以“敗”啟智的教學：有效失敗理論與設計

中圖分類號：G424 文獻標志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3937.2025.06.06

學習效果的持久性與可遷移性日益成為教育研究和實踐的重要話題。《義務教育課程方案（2022年版）》將“聚焦核心素養，面向未來\"確立為基本原則，已然突顯了教育服務終身發展、奠基未來的長期效益導向。然而，長期學習效益與短期學習表現之間的關系始終是一個復雜命題：由于短期表現更易測量和提升，在現實課堂中，教師往往將其作為長期性素養的重要參照，常以任務完成度、回答正確率等即時表現作為衡量學習成效的核心標準，這種實踐取向在無形中強化了追求成功、規避失敗的教學模式。在這一背景下，有兩對潛在關系值得深思：一是在“短期\"與“長期\"維度上，短期學習表現與長期素養發展之間是否存在本質關聯？二是在“成功”與“失敗\"維度上，任務的成功或失敗會在何種程度上影響真實性學習的發生？這些叩問直指學習的深層機制，而歷經十余年探索并持續深化的有效失敗（productivefailure）研究，恰為回答這一難題提供了關鍵鎖鑰。

一、有效失敗的理論基礎

（一）學習與表現的解耦

學習指的是認知和行為層面相對持久的變化，此類變化與長期記憶和遷移密切相關；表現則指訓練或教學期間及其后不久觀察到的行為或知識方面的短暫波動。短期表現通常被視作衡量學習成效的核心指標：在大多數人慣常的教育認知中，學生在學習期間或學習后不久的表現越好，則意味著此次學習的效果越好。然而，將近一個世紀的學習研究顯示，表現水平的提高與學習的發生并不同步，二者間甚至存在互相沖突的情況，

早期對動物學習行為的研究提供了學習與表現分離的初步證據。例如，在自由探索迷宮的過程中，老鼠外在行為表現的進步雖然停滯，但其“認知地圖”的隱性建構卻并未停止，由此可見，學習能在表現沒有明顯變化的情況下發生，這也催生了潛在學習的概念。后續的研究進一步揭示，兒童也會出現潛在學習的情況。與此同時，相反的一面同樣存在，即表現的實質性提高可以在沒有顯著學習的情況下發生，這兩種學習與表現分離的情況，被后來的學者概括為“無表現的學習”與“無學習的表現\"。學習與表現分離的現象在語言和動作學習領域普遍存在：1992年，施密特（SchmidtR.A.）與比約克（BjorkR.A.）對語言習得過程與動作技能學習過程進行系統考察后發現，“習得過程中的表現水平是有缺陷的，至少是含糊不清的，無法用于衡量真實的學習量”。

為了解釋學習與表現的分離現象，比約克從記憶神經科學的角度出發，建構了區分存儲強度與提取強度的記憶模型：在該模型中，存儲強度表征知識節點與既有認知網絡的整合程度，反映長時記憶的結構化水平（即長期學習效果）；而提取強度則指特定情境線索觸發記憶檢索的瞬時效能，對應短期表現的可觀測指標（即短期表現）。存儲強度和提取強度存在一定的獨立性，甚至二者間還可能存在負向動態關系：當教學干預過度強化提取強度，如采用集中重復訓練、簡化問題情境等策略，雖然能夠快速改善學習者的外在表現，卻未必有利于存儲強度的提升，甚至可能讓學習者產生元認知偏差——研究表明，學習者傾向于認為當下可檢索到的信息（即當下表現）會在記憶系統中保持穩定，因此會在集中重復訓練后產生能力錯覺，如認為自己已經完全掌握了知識或技能。與之相對的，教學訓練的過程中若能引入適度認知阻力，如采用延遲反饋、交叉練習、復雜情境嵌人等認知干預手段，雖然會暫時降低學習者的行為表現，卻能有效促進知識在記憶系統中的整合性存儲與靈活遷移。

