für eine erfolgreiche Plandurchführung (Phase 4) ist es von großer Wichtigkeit für eventuell auftretende Probleme, Störungen oder Abweichungen vom Plan, mögliche Alternativen festzulegen.
Phase 4: Planausführung
Die dritte und vierte Phase des Problemlösens sind eng miteinander verknüpft und können unter Umständen im Wechsel stattfinden. Während der konkreten Durchführung des Lösungsplans müssen die Handlungen ständig überwacht und geprüft werden, so kann im Zweifelsfall schnell auf Störungen oder Abweichungen reagiert werden.
Phase 5. Evaluation
In der letzten Phase des Problemlösens wird die Lösung des Problems bewertet und reflektiert. Anhand der in Phase 2 festgelegten Ziele lässt sich überprüfen, ob diese erreicht wurden. Sollte dies nicht der Fall sein, kann ein erneuter Lösungsversuch gestartet werden.
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