基于“有效失败”的小学Scratch教学研究

朱彩兰 ?邹洁

摘 要：深入课堂发现，学生不经历探索，通过教师讲授轻松获得的知识，容易遗忘。为促进学习的发生，借鉴“有效失败”教学模式，在小学五年级Scratch教学中开展教学研究。围绕循环、移动、坐标控制等内容展开三轮教学，根据教学中发现的问题适时做出调整。最后，通过作品分析了解学生作品多样性及有效性等，通过问卷了解学生的学习效果及态度，借助访谈考察学生对授课内容的感知、对自己作品的评价及对教学模式的评价。结果发现，学生的目标技能掌握与迁移情况较为理想，整体比较喜欢“有效失败”教学模式。根据课堂观察，教学中在探索时间、内容难度、先前知识、支架提供等方面需要有针对性地处理。

关键词：有效失败;Scratch教学;探索阶段;整合阶段

中图分类号：G434文献标志码：A文章编号：2096-0069（2020）01-0080-06

一、问题发现

深入一线课堂经常可以发现这样的现象，学生课堂学习中在外在表现上是成功的，能够掌握基础知识与基本技能，也可以较为顺利地回答或解决教师提出的问题。但往往很快就忘记，难以长期保持，也难以迁移应用至学习或生活中。据此问题反观课堂教学过程，教师或讲解较为细致，学生很容易学会新的内容;或看似仅简单提及新知，利用学习单或微视频等方式辅助学生探究。但学习单上操作过程描述详尽并辅以截图，微视频也是操作过程的形象展现。无论哪种情形，学生的学习过程基本是一帆风顺，较少遭遇障碍或困境。同时我们也注意到，如果学生经历了真正的探究，对获得的认识往往印象深刻，理解也较深入。因此，根据现状中的问题可以推测：适度的探索空间才可能有效激发学习者的主体性活动，促进学习的发生、记忆保持和知识迁移。

二、解决策略

（一）有效失败

有效失败（Productive failure）的概念由卡普尔（Manu Kapur）于2008年第一次提出并不断补充完善，是指由某种教学干预所导致的，发生在学习者身上的一种学习现象或学习机会，表现为学习者同时产生了表现上的失败和学习的发生[1]。此界定源于他的研究发现：在学习和问题解决活动中，外显表现上的成功并不必然导致内在学习的发生。根据学习者课堂表现及学习的发生可以建立一个四象限的坐标体系[2]，第一至第四象限依次为有效成功、有效失败、无效失败、无效成功。宽泛地看，有效失败理论属于从失败中学习的一种。国内关注有效失败的研究极少，翻译也不同。如香港大学的杨玉芹翻译为“启发性挫败”[3]，张澜、王婷则译为“有价值的失败”[4]，盛群力等翻译为“合理失败”[5]，郭婧远在硕士论文中译为“有效失败”，并应用于创客教育中的Arduino智能机器人项目[6]。

（二）理论基础

有效失败能够引发学习的发生，很大程度上源于学习支持支架的不足引发了学习者的认知冲突，因此，有效失败可以以皮亚杰的认知发展理论为理论基础。

皮亚杰认为学习涉及同化（将新信息吸收到已有图式中）和顺应（修改或新建图式以适应新信息）两个主要认知过程。通过干扰，打破认知平衡状态，引发认知冲突，就会引发相应的同化和顺应过程，直至重建平衡。新的平衡状态往往会伴随更强大、更全面的图式，所以认知冲突是认知结构重新组织和发展的基础，对学习者的学习具有重要意义[7]。

据此分析，有效失败教学中，教师不提供设计良好的支架，学生遭遇困难或困境，引发了认知冲突，通过探索、整合等过程，达到新的平衡，认知结构重新组织，学习随之发生。

（三）有效失败教学特点分析

按照整体到局部的顺序逐步缩小范围分析有效失败教学模式，其特点如下。

教学顺序：常见教学多是“先教后练”，结构上体现“由高到低”的教学顺序。而有效失败教学则鼓励“先练后学”，在结构上体现“由低到高”的教学顺序。

教学过程：教师通过教学干预（延迟提供支持等）有意设置困境，让学习者尝试自行解决问题，在此过程中学习者因为知识的缺乏会产生错误，遭遇失败。在经历探索、整合两个阶段后，教师再根据需要进行必要的指导。

