从失败中学习：受挫学习的统一设计方法

[美]安德鲁·A.陶菲克 荣慧 伊克仍·超/著熊媛 盛群力/译

（1.北伊利诺伊大学; 2.乔治亚大学; 3.浙江商业职业技术学院 国际交流学院，浙江 杭州 310053;4.浙江大学 教育学院，浙江 杭州 310028）

从失败中学习：受挫学习的统一设计方法

[美]安德鲁·A.陶菲克1荣慧2伊克仍·超2/著熊媛3盛群力4/译

（1.北伊利诺伊大学; 2.乔治亚大学; 3.浙江商业职业技术学院 国际交流学院，浙江 杭州 310053;4.浙江大学 教育学院，浙江 杭州 310028）

迄今为止，许多教学系统旨在对学习者完成问题解决型任务提供支持。人们通常是依据教学设计模型来设计这些教学系统，在问题解决的过程中有效地促进学习者的发展。不过，也有许多理论将失败视作一种引发学习的策略。虽然研究者认为失败可能是解决问题的一个要素，但是没有开发出如何在教学设计中策略地运用失败的模型。有鉴于此，本文首先讨论了各种理论框架对“失败”所做的研究。在此基础上，我们提出了基于失败的学习系统设计原则，同时还讨论了研究的启示和后续的方向。

失败；问题解决；统一理论；教学设计；基于案例的推理；合理失败

一、引言

失败是人类生活和解决问题过程中难以避免的体验。然而，由于学习结果是基于界定清晰的问题和解决方案的成功表现，强调记忆、协议和程序（Ertmer,2005；Hmelo-Silver and Eberbach,2012；Jonassen,2011），所以在很大程度上回避了有关“失败”方面的教育。此外，当个体面对界定含糊的问题时，在每个迭代循环和问题解决过程的相关子系统（小失败）中会遭遇多重失败。因此，解决界定含糊的问题的核心，是学习者应对解决方案中的不确定性以及从失败中重新站起来的能力。

阿尔戈特和米隆☒斯佩克特（Argote and Miron-Spektor，2011）认为“学习者的知识是经验与情境相

互作用创造的”（p.1124）。问题随之而来：经验的哪些要素最能支持知识生成和高阶思维？据此研究，从业者建立了囊括成功经验和失败教训的心智模式（Jonassen,2011；Kolodner et al.,2004；Schank，1999）。目前，大部分有关失败的实证研究存于职场学习文献中。研究发现，学习者在面对错误时会将经验作为催化剂来识别具体的故障（故障状态），进行因果推理（Ellis et al.,2006；Ellis,2011）、评估（Mathan and Koedinger，2005）和自我调节（Lannin et al.，2007)。这些反过来又允许学习者了解如何使用经验来解决新的问题，该过程称为“类比迁移”（Casale et al.,2012；Holyoak and Koh，1987）。因此，在培养成功解决问题的技能时，对失败进行反思可能是一个重要的学习方面（Hong and Choi，2011）。

考虑到从业者问题解决的研究以及对非良构学习策略的重视，人们可能会进一步认为，让学习者在传统教育情境中受挫能够更好地帮助他们应对该领域内解决问题的复杂性。再者，在学习系统的教学设计中策略地运用对失败的反思可能具有教学效益。正如乔纳森（Jonassen，1997）所提出的，接触失败有助于学习者识别因果关系并运用新知识来解决问题（p.72)。然而，描述如何将失败整合到学习系统中的非良构问题的设计模型非常少。相反，现有的模型设计是基于专家如何成功进行领域特定问题的研究，强调避免失败，采用有效果和结构化的方法。在现有文献的基础上，我们认为失败是必要的学习体验，需要对此深入研究，使学习者为解决界定含糊的现实问题做好准备。

有鉴于此，本文首先概述与失败主题密切相关的框架和主流理论。具体来说，我们将讨论每个理论所涉及的认知过程和相关研究。在研究的基础上，我们将提出一个统一的学习失败框架，接着探讨可以纳入未来学习系统的受挫教学设计指南。最后，鉴于受挫教学设计的优点，为后期研究提供思路和方向。