上述發現顛覆了對學習與表現的傳統認知，同時證實了“值得的困難\"的存在——優化長期學習效能的關鍵恰在于構建具有適度挑戰的學習環境，盡管這些挑戰可能不利于短期表現的提升。然而，比約克等學者更關注記憶、遺忘與學習之間的關系，較少涉及概念理解、高通路遷移等；此外，其研究也更多聚焦于運動科學和語言習得領域，來自一般學科學習過程的證據則顯得不足。在其基礎上，卡普爾（Kapur M.）進一步闡釋了長期學習效果與短期學習表現的復雜關系，以及困難或失敗的獨特價值。

（二）失敗價值的發現

盡管許多的教學設計理念都著眼于長期學習效益，強調教學的目標在于學習者的概念理解和遷移，但有效失敗研究的貢獻在于關注到了失敗在學習過程中發揮的獨特作用。事實上，學習科學領域對失敗價值的發掘和利用也經歷了一個長期的過程。部分學者很早就注意到了失敗對學習而言的重要性：皮亞杰（PiagetJ.）將學習行為定義為個體面對與當前認知結構不協調的刺激時的反應，這種不協調的刺激被稱為“擾動”，通過同化與順應機制，個體能夠調整其認知結構，從而建立新的平衡。由于“擾動\"的過程往往伴隨著認知沖突和學習困境，該學習理論也為后續基于失敗或困境的學習研究奠定了基礎。

范冷（VanLehnK.）在其“僵局驅動學習\"理論中擴展了對皮亞杰所提出的“擾動\"的討論，根據其研究，作為認知沖突起點的失敗或僵局構成了大部分學習事件的起點；陷入僵局通過向學習者傳遞現有知識需要被修正的信號，促使學習者充分激活先驗知識，嘗試通過自我解釋與修復策略生成新的解決路徑。例如，學生在學習三位數減法時，因規則沖突陷入僵局后，可能通過放寬原有標準并推導出臨時規則，如僅借位十位或個位，盡管這些嘗試可能導向錯誤答案，但卻為后續的認知調整奠定了基礎。當然，學生也可能在嘗試突破的過程中習得錯誤規則，因此在僵局發生之后，教師的指導和糾正仍具有重要的意義。在此基礎上，范冷提出了理想的學習過程：學習應該由僵局引發，學習者在陷入僵局時通過自我解釋習得新規則，并借助后續的指導實現觀念糾錯和深度理解。[13]

總體來看，上述研究揭示了失敗作為“認知催化劑\"的潛在學習參與機制：通過引發認知失調，失敗迫使學習者跳出自動化反應，進入元認知監控狀態，從而實現對知識結構網絡的重組和有意義的知識習得。換言之，學習過程中的失敗不僅是一種不可避免的現象，更是推動認知重構的重要環節，應當在教學設計中加以利用。上述研究發現構成了有效失敗研究的理論基礎。

二、有效失敗的概念辨析

有效失敗這一概念最早由卡普爾于2008年提出，他提倡讓學生在缺乏結構化指導的情況下嘗試解決復雜問題，盡管此時學生可能會遭遇失敗，但這種失敗被證明是富有學習價值的。4在隨后的研究中，卡普爾逐漸將有效失敗擴展為一種教學設計方法。[5綜合來看，有效失敗的設計具有以下兩個主要特征。其一，在教學順序上，強調教學應分為兩個階段，第一階段先讓學生嘗試解決問題，又稱為生成一探索階段；第二階段則為學生提供系統性的教學指導，又稱為整合一鞏固階段。其二，在任務特征上，生成一探索階段的問題具有復雜性、劣構性，因此學生通常會經歷失敗或陷入困境。卡普爾通過實驗研究證明了有效失敗設計的有效性，但其結論也引發了一系列的質疑和探討：什么條件下的失敗才能算作有效失敗？如何證明經歷失敗是不可少的環節，而非學生的自主探究或教師的系統講解導致了最終的成功？為了回答這些問題，卡普爾于2016年的研究中提出了與有效失敗相對的三個概念，分別是“無效失敗”“無效成功\"和\"有效成功”，并在此基礎上比較了有效成功與有效失敗教學設計的優劣。[

