有效失敗融入非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的路徑探索

摘 要：校外非正式學(xué)習(xí)情境中的社會(huì)大課堂是實(shí)現(xiàn)我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展的重要突破點(diǎn)，非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)提高科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用?！坝行　边@一創(chuàng)新的學(xué)習(xí)理論，不僅能提高學(xué)習(xí)者的問題解決能力，還可促進(jìn)其知識(shí)遷移以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)有效的深度學(xué)習(xí)。有效失敗與非正式科學(xué)學(xué)習(xí)因開放包容的氛圍、主動(dòng)建構(gòu)的認(rèn)識(shí)論特點(diǎn)以及富裕的時(shí)空資源互相嚙合。在當(dāng)前非正式科學(xué)教育亟待發(fā)展的背景下，將有效失敗引入我國(guó)非正式科學(xué)學(xué)習(xí)中，或可為我國(guó)校外非正式科學(xué)教育注入鮮活的理論生命力。本文基于對(duì)有效失敗內(nèi)涵原則的剖析，以具體案例探索有效失敗融入非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)之路徑，以期為我國(guó)后續(xù)基于有效失敗理論的校外非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)提供參考。

關(guān)鍵詞：校外教育；非正式科學(xué)學(xué)習(xí)；有效失??；案例分析

中圖分類號(hào)：G521 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-8502（2024）06-0091-15

2023年5月，教育部等十八部門發(fā)文指出，要推動(dòng)中小學(xué)科學(xué)教育學(xué)校主陣地與社會(huì)大課堂有機(jī)銜接，提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)[1]。作為個(gè)體生命周期中占比更大的非正式學(xué)習(xí)情境，其中的非正式科學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)青少年的科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展尤為重要，有效失敗的融入則能進(jìn)一步提升非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的育人效果。目前，大多數(shù)學(xué)校課程往往仍將失敗視為負(fù)面結(jié)果而非學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)[2]，分?jǐn)?shù)、成績(jī)?nèi)耘f被看作應(yīng)試教育成果的“風(fēng)向標(biāo)”[3]，但以分?jǐn)?shù)、升學(xué)率等指標(biāo)衡量出的“成功”并不等同于學(xué)習(xí)者發(fā)生了有價(jià)值的學(xué)習(xí)。已有研究證明，讓學(xué)習(xí)者經(jīng)歷有效的失敗對(duì)學(xué)習(xí)者的概念理解、知識(shí)遷移及長(zhǎng)遠(yuǎn)學(xué)習(xí)效果有顯著作用[4]，將失敗合理運(yùn)用于教學(xué)當(dāng)中對(duì)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)具有重要價(jià)值。從失敗中學(xué)習(xí)需要開放包容的氛圍[5]，社會(huì)大課堂的校外非正式學(xué)習(xí)環(huán)境為此提供了優(yōu)質(zhì)平臺(tái)。本文首先梳理了有效失敗的內(nèi)涵及設(shè)計(jì)模型，并在此基礎(chǔ)上介紹了如何利用多元支持使有效失敗與非正式科學(xué)學(xué)習(xí)深度融合；之后通過具體案例厘清了有效失敗與非正式科學(xué)學(xué)習(xí)互動(dòng)融合的設(shè)計(jì)原則及對(duì)應(yīng)實(shí)施策略，探索了兩者融合的實(shí)踐路徑，從而為我國(guó)校外非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與開展提供啟發(fā)借鑒。

一、有效失敗何以帶來有效學(xué)習(xí)

在皮亞杰的同化與順應(yīng)過程中，“擾動(dòng)”觸發(fā)認(rèn)知失衡，推動(dòng)學(xué)習(xí)者糾正知識(shí)缺口和矛盾，超越已有狀態(tài)進(jìn)入新推理狀態(tài)，原有圖式被更強(qiáng)大、更全面的認(rèn)知圖式所替代，達(dá)成新平衡。范冷（Kurt VanLehn）曾指出，當(dāng)學(xué)習(xí)者在解決問題的過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或表達(dá)不確定性的情況陷入僵局（即無法繼續(xù)前進(jìn)的情況），同時(shí)學(xué)習(xí)者又缺乏對(duì)與手頭問題相關(guān)的特定知識(shí)的完整理解時(shí)，他們會(huì)被迫尋找新的解決方法，從而產(chǎn)生促進(jìn)學(xué)習(xí)和理解的僵局驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)（impasse-driven learning）。卡普爾（Kapur Manu）在上述理論的啟發(fā)下提出了有效失?。╬roductive failure）的概念。

（一）有效失敗的內(nèi)涵：學(xué)習(xí)者為何能從失敗中學(xué)習(xí)

有效失敗是指在真實(shí)且復(fù)雜的劣構(gòu)問題導(dǎo)向下，學(xué)習(xí)者缺乏與解決目標(biāo)問題有關(guān)的核心概念，教學(xué)支架延遲介入，學(xué)習(xí)者無法順利解決問題，從而在失敗中反復(fù)探索與反思。這個(gè)過程能充分激活學(xué)習(xí)者已有知識(shí)，并使之意識(shí)到與目標(biāo)概念的差距，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)目標(biāo)概念核心特征的關(guān)注與理解，從而發(fā)生長(zhǎng)遠(yuǎn)有價(jià)值的深度學(xué)習(xí)[6][7]。相比于直接教學(xué)，學(xué)習(xí)者會(huì)從有效失敗中學(xué)到更多 [8]。學(xué)習(xí)者帶著頭腦中的先驗(yàn)知識(shí)學(xué)習(xí)新內(nèi)容，在直接教學(xué)（direct instruction）中，教學(xué)支架的呈現(xiàn)往往相對(duì)過于迅速，學(xué)習(xí)者缺乏充足時(shí)間來激活先驗(yàn)知識(shí)，以及分辨先驗(yàn)知識(shí)與目標(biāo)概念之間的差異，對(duì)多樣化新解決方案的探索被限制。若學(xué)習(xí)目標(biāo)聚焦于獲取解決問題所需的基礎(chǔ)知識(shí)而非相應(yīng)的概念理解和遷移能力，直接教學(xué)的方法可能會(huì)有效果[9]。有效失敗則與之不同，相較于教科書中學(xué)習(xí)者要么順利完成要么直接放棄的良構(gòu)問題[10] ，有效失敗始于真實(shí)情境中的劣構(gòu)問題，這更能充分激活學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)，新手必要的先驗(yàn)知識(shí)與后續(xù)領(lǐng)域知識(shí)的關(guān)鍵特征的編碼密切相關(guān)[11]。因?yàn)榻虒W(xué)支架沒有第一時(shí)間介入，加之問題本身的復(fù)雜性以及學(xué)習(xí)者當(dāng)前能力不足，盡管學(xué)習(xí)者的已有知識(shí)已被充分激活，但仍不能順利解決問題，借由失敗，學(xué)習(xí)者會(huì)為嘗試解決問題而不斷探索與反思。在反復(fù)努力的過程中，學(xué)習(xí)者會(huì)生成多樣的問題表征與解決方案（Representations and Solution Methods， RSMs）[12]。生成的RSMs質(zhì)量并不影響后續(xù)學(xué)習(xí)效果[13]，反而生成的RSMs越多，學(xué)習(xí)者與目標(biāo)核心概念關(guān)鍵特征的認(rèn)知互動(dòng)越充分，對(duì)目標(biāo)概念關(guān)鍵特征的關(guān)注和理解，以及對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)所需差距的感知得以增強(qiáng)，從而促進(jìn)后續(xù)進(jìn)行更好的概念整合與遠(yuǎn)知識(shí)遷移，即發(fā)生更長(zhǎng)遠(yuǎn)有效的學(xué)習(xí)。