二、失败理论

鉴于问题的内部因素和外部因素，非良构问题往往是复杂的，具有多种解决方案（Jonassen,2011；Jonassen and Hung，2008）。内部因素包括解决问题所需的知识和个体的熟练程度。外部因素描述了问题的复杂性、替代解决方案的可行性及解决方案的不确定性。其中，不确定性被定义为如何使用个体或群体的可用信息来继续开展任务的模糊状态（Bar-Anan et al.，2009)。当出现不确定性时，个人执行错误决策的可能性会增大，因此，更容易失败。对缺乏解决问题相关知识的新手而言，这一点尤甚（Bar-Anan et al.，2009；Dugas et al.，2005）。

各派理论触及失败的各个层面，使用的术语有认知干扰（Piaget，1977）、僵局（VanLehn，1988）、失败（Kapur，2012）、脚本偏差（Schank，1999）和失误（Gartmeier et al.，2008，2010）等。文献中所用术语的差异使人们更难理解失败在学习中的运用。结合相关理论与实证研究，我们尝试厘清失败文献的理论和认知因素，并且阐述其在学习系统设计策略中的应用价值。总而言之，这些理论表明失败会引发失败节点的探究过程，这在成功的体验中是不会出现的。探究过程是任何非良构问题解决的关键组成部分，因为它让学习者提出更多的问题，确定故障的潜在原因，提出有关原因的假设，并找到证据来证明（de Jong and Lazonder，2014；Herrington et al.,2014；Lazonder，2014）。一旦明确了故障状态，学习者就会加深对因果关系的了解，并且在故障源头纠正解决方案。在派生的新解决方案基础上，学习者能够实施一个全新解决方案，并根据前面提到的参数确定该方案是否合适。支持受挫理论的实证研究文献表明，该过程改善了心智模式，加深了对现象的概念理解，对迁移有帮助（Gartmeier et al.，2010；Kapur，2012；Tawfik and Jonassen，2013）。

失败概念作为复杂问题解决和学习的一个组成部分，许多领域都做出了探讨。然而，关于各派理论的相似与不同之处并没有全面的概述。因此，本论文就教育心理学、认知科学与职场学习学科视域下的主流失败理论进行阐述。

（一）皮亚杰的认知失衡

涉及失败分析的一个重要理论是皮亚杰（Piaget，1977）的认知发展理论。皮亚杰认为学习涉及两个主要的认知过程：同化和顺应。同化需要将外部事件或经验整合到现有图式中，而顺应涉及修正现有的图式以适应外部现实并对不易同化的事件做出解释（Piage，1952；Tudge，1993）。在同化与顺应的过程中，皮亚杰认为，“干扰”（perturbations）是最基本的学习，干扰会打破当前的认知平衡导致失衡，然后重建平衡，最终达到新的平衡（Piaget et al.，1985）。

认知失衡（cognitive disequilibrium）的因素对学习至关重要，因为当个体意识到自己的现有图式不足以处理新信息时，认知失衡可以驱使个体调整或改变现有的认知结构（Piaget，1977）。皮亚杰提出，一个新的平衡状态会与更强大、更全面的图式同步出现。具体来说，这种新的图式重建了平衡状态，知识空白、矛盾和不协调能得以补救。通过克服干扰和恢复平衡的迭代，学生的认知图式结构被转化为更高层次的认知图式（Renner et al.，1976）。

（二）僵局驱动式学习理论

“僵局驱动式学习”（impasse-driven learning）是另一种方法，试图解释学习者在良构问题中遇到僵局如何修复或处理错误的知识（VanLehn，1988）。该理论扩展了皮亚杰的观点，聚焦探讨如何驱使学生陷入僵局，促进探究学习。范冷（VanLehn）及其同事认为，僵局是学习者在学习过程中发现错误或表达不确定性的一种情况（Brown and VanLehn,1980；Jones and VanLehn,1994；VanLehn et al.,2003)。根据僵局驱动式学习理论，当学习者对手头问题的具体知识缺乏全面了解时，就会陷入僵局（Blumberg et al.,2008；VanLehn,1988）。它与皮亚杰（1952）所描述的干扰类似，该理论认为，在遇到并发现僵局时，学习者能够进行深入探究、审慎思考并修正现有的心智模式（D’Mello et al.，2014），以期避免类似的僵局或更加有效地处理类似情况。该理论主张在学习者不能解开僵局的时候进行干预。

