郭婧远 裴新宁

导读 许多研究表明，学生能够在课堂上成功完成任务，并不意味着他们发生了深度学习。

通过推迟结构化指导、减少反馈等方式，使学生在超出其能力的课堂任务中挣扎并经历失败，却能够在一定程度上增进学生对知识的深度理解。

这就是本文所关注的“有效失败”（Productive Failure）现象。

近年来，随着创客文化在全球的迅速传播，“创客教育”进入了我国中小学。“创客”是一群热爱“造物”、热爱利用各种工具来实现自己想法的人。

目前我国创客教育主要是工程化主题，其实施方式通常是让学生学习使用一些新技术工具，如3D打印机、乐高机器人等来进行“造物”，希望以此提高学生的动手能力与创造力。

在这个过程中，由于课时限制等原因，很多教师往往通过及时为学生提供结构化的指导和详细的说明，来保证学生在最短时间内完成课堂中的“造物”任务，并将学生能否在规定时间内成功完成任务作为课堂评价的重要标准。

然而许多研究表明，学生能够在课堂上成功完成任务，并不意味着他们发生了深度学习（学生常常只发生了识记、简单模仿等浅层学习，对此学习科学认为本质上并没有发生学习），这些成功的表现可能对学习是“无效”的。

而通过推迟结构化指导、减少反馈等方式，使学生在超出其能力的课堂任务中挣扎并经历失败，却能够在一定程度上增进学生对知识的深度理解（Kapur Manu, Bielaczyc Katerine, 2012）。这就是本文所关注的“有效失败” （Productive Failure）现象。

何谓有效失败

事实上，在上世纪80年代学习科学兴起之前，出于高效传递人类知识的需求，研究者们都追求让学习者以最高效的方式得到成功的学习表现，而学习中失败、挫折或困境所扮演的角色一直处于被忽视的状态。

最早进入人们视野的对失败的研究是在1992年，Schmidt和Bjork通过延迟测试，发现了短期的学习效果和长期保持的学习效果之间的不相关性，他们发现一些会给学生制造“困难”的教学干预虽然不能在训练过程中“立竿见影”地提升学习效果，却有利于学习的长期保持和迁移，并据此提出了“值得追求的困难（Desirable difficulty）”这一概念，从这项研究开始，失败在学习中的角色才逐渐被研究者重视。

此时，学习科学刚刚被提出，还没有足够完善的方法论使学习研究从实验室走向真实情境。

处于这一历史阶段的Schmidt和Bjork的研究仍试图将学习行为放在实验室环境中，通过严格的变量控制来分析，可见此时对学习行为的研究还处在心理学的研究范式之中。

到了2003年，Van Lehn等人在研究个别辅导时，发现学生对某个概念的成功学习与遇到“困境”有关，不管教师的解释有多清晰，只要学生在学习过程中没有遇到过“困境”，学习就很少发生。这为失败在学习中的地位提供了强有力的证据。

基于这些理论，新加坡学者Manu Kapur在学习科学的研究框架中，从真实情境出发，提出了“有效失败”这一概念。

他在新加坡的中学做了许多次对比研究，发现让学生尝试解决超出其能力的复杂问题，并减少或推迟结构性支架，能够使学生加深对目标概念的深度理解。

总的来说，有效失败这一概念的核心是，在问题解决活动中学生外显表现上的成功和深度学习的内在不一致性（incommensurability）。

具体到本文所讨论的创客教育课堂，有效失败即指学生作为问题解决的新手，在自身不具备解决问题所必须的某些知识和技能，教师也不提供相关支持的情况下，通过同伴合作和相关先前知识的激活，尝试解决某个复杂问题但未能找到正确的解决方案。

尽管如此，这种尝试却增进了学生对目标概念的理解，从而产生了学习。

根据学生表现上的成功和深度学习的发生不一致这个前提，我们可以将所讨论的有效失败概念归入这样一个概念体系：

将学生在课堂上是否达到表现上的成功作为横轴，且将学生是否发生深度学习作为纵轴，得到一个四个象限的坐标体系，由此可以将课堂中的学习现象分为四类，如图1 所示。

图1. 学习现象的分类

可以看出，如果认为表现成功一定代表有学习发生，而表现失败一定意味着没有学习发生，那么学习现象就仅仅分为失败的学习和成功的学习（这是很多针对学习的研究背后的一个基本假设）。

而事实上，大量的研究结果表明，表现成功与学习的发生存在不一致。因此才有了本文所要重点讨论的这两种学习现象：“有效失败”与“无效成功”。

通过以上分析，笔者认为在学习过程中对“有效失败”的追求，是基于短期表现和长期学习的不一致性，而其背后隐含的并不是对成功的反对，而是对“无效成功”的反对。

失败何以有效——关注有效失败的教学设计

既然有效失败是在某种教学干预下发生在学生身上的一种学习现象，那么何种教学干预会导致学生发生有效失败呢？

Manu Kapur在近十年的研究中，提出了一个专门针对有效失败而设计的教学模式，并不断地在实践中对这一模式进行完善。他提出的“关注有效失败的教学设计模式”主要包括四个步骤、三个设计原则和两个教学阶段，参见图2。