應(yīng)該注意的是，需要適度和有效把控失敗，這對(duì)于學(xué)習(xí)具有重要意義。適度的失敗能夠通過真實(shí)情境中的復(fù)雜問題激發(fā)學(xué)習(xí)者的挑戰(zhàn)欲望，同時(shí)問題不應(yīng)過于困難，以避免學(xué)習(xí)者因束手無策而感到沮喪[10]。有效失敗中的學(xué)習(xí)是否有效，重點(diǎn)并不在于學(xué)習(xí)者最終是否成功解決了問題，而在于學(xué)習(xí)者是否在挑戰(zhàn)與失敗中進(jìn)行了有效的反思，是否通過多樣化的探索與推理對(duì)目標(biāo)概念核心特征有更深的理解，后續(xù)在遷移應(yīng)用目標(biāo)概念來解決類似情境的復(fù)雜問題時(shí)是否有更好的表現(xiàn)。如果有，則說明失敗是有效的。

（二）有效失敗的設(shè)計(jì)模型：如何讓學(xué)習(xí)者從失敗中學(xué)習(xí)

有效失敗的設(shè)計(jì)模型分為RSMs的生成和探索（階段1）、知識(shí)的整合與組裝（階段2）兩個(gè)階段，具體包括激活與區(qū)分先驗(yàn)知識(shí)、關(guān)注核心特征、解釋闡述核心特征、整合核心特征四個(gè)相互依存的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)機(jī)制[12]。上述兩階段的設(shè)計(jì)基于問題情境， 以區(qū)分并列關(guān)系接受RSMs，提供闡述和解釋的機(jī)會(huì)，提供機(jī)會(huì)對(duì)比RSMs以及完成知識(shí)組裝為三大核心設(shè)計(jì)原則，這些原則也反映在上述機(jī)制中（見圖1）。

1.階段1：RSMs的生成與探索

在階段1，通過一個(gè)真實(shí)且復(fù)雜的劣構(gòu)問題情境有意引起學(xué)習(xí)者的挑戰(zhàn)欲望，并幫助學(xué)習(xí)者激活和區(qū)分與目標(biāo)概念相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)（機(jī)制1）。面對(duì)新穎的復(fù)雜問題時(shí)，學(xué)習(xí)者通過協(xié)作提出多種假設(shè)并嘗試各種可能的方案，此時(shí)應(yīng)給予學(xué)習(xí)者充分生成和探索RSMs的機(jī)會(huì)，并接受學(xué)習(xí)者所提出的無論是“失敗”還是“有瑕疵”的RSMs，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注目標(biāo)概念的核心特征（機(jī)制2）。真實(shí)的劣構(gòu)問題情境可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的挑戰(zhàn)欲，但同時(shí)需要注意平衡問題難度，防止學(xué)習(xí)者因問題過于棘手而喪失攻克難關(guān)的信心與勇氣。盡可能接受學(xué)習(xí)者提出的所有RSMs，是因?yàn)镽SMs本身的正誤并不重要，重要的是學(xué)習(xí)者在生成、闡述、解釋、對(duì)比的過程中充分激活先驗(yàn)知識(shí)，并關(guān)注目標(biāo)概念的核心特征，意識(shí)到還存在知識(shí)缺口。此時(shí)，學(xué)習(xí)者僅初步感知到核心特征的存在，初步發(fā)現(xiàn)存在的知識(shí)缺口，雖然缺乏對(duì)核心特征的深入了解與認(rèn)知，但已經(jīng)為后續(xù)的學(xué)習(xí)做好了鋪墊。

2.交界過渡階段：加強(qiáng)關(guān)注核心特征

在階段1和階段2的交界過渡階段，需要為學(xué)習(xí)者提供闡述解釋的機(jī)會(huì)，讓他們就提出的RSMs作出基于證據(jù)或邏輯的解釋（機(jī)制3）。在這個(gè)過程中，學(xué)習(xí)者會(huì)明白為何自己生成的RSMs是失敗或者不完美的。相較于第一次，第二次觸發(fā)機(jī)制2時(shí)，學(xué)習(xí)者可以關(guān)注到更多核心特征，對(duì)核心特征的具體認(rèn)知也在加深（盡管此時(shí)的關(guān)注仍不夠全面），知識(shí)缺口進(jìn)一步明確。

3.階段2：知識(shí)的整合與組裝

完全進(jìn)入階段2后，需為學(xué)習(xí)者提供機(jī)會(huì)，以便他們進(jìn)行小組間RSMs對(duì)比，以及與規(guī)范的RSMs進(jìn)行對(duì)比，機(jī)制2被第三次觸發(fā)。教師在這個(gè)過程中引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行展示、提問和闡述解釋等，有意識(shí)地將學(xué)習(xí)者的注意力集中在關(guān)鍵的概念特征上，推動(dòng)學(xué)習(xí)者在比較中進(jìn)一步探索先驗(yàn)知識(shí)與目標(biāo)概念的差異，學(xué)習(xí)者完整地關(guān)注并理解目標(biāo)概念的核心特征，以及這些特征如何組合成規(guī)范的RSMs（機(jī)制4）。同時(shí)，教師對(duì)學(xué)習(xí)者暴露出的知識(shí)缺陷提供針對(duì)性的教學(xué)支架，幫助學(xué)習(xí)者更好地完成最終的整合組裝以彌補(bǔ)知識(shí)缺口。