关于僵局驱动式学习的早期研究往往侧重于学习程序技能时遇到的故障状态（Brown and VanLehn，1980；VanLehn，1988）。范冷及其同事发现，学习者在没有外部资源如教师或教科书的情况时，试图独立修复僵局来执行程序并解决问题。然而，在过程中往往出错。学习者需要必要的教学干预来克服僵局，在适当的错误状态下进行正确规则的引导。因此，范冷（VanLehn，1988）提出“没有僵局就没有学习”（p.32) 。然而，如果学习者在推理上持续犯错，那么他将会重复同样的错误而全然不知。

目前为止，一些研究是从僵局驱动式的学习视角来研究学习结果的。例如，范冷（VanLehnet al.，2003）发现，辅导中的僵局似乎增加了学习机会；没有经历过僵局，学习者很少求助教程和解释。因此，研究人员建议，教师应该刻意为学习者设置僵局，促使他们寻找解决方案，对解决方案进行解释，并且只有在学习者无法提供解释的情况下进行干预。这样，由僵局产生的混乱能发起探究，造成学习者认知系统重组，并促进学业。狄梅洛（D’Melloet al.,2014）在使用各派心理学理论中互相矛盾的信息给心理学本科生设计僵局时，发现类似的研究结果。研究结果表明经历僵局的学习者测试后评分优势显著。

（三）合理失败

卡普尔（Kapur，2008）提出的合理失败是另一种教育心理学理论。该理论认为应该推迟支持，使学生陷入僵局，作为问题解决时形成观点和巩固解决方案的方法。在此之前，学习模式的取向是定期向学生提供必要的支持，以避免沮丧和失败。僵局驱动式学习的研究往往聚焦程序技能，而合理失败是对良构问题和非良构问题解决中错误所起作用的研究。

卡普尔（2011）从皮亚杰的认知失衡理论（1977）着手，发现在解决问题的过程中，孩子在生成和整合这两个不同的阶段中出现“合理失败”。类似于皮亚杰的顺应概念，“生成”（generation）包括团队成员合作解决问题时，对约束条件、解释和解决方案的探索。“整合”（consolidation）阶段允许同伴进行比较、对比和最终确定解决方案。合理失败的研究者认为，有意延迟的脚手架使学习者更有创造力，提出更多的解决方案，促进类比迁移（Kapur，2011）。像挫折驱动记忆理论（参见下一节；Schank，1999）一样，合理失败认为，当学习者面临新任务时，会参考之前的失败经验，从而更大程度激活并实现既有知识的分化。此外，学习者有机会识别概念的关键特征，加深对现象的了解（Kapur，2011）。

从合理失败的角度进行的研究（Kapur,2008，2010，2011）发现，推迟数学问题解决过程中的结构支持，学生在迁移任务中相比“讲解和练习”（LP）条件下有更好的表现。也就是说，处于延迟支持状态的人更有可能遇到失败。他们的研究结果还表明，推迟支持的学习者在良构问题和非良构问题的迁移任务中表现优于接受讲解式教学的学习者（Kapur，2009）。这一结果在复杂问题解决中也得到证实，其中包括良构和高阶应用项目的非良构任务中的教师支持（Kapur，2011）。研究发现，合理失败方法能使学习者自行修复失败，并使用干预后讲解来修正理解。

如前所述，这种理论方法与皮亚杰（1977）认知失衡的概念有异曲同工之妙。此外，在学习中有意延迟支持方面，合理失败与僵局驱动式学习也有着相似之处。然而，与僵局驱动式学习相反，合理失败不建议基于困境出现的具体时间间隔进行干预。

