從失敗中學習：受挫學習的統(tǒng)一設計方法

[美]安德魯·A.陶菲克 榮慧 伊克仍·超/著熊媛 盛群力/譯

（1.北伊利諾伊大學; 2.喬治亞大學; 3.浙江商業(yè)職業(yè)技術學院 國際交流學院，浙江 杭州 310053;4.浙江大學 教育學院，浙江 杭州 310028）

從失敗中學習：受挫學習的統(tǒng)一設計方法

[美]安德魯·A.陶菲克1榮慧2伊克仍·超2/著熊媛3盛群力4/譯

（1.北伊利諾伊大學; 2.喬治亞大學; 3.浙江商業(yè)職業(yè)技術學院 國際交流學院，浙江 杭州 310053;4.浙江大學 教育學院，浙江 杭州 310028）

迄今為止，許多教學系統(tǒng)旨在對學習者完成問題解決型任務提供支持。人們通常是依據教學設計模型來設計這些教學系統(tǒng)，在問題解決的過程中有效地促進學習者的發(fā)展。不過，也有許多理論將失敗視作一種引發(fā)學習的策略。雖然研究者認為失敗可能是解決問題的一個要素，但是沒有開發(fā)出如何在教學設計中策略地運用失敗的模型。有鑒于此，本文首先討論了各種理論框架對“失敗”所做的研究。在此基礎上，我們提出了基于失敗的學習系統(tǒng)設計原則，同時還討論了研究的啟示和后續(xù)的方向。

失?。粏栴}解決；統(tǒng)一理論；教學設計；基于案例的推理；合理失敗

一、引言

失敗是人類生活和解決問題過程中難以避免的體驗。然而，由于學習結果是基于界定清晰的問題和解決方案的成功表現(xiàn)，強調記憶、協(xié)議和程序（Ertmer,2005；Hmelo-Silver and Eberbach,2012；Jonassen,2011），所以在很大程度上回避了有關“失敗”方面的教育。此外，當個體面對界定含糊的問題時，在每個迭代循環(huán)和問題解決過程的相關子系統(tǒng)（小失?。┲袝庥龆嘀厥　Ｒ虼?，解決界定含糊的問題的核心，是學習者應對解決方案中的不確定性以及從失敗中重新站起來的能力。

阿爾戈特和米隆?斯佩克特（Argote and Miron-Spektor，2011）認為“學習者的知識是經驗與情境相

互作用創(chuàng)造的”（p.1124）。問題隨之而來：經驗的哪些要素最能支持知識生成和高階思維？據此研究，從業(yè)者建立了囊括成功經驗和失敗教訓的心智模式（Jonassen,2011；Kolodner et al.,2004；Schank，1999）。目前，大部分有關失敗的實證研究存于職場學習文獻中。研究發(fā)現(xiàn)，學習者在面對錯誤時會將經驗作為催化劑來識別具體的故障（故障狀態(tài)），進行因果推理（Ellis et al.,2006；Ellis,2011）、評估（Mathan and Koedinger，2005）和自我調節(jié)（Lannin et al.，2007)。這些反過來又允許學習者了解如何使用經驗來解決新的問題，該過程稱為“類比遷移”（Casale et al.,2012；Holyoak and Koh，1987）。因此，在培養(yǎng)成功解決問題的技能時，對失敗進行反思可能是一個重要的學習方面（Hong and Choi，2011）。

考慮到從業(yè)者問題解決的研究以及對非良構學習策略的重視，人們可能會進一步認為，讓學習者在傳統(tǒng)教育情境中受挫能夠更好地幫助他們應對該領域內解決問題的復雜性。再者，在學習系統(tǒng)的教學設計中策略地運用對失敗的反思可能具有教學效益。正如喬納森（Jonassen，1997）所提出的，接觸失敗有助于學習者識別因果關系并運用新知識來解決問題（p.72)。然而，描述如何將失敗整合到學習系統(tǒng)中的非良構問題的設計模型非常少。相反，現(xiàn)有的模型設計是基于專家如何成功進行領域特定問題的研究，強調避免失敗，采用有效果和結構化的方法。在現(xiàn)有文獻的基礎上，我們認為失敗是必要的學習體驗，需要對此深入研究，使學習者為解決界定含糊的現(xiàn)實問題做好準備。

有鑒于此，本文首先概述與失敗主題密切相關的框架和主流理論。具體來說，我們將討論每個理論所涉及的認知過程和相關研究。在研究的基礎上，我們將提出一個統(tǒng)一的學習失敗框架，接著探討可以納入未來學習系統(tǒng)的受挫教學設計指南。最后，鑒于受挫教學設計的優(yōu)點，為后期研究提供思路和方向。