教学干预：教学开始不提供结构化教学。当学习者陷入困境遭受挫败时，继续推迟支持，让学习者在困境中探索，进一步引发认知冲突。

教学支架：第一次，学习开始时提供，帮助和材料有限，不足以帮助学习者顺利解决问题。第二次，整合階段完成后，教师提供足够的支架，帮助学习者理解并掌握新知。

根据上述分析，学习者表现上的失败主要源于初始支架的有限性及教师的推迟帮助，也是学习者探究得以实现的主因。

三、实践探究

（一）研究设计

本研究选取南京市某小学五年级A、B两个班（人数都为35）学生作为研究对象，历时两个月，利用有效失败的教学设计促进小学生Scratch的学习。

依据研究目标，综合考虑教材内容、学生特点等因素，最终确定教学内容安排如表1所示。其中前两节为基础内容，第三节相对综合，三课循序渐进，保证研究涵盖基础知识及综合项目，较为全面。

（二）研究过程

研究采用行动研究法，共进行三轮研究，每一轮研究先后在A班和B班展开。每班学生都经历探索、整合两个阶段，然后再接受教师的讲解。根据A班教学效果，B班教学中做必要的调整。通过课堂观察及课后追踪与分析，研究学生在Scratch课堂中对知识技能的掌握状况以及学习的发生情况。

1.第一轮研究

“动画真精彩”主要内容为移动和旋转。根据有效失败的模式设计教学，只提供必要的知识点，对知识点的用法等不做具体的讲解，即不提供结构化教学。

（1）课堂观察。A班教学中，不做任何讲授即安排学生自行探索。经历探索与整合阶段后，大部分学生需要在教师的引导下才能完成新知的学习，仅有极少数学生达到预期效果。考虑到学生对此模式的不适应，在B班教学中做了微调。首先引导学生了解移动和旋转相关的命令，然后再分组探索完成任务。教学效果比A班理想，整合阶段多数学生希望按照自己的想法继续完成作品，但较少关注不同方案之间的比较。

（2）教学反思及调整。根据课堂观察，教学设计的框架可以沿用，但在教学细节方面还需调整。其一，对学生探究能力预估不足。学生习惯了教师的讲解，因此在有效失败教学中，缺少了结构化支架，探究活动的效率较低。据此，在探索活动开始之前通过适当的启发引导学生对目标技能的了解，明确探索的方向。其二，课堂节奏把握不到位。表现为探索阶段耗时较多，导致整合阶段时间紧张。据此，需要注意课堂节奏的把控，為整合阶段留出足够时间。

2.第二轮研究

“快乐的小猫”是Scratch学习中较为基础的技能课，较上一课难度稍有提高，但内容不复杂。根据第一轮效果，本轮研究做了相应的调整。

（1）课堂观察。A班教学中发现，学生理解坐标有困难。五年级学生数学学习中还未涉及坐标及负数，因此，B班教学时，对坐标做了必要的讲解。本轮研究中多数学生倾向于使用先前知识来解决问题，在方法选择上表现为失败，但结果正确。

（2）教学反思。本轮研究的可取之处在于：第一，教师给予一定的教学支架，且学生创作是在一定范围内的相对自由选择，能够提高学习效率;第二，留出充分时间让学生进行整合创作。同时也存在一些问题：探索阶段，多数学生表现出方法失败，倾向于使用已有知识解决问题，不愿过多尝试新知识;整合阶段，教师展示标准化方案后，多数学生不明确各方案之间的区别。据此，需要调整：教学中为学生提供评价标准，引导学生相互评价，培养优化程序的意识。

3.第三轮研究

“穿越迷宫”较前两课难度稍有提高，需要综合运用前两课所学及本课新知。

（1）课堂观察。课堂任务强调综合应用，学生表现以及作品完成情况都较为理想，对本课新知掌握情况也较好。在A班教学时，提供了条件判断语句的应用说明，结果发现，部分学生在探索阶段耗时较多，不能及时完成作品。根据这一情况，在B班教学中，提供了游戏框架设计的环节介绍，学生据此展开具体设计，课堂效率明显提高，多数学生能在规定时间完成作品。