（四）基于案例推理的挫折驱动记忆

挫折驱动记忆（failure-driven memory）是罗杰·尚克（Roger Schank）在案例式推理（CBR）的框架下提出的经验学习的认知科学模型。根据案例式推理，由于经常碰到类似情况，个人以脚本的形式开发出强大的记忆体结构，概括出问题解决的策略（Schmidt and Rikers，2007）。成功案例加强了现有脚本，使处理过程变得单调，挫折驱动的记忆理论（Schank，1999）认为，失败的经历会激活脚本并对其进行修改。

对失败经历的处理与成功经历有很大不同（见图1）。遇到失败时，案例式推理提出个体首先尝试找到相关的更高层次的知识结构来进行处理。如果记忆中搜寻不到适合挫折的内容，就会产生一个新的记忆路径作为未来解决问题的新基础。也就是说，如果经验最初被“分类为有趣的偏差，‘经验’作为脚本的一部分，起补充作用并充当预测的来源”（Schank 1999，p.53）。预测同时产生了替代信念，用以解释失败经历的目标或行为，这在成功案例的单调处理中是不会产生的（Schank，1999）。最后，作为新记忆创建附加索引。随着个人经常遭遇挫折挑战现有脚本，一个新的更全面的脚本得以形成。

图1 挫折驱动记忆理论（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.981）

根据案例式推理中的挫折驱动记忆理论，对失败缘由的调查会促成脚本修订与概念变化。此外，遇到挫折的个体能够更好地检索记忆以避免在将来发生同样的错误（Schank，1982）。因此，克罗德纳（Kolodner et al.，2004）建议，通过提供涵盖从业者经验的案例图书馆技术来促进基于案例的推理。类似地，陶菲克和乔纳森（Tawfik and Jonassen，2013）发现，在辩论任务期间访问受挫案例的学习者在衡量论辩反驳和整体得分方面占优势。他们还认为，失败案例有助于产生替代观点，导致更高的论辩评分。

案例式推理和挫折驱动记忆经常被引用（Schank，1999），但相关实证研究屈指可数。该理论与之前的理论类似，主要聚焦对失败的探究和解释。然而，挫折驱动的记忆理论是独一无二的，该理论强调失败能支持提取情景记忆及其在解决相关问题中的应用。

（五）职场学习中的负面知识

“负面知识”（negative knowledge，Gartmeier et al.，2008，2010）是借鉴了体验式学习理论（Kolb，2014) ，将其用于职场文献学习的新方法。体验式学习通常侧重于从经验习得，而负面知识则关注职场的失败经历如何产生的原因分析，以及与同行开发新的职场策略以避免未来的错误。根据负面知识，失败是职场学习的核心，作为一种“心智警告”（mental warning）来调整个体的认知结构（Cope,2011；Ellis et al.，2006)。鲍尔和马尔德（Bauer and Mulder，2007）认为，在复杂的领域失误变得越来越普遍，如医学和法律实务，从业人员需要不断扩大知识面。与挫折驱动记忆理论（Schank，1999）类似，格特麦尔等（Gartmeier et al.，2010）阐述了运用由失败经验产生的“负面知识”的重要性，并将经验视作学习机会。

格特麦尔等（Gartmeier et al.，2008；2010）研究职场失误经验，确定了负面知识的三个潜在好处：增加行动的确定性，提高行动中的效率和提高反思质量。行动的确定性得以增加是因为负面知识说明了可能会被忽视的潜在负面结果。一旦个体意识到避免失败的潜在途径，未来的决策会更有效率。负面知识促进了对行动的反思（Schon，1984）。与合理失败一样（Kapur，2011），犯错有助于新方案和问题解决方法的创意生成，这点在成功经验中难以企及（Hoeve and Nieuwenhuis，2006；Parviainen and Eriksson，2006）。因此，深入研究失败经历可以使个体更全面地理解这一现象。