二、失敗理論

鑒于問題的內部因素和外部因素，非良構問題往往是復雜的，具有多種解決方案（Jonassen,2011；Jonassen and Hung，2008）。內部因素包括解決問題所需的知識和個體的熟練程度。外部因素描述了問題的復雜性、替代解決方案的可行性及解決方案的不確定性。其中，不確定性被定義為如何使用個體或群體的可用信息來繼續(xù)開展任務的模糊狀態(tài)（Bar-Anan et al.，2009)。當出現(xiàn)不確定性時，個人執(zhí)行錯誤決策的可能性會增大，因此，更容易失敗。對缺乏解決問題相關知識的新手而言，這一點尤甚（Bar-Anan et al.，2009；Dugas et al.，2005）。

各派理論觸及失敗的各個層面，使用的術語有認知干擾（Piaget，1977）、僵局（VanLehn，1988）、失?。↘apur，2012）、腳本偏差（Schank，1999）和失誤（Gartmeier et al.，2008，2010）等。文獻中所用術語的差異使人們更難理解失敗在學習中的運用。結合相關理論與實證研究，我們嘗試厘清失敗文獻的理論和認知因素，并且闡述其在學習系統(tǒng)設計策略中的應用價值?？偠灾?，這些理論表明失敗會引發(fā)失敗節(jié)點的探究過程，這在成功的體驗中是不會出現(xiàn)的。探究過程是任何非良構問題解決的關鍵組成部分，因為它讓學習者提出更多的問題，確定故障的潛在原因，提出有關原因的假設，并找到證據來證明（de Jong and Lazonder，2014；Herrington et al.,2014；Lazonder，2014）。一旦明確了故障狀態(tài)，學習者就會加深對因果關系的了解，并且在故障源頭糾正解決方案。在派生的新解決方案基礎上，學習者能夠實施一個全新解決方案，并根據前面提到的參數確定該方案是否合適。支持受挫理論的實證研究文獻表明，該過程改善了心智模式，加深了對現(xiàn)象的概念理解，對遷移有幫助（Gartmeier et al.，2010；Kapur，2012；Tawfik and Jonassen，2013）。

失敗概念作為復雜問題解決和學習的一個組成部分，許多領域都做出了探討。然而，關于各派理論的相似與不同之處并沒有全面的概述。因此，本論文就教育心理學、認知科學與職場學習學科視域下的主流失敗理論進行闡述。

（一）皮亞杰的認知失衡

涉及失敗分析的一個重要理論是皮亞杰（Piaget，1977）的認知發(fā)展理論。皮亞杰認為學習涉及兩個主要的認知過程：同化和順應。同化需要將外部事件或經驗整合到現(xiàn)有圖式中，而順應涉及修正現(xiàn)有的圖式以適應外部現(xiàn)實并對不易同化的事件做出解釋（Piage，1952；Tudge，1993）。在同化與順應的過程中，皮亞杰認為，“干擾”（perturbations）是最基本的學習，干擾會打破當前的認知平衡導致失衡，然后重建平衡，最終達到新的平衡（Piaget et al.，1985）。

認知失衡（cognitive disequilibrium）的因素對學習至關重要，因為當個體意識到自己的現(xiàn)有圖式不足以處理新信息時，認知失衡可以驅使個體調整或改變現(xiàn)有的認知結構（Piaget，1977）。皮亞杰提出，一個新的平衡狀態(tài)會與更強大、更全面的圖式同步出現(xiàn)。具體來說，這種新的圖式重建了平衡狀態(tài)，知識空白、矛盾和不協(xié)調能得以補救。通過克服干擾和恢復平衡的迭代，學生的認知圖式結構被轉化為更高層次的認知圖式（Renner et al.，1976）。

（二）僵局驅動式學習理論

“僵局驅動式學習”（impasse-driven learning）是另一種方法，試圖解釋學習者在良構問題中遇到僵局如何修復或處理錯誤的知識（VanLehn，1988）。該理論擴展了皮亞杰的觀點，聚焦探討如何驅使學生陷入僵局，促進探究學習。范冷（VanLehn）及其同事認為，僵局是學習者在學習過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或表達不確定性的一種情況（Brown and VanLehn,1980；Jones and VanLehn,1994；VanLehn et al.,2003)。根據僵局驅動式學習理論，當學習者對手頭問題的具體知識缺乏全面了解時，就會陷入僵局（Blumberg et al.,2008；VanLehn,1988）。它與皮亞杰（1952）所描述的干擾類似，該理論認為，在遇到并發(fā)現(xiàn)僵局時，學習者能夠進行深入探究、審慎思考并修正現(xiàn)有的心智模式（D’Mello et al.，2014），以期避免類似的僵局或更加有效地處理類似情況。該理論主張在學習者不能解開僵局的時候進行干預。