“四个步骤”（图2最上面一行）是指学生从“发生失败”到“失败对学习产生效果”要经历的关键环节，它们合起来就是这一设计模式中使失败变得有效的作用机制。

“三个原则”指的是为了让学生在课堂中能够完整或部分经历以上四个步骤，使其失败变得有效，教师所施加的所有教学干预都应该遵循的基本原则。

在这三个原则的指导下，具体到课堂上教学活动的安排时，应分为前后两个阶段，即“生成/ 探索”阶段和“整合” 阶段。

然后，教师通过以下三个问题引导自己完成教学设计，在每一个教学阶段中应该明确——

学生要参与的活动是什么？学生将以怎样的方式参与这些活动（学生的参与结构）？如何在活动中营造安全的课堂文化氛围和社会期待？

例如，根据原则一，“生成/ 探索”阶段的教学活动应该是教师提供一个复杂的、允许多种解决方案的问题情境，这一问题情境应该既有一定挑战性，又不使学生产生挫败感，同时对学生有一定的情感吸引力。

而学生参与其中的方式是小组讨论，在生成阶段教师要营造的氛围是“问题的解决方案是多种多样的”“只要努力尝试了，不能解决问题是没关系的”。

而根据原则二和原则三，“整合”阶段的教学活动就是让学生对自己的解决方案进行解释，并比较不同的解决方案。

学生可以用教师指导下的全班讨论形式参与这一部分的学习；在“整合”阶段，教师要注意营造的氛围是“让学生汇报其解决方案不是为了判断其对错”“不存在唯一正确的解决方案，讨论是为了弄清为何以及在何场景下某些解决方案要优于其他”。

根据这一教学设计的模式，教师能够将课堂分为前后两个教学阶段，并根据有效失败的作用机制和原则，将每个阶段中的教学活动、学生参与结构，以及文化氛围和社会期待的营造都想清楚（参见图3），一堂全程关注学生有效失败的课就呼之欲出了。

“有效失败”对创客教育有效果吗

为了探讨关注有效失败的教学设计是否适用于创客教育，探查其在创客教育中的实际效果究竟如何，笔者参考上述关注有效失败的教学模式，设计开发了“Arduino创意机器人”这一校本课程，并在上海的一所中学进行了为期5周的教学实验。

课堂观察发现，和通常的Arduino教学法相比，学生在关注有效失败的课堂中在面对失败时表现出更强的自信，很少出现挫败感，不再习惯于一遇到困难就向教师寻求帮助，而是在求助前通过同学间的合作，尽可能尝试自行解决问题。

另外，对于同样的一个课堂问题情境，这些学生能够提出多个不同的解决方案，虽然这些解决方案并非都能够完美地解决问题，但展现了这些学生更好的发散思维。表1详细记录了学生们所提出的解决方案，并和标准化解决方案进行了对比。

5周后，实验班（16名学生8个小组）每个学生小组都完成了一份创意且实用的作品，每个小组在作品中都使用了从未学习过的传感器和程序语句，体现出较高水平的创新能力和更好的知识迁移能力（对照班有3名学生完成作品但创意或实用价值不足）。

对创客教育的建议

经过两年的观察和研究，笔者对创客教育的实施有几点建议。

首先，创客教育的基础是创客文化，鼓励兴趣激发的学习和对梦想的践行。只会重复别人的设计的人，不是创客，而相当于流水线上的操作工。课堂中所设置的复杂问题情境应当允许多种解决方案的存在，而不是只有一个正确的解决方案。

如果教师坚持“唯一正确”解决方案的价值观，那么学生所能采取的最好做法就只是模仿和重复。虽然创新是从模仿开始，但如果教学限定了学生只能重复教师给出的设计，那么也就相当于扼杀了学生的创新机会。

其次，创客教育的关键在于提高学生的创造力，而仅仅让学生学会操作创客使用的工具，并不能让他们成为创客。这就好像即使神匠鲁班所使用的木工工具是最精密和巧妙的，但一个人仅仅学会这些工具的用法，并不能让他成为鲁班，而购买再多再好的工具也不能培养出一批鲁班。

虽然对各种高科技器材的学习是创客教育的外显特征，但创客教育的整体目标决不是仅仅停留于工具本身，而是将这些高科技器材视为学生实现自己创意的手段，将眼光放在更高一层的目标——让每个学生“产生”自己的创意上。

最后，本研究揭示创客教育的成功并不一定体现在学生完成任务的成功上。外显的成功表现有可能是无效的成功，而有时候看似失败的经验，反而会导致有效的学习。

仅仅通过科创比赛评价最终成果并不能衡量学生的学习是否成功，所以创客教育的评价方法有待扩展。

本文原载于《上海教育》2016年7A刊，版权所有，更多内容请参见杂志。本文作者分别系上海市延河中学教师，华东师范大学学习科学研究中心教授。