基于案例式推理和挫折驱动的记忆，该理论强调了个体如何与其他从业者一起研究失败并从中找出经验教训。但是，该理论尤其注重失败在修正错误决策中的作用。因此，这种方法强调了情境化失败的重要性，以及各实践社区如何协作克服职场失误来解决现存问题。与合理失败和挫折驱动的记忆理论相类似，该理论关注如何将这些经验用于解决未来的问题。

三、挫折驱动问题解决的统一框架

其中一个共同点是，失败对学习者的现有心智模式提出了挑战。为了做到这一点，学习者首先必须给问题解决的目标下定义，这样才能确定成功或失败的参数和条件（见图 3）。这一点前述各派理论已涉及，即学习者首先试图在现有知识结构中同化问题情境。与之类似，案例式推理（Kolodner et al.，2004）和负面知识（Gartmeier et al.，2010）表明，学习者根据以前的经验构建脚本来寻求解决方案。一旦明确了这些方面，学习者就会依据现有知识结构寻求解决方案。界定问题是显而易见的，也是非常重要的，因为它使得学习者更好地识别挫折的发生。因此，学习者可以进行诊断并从失败中学习。

上述各派理论展示了各自独特的视角，共同之处在于对解决问题时失败所起作用的描述。此外，每个理论都从各自领域，运用不同术语，诠释了失败的好处。考虑到理论观点和实证研究的复杂，理解如何应用这些方法并不容易。鉴于此，本节试图构建统一失败框架（见图2）。

图2 统一失败框架（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.983）

图3 基于成功的问题解决（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.984）

学习者在初次尝试时无法解决问题，他们就会进入基于失败的问题解决循环（见图4）。根据所有的理论，失败会挑战现有的心智模式，文献描述将其描述为干扰（Piaget，1977）、僵局（VanLehn，1988）、失败（Kapur，2012）、脚本偏差（Schank，1999）和失误（Gartmeier et al.，2008, 2010）。每个理论都认为，学习者应对所识别的故障状态进行探究，以确定失误发生的地方。

失败理论认为一旦寻求解决方案，错误纠正便随之而来。具体而言，相关理论例如合理失败（Kapur，2011）和负面知识（Gartmeier et al.，2008）明确地描述了修正后的解决方案生成是经验的一个关键组成部分。在这个阶段，学习者会解决以前潜在的而经由失败凸显出来的问题。得出合理的解决方案后，个体对其进行整合，对适当的解决方案进行论证，并应用新知识来解决问题。一旦修正后的解决方案得到应用，学习者就能够根据成功和失败的预定义参数来评估解决方案的可行性。如果失误再次出现，学习者将通过受挫模型反复研究，直到取得成功。

图4 基于失败的问题解决（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.984）

在上述的理论中，通过综合分析失败的启发可以构建一个新的修订的认知结构。例如，皮亚杰（Piaget，1977）认为心智模式顺应失衡。类似地，案例式推理的挫折驱动记忆理论（Schank，1999）提出生成一个更全面的包含失误及失败原因的脚本。心智模式变得完善，诸如合理失败（Kapur,2011）和负面知识（Gartmeier et al.，2008，2010）等理论表明，学习者从挫折中恢复后能更好地进行类比转移（见图 5）。

图5 心智模式拓展与迁移（AndrewA.Tawfiketal.,2015，p.985）

四、学习环境设计的应用

瑞泽（Reiser，2004）提出，教学系统应该在何时提供支持和何时允许“学习者以有效方式面对领域复杂性”间找到平衡（p.287）。迄今为止，许多学习环境旨在从认知科学和教育心理学的视角，通过协作解决问题，有效和系统地培养学习者。然而，对教学设计模型的回顾表明，失败虽然是间接的，却是这些方法的一个组成部分。例如，乔纳森（Jonassen，1997）认为，非良构的问题对学习者造成矛盾；当学习者遇到不一致时，在寻求解决方案时会遇到小失败。因此，乔纳森（1997）的非良构问题解决模型的最后一步提出，允许学习者调整解决方案，因为一次就能处理好的问题非常少。同样地，葛和兰德（Ge and Land，2003）提出了一个设计模型，允许学习者在问题解决后评估解决方案的成败。洪和蔡（Hong and Choi，2011）也提出，问题解决过程中的反思应当以界定成败条件、监测失误与错误概念为导向，并通过迭代过程对失败进行补救。因此，每个模型都隐含地表明，允许学习者在遇到失败时修正问题解决的方法。然而，将失败用于学习系统设计的模型还没有明确界定。