關于僵局驅動式學習的早期研究往往側重于學習程序技能時遇到的故障狀態(tài)（Brown and VanLehn，1980；VanLehn，1988）。范冷及其同事發(fā)現(xiàn)，學習者在沒有外部資源如教師或教科書的情況時，試圖獨立修復僵局來執(zhí)行程序并解決問題。然而，在過程中往往出錯。學習者需要必要的教學干預來克服僵局，在適當的錯誤狀態(tài)下進行正確規(guī)則的引導。因此，范冷（VanLehn，1988）提出“沒有僵局就沒有學習”（p.32) 。然而，如果學習者在推理上持續(xù)犯錯，那么他將會重復同樣的錯誤而全然不知。

目前為止，一些研究是從僵局驅動式的學習視角來研究學習結果的。例如，范冷（VanLehnet al.，2003）發(fā)現(xiàn)，輔導中的僵局似乎增加了學習機會；沒有經歷過僵局，學習者很少求助教程和解釋。因此，研究人員建議，教師應該刻意為學習者設置僵局，促使他們尋找解決方案，對解決方案進行解釋，并且只有在學習者無法提供解釋的情況下進行干預。這樣，由僵局產生的混亂能發(fā)起探究，造成學習者認知系統(tǒng)重組，并促進學業(yè)。狄梅洛（D’Melloet al.,2014）在使用各派心理學理論中互相矛盾的信息給心理學本科生設計僵局時，發(fā)現(xiàn)類似的研究結果。研究結果表明經歷僵局的學習者測試后評分優(yōu)勢顯著。

（三）合理失敗

卡普爾（Kapur，2008）提出的合理失敗是另一種教育心理學理論。該理論認為應該推遲支持，使學生陷入僵局，作為問題解決時形成觀點和鞏固解決方案的方法。在此之前，學習模式的取向是定期向學生提供必要的支持，以避免沮喪和失敗。僵局驅動式學習的研究往往聚焦程序技能，而合理失敗是對良構問題和非良構問題解決中錯誤所起作用的研究。

卡普爾（2011）從皮亞杰的認知失衡理論（1977）著手，發(fā)現(xiàn)在解決問題的過程中，孩子在生成和整合這兩個不同的階段中出現(xiàn)“合理失敗”。類似于皮亞杰的順應概念，“生成”（generation）包括團隊成員合作解決問題時，對約束條件、解釋和解決方案的探索?！罢稀保╟onsolidation）階段允許同伴進行比較、對比和最終確定解決方案。合理失敗的研究者認為，有意延遲的腳手架使學習者更有創(chuàng)造力，提出更多的解決方案，促進類比遷移（Kapur，2011）。像挫折驅動記憶理論（參見下一節(jié)；Schank，1999）一樣，合理失敗認為，當學習者面臨新任務時，會參考之前的失敗經驗，從而更大程度激活并實現(xiàn)既有知識的分化。此外，學習者有機會識別概念的關鍵特征，加深對現(xiàn)象的了解（Kapur，2011）。

從合理失敗的角度進行的研究（Kapur,2008，2010，2011）發(fā)現(xiàn)，推遲數學問題解決過程中的結構支持，學生在遷移任務中相比“講解和練習”（LP）條件下有更好的表現(xiàn)。也就是說，處于延遲支持狀態(tài)的人更有可能遇到失敗。他們的研究結果還表明，推遲支持的學習者在良構問題和非良構問題的遷移任務中表現(xiàn)優(yōu)于接受講解式教學的學習者（Kapur，2009）。這一結果在復雜問題解決中也得到證實，其中包括良構和高階應用項目的非良構任務中的教師支持（Kapur，2011）。研究發(fā)現(xiàn)，合理失敗方法能使學習者自行修復失敗，并使用干預后講解來修正理解。

如前所述，這種理論方法與皮亞杰（1977）認知失衡的概念有異曲同工之妙。此外，在學習中有意延遲支持方面，合理失敗與僵局驅動式學習也有著相似之處。然而，與僵局驅動式學習相反，合理失敗不建議基于困境出現(xiàn)的具體時間間隔進行干預。

（四）基于案例推理的挫折驅動記憶

挫折驅動記憶（failure-driven memory）是羅杰·尚克（Roger Schank）在案例式推理（CBR）的框架下提出的經驗學習的認知科學模型。根據案例式推理，由于經常碰到類似情況，個人以腳本的形式開發(fā)出強大的記憶體結構，概括出問題解決的策略（Schmidt and Rikers，2007）。成功案例加強了現(xiàn)有腳本，使處理過程變得單調，挫折驅動的記憶理論（Schank，1999）認為，失敗的經歷會激活腳本并對其進行修改。