（2）教学反思。可取之处在于，教师给学生的教学支架和创作空间之间的平衡，提供的帮助既能有效提高学生学习效率，又不限制学生的发挥。不足之处在于，课堂时间有限，不能照顾到所有学生，尤其是接受能力较弱的学生。

四、结果统计与分析

为了解学生的学习效果，研究展开相应的评价：其一，借鉴卡普尔的研究，基于表征与解决方法多样性（RSM），分析学生在不同问题情境中生成的解决方案;其二，通过三轮测试分析学习效果。为考查学生知识掌握和保持情况，测试安排在学习间隔一周后进行。测试内容包括学习行为习惯和态度的调查，以多方面了解学生的学习表现。

（一）学生作品分析

1.作品RSM多样性分析

RSM多样性也就是“表征与解决方法多样性”，由卡普尔提出。他认为，学生在探索阶段所生成的解决方案越多，说明学生在知识的掌握、保持和迁移方面的能力就越好。梳理学生的解决方案，并与标准化方案进行对比，结果发现：在“快乐的小猫”一课中，A班学生形成了两种方案（涉及重复执行、移动指定步数、碰到边缘就反弹等命令），B班学生形成三种方案（涉及重复执行、移动到鼠标指针位置、碰到边缘就反弹、平滑移动等命令），标准化方案中则是利用坐标控制让小猫移动到指定位置。

总体来说，学生生成的方案数不是很多，但针对每一个问题情境，都能生成两到三个方案。而在常规课堂，学生基本是根据教师给出的教学步骤按部就班地完成作品。实验班作品RSM多样性较为理想。

2.作品整体分析

通过对学生作品的整体分析，了解有效失败的教学效果。统计每轮实验学生提交作品情况，如表2所示。

（1）三轮实验中，作品提交数逐渐上升，说明学生逐渐适应教学模式，课堂上能够完成任务。

（2）符合要求的作品是指作品能够达到任务中的功能要求，并且脚本无误。三轮实验中，符合要求的作品数量虽然不多，但总体呈上升趋势。

（3）不同方案作品是指学生在探索阶段所生成的不同于标准化方案但能够实现任务功能效果的方案。前文曾提及，尽管不同方案的作品数量不多，但学生创建的情境多种多样，优于常规教学。

（二）问卷调查结果分析

问卷测试主要是了解学生的学习效果及态度。三轮问卷的发放都是35份，回收情况统计如表3所示。

1.目标技能掌握情况

（1）循环。三次问卷测试中设置了难度依次加深的问题，分别涉及循环的效果、使用及类型，检测学生对“循环”的理解，结果发现：A班在第一次测试时正确率仅为41.18%，后续两次测试中正确率逐步上升，分别为79.31%、80.65%。B班的正确率也是逐渐提高，分别为74.29%、81.48%、93.33%。可见通过三轮学习，学生对循环命令的理解逐步深入。每一轮实验中，B班的正确率明显高于A班，说明每一次教学设计的调整都是有效的。

（2）翻转和旋转。翻转和旋转主要出现于测试一中，考察结果显示：A班两题正确率分别为64.71%、67.65%，B班则为65.71%、62.86%，两个班的正确率都不算很高，不过，超过半数学生能够掌握该知识点。根据学生的作品反馈，多数学生对“旋转”的操作掌握还算熟练。

（3）坐标控制。坐标控制主要体现在测试二中，结果表明：五年级学生不太容易理解坐标的含义，但从测试结果来看，大部分学生能够正确理解这一概念。从作品来看，学生对坐标的运用也没有障碍。

（4）侦测与判断。侦测与判断是在第三轮实验中涉及的知识点，测试结果发现，A班与B班的正确率分别为61.29%、80.00%，两个班在正确率上有差异。A班教学时，部分学生不能理解“条件”“判断”等概念，但根据实例可以掌握操作。据此B班教学时教师做了充分的解释，促进学生对概念的理解。从作品反馈来看，绝大多数学生都能正确使用条件判断语句。