上述失败的理论表明，这些小失败（小挫折）可以通过阐明之前的错误概念、识别因果推理的失误以及寻求关于失败根源的提案来解决问题的表征。失败有助于构建问题的图式，使具体的故障状态变得清晰起来，因此在寻求解决方案中提供了协助解决失败的机会。基于这项研究，我们认为，学习系统设计的实践应该支持这种非良构问题解决，并在策略性上允许学习者把面对失败和克服失败作为其学习经验的一部分。如前所述，教育工作者可能无意中避免了学生对非良构问题的复杂性和动态性的把握，从而忽视了失败的好处。鉴于前面提到的这些理论，我们建议在设计中运用失败时应遵循下述准则。

五、学习系统设计和失败的统一模型

（一）设计原则1：允许学习者辨别失败

界定失败的条件。上述理论中一贯的主题是个人应该能够辨别和界定失败经验。例如，在皮亚杰的理论（1977）和挫折驱动的记忆理论（Schank，1999）中，学习者必须确定认知失衡，并将经验分类为偏离期望。同样地，格特麦尔等人（Gartmeieret al.，2008）认为：“在解决问题的过程中意识到哪些方法不太 理想或避免采取什么行动有助于个体在专业实践中的确定性概念。”（p.87）虽然定义失败是理论的隐含元素，但是由于多种原因，这也是学习系统设计中的一个重要方面。基于上述文献，失败鼓励学习者了解给定解决方案的尝试结果（Gartmeier et al.，2010；Schank，1999）。如果这些条件没有阐明，那么将来在寻求解决方案时不可能将其用于故障状态的调查。

辨别失败的视角。知识是社会构建的，因此，如何为给定的情境定义失败观点各异（Spiro et al.，1998)。在个体构建初始假设和失败参数之后，教学系统应允许团体从替代视角协商并重新定义成功与失败。一旦学习者明确了目标，他们就可以从其他角度识别出界定的小失败是与目标相一致还是阻碍了目标的实现，并以此作为提高认知灵活性的方法。

（二）设计原则2：在学习环境的设计中有意设置障碍

在上述基于失败的模型中，失败是学习体验有意设计的一部分，是改善心智模式的方法。例如，僵局驱动学习（VanLehn et al.，2003）和合理失败（Kapur，2011）认为应该推迟支持来增加遭遇失败的可能性。从认知科学的角度来看，挫折驱动记忆理论（Schank，1999）和负面知识（Gartmeier et al.，2010）认为，探究是因遇到错误而发生的。这些理论都认为，诱导失败是学习体验有意为之的一个方面，而不是其副产品。这一点很重要，因为学习者一旦构建问题，就不会质疑初始问题空间。相反，他们会寻求最有效的问题解决路径（Jonassen，2011），潜在地绕过从失败中深层次学习的机会。因此，通过延迟支持迫使团体成员遇到失败，这可能是重要的教学设计特征。

基于失败的问题提示。由于学习者可能无法完全了解失败相关的变量，教学系统中可以嵌入额外的支持使学习者能够充分探索学到的经验和教训。基于文本的问题提示或教学代理可以提出假设的因果推理问题，例如：“你当前的解决方案可能失败的方式是什么？”“请指出解决方案的不足之处。”“你们的推理可能有哪些错误？”这些问题有助于学习者及时考虑失败的场景并识别潜在的错误概念。反过来可以启迪团队成员思考被忽视的因果情形。