對失敗經歷的處理與成功經歷有很大不同（見圖1）。遇到失敗時，案例式推理提出個體首先嘗試找到相關的更高層次的知識結構來進行處理。如果記憶中搜尋不到適合挫折的內容，就會產生一個新的記憶路徑作為未來解決問題的新基礎。也就是說，如果經驗最初被“分類為有趣的偏差，‘經驗’作為腳本的一部分，起補充作用并充當預測的來源”（Schank 1999，p.53）。預測同時產生了替代信念，用以解釋失敗經歷的目標或行為，這在成功案例的單調處理中是不會產生的（Schank，1999）。最后，作為新記憶創(chuàng)建附加索引。隨著個人經常遭遇挫折挑戰(zhàn)現(xiàn)有腳本，一個新的更全面的腳本得以形成。

圖1 挫折驅動記憶理論（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.981）

根據案例式推理中的挫折驅動記憶理論，對失敗緣由的調查會促成腳本修訂與概念變化。此外，遇到挫折的個體能夠更好地檢索記憶以避免在將來發(fā)生同樣的錯誤（Schank，1982）。因此，克羅德納（Kolodner et al.，2004）建議，通過提供涵蓋從業(yè)者經驗的案例圖書館技術來促進基于案例的推理。類似地，陶菲克和喬納森（Tawfik and Jonassen，2013）發(fā)現(xiàn)，在辯論任務期間訪問受挫案例的學習者在衡量論辯反駁和整體得分方面占優(yōu)勢。他們還認為，失敗案例有助于產生替代觀點，導致更高的論辯評分。

案例式推理和挫折驅動記憶經常被引用（Schank，1999），但相關實證研究屈指可數。該理論與之前的理論類似，主要聚焦對失敗的探究和解釋。然而，挫折驅動的記憶理論是獨一無二的，該理論強調失敗能支持提取情景記憶及其在解決相關問題中的應用。

（五）職場學習中的負面知識

“負面知識”（negative knowledge，Gartmeier et al.，2008，2010）是借鑒了體驗式學習理論（Kolb，2014) ，將其用于職場文獻學習的新方法。體驗式學習通常側重于從經驗習得，而負面知識則關注職場的失敗經歷如何產生的原因分析，以及與同行開發(fā)新的職場策略以避免未來的錯誤。根據負面知識，失敗是職場學習的核心，作為一種“心智警告”（mental warning）來調整個體的認知結構（Cope,2011；Ellis et al.，2006)。鮑爾和馬爾德（Bauer and Mulder，2007）認為，在復雜的領域失誤變得越來越普遍，如醫(yī)學和法律實務，從業(yè)人員需要不斷擴大知識面。與挫折驅動記憶理論（Schank，1999）類似，格特麥爾等（Gartmeier et al.，2010）闡述了運用由失敗經驗產生的“負面知識”的重要性，并將經驗視作學習機會。

格特麥爾等（Gartmeier et al.，2008；2010）研究職場失誤經驗，確定了負面知識的三個潛在好處：增加行動的確定性，提高行動中的效率和提高反思質量。行動的確定性得以增加是因為負面知識說明了可能會被忽視的潛在負面結果。一旦個體意識到避免失敗的潛在途徑，未來的決策會更有效率。負面知識促進了對行動的反思（Schon，1984）。與合理失敗一樣（Kapur，2011），犯錯有助于新方案和問題解決方法的創(chuàng)意生成，這點在成功經驗中難以企及（Hoeve and Nieuwenhuis，2006；Parviainen and Eriksson，2006）。因此，深入研究失敗經歷可以使個體更全面地理解這一現(xiàn)象。

基于案例式推理和挫折驅動的記憶，該理論強調了個體如何與其他從業(yè)者一起研究失敗并從中找出經驗教訓。但是，該理論尤其注重失敗在修正錯誤決策中的作用。因此，這種方法強調了情境化失敗的重要性，以及各實踐社區(qū)如何協(xié)作克服職場失誤來解決現(xiàn)存問題。與合理失敗和挫折驅動的記憶理論相類似，該理論關注如何將這些經驗用于解決未來的問題。