在階段1，學(xué)習(xí)者遭遇失敗，在失敗中充分探索，進(jìn)入階段2，學(xué)習(xí)者明確自己的差距，整合組裝知識(shí)從而彌合缺口。在三次觸發(fā)機(jī)制2的過程中，學(xué)習(xí)者對(duì)目標(biāo)概念核心特征的感知和理解逐步深化，獲取對(duì)目標(biāo)知識(shí)的深度認(rèn)知，能識(shí)別其中的重要信息，在后續(xù)出現(xiàn)類似的復(fù)雜情境時(shí)依舊能隨意提取并使用，由此獲得可遷移的“活”知識(shí)。為了避免學(xué)習(xí)者在過程中受到負(fù)面情緒影響，上述所有步驟都需要一種安全、開放、包容且充滿鼓勵(lì)的環(huán)境氛圍。

二、有效失敗與非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)互相嚙合

非正式科學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)于培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)不可或缺，而有效失敗又與非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的多元特點(diǎn)十分契合，在非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中融入有效失敗，有助于非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的發(fā)展和優(yōu)化。

（一）培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的校外陣地對(duì)契合理論的現(xiàn)實(shí)需要

校外非正式學(xué)習(xí)環(huán)境是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的重要陣地，融入契合的學(xué)習(xí)理論有助于非正式教育發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。非正式科學(xué)學(xué)習(xí)指的是發(fā)生在學(xué)校教室等正式教學(xué)場(chǎng)所以外的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)[14]，對(duì)激發(fā)和維持中小學(xué)生終身學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣和習(xí)慣具有深遠(yuǎn)影響[15]。科學(xué)教育即科學(xué)素養(yǎng)教育[16]，以學(xué)習(xí)者為中心的“社會(huì)大課堂”是實(shí)現(xiàn)我國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展的探索與突破點(diǎn) [17]，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境占比更大、資源更廣闊，在培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)、提高全民科學(xué)素質(zhì)的目標(biāo)上有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可作為正式教育系統(tǒng)的補(bǔ)充。相較于正式教育，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境具有自由的學(xué)習(xí)空間、靈活的學(xué)習(xí)時(shí)間及豐富有趣的學(xué)習(xí)場(chǎng)域等，因而更能吸引學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者在多元情境中的非正式學(xué)習(xí)也易于產(chǎn)生更好的理解性學(xué)習(xí)成果遷移，獲得可隨取隨用的“活”知識(shí)[12] ，這與有效失敗理論不謀而合。盡管非正式學(xué)習(xí)在培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)上具有重要的地位和作用，然而，目前我國(guó)對(duì)非正式學(xué)習(xí)及非正式學(xué)習(xí)環(huán)境重視的程度還不夠[18]，非正式學(xué)習(xí)仍存在活動(dòng)內(nèi)容淺表、活動(dòng)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)性和完整性、活動(dòng)實(shí)施缺乏一定的標(biāo)準(zhǔn)和流程，以及教學(xué)效果差距懸殊等問題[19]。面對(duì)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的現(xiàn)實(shí)需要，急需諸如有效失敗等契合的理論作為指導(dǎo)，為非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)注入鮮活的生命力。

（二）有效失敗助力非正式科學(xué)學(xué)習(xí)發(fā)展優(yōu)化

有效失敗理論已在多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域被證明有效，融入非正式科學(xué)學(xué)習(xí)亦有助于其向好發(fā)展。有效失敗理論被廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、生物、科學(xué)等領(lǐng)域的教學(xué)中，與直接教學(xué)、主動(dòng)學(xué)習(xí)等相比，有效失敗可以提高學(xué)生的概念理解、應(yīng)用和遷移能力[20][21]，激發(fā)學(xué)生的探索興趣和動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的合作和溝通能力[22]，提高學(xué)生的自我效能感[23]，促進(jìn)學(xué)生在STEM 領(lǐng)域的創(chuàng)造性問題解決和知識(shí)整合[24]，支持學(xué)生創(chuàng)造性和批判性思維的發(fā)展[25]，等等。有效失敗的學(xué)習(xí)屬于基于問題解決學(xué)習(xí)中的一種，涉及問題往往較復(fù)雜，可利用各種資源來提供RSMs[26]。非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)大都基于真實(shí)且復(fù)雜的問題情境，且軟硬性資源豐富，相較于有效失敗大都被應(yīng)用于正式課堂教學(xué)，有效失敗在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的應(yīng)用還不夠。作為卓有成效的學(xué)習(xí)理論，有效失敗應(yīng)用于非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)，有助于非正式科學(xué)學(xué)習(xí)向好發(fā)展，為學(xué)習(xí)者在非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行有效學(xué)習(xí)提供理論支持。

（三）有效失敗切中非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的多元特點(diǎn)

有效失敗切中了非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)中開放包容的文化氛圍、主動(dòng)建構(gòu)的認(rèn)識(shí)論以及富裕的時(shí)空資源等多元特點(diǎn)，也正因?yàn)檫@些特點(diǎn)使得有效失敗擁有了適切的實(shí)施土壤。

利用非正式科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境中開放包容的社會(huì)文化氛圍，“失敗”便更容易被接受了。有效失敗需要安全、開放、包容且充滿鼓勵(lì)的環(huán)境氛圍，滿足師生的心理安全感以接受和鼓勵(lì)失敗[28]。在中國(guó)應(yīng)試教育體制下，學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情偏低[27]，在學(xué)校正式教育中融入“失敗”教育還需多加考量。而校外非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中的科學(xué)學(xué)習(xí)具有更高的開放度、自由感、安全感等特點(diǎn)，可為“失敗”提供承托，學(xué)習(xí)者在興趣驅(qū)動(dòng)下自愿參與諸如科技夏令營(yíng)、科技比賽等非正式的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)，有更強(qiáng)的學(xué)習(xí)自主性和內(nèi)驅(qū)力，因而更容易接受“失敗”。在教學(xué)實(shí)踐中利用好非正式學(xué)習(xí)環(huán)境特有的社會(huì)文化，可減輕有效失敗教學(xué)的實(shí)施“阻力”。