应用这一原则的另一种方法是通过嵌入提示，故意造成不太理想的解决方案或可疑决策，从而导致受控的小失败。例如，针对政策问题设计的学习环境的嵌入可能会使问题更严峻，从而导致失误的提示（例如“你有哪些利用现有燃料的最便宜的方法？”）。后续的问题提示可能会导致学习者通过一系列小失败进一步探索问题空间（诸如“如果二氧化碳水平持续上升，气候变化的持久影响将会如何？”），通过要求学习者根据某个变量来确定具体的场景和结果，他们更有可能在更大的问题空间内理解给定的概念及其变异性（Lorch et al.，2010）。

生成基于失败的因果模型。还可以要求学习者提出因果模型，从特定视角看待模型可能导致失败的解决方案。因为因果相关的事件揭示了成功或失败的解决方案如何影响决策，所以了解这些事件至关重要(Jonassen，2011) 。使用基于失败的方法，学习环境能够支撑决策的第一个初始阶段，并促使学习者完成因果推理链（例如，减少教育机会将导致……；水危机对弱势群体造成以下影响……），再一次明确提示学习者假设失败的场景，而不是绕过去。换言之，可利用设计原则1中（辨别失败）对失败的定义。当学习者阐述各项成果和理想解决方案时，可以与小组成员一起讨论小失败的后果及具体的故障状态。

失败的模拟。合理失败（Kapur,2010）、挫折驱动记忆理论（Schank，1999）和负面知识（Gartmeier et al.，2008）认为，失败是有益的，失败使学习者能够为未来的问题解决找寻经验。因为一些问题的失败可能难以复制（例如，昂贵的商业决策、医疗错误），学习环境可以提供案例库作为一系列基于失败的叙述，以便学习者及时访问资源。例如，学习者可以访问一个有关未改变成人处方剂量可能会增加儿童过度服药的风险的失败叙述。案例图书馆的学习环境或将失败叙述嵌入战略决策点的教学代理，能够允许学习者在调查案例的因果联系时参与意义构建和问题生成。在案例图书馆和教学代理的例子中，学习者在分析情境、问题描述、问题解决建模、嵌入式概念以及模型提供的失败解决方面进行协作意义建构。

（三）设计原则3：支持对类比迁移失败的探究

探究和假设生成。许多学习设计中，团体成员在非良构问题解决任务之初就会进行假设。通常，这些假设被设计为催化剂以识别问题的潜在原因。反过来又允许学习者在体验之前构思和表达想法。然而，基于挫折的设计可以从不同的角度融入学习系统。在上述理论中，遭遇失败后就会进行学习，即失败是刺激，促使学习者反思自己的经验和错误概念（Piaget，1977；Kapur,2011；Gartmeier et al.,2010；Schank,1999；VanLehn et al.，2003)。与成功的设计相反，基于失败的方法可以在系统中提供空间以生成假设，并在设计失败发生后进行探究。

对失败进行反思。失败应该鼓励学习者反思他们的错误概念和修正他们的理解。具体而言，必须考虑导致失败的决策过程以及影响未来预期成果的推论假设。学习者在失败经历中应用的反思的性质将影响学习的质量，但反思的做法对学习者而言是一项具有挑战性的任务（Schon， 1987）。因此，对学习者就有关如何反思失败经验进行适当指导至关重要。

在系统设计方面，失败反思的主要目标是为学习者提供机会从失败经验中提取高层次的抽象经验（Schank，1999）。基于反思文献，有三个方面可以产生反思推理的平衡方法：个体内省、失败情境的构件（artifacts）和系统的失败认识（Hong and Choi，2011）。在个体内省方面，可以给个人提供反思他们目前的知识、信念和因果关系的问题支架（Boud et al.，2013)。在失败情境的构件方面，可以引导参与者反思解决问题所依赖的构件（系统组件、错误的手册和不适当的协议）。最后，学习者反思失败发生的大背景，如政策、文化和资源也是非常重要的。引导学习者从三个方面对失败进行全局反思。