三、挫折驅動問題解決的統(tǒng)一框架

其中一個共同點是，失敗對學習者的現(xiàn)有心智模式提出了挑戰(zhàn)。為了做到這一點，學習者首先必須給問題解決的目標下定義，這樣才能確定成功或失敗的參數和條件（見圖 3）。這一點前述各派理論已涉及，即學習者首先試圖在現(xiàn)有知識結構中同化問題情境。與之類似，案例式推理（Kolodner et al.，2004）和負面知識（Gartmeier et al.，2010）表明，學習者根據以前的經驗構建腳本來尋求解決方案。一旦明確了這些方面，學習者就會依據現(xiàn)有知識結構尋求解決方案。界定問題是顯而易見的，也是非常重要的，因為它使得學習者更好地識別挫折的發(fā)生。因此，學習者可以進行診斷并從失敗中學習。

上述各派理論展示了各自獨特的視角，共同之處在于對解決問題時失敗所起作用的描述。此外，每個理論都從各自領域，運用不同術語，詮釋了失敗的好處。考慮到理論觀點和實證研究的復雜，理解如何應用這些方法并不容易。鑒于此，本節(jié)試圖構建統(tǒng)一失敗框架（見圖2）。

圖2 統(tǒng)一失敗框架（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.983）

圖3 基于成功的問題解決（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.984）

學習者在初次嘗試時無法解決問題，他們就會進入基于失敗的問題解決循環(huán)（見圖4）。根據所有的理論，失敗會挑戰(zhàn)現(xiàn)有的心智模式，文獻描述將其描述為干擾（Piaget，1977）、僵局（VanLehn，1988）、失?。↘apur，2012）、腳本偏差（Schank，1999）和失誤（Gartmeier et al.，2008, 2010）。每個理論都認為，學習者應對所識別的故障狀態(tài)進行探究，以確定失誤發(fā)生的地方。

失敗理論認為一旦尋求解決方案，錯誤糾正便隨之而來。具體而言，相關理論例如合理失?。↘apur，2011）和負面知識（Gartmeier et al.，2008）明確地描述了修正后的解決方案生成是經驗的一個關鍵組成部分。在這個階段，學習者會解決以前潛在的而經由失敗凸顯出來的問題。得出合理的解決方案后，個體對其進行整合，對適當的解決方案進行論證，并應用新知識來解決問題。一旦修正后的解決方案得到應用，學習者就能夠根據成功和失敗的預定義參數來評估解決方案的可行性。如果失誤再次出現(xiàn)，學習者將通過受挫模型反復研究，直到取得成功。

圖4 基于失敗的問題解決（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.984）

在上述的理論中，通過綜合分析失敗的啟發(fā)可以構建一個新的修訂的認知結構。例如，皮亞杰（Piaget，1977）認為心智模式順應失衡。類似地，案例式推理的挫折驅動記憶理論（Schank，1999）提出生成一個更全面的包含失誤及失敗原因的腳本。心智模式變得完善，諸如合理失?。↘apur,2011）和負面知識（Gartmeier et al.，2008，2010）等理論表明，學習者從挫折中恢復后能更好地進行類比轉移（見圖 5）。

圖5 心智模式拓展與遷移（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.985）

四、學習環(huán)境設計的應用

瑞澤（Reiser，2004）提出，教學系統(tǒng)應該在何時提供支持和何時允許“學習者以有效方式面對領域復雜性”間找到平衡（p.287）。迄今為止，許多學習環(huán)境旨在從認知科學和教育心理學的視角，通過協(xié)作解決問題，有效和系統(tǒng)地培養(yǎng)學習者。然而，對教學設計模型的回顧表明，失敗雖然是間接的，卻是這些方法的一個組成部分。例如，喬納森（Jonassen，1997）認為，非良構的問題對學習者造成矛盾；當學習者遇到不一致時，在尋求解決方案時會遇到小失敗。因此，喬納森（1997）的非良構問題解決模型的最后一步提出，允許學習者調整解決方案，因為一次就能處理好的問題非常少。同樣地，葛和蘭德（Ge and Land，2003）提出了一個設計模型，允許學習者在問題解決后評估解決方案的成敗。洪和蔡（Hong and Choi，2011）也提出，問題解決過程中的反思應當以界定成敗條件、監(jiān)測失誤與錯誤概念為導向，并通過迭代過程對失敗進行補救。因此，每個模型都隱含地表明，允許學習者在遇到失敗時修正問題解決的方法。然而，將失敗用于學習系統(tǒng)設計的模型還沒有明確界定。