抓住非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)論特點(diǎn)，通過有效失敗來強(qiáng)化學(xué)習(xí)的主動(dòng)建構(gòu)。非正式學(xué)習(xí)從認(rèn)知和心理層面強(qiáng)調(diào)個(gè)體對(duì)知識(shí)的建構(gòu)[29]，科學(xué)學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者參與科學(xué)實(shí)踐、主動(dòng)探究和構(gòu)建概念。傳統(tǒng)的教學(xué)理論與方法難以滿足非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的需求，而有效失敗條件下的學(xué)生則在問題解決中表現(xiàn)出更多的科學(xué)探究行為[30]?；诖?，在教學(xué)實(shí)踐中可抓住非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)論特點(diǎn)，立足有效失敗的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)根基，通過失敗鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，在共同的意義構(gòu)建空間進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，以獲得可遷移的“活知識(shí)”，將有效失敗深度融入非正式科學(xué)學(xué)習(xí)中。從學(xué)校正式學(xué)習(xí)中著力探討如何“教”轉(zhuǎn)向在非正式教育中利用有效失敗關(guān)注如何“學(xué)”[18]。

運(yùn)用非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中更富裕的時(shí)空資源，促使有效失敗的實(shí)施更為順利。有效失敗需要為學(xué)習(xí)者充分經(jīng)歷失敗提供充足時(shí)間。在學(xué)校正式教育環(huán)境中，科學(xué)課的課時(shí)有限，需要優(yōu)先滿足教學(xué)大綱，難以在現(xiàn)有正常教學(xué)計(jì)劃下擠出額外時(shí)間讓學(xué)生充分體驗(yàn)失??；而利用非正式學(xué)習(xí)環(huán)境中科學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)間更充裕、更自由的特點(diǎn)，可以讓學(xué)習(xí)者進(jìn)行更充分的“失敗”和探索，強(qiáng)化失敗學(xué)習(xí)的有效性。在空間資源上，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境擁有更豐富的各種硬件資源，以及來自家長(zhǎng)、專家、科研機(jī)構(gòu)和社會(huì)組織的支持，可利用這些資源在有效失敗的教學(xué)過程中促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思，為學(xué)習(xí)者生成RSMs和更多的元認(rèn)知參與提供機(jī)會(huì)。

三、有效失敗視角下非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)策略

為了更好地說明有效失敗視角下非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，在國(guó)外科技館學(xué)習(xí)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，本文融入有效失敗重新設(shè)計(jì)出在有效失敗中學(xué)習(xí)的STEM活動(dòng)——“飛越困境”。具體而言，活動(dòng)通過真實(shí)情境和前期調(diào)研來發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)習(xí)者積累和激活先驗(yàn)知識(shí)；在活動(dòng)過程中融入有效失敗，以增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的問題解決能力與核心概念理解力；關(guān)注學(xué)習(xí)過程和概念遷移的評(píng)價(jià)模式，有助于促進(jìn)反饋與學(xué)習(xí)，具體流程如表1所示。活動(dòng)圍繞當(dāng)前非正式科學(xué)教育火熱的航模類主題展開，將“為支援災(zāi)區(qū)設(shè)計(jì)飛機(jī)”作為真實(shí)情境問題，以期為提升青少年課外科學(xué)素養(yǎng)、促進(jìn)科技館學(xué)習(xí)等非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)提供參考。接下來，本文將通過具體案例來展示如何將有效失敗與飛機(jī)設(shè)計(jì)這一非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)在實(shí)踐中進(jìn)行融合。

（一）課標(biāo)統(tǒng)領(lǐng)，促進(jìn)校內(nèi)外活動(dòng)緊密結(jié)合

非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和開展也可將課程標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)參照，以促進(jìn)校內(nèi)校外協(xié)同育人。目前，我國(guó)部分非正式科學(xué)教學(xué)活動(dòng)與科學(xué)教育課程的結(jié)合仍有待提升，盡管非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)已有豐富的實(shí)踐探索，但仍存在與學(xué)校以及科學(xué)教育政策相對(duì)脫軌[31]、與校內(nèi)正式課程合作程度不深[32]等問題，這進(jìn)一步限制了協(xié)同育人機(jī)制。非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)作為正式課堂教學(xué)的補(bǔ)充，還可以考慮將《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課標(biāo)”）作為指導(dǎo)參照。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)引領(lǐng)，使非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)與過程開發(fā)更加規(guī)整，有效推動(dòng)校外非正式教育與校內(nèi)正式教育并軌，在提高科學(xué)素養(yǎng)方面“勁往一處使”。與此同時(shí)，非正式學(xué)習(xí)環(huán)境可以拓寬學(xué)生的實(shí)踐陣地，校內(nèi)外內(nèi)容銜接使兩者更緊密地結(jié)合，協(xié)同提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

“飛越困境”這一活動(dòng)面向6～8年級(jí)的學(xué)生，活動(dòng)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)參照課標(biāo)，對(duì)照課標(biāo)科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任四方面展開。在優(yōu)化非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)目標(biāo)設(shè)計(jì)的同時(shí)，可與校內(nèi)正式科學(xué)課程相呼應(yīng)。通過“課標(biāo)”統(tǒng)領(lǐng)在非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)，加深非正式與正式科學(xué)教育的結(jié)合程度，進(jìn)一步促進(jìn)協(xié)同育人。

（二）以真實(shí)的復(fù)雜問題為起點(diǎn)，激活學(xué)習(xí)者先驗(yàn)知識(shí)