（5）作品框架设计。作品框架的设计考查的是学生用Scratch创作时综合考虑的全局意识。问卷中设计了排序题，提供创作步骤，让学生自行排序。综合来看，学生创作的一般顺序为：先绘制舞台背景，再创建角色，然后设计角色的造型、运动，最后侦测与判断。这一顺序非常合理，据此判断，学生对作品框架设计的学习保持情况较好。当然，顺序也不唯一，如部分学生设计迷宫背景与创建角色的顺序是互换的。

2.学生学习态度分析

（1）困难解决。困难解决关注学生在遇到问题时的表现。问卷中分为三个层次：遇到问题时，首先自己尝试解决，再求助老师或与同学讨论;一遇到问题就求助老师;遇到问题放弃不管。其中三次测试中选择“遇到问题先自己尝试解决”的比例依次为：A班79.41%、86.21%、87.10%，B班82.86%、70.37%、83.67%。根据数据，遇到问题时，绝大多数学生选择先自行尝试解决，这一选择的比例整体呈上升趋势。B班在测试二中下降到70%，分析实验数据发现，有效问卷数量上的不同导致第二轮的比例下降。课堂上亦能感受到学生的变化。第一轮教学探索阶段，学生之间讨论较多。后面两轮实验中，课堂秩序明显变好，探索阶段多数学生都能专注于自己的作品创作。总体来说，学生的“困难解决”能力较高。

（2）合作意识。合作意识主要针对学生在探索阶段的表现。问卷中分为喜欢、不喜欢和无所谓三个选项。A、B两个班选择“喜欢”的比例都是90%以上，且体现出上升趋势。从具体数据来看，三轮研究中学生在“合作意识”方面并无太大差异（如A班分别为91.89%、96.55%、97.06%），总体情况良好。

（三）学生访谈

1.访谈对象与内容

每班每组随机抽取一名学生，两个班共访谈10名学生。访谈内容涉及三个方面：对授课内容的认知，重点关注困难知识点;对自己作品的评价;对教学模式的评价。

2.访谈结果

（1）对授课内容的认知。关于困难知识点，半数学生提到迷宫游戏，表现为条件判断语句理解困难或迷宫背景绘制有问题;还有学生提到对话及角色隐藏。这些被认为有难度的内容实际上超出了目标技能，教学中不做要求。大多数学生对基础知识的学习不存在困难。

（2）对自己作品的评价。多数学生对自己的作品比较满意;部分学生表示如果时间足够可以做得更好，部分学生表示教师展示标准化方案后才能完全实现作品;少部分学生认为作品完成很不好，因为没有理解内容。

（3）对教学模式的评价。多数学生表示喜欢这种模式，原因是有较多的时间探索创作;部分学生希望教师可以再多讲一点，不过依然希望保证足够的探索时间。

五、研究结论

根据学生作品、问卷调查和访谈等方面的分析，学生对目标技能的掌握、学习态度等方面效果都较为理想，说明关注有效失败的教学模式可以促进小学生的Scratch学习。根据调查结果，应用有效失败教学模式时需要注意以下问题：

（一）探索时间的保证

根据访谈，学生喜欢有效失败模式的最大原因是有较多的探索时间。有效失败教学强调，要设计复杂的允许多种解决方案的问题情境。据此原则，教学中尽可能为学生提供足够的探索时间，学生才有可能通过探索形成更多不同于标准化方案的问题解决方案，才能促进学生对内容的理解与应用。本研究中，学生对知识的保持也得益于探索过程。当然，还需要注意探索阶段与整合阶段时间的平衡。有效失败教学的原则强调，让学生有机会解释自己的解决方案、有机会比较不同的解决方案。时间过短、讨论不充分不利于学生明晰观点，易流于形式。