上述失敗的理論表明，這些小失?。ㄐ〈煺郏┛梢酝ㄟ^闡明之前的錯誤概念、識別因果推理的失誤以及尋求關于失敗根源的提案來解決問題的表征。失敗有助于構建問題的圖式，使具體的故障狀態(tài)變得清晰起來，因此在尋求解決方案中提供了協(xié)助解決失敗的機會?；谶@項研究，我們認為，學習系統(tǒng)設計的實踐應該支持這種非良構問題解決，并在策略性上允許學習者把面對失敗和克服失敗作為其學習經驗的一部分。如前所述，教育工作者可能無意中避免了學生對非良構問題的復雜性和動態(tài)性的把握，從而忽視了失敗的好處。鑒于前面提到的這些理論，我們建議在設計中運用失敗時應遵循下述準則。

五、學習系統(tǒng)設計和失敗的統(tǒng)一模型

（一）設計原則1：允許學習者辨別失敗

界定失敗的條件。上述理論中一貫的主題是個人應該能夠辨別和界定失敗經驗。例如，在皮亞杰的理論（1977）和挫折驅動的記憶理論（Schank，1999）中，學習者必須確定認知失衡，并將經驗分類為偏離期望。同樣地，格特麥爾等人（Gartmeieret al.，2008）認為：“在解決問題的過程中意識到哪些方法不太 理想或避免采取什么行動有助于個體在專業(yè)實踐中的確定性概念?！保╬.87）雖然定義失敗是理論的隱含元素，但是由于多種原因，這也是學習系統(tǒng)設計中的一個重要方面?；谏鲜鑫墨I，失敗鼓勵學習者了解給定解決方案的嘗試結果（Gartmeier et al.，2010；Schank，1999）。如果這些條件沒有闡明，那么將來在尋求解決方案時不可能將其用于故障狀態(tài)的調查。

辨別失敗的視角。知識是社會構建的，因此，如何為給定的情境定義失敗觀點各異（Spiro et al.，1998)。在個體構建初始假設和失敗參數之后，教學系統(tǒng)應允許團體從替代視角協(xié)商并重新定義成功與失敗。一旦學習者明確了目標，他們就可以從其他角度識別出界定的小失敗是與目標相一致還是阻礙了目標的實現(xiàn)，并以此作為提高認知靈活性的方法。

（二）設計原則2：在學習環(huán)境的設計中有意設置障礙

在上述基于失敗的模型中，失敗是學習體驗有意設計的一部分，是改善心智模式的方法。例如，僵局驅動學習（VanLehn et al.，2003）和合理失?。↘apur，2011）認為應該推遲支持來增加遭遇失敗的可能性。從認知科學的角度來看，挫折驅動記憶理論（Schank，1999）和負面知識（Gartmeier et al.，2010）認為，探究是因遇到錯誤而發(fā)生的。這些理論都認為，誘導失敗是學習體驗有意為之的一個方面，而不是其副產品。這一點很重要，因為學習者一旦構建問題，就不會質疑初始問題空間。相反，他們會尋求最有效的問題解決路徑（Jonassen，2011），潛在地繞過從失敗中深層次學習的機會。因此，通過延遲支持迫使團體成員遇到失敗，這可能是重要的教學設計特征。

基于失敗的問題提示。由于學習者可能無法完全了解失敗相關的變量，教學系統(tǒng)中可以嵌入額外的支持使學習者能夠充分探索學到的經驗和教訓。基于文本的問題提示或教學代理可以提出假設的因果推理問題，例如：“你當前的解決方案可能失敗的方式是什么？”“請指出解決方案的不足之處?！薄澳銈兊耐评砜赡苡心男╁e誤？”這些問題有助于學習者及時考慮失敗的場景并識別潛在的錯誤概念。反過來可以啟迪團隊成員思考被忽視的因果情形。

應用這一原則的另一種方法是通過嵌入提示，故意造成不太理想的解決方案或可疑決策，從而導致受控的小失敗。例如，針對政策問題設計的學習環(huán)境的嵌入可能會使問題更嚴峻，從而導致失誤的提示（例如“你有哪些利用現(xiàn)有燃料的最便宜的方法？”）。后續(xù)的問題提示可能會導致學習者通過一系列小失敗進一步探索問題空間（諸如“如果二氧化碳水平持續(xù)上升，氣候變化的持久影響將會如何？”），通過要求學習者根據某個變量來確定具體的場景和結果，他們更有可能在更大的問題空間內理解給定的概念及其變異性（Lorch et al.，2010）。

生成基于失敗的因果模型。還可以要求學習者提出因果模型，從特定視角看待模型可能導致失敗的解決方案。因為因果相關的事件揭示了成功或失敗的解決方案如何影響決策，所以了解這些事件至關重要(Jonassen，2011) 。使用基于失敗的方法，學習環(huán)境能夠支撐決策的第一個初始階段，并促使學習者完成因果推理鏈（例如，減少教育機會將導致……；水危機對弱勢群體造成以下影響……），再一次明確提示學習者假設失敗的場景，而不是繞過去。換言之，可利用設計原則1中（辨別失?。κ〉亩x。當學習者闡述各項成果和理想解決方案時，可以與小組成員一起討論小失敗的后果及具體的故障狀態(tài)。