有效失敗以脫胎于真實(shí)情境的復(fù)雜問題為起點(diǎn)，有助于激活學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)。有效失敗首先需要充分激活學(xué)習(xí)者與目標(biāo)概念有關(guān)的先驗(yàn)知識(shí)，才能讓他們?cè)诤罄m(xù)學(xué)習(xí)中通過失敗更清晰地意識(shí)到自己已有知識(shí)與目標(biāo)知識(shí)的差距，更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)，前期的問題設(shè)計(jì)是為后續(xù)步驟順暢實(shí)施做鋪墊。問題解決能力強(qiáng)調(diào)對(duì)現(xiàn)實(shí)情境的認(rèn)知和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境并行動(dòng)[33]，而作為問題解決的一種，有效失敗更強(qiáng)調(diào)問題情境的真實(shí)性與復(fù)雜性。這是因?yàn)閱栴}情境的真實(shí)性能在一定程度上提高問題本身的吸引力，激發(fā)學(xué)習(xí)者挑戰(zhàn)問題的興趣，以更好地迎接可能的“失敗”。脫胎于真實(shí)情境中的問題本身往往就較劣構(gòu)，具有不同的思考角度以及現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)限制，這種復(fù)雜性使學(xué)習(xí)者難以一蹴而就給出最優(yōu)解，從而推動(dòng)學(xué)習(xí)者不斷思考如何利用已有知識(shí)、現(xiàn)有能力和多樣化的條件去解決問題（即生成RSMs）。同時(shí)，也由于問題本身的復(fù)雜性以及超越學(xué)習(xí)者當(dāng)前水平的問題設(shè)計(jì)，盡管學(xué)習(xí)者的已有知識(shí)被廣且深地充分調(diào)動(dòng)，可能仍無法順利解決問題，此時(shí)學(xué)習(xí)者會(huì)意識(shí)到自己還缺乏解決問題所需的目標(biāo)核心概念，為后續(xù)利用失敗學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件。值得注意的是，在設(shè)計(jì)問題時(shí)，應(yīng)注意把握問題的復(fù)雜度和超越學(xué)習(xí)者當(dāng)前水平的程度，以免問題過難導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生挫敗或沮喪等情緒，從而放棄解決問題。

例如，在“飛越困境”的主題活動(dòng)中，如果讓學(xué)習(xí)者直接設(shè)計(jì)一架飛機(jī)，這樣的問題過于簡(jiǎn)單且生硬。在進(jìn)行情境化的問題導(dǎo)入時(shí)可以這樣設(shè)計(jì)：“我國(guó)部分地區(qū)可能會(huì)遭遇洪水、泥石流、地震等極端災(zāi)害，面對(duì)這些困境，飛機(jī)是最適合的救援工具。應(yīng)急管理部找到我們，希望我們能設(shè)計(jì)一架可以營(yíng)救受災(zāi)人員并向有需要的城市運(yùn)送醫(yī)療用品的飛機(jī)，你打算如何完成這一任務(wù)？”真實(shí)情境問題包括需要對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)限制，例如飛機(jī)需要有一定運(yùn)載能力、飛行過程中不能翻滾，以及能提供的材料和預(yù)算有限但飛機(jī)需要至少達(dá)到某一飛行距離，等等。盡管現(xiàn)實(shí)中的這些限制在后續(xù)的實(shí)際學(xué)習(xí)中會(huì)有所簡(jiǎn)化，但仍保留了問題的復(fù)雜性和核心特征。學(xué)習(xí)者的已有知識(shí)和現(xiàn)有能力不足以順利完成任務(wù)，難免會(huì)遇到失敗，迫使學(xué)習(xí)者想盡辦法探索各種解決方案，教師在這個(gè)過程中應(yīng)給予鼓勵(lì)，促使學(xué)習(xí)者盡可能多地生成RSMs（階段1）。在這個(gè)過程中，學(xué)習(xí)者關(guān)于飛機(jī)設(shè)計(jì)以及材料和結(jié)構(gòu)等方面的先驗(yàn)知識(shí)被充分激活，初步關(guān)注到目標(biāo)概念的核心特征，并在潛移默化的暗示下做好后續(xù)迎接失敗的心理準(zhǔn)備。有效失敗的階段1已經(jīng)開啟，在這一環(huán)節(jié)中觸發(fā)了部分機(jī)制1（激活先驗(yàn)知識(shí)）和第一次觸發(fā)機(jī)制2。為了控制問題難度，不超越學(xué)習(xí)者的當(dāng)前水平，使“失敗”發(fā)生在可控的范圍內(nèi)，教師在學(xué)習(xí)者開始設(shè)計(jì)之前，還可以為他們展示與飛機(jī)救災(zāi)有關(guān)的資料，帶領(lǐng)他們到相關(guān)的科技場(chǎng)館或展覽館進(jìn)行實(shí)地考察等，充分發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境資源豐富的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)問題情境的真實(shí)性并拓展學(xué)習(xí)者的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，這種情境的設(shè)計(jì)也有助于提升學(xué)習(xí)者在面對(duì)問題時(shí)的信念感與責(zé)任感，增強(qiáng)他們解決挑戰(zhàn)性問題的興趣與意志，抵消后續(xù)可能“失敗”的負(fù)面影響。

（三）精心設(shè)計(jì)問題并提供支架，確保“失敗”適度且有效

1.平衡支持與限制：用適度失敗誘使學(xué)習(xí)者深入思考與探索

要有效利用失敗學(xué)習(xí)，首先需要精心設(shè)計(jì)問題，控制好讓學(xué)習(xí)者失敗的程度，有助于他們產(chǎn)生“放松的警覺”，從而深入探索，并從失敗中進(jìn)行反思。學(xué)習(xí)新知識(shí)和解決新問題必然要求學(xué)習(xí)者超越當(dāng)前的狀態(tài)，學(xué)習(xí)者難免會(huì)遭遇困難、經(jīng)歷失敗。要想在實(shí)踐中主動(dòng)利用這種失敗，教學(xué)需要平衡給學(xué)習(xí)者提供的支持與設(shè)置的限制，控制好失敗點(diǎn)，讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生“似有還無”的錯(cuò)覺，誘使他們通過失敗進(jìn)行反思和探索。

比如在“飛越困境”的活動(dòng)中，對(duì)學(xué)習(xí)者關(guān)于飛機(jī)的原型設(shè)計(jì)提一些限制和要求：飛機(jī)至少由兩種材料制成，飛機(jī)飛行時(shí)可以越過障礙物并盡可能接近目標(biāo)著陸點(diǎn)，飛機(jī)需要攜帶至少6個(gè)小球（對(duì)醫(yī)療物品或患者的模擬）的載荷，飛機(jī)飛行穩(wěn)定無翻滾，等等。這些均是在符合真實(shí)情境的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化以降低難度，又能讓學(xué)習(xí)者進(jìn)入符合邏輯的 “自然失敗”。學(xué)習(xí)者可能會(huì)遇到兩個(gè)失敗點(diǎn)。其一，不了解不同材料的特性，難以著手開始利用所提供的材料設(shè)計(jì)出滿足要求的飛機(jī)，可通過這個(gè)失敗點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行材料測(cè)試。其二，盡管掌握了不同材料的特性，但因?yàn)椴恢牢矬w形狀結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，在設(shè)計(jì)最終飛機(jī)原型時(shí)依舊難以滿足任務(wù)的多種要求，可組織學(xué)習(xí)者對(duì)原型多次迭代，從每一次原型失敗中進(jìn)行反思。這兩個(gè)失敗點(diǎn)使學(xué)習(xí)者進(jìn)一步意識(shí)到知識(shí)缺口（第二次觸發(fā)機(jī)制2），對(duì)應(yīng)“飛越困境”活動(dòng)的兩個(gè)核心目標(biāo)概念。應(yīng)對(duì)可能的失敗，可以為學(xué)習(xí)者提供一些支持幫助其進(jìn)行平衡。針對(duì)第一個(gè)失敗點(diǎn)，可以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行2人一組的合作，學(xué)習(xí)并使用控制變量法初步設(shè)計(jì)飛機(jī)，以便對(duì)不同材料進(jìn)行測(cè)試，觀察所提供的材料在測(cè)試時(shí)的表現(xiàn)。在對(duì)第一個(gè)失敗點(diǎn)的測(cè)試中所觀察到的不同材料的特性又可以作為對(duì)第二個(gè)失敗點(diǎn)的支持，在學(xué)習(xí)者進(jìn)入正式的飛機(jī)原型設(shè)計(jì)后，可以擴(kuò)大小組合作的規(guī)模，從2人一組變?yōu)?人一組。