确定迁移的机会。失败的主要学习益处在于其有助于揭示因果推理的过度简化。事实上，上述的理论框架强调了解决小失败后的类比迁移元素。例如，挫折驱动的记忆理论（Schank， 1999）表明，学习者为了重复使用经验以解决新问题需要对其进行修正和保留。同样地，合理失败则认为失败有助于激活先前的知识差异化，从而为新任务带来更有效的检索（Kapur，2011）。从失败中总结经验教训并不难。虽然失败可能是特定情境下的产物，但学习者应该了解小失败是如何安置于情境的动态和复杂性之中的。

克服这种情况的一种方法是让学习者在不同条件下评估变量。在多个情境中提出一个概念，反过来，学习者可以生成更高层次的抽象理解（Schank，1999）。例如，要求学习者解决政策分析的学习环境能让学习者思考城市环境中失败的解决方案在乡村环境中成功的可能。同样，为材料科学课程设计的学习技术也可以质疑在富含水分的气候中腐蚀问题的不同。由于未能澄清错误概念，指明如何在其他情境中成功使用相同的策略，可能会消除延续经验和过度简化教训的趋势。通过允许学习环境中某些参数的灵活性和可操纵性，学习者能够划分适当的迁移条件。

（四）设计原则4：支持生成解决方案来应对失败

可以说，每个失败理论中最重要的因素是学习者如何解决小失败，并在寻求解决方案的过程中从经验中获得积极的意义。例如，合理失败表明，学习者应该形成想法并巩固解决方案以期克服界定的失败（Kapur，2008）。根据挫折驱动记忆理论（Schank,1982，1999）和负面知识（Gartmeier et al.，2008，2010)，失败的经验充当预测推动力、自我解释以及为什么经验可能造成目标细分的因果推理。在这些方法中，当学习者解决了错误概念时，关于失败根源的调查导致了观念转变。因此，这些小失败可以在解决问题时被视为迭代，最终形成解决方案以及加深对问题空间的理解。随着每一次失败的反复，学习者都有机会修正他们对这一现象的认识和理解。

通过学习系统设计能很好地支持这一点。首先，可以在学习环境中提供讨论提示，以解决遭遇的失败并记录对这些小失败的解决方案。其次，系统可以提供机会假设解决方案，并使用模拟测试知识。在因果模拟示例中，编辑或添加一个新路径的功能，讨论如何修改因果链以成功解决问题。在案例图书馆的例子中，可以在学习环境中提供额外的空间给学习者讨论案例的失败及其对主要问题的可迁移性。这样，学习者会识别和修改潜在的失败原因，并运用这些经验教训来寻求更好的终极解决方案。

六、结论和未来的研究方向

来自众多领域的理论表明，失败是学习过程的一个基本面。然而，文献中存在不足，因为学习设计往往聚焦给学习者提供支持的成功解决问题的模板。为了更好地把学习者打造成成功的从业者，教育工作者应该为学习者提供在问题解决过程中遇到和克服失败的机会，作为改进现存心智模式并促进观念转变的一种方法。与成功的问题解决模型相比，策略性地采用失败的学习系统可能会带来有益的启示。

既往文献表明，对基于失败的系统设计的研究还有很多机会。未来应进一步研究以了解运用基于失败的策略最合适的形式和运用时机；研究在各种问题类型中失败的作用；研究确定专业知识如何与失败相互作用；研究学习者情感方面在失败中的重要作用。

文 献 来 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年度人文社会科学研究规划基金项目“学习科学视域下教学设计理论发展研究——促进高阶能力的学习环境设计”（16YJA880033）

安德鲁·A. 陶菲克（Andrew A. Tawfik），北伊利诺伊大学教育技术研究与评估系助理教授；荣慧（Hui Rong），乔治亚大学学习设计与技术专业博士生；伊克仍·超（Ikseon Choi），乔治亚大学学习设计与技术专业助理教授；熊媛（1980— ），女，湖北黄梅人，浙江商业职业技术学院国际交流学院讲师，研究方向为外语教育学；盛群力（1957— ）,男，上海崇明人，浙江大学教育学院课程与学习科学系教授，研究方向为教学理论与设计。

(责任编辑 杜丹丹)