失敗的模擬。合理失敗（Kapur,2010）、挫折驅動記憶理論（Schank，1999）和負面知識（Gartmeier et al.，2008）認為，失敗是有益的，失敗使學習者能夠為未來的問題解決找尋經驗。因為一些問題的失敗可能難以復制（例如，昂貴的商業(yè)決策、醫(yī)療錯誤），學習環(huán)境可以提供案例庫作為一系列基于失敗的敘述，以便學習者及時訪問資源。例如，學習者可以訪問一個有關未改變成人處方劑量可能會增加兒童過度服藥的風險的失敗敘述。案例圖書館的學習環(huán)境或將失敗敘述嵌入戰(zhàn)略決策點的教學代理，能夠允許學習者在調查案例的因果聯(lián)系時參與意義構建和問題生成。在案例圖書館和教學代理的例子中，學習者在分析情境、問題描述、問題解決建模、嵌入式概念以及模型提供的失敗解決方面進行協(xié)作意義建構。

（三）設計原則3：支持對類比遷移失敗的探究

探究和假設生成。許多學習設計中，團體成員在非良構問題解決任務之初就會進行假設。通常，這些假設被設計為催化劑以識別問題的潛在原因。反過來又允許學習者在體驗之前構思和表達想法。然而，基于挫折的設計可以從不同的角度融入學習系統(tǒng)。在上述理論中，遭遇失敗后就會進行學習，即失敗是刺激，促使學習者反思自己的經驗和錯誤概念（Piaget，1977；Kapur,2011；Gartmeier et al.,2010；Schank,1999；VanLehn et al.，2003)。與成功的設計相反，基于失敗的方法可以在系統(tǒng)中提供空間以生成假設，并在設計失敗發(fā)生后進行探究。

對失敗進行反思。失敗應該鼓勵學習者反思他們的錯誤概念和修正他們的理解。具體而言，必須考慮導致失敗的決策過程以及影響未來預期成果的推論假設。學習者在失敗經歷中應用的反思的性質將影響學習的質量，但反思的做法對學習者而言是一項具有挑戰(zhàn)性的任務（Schon， 1987）。因此，對學習者就有關如何反思失敗經驗進行適當指導至關重要。

在系統(tǒng)設計方面，失敗反思的主要目標是為學習者提供機會從失敗經驗中提取高層次的抽象經驗（Schank，1999）。基于反思文獻，有三個方面可以產生反思推理的平衡方法：個體內省、失敗情境的構件（artifacts）和系統(tǒng)的失敗認識（Hong and Choi，2011）。在個體內省方面，可以給個人提供反思他們目前的知識、信念和因果關系的問題支架（Boud et al.，2013)。在失敗情境的構件方面，可以引導參與者反思解決問題所依賴的構件（系統(tǒng)組件、錯誤的手冊和不適當的協(xié)議）。最后，學習者反思失敗發(fā)生的大背景，如政策、文化和資源也是非常重要的。引導學習者從三個方面對失敗進行全局反思。

確定遷移的機會。失敗的主要學習益處在于其有助于揭示因果推理的過度簡化。事實上，上述的理論框架強調了解決小失敗后的類比遷移元素。例如，挫折驅動的記憶理論（Schank， 1999）表明，學習者為了重復使用經驗以解決新問題需要對其進行修正和保留。同樣地，合理失敗則認為失敗有助于激活先前的知識差異化，從而為新任務帶來更有效的檢索（Kapur，2011）。從失敗中總結經驗教訓并不難。雖然失敗可能是特定情境下的產物，但學習者應該了解小失敗是如何安置于情境的動態(tài)和復雜性之中的。

克服這種情況的一種方法是讓學習者在不同條件下評估變量。在多個情境中提出一個概念，反過來，學習者可以生成更高層次的抽象理解（Schank，1999）。例如，要求學習者解決政策分析的學習環(huán)境能讓學習者思考城市環(huán)境中失敗的解決方案在鄉(xiāng)村環(huán)境中成功的可能。同樣，為材料科學課程設計的學習技術也可以質疑在富含水分的氣候中腐蝕問題的不同。由于未能澄清錯誤概念，指明如何在其他情境中成功使用相同的策略，可能會消除延續(xù)經驗和過度簡化教訓的趨勢。通過允許學習環(huán)境中某些參數的靈活性和可操縱性，學習者能夠劃分適當的遷移條件。