（二）内容难度的把握

有效失败中的“失败”指向外在表现，“有效”则指向学习的真正发生。如果内容难度过大，学习难以真正发生，可能导致内在学习与外在表现双双失败，背离教学设计的初衷。

难度把握表现在两个方面：一方面，必学内容的难度把握，需要充分考虑学生的先前知识，符合学生的接受能力。任务的难度要适中，要让学生在有限的时间内完成创作以及对目标知识与技能的掌握。另一方面，教师提供的范例需要注意知识点的应用，尽量不用超过学习目标的知识点，若必须应用，则最好明确说明。避免学生误将这些知识点作为必学内容，过分专注于“难点”，忽略必学内容的练习与巩固。根据学生基础与能力的差异，教师可以明确说明学习目标，帮助学生集中精力于必学内容的学习与巩固。

（三）先前知识的储备

有效失败教学步骤的第一步是激活先前知识。这意味着学习是循序渐进的，建立在以往学习的基础上。因此先前知识的储备必不可少。实验中出现了预期的方法失败，反映出学生对先前知识的掌握。如第一轮中用多次重复操作实现“循环”效果，第二轮实验中用多次移动完成“移动到”功能。利用已学知识解决新问题，体现出对先前知识的应用。尽管结果准确，但方法失败。这种情况下，得知标准化方案后（如“循环”“移动到”），认知冲突形成，在恍然大悟中对新方法形成深刻印象。

教学中发现，少部分学生对先前知识掌握不熟练。例如角色缩放、背景绘制、先选中角色再编写脚本等，这些基础性内容掌握不理想，直接影响到探索的效率，也影响到学习的发生。

（四）帮助支架的提供

有效失败强调教学之初不提供结构化的支架，但不等于不提供支架。每一轮教学中，B班教学效果都优于A班，源于做了调整，而调整多指向提供必要的支架。如第一轮实验中对移动和旋转等命令的简要說明。

支架的帮助度需要把握，既要能给学生的探索提供必要的方向性引领，又不至于使学生按图索骥很顺利地完成任务。

支架提供的支持不仅包括学习层面，还包括精神层面。根据学生访谈，在展示优秀学生作品后，部分学生感觉自己的作品与展示作品相差较大而放弃创作。这反映出学生缺乏足够的自信。调查中发现，遇到困境时，也有极少数学生选择放弃。因此，教学中需要细心观察，及时与自信心不足的学生进行沟通，给予鼓励，提高学生解决问题的信心。

參考文献

[1]KAPUR M.Productive Failure[J].Cognition and Instruction（S0737-0008）， 2008，26（3）：379-425.

[2] [6]郭婧远.创客教育中利用“有效失败”促进学习的研究[D].上海：华东师范大学，2016.

[3]杨玉芹.启发性挫败的设计研究：翻转课堂的实施策略[J].中国电化教育，2014（11）：111-115.

[4]张澜，王婷.浅析课堂中“有价值的失败”的机制及设计原则[J].教学与管理，2015（18）：94-96.

[5][7]安德鲁，陶菲克，荣慧，等.从失败中学习：受挫学习的统一设计方法[J].数字教育，2017，3（6）：84-92.

Research on the Scratch Teaching of Primary School Based on“Productive Failure”

ZHU Cailan1，ZOU Jie2

（1.School of Education and Science，Nanjing Normal University，Nanjing，Jiangsu，China 210097;

2.Nanjing Foreign Language School of Fangshan Campus，Nanjing，Jiangsu，China 211199）

Abstract： After walking into class，it is found out that students will easily forget knowledge gained from teacherslecturing without experiencing exploration.In order to promote study，the writer borrows the teaching mode of“productive failure”，and carries out teaching research in the Scratch teaching of grade five of elementary school.The writer has carried out three round teaching centering on contents like circulating， move and coordinate control，etc.，and made adjustment according to the problems found in the teaching timely.At last，the writer has analyzed and understood the diversity and effectiveness of studentsworks through work analysis，recognized studentslearning effect and attitude through questionnaire，and observed and studied studentssensation to the teaching content，and comment on their own works and teaching mode.The results show that studentsmastering of objective skills and migration are rather ideal，and they prefer the teaching mode of“productive failure”.According to the class observation，some aspects in the teaching like exploration of time，content difficulty，previous knowledge，and providing of supports，etc.need to be dealt with accordingly.

Key words： productive failure;Scratch teaching;exploration phase;integration phase