小組合作、預(yù)測(cè)試等措施，與前期提供的相關(guān)資料、實(shí)地考察、關(guān)鍵詞匯的概念界定和對(duì)失敗的鋪墊共同構(gòu)成了對(duì)學(xué)習(xí)者的有限支持，能在一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者進(jìn)行思考，但不足以使其順利解決問題，這樣可以在失敗的基礎(chǔ)上營(yíng)造出一種“假性放松”的氛圍。由此，學(xué)習(xí)者便產(chǎn)生一種興奮感與安全感并存的“放松的警覺”[34]，這種感覺讓學(xué)習(xí)者在增強(qiáng)容忍模糊性、不確定性和延遲滿足能力的同時(shí)，去探索新的思想和聯(lián)系[35]。

2. 在失敗中用問題引導(dǎo)：促進(jìn)學(xué)習(xí)者關(guān)注目標(biāo)概念核心特征

要?jiǎng)?chuàng)造有利于在失敗中探索的安全氛圍，通過問題引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者在失敗中進(jìn)行反思性推理與分析，關(guān)注并理解目標(biāo)概念核心特征。上文已提到學(xué)習(xí)者可能會(huì)遭遇的兩個(gè)失敗點(diǎn)，若有利用失敗進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，就需要讓學(xué)習(xí)者感受到一種包容失敗的安全氛圍，不懼失敗帶來的負(fù)面影響。對(duì)學(xué)習(xí)者的期望是盡可能多地生成RSMs，以及在教師的引導(dǎo)下從失敗中進(jìn)行反思，并非執(zhí)著最終的成功。在失敗中經(jīng)由教師的問題引導(dǎo)，然后基于證據(jù)進(jìn)行解釋闡述和反思推理，學(xué)習(xí)者才能逐步關(guān)注并理解目標(biāo)概念的核心特征。教師的作用不是提供任何認(rèn)知或與內(nèi)容相關(guān)的支持，而是管理課堂并提供情感支持[10]。

例如，在可能的兩個(gè)失敗點(diǎn)，無論是對(duì)材料特性的測(cè)試，還是在原型的迭代優(yōu)化中，都可以通過一系列問題引導(dǎo)讓學(xué)習(xí)者基于證據(jù)進(jìn)行解釋闡述和反思推理，強(qiáng)化其對(duì)目標(biāo)概念核心特征的關(guān)注，加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)，從而觸發(fā)機(jī)制2。如表2所示，這些問題是關(guān)乎最終飛機(jī)設(shè)計(jì)方案優(yōu)秀與否的關(guān)鍵，不僅為學(xué)習(xí)者提供了進(jìn)行解釋和闡述的機(jī)會(huì)（初步觸發(fā)機(jī)制3），還能引導(dǎo)學(xué)習(xí)者關(guān)注核心特征，反思在解決問題過程中存在的困難，感知自己當(dāng)前與解決問題所需能力之間存在的差距。學(xué)習(xí)者回答問題時(shí)暴露出的弱點(diǎn)和缺陷，也有助于教師在后續(xù)過程中有針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)支架介入。對(duì)于飛機(jī)原型的設(shè)計(jì)與迭代，除問題引導(dǎo)外，還可以使用主張、證據(jù)、推理（Claim- Evidence-Reasoning， CER）框架，讓學(xué)習(xí)者證明其設(shè)計(jì)決策是合理的，在每次設(shè)計(jì)和迭代出飛機(jī)原型并參加統(tǒng)一測(cè)試后，再參與基于證據(jù)的論證，完整觸發(fā)機(jī)制3。學(xué)習(xí)者進(jìn)行組內(nèi)反思與組間比較，在教師的問題引導(dǎo)以及基于證據(jù)的闡述過程中，會(huì)逐漸意識(shí)到自己在設(shè)計(jì)之初欠考慮的部分。比如有哪些失敗的設(shè)計(jì)點(diǎn)，與優(yōu)秀方案相比還有哪些待完善之處，如何優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)方案，等等。將學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)完成后的反思與設(shè)計(jì)過程中的解釋闡述相結(jié)合，同時(shí)觸發(fā)機(jī)制2和機(jī)制3，進(jìn)一步明確知識(shí)缺口。有效失敗蘊(yùn)含在工程設(shè)計(jì)的核心即迭代中，經(jīng)過多次迭代的失敗和充分的解釋推理，學(xué)習(xí)者對(duì)目標(biāo)概念核心特征的關(guān)注和理解得到進(jìn)一步加深，盡管此時(shí)仍不全面。在觀察其他小組的優(yōu)缺點(diǎn)時(shí)，作為聽眾的學(xué)習(xí)者是間接失敗或旁觀失?。╒icarious Failure， VF）的角色，盡管VF在學(xué)習(xí)效果上的作用不如直接的有效失敗顯著，但仍被證明對(duì)學(xué)習(xí)有正向作用[36][37]。在逐層遞進(jìn)的引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)者離完整的目標(biāo)概念核心特征越來越近，離沖破失敗發(fā)生真正的學(xué)習(xí)也越來越近。