（四）設計原則4：支持生成解決方案來應對失敗

可以說，每個失敗理論中最重要的因素是學習者如何解決小失敗，并在尋求解決方案的過程中從經驗中獲得積極的意義。例如，合理失敗表明，學習者應該形成想法并鞏固解決方案以期克服界定的失?。↘apur，2008）。根據挫折驅動記憶理論（Schank,1982，1999）和負面知識（Gartmeier et al.，2008，2010)，失敗的經驗充當預測推動力、自我解釋以及為什么經驗可能造成目標細分的因果推理。在這些方法中，當學習者解決了錯誤概念時，關于失敗根源的調查導致了觀念轉變。因此，這些小失敗可以在解決問題時被視為迭代，最終形成解決方案以及加深對問題空間的理解。隨著每一次失敗的反復，學習者都有機會修正他們對這一現(xiàn)象的認識和理解。

通過學習系統(tǒng)設計能很好地支持這一點。首先，可以在學習環(huán)境中提供討論提示，以解決遭遇的失敗并記錄對這些小失敗的解決方案。其次，系統(tǒng)可以提供機會假設解決方案，并使用模擬測試知識。在因果模擬示例中，編輯或添加一個新路徑的功能，討論如何修改因果鏈以成功解決問題。在案例圖書館的例子中，可以在學習環(huán)境中提供額外的空間給學習者討論案例的失敗及其對主要問題的可遷移性。這樣，學習者會識別和修改潛在的失敗原因，并運用這些經驗教訓來尋求更好的終極解決方案。

六、結論和未來的研究方向

來自眾多領域的理論表明，失敗是學習過程的一個基本面。然而，文獻中存在不足，因為學習設計往往聚焦給學習者提供支持的成功解決問題的模板。為了更好地把學習者打造成成功的從業(yè)者，教育工作者應該為學習者提供在問題解決過程中遇到和克服失敗的機會，作為改進現(xiàn)存心智模式并促進觀念轉變的一種方法。與成功的問題解決模型相比，策略性地采用失敗的學習系統(tǒng)可能會帶來有益的啟示。

既往文獻表明，對基于失敗的系統(tǒng)設計的研究還有很多機會。未來應進一步研究以了解運用基于失敗的策略最合適的形式和運用時機；研究在各種問題類型中失敗的作用；研究確定專業(yè)知識如何與失敗相互作用；研究學習者情感方面在失敗中的重要作用。

文 獻 來 源：Andrew A.Tawfik，Hui Rong and Ikseon Choi.Failing to learn: towards a unified design approach for failurebased learning.Education Technology Research Development(2015) 63：975–994. DOI 10.1007/s11423-015-9399-0.

Failing to Learn: Towards a Unified Design Approach for Failure-based Learning

Authors:Andrew A.Tawfik1,Hui Rong2,Ikseon Choi2;Compilers:XIONG Yuan3,SHENG Qunli4
(1.Northern Illinois University; 2.The University of Georgia;
3.School of International Education,Zhejiang Business College,Hang zhou,Zhe Jiang,china 310053;4.College of Education,Zhejiang University,Hang zhou,Zhe Jiang,china 310028)

To date,many instructional systems are designed to support learners as they progress through a problem-solving task.Often these systems are designed in accordance with instructional design models that progress the learner efficiently through the problem-solving process.However,theories from various fields have discussed failure as a strategic way to engender learning.Although researchers suggest that failure may be an element of problem-solving,no models have discussed how to employ failure strategically within instructional design.Given this gap,we first present failure-based research from various theoretical frameworks.Based on the research,we proffer failure-based principles for learning systems design.Implications and future research are also discussed.

Failure;Problem-solving;Unified theory;Instructional design;Case-based reasoning;Productive failure

G 4

A

2096-0069（2017）06-0084-09

2017-10-08

教育部2016年度人文社會科學研究規(guī)劃基金項目“學習科學視域下教學設計理論發(fā)展研究——促進高階能力的學習環(huán)境設計”（16YJA880033）

安德魯·A. 陶菲克（Andrew A. Tawfik），北伊利諾伊大學教育技術研究與評估系助理教授；榮慧（Hui Rong），喬治亞大學學習設計與技術專業(yè)博士生；伊克仍·超（Ikseon Choi），喬治亞大學學習設計與技術專業(yè)助理教授；熊媛（1980— ），女，湖北黃梅人，浙江商業(yè)職業(yè)技術學院國際交流學院講師，研究方向為外語教育學；盛群力（1957— ）,男，上海崇明人，浙江大學教育學院課程與學習科學系教授，研究方向為教學理論與設計。

(責任編輯 杜丹丹)