3. 充分探索后介入延遲教學(xué)支架：助力學(xué)習(xí)者的知識(shí)整合與組裝

在學(xué)習(xí)者經(jīng)過充分的探索與反思后介入延遲的教學(xué)支架，幫助學(xué)習(xí)者將新的目標(biāo)概念核心特征整合并組裝進(jìn)頭腦中以彌合知識(shí)缺口，使失敗“有效”。經(jīng)過前期的步驟和準(zhǔn)備，學(xué)習(xí)者頭腦中的先驗(yàn)知識(shí)被充分激活。學(xué)習(xí)者在失敗中經(jīng)歷了充分的掙扎與探索后，對(duì)目標(biāo)概念核心特征的關(guān)注和理解愈發(fā)完整，對(duì)知識(shí)缺口的認(rèn)知也愈發(fā)明晰，此時(shí)介入延遲的教學(xué)支架，有助于學(xué)習(xí)者進(jìn)行最后的知識(shí)整合與組裝，能更大限度促進(jìn)學(xué)習(xí)[13]，使失敗“有效”。

在“飛越困境”的活動(dòng)中，最終環(huán)節(jié)依舊可以在真實(shí)情境中呈現(xiàn)，在學(xué)習(xí)者完成對(duì)材料和飛機(jī)原型設(shè)計(jì)多次充分的測(cè)試和迭代后引入情境：大家經(jīng)過前期的學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，現(xiàn)在應(yīng)急管理部要進(jìn)行最終招標(biāo)，選擇最符合條件、表現(xiàn)最佳的飛機(jī)。請(qǐng)你和你的小組成員協(xié)作，總結(jié)之前收集到的資料和信息，設(shè)計(jì)出你認(rèn)為最優(yōu)秀的飛機(jī)，并有理有據(jù)地闡述你們小組這樣設(shè)計(jì)的原因和思路。如此設(shè)計(jì)活動(dòng)的最終環(huán)節(jié)，首先，是為了滿足問題解決學(xué)習(xí)對(duì)真實(shí)情境的需要，使整個(gè)活動(dòng)流程更自然沉浸；其次，這個(gè)情境也為教師提供了介入延遲教學(xué)支架的機(jī)會(huì)，教師可以在這個(gè)環(huán)節(jié)中提供對(duì)應(yīng)的教學(xué)支架，幫助學(xué)習(xí)者整合與組裝新知識(shí)、新概念。其一，在學(xué)習(xí)者開始最終設(shè)計(jì)之前，教師可以帶領(lǐng)學(xué)習(xí)者總結(jié)之前的發(fā)現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者完整呈現(xiàn)不同材料所具有的不同特點(diǎn)，組織他們總結(jié)之前在飛機(jī)原型迭代中發(fā)現(xiàn)的不同結(jié)構(gòu)與不同功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，完整展現(xiàn)目標(biāo)概念的所有核心特征，為學(xué)習(xí)者彌合知識(shí)缺口提供完整支持。其二，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者組合不同方案的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿绻芫珳?zhǔn)把握不同方案的優(yōu)勢(shì)，那么學(xué)習(xí)者便能了解設(shè)計(jì)存在的故障點(diǎn)，從而在生成最優(yōu)方案時(shí)避開這些故障點(diǎn)。其三，組織學(xué)習(xí)者開始合作最終設(shè)計(jì)，此時(shí)學(xué)習(xí)者已經(jīng)明確了自己存在的知識(shí)和能力的缺口，完整地關(guān)注了目標(biāo)概念的核心特征，在最終設(shè)計(jì)中將以上特征進(jìn)行整合和組裝以彌補(bǔ)知識(shí)缺口，從而實(shí)現(xiàn)有效失敗主導(dǎo)的學(xué)習(xí)。其四，設(shè)計(jì)完成之后，通過“招標(biāo)投標(biāo)”這一設(shè)定讓學(xué)習(xí)者展示并闡釋自己的設(shè)計(jì)，這個(gè)過程也是進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)者關(guān)注目標(biāo)概念核心特征的過程。教師還可以詢問：“你的哪些想法失敗了？你從這些失敗的嘗試中學(xué)到了什么？”通過這些詢問促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思從失敗中學(xué)習(xí)的過程，增強(qiáng)有效失敗的學(xué)習(xí)效力。在教師和學(xué)習(xí)者的共同努力下，新知識(shí)、新概念的核心特征被整合并組裝進(jìn)學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，失敗則進(jìn)一步強(qiáng)化了這種結(jié)合的緊密度，使學(xué)習(xí)者以后在遇到類似情境時(shí)也能隨時(shí)靈活地調(diào)用與遷移概念。

（四）著重過程評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者從失敗中進(jìn)行反思

有別于傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式，有效失敗的非正式科學(xué)學(xué)習(xí)在活動(dòng)中注重評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者面對(duì)失敗時(shí)的態(tài)度和反思，在活動(dòng)后注重評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者對(duì)“遠(yuǎn)”概念的遷移和應(yīng)用。有效失敗的特點(diǎn)在于，學(xué)習(xí)者可能表現(xiàn)為短期的失敗而發(fā)生長(zhǎng)期深遠(yuǎn)的學(xué)習(xí)，這對(duì)應(yīng)著評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變[33]?；顒?dòng)過程應(yīng)著重關(guān)注學(xué)習(xí)者在此過程中面對(duì)失敗時(shí)的態(tài)度，例如能否從失敗中反思推理，能否通過失敗關(guān)注核心概念、理解和組裝核心概念，而非關(guān)注最后的產(chǎn)出成果成功與否。關(guān)于活動(dòng)結(jié)束后的長(zhǎng)期效果，可通過考查學(xué)生在類似情境中的概念遷移應(yīng)用，以及使用對(duì)應(yīng)概念解決問題的情況，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的有效失敗學(xué)習(xí)是否真的“有效”。

在“飛越困境”的活動(dòng)中，除對(duì)最終“中標(biāo)”小組的飛機(jī)設(shè)計(jì)予以肯定外，更應(yīng)該特別關(guān)注學(xué)習(xí)者是否從失敗中收獲更多。比如，是否生成了更多的飛機(jī)設(shè)計(jì)方案（對(duì)應(yīng)生成RSMs）？能否從變量控制下的材料測(cè)試和飛機(jī)設(shè)計(jì)的工程迭代中反思總結(jié)（對(duì)應(yīng)關(guān)注目標(biāo)概念核心特征）？能否基于證據(jù)解釋自己的測(cè)試或飛機(jī)迭代試驗(yàn)情況（對(duì)應(yīng)闡述目標(biāo)概念核心特征）？最后能否將前期通過失敗發(fā)現(xiàn)、總結(jié)、收集的要點(diǎn)整合到最后的飛機(jī)設(shè)計(jì)中（對(duì)應(yīng)整合和組裝目標(biāo)概念核心特征）？上述是在活動(dòng)進(jìn)行中或活動(dòng)剛結(jié)束時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)者采取的評(píng)價(jià)舉措，除此以外，有效失敗的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)還可以在活動(dòng)結(jié)束較長(zhǎng)一段時(shí)間后進(jìn)行。比如，考查學(xué)生面臨真實(shí)情境中的類似問題時(shí)能否運(yùn)用在本次活動(dòng)中所學(xué)的控制變量法、從失敗中推進(jìn)的工程設(shè)計(jì)迭代等解決問題；也可以考察當(dāng)學(xué)習(xí)者遇到關(guān)于不同材料具有不同性質(zhì)、功能和結(jié)構(gòu)等概念的學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，對(duì)概念的遠(yuǎn)遷移和應(yīng)用情況來評(píng)價(jià)有效失敗的學(xué)習(xí)是否長(zhǎng)遠(yuǎn)、深度?？偠灾?，對(duì)采取有效失敗方式的非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要打破傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)思維和評(píng)價(jià)方式，避免“以成敗論英雄”。

四、啟示與討論

上文的論述對(duì)我國(guó)有效失敗理論下的非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)有以下啟示。

校外非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)以“課標(biāo)”為指導(dǎo)，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，發(fā)揮協(xié)同育人功能。盡管非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)處于更開放包容的社會(huì)環(huán)境中，但應(yīng)避免出現(xiàn)隨意設(shè)計(jì)、任意實(shí)施的“亂象”。非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)仍然可將國(guó)家科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)作為參照，并以國(guó)家科學(xué)教育政策為指導(dǎo)方向，在正式與非正式的科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)配合中實(shí)現(xiàn)協(xié)同育人。我國(guó)各類課外科技競(jìng)賽、課后科技活動(dòng)、科技場(chǎng)館主導(dǎo)的“科技周”和“科學(xué)夏令營(yíng)”、館校結(jié)合項(xiàng)目等非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)方興未艾，在這些科學(xué)活動(dòng)中引入科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)指導(dǎo)，可確保教學(xué)更規(guī)范、活動(dòng)定位更精準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)更精確；同時(shí)，還能促進(jìn)與學(xué)校正式的科學(xué)教育課程和國(guó)家政策的結(jié)合。在“課標(biāo)”指導(dǎo)的一體化設(shè)計(jì)下，非正式科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)能在協(xié)同育人機(jī)制中發(fā)揮更好的作用，更大限度地提升學(xué)習(xí)者的科學(xué)素養(yǎng)。

利用好非正式科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的特點(diǎn)，敏銳地抓住失敗、利用失敗，使其帶來更有效的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)是從原有水平發(fā)展到超越原有水平的過程，在這一過程中，學(xué)習(xí)者難免會(huì)遭遇失敗，而非正式科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的開放自由、資源豐富等特點(diǎn)，為利用失敗促進(jìn)學(xué)習(xí)提供了得天獨(dú)厚的條件?！笆∈浅晒χ浮?，有效失敗已被證明是有價(jià)值的。在非正式科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，更敏銳地發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者可能會(huì)遇到的失敗并加以利用，有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)者更深度有效地學(xué)習(xí)。對(duì)待失敗的正確態(tài)度，不僅能充分發(fā)揮原有觀念下被浪費(fèi)的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，而且也能健全學(xué)習(xí)者的心理發(fā)展，一舉多得。

放遠(yuǎn)評(píng)價(jià)眼光，對(duì)有效失敗的評(píng)價(jià)不僅要關(guān)注近端的學(xué)習(xí)過程，還需關(guān)注遠(yuǎn)端的學(xué)習(xí)遷移。有效失敗的學(xué)習(xí)可能會(huì)呈現(xiàn)出短期表現(xiàn)為失敗但會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的深度學(xué)習(xí)之特點(diǎn)，這就要求改變?cè)械脑u(píng)價(jià)方式和思維。在近端評(píng)價(jià)中需要打破唯結(jié)果論、唯成功論，發(fā)揮非正式學(xué)習(xí)環(huán)境開放包容的環(huán)境價(jià)值，使學(xué)習(xí)者擁有充滿安全感的環(huán)境氛圍，身處其中敢失敗、能失敗、失敗有益、失敗有學(xué)。當(dāng)學(xué)習(xí)者不再擔(dān)心失敗所帶來的負(fù)面評(píng)價(jià)和影響時(shí)，鼓勵(lì)其做更多的嘗試，更自得地從失敗中反思。除此之外，針對(duì)有效失敗學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)端評(píng)價(jià)，還應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)者在較長(zhǎng)一段時(shí)間后面對(duì)相似情境時(shí)，是否能進(jìn)行概念遷移和應(yīng)用來解決問題，以檢驗(yàn)有效失敗的學(xué)習(xí)是否有長(zhǎng)遠(yuǎn)、深度的效用。然而，本文也因?qū)嶋H所限，對(duì)于評(píng)價(jià)體系的具體框架和執(zhí)行細(xì)節(jié)的構(gòu)建還有待提升與完善，也期待后續(xù)研究者在實(shí)踐中繼續(xù)探索這一問題。

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Exploring Pathways for Integrating Productive Failure into Informal Science Learning Activities

——An Example of \"Overcoming Adversity\"

Abstract： The social practice classroom within informal learning context has been a crucial breakthrough for fostering innovative development and high-quality advancement in science education for primary and secondary school in China. Informal science learning activities play a significant role in enhancing scientific literacy. The innovative learning theory of \"Productive Failure\" not only improves learners' problem-solving abilities but also promotes knowledge transfer， so as to facilitate long-term and effective deep learning. Productive Failure and informal science learning activities are mutually reinforcing; they are interconnected due to the open and inclusive atmosphere， the active epistemological construction， and the ample spatiotemporal resources. Against the backdrop of the urgent need for the development of informal science education， introducing Productive Failure into informal science learning activities in China may infuse fresh theoretical vitality into after-school informal science education. Based on an analysis of the principles and connotations of Productive Failure， this study explores specific cases to investigate pathways for integrating it into the design， implementation， and evaluation of informal science learning activities. The aim is to provide a reference for future informal science learning activities in China that are based on the theory of \"Productive Failure\".

Keywords： After-school Education; Informal Science Learning; Productive Failure; Case Study