根據“短期學習表現往往與長期學習效果無關”的經典發現，卡普爾以短期學習表現和長期學習效果分別作為橫軸和縱軸，劃分出四個象限，分別對應了有效失敗、有效成功、無效失敗和無效成功（見圖1）。值得注意的是，有效和無效是一組相對的概念，無效并不意味著學習毫無收獲，而是強調學習效果在長期維度上的有限性，如容易遺忘、無法理解或難以遷移。以下將逐一闡釋上述概念的內涵。

圖1有效失敗、有效成功、無效失敗、無效成功的概念劃分[17

無效失敗指一類既無法提升學習者的短期表現，又不利于知識的長時存儲與靈活遷移的教學設計傾向或學習行為，如無認知支架的發現式學習、缺乏引導的開放式探究等，其典型標志是教學過程中教師角色的過度退場，致使學習者陷入非結構化知識建構的困境。例如，在部分探究性教學活動中，教師既未提供認知工具與策略性支持，也沒有在事后利用學生的失敗進行教學指導，只是一味地讓學生探究和試錯，其間發生的失敗極有可能對學習無益。認知負荷理論解釋了無效失敗發生的原因：學習者的工作記憶容量是有限的，如果工作記憶主要用于在問題空間中搜索解決方案，那么可用于新概念或新程序學習的認知資源就會減少。[8]無效失敗的實踐忽視了學習者的認知負荷閾值，導致學習者在高認知阻力的情境中徒增無效試錯，最終非但不能達成知識遠遷移的素養目標，反而降低了基礎概念的習得效率。對此，卡普爾強調教師需要提供不同形式、不同程度的支持，以幫助學生避免無效失敗。[9]

無效成功則指那些能迅速改善學習者的短期表現，但從長期來看學習成果不佳的教學設計傾向或學習行為，其典型實踐案例是機械學習，如依賴大量重復訓練或機械記憶的教學方法。卡普爾指出，此類教學行為的支持者往往忽略了認知的基本規律，即專家與新手關注事物的不同特征。2得益于高度結構化的認知網絡，專家傾向于關注領域內的深層結構和關鍵特征，而新手則更多關注表面特征，其學習易受限于表面特征加工，因此在重復訓練或機械記憶的過程中，學生并不會自發關注目標概念的深層結構，更無法將此類核心概念以合宜的方式組織進認知網絡中，最終限制了成功的有效性：學習者即便在短期內實現了知識記憶與技能自動化，其認知網絡也難以支持知識的長期保留、靈活調用與跨情境遷移。

有效成功指一種同時促進短期表現與長期學習效能的理想教學范式，其兼顧了學生自主建構與教學支架的引導，典型案例如基于問題的學習。盡管都強調長期學習效益，有效成功與有效失敗的本質差異在于目標導向與階段設計：前者以“通過成功解決問題實現學習”為邏輯主線，強調任務完成的必要性；后者則視問題解決為預備性認知激活的途徑，關注失敗對后續概念學習的催化作用。有效成功范式下的教學設計通常遵循漸減支架原則：教師初期通過提供認知工具、策略示范等教學支架，引導學習者聚焦領域深層結構；隨著專業知識的內化，教師會逐步撤除外部支持。由于有教學支架的幫助，學習者通常能夠在最近發展區內完成超出自身獨立能力閾值的復雜任務。因此，此類設計不僅優化了學習者的短期表現，如能順利地解決復雜問題，而且促進了學習者的自主知識建構：相關實證研究表明，相較于直接教學，基于問題的學習能顯著提升學習者在概念理解與遷移任務中的表現。[22]

那么，有效成功與有效失敗相比，何者更為有效？近期的研究表明，相較于有效成功，有效失敗的教學可能更具長期學習效益：辛哈（SinhaT.）等于2021年發表的一項研究揭示了問題解決過程中的失敗驅動型支架與成功驅動型支架在學習效益上的差異，其中，成功驅動型支架旨在幫助學生得出正確解決方案，往往訴諸教師示證、提供提示等方法，其設計思路符合有效成功范式；與之相對的，失敗驅動型支架故意鼓勵學生探索次優甚至錯誤的解決方案，其目的在于讓學生暴露在問題的復雜性中，使之意識到當前理解的局限性。實驗結果顯示，接受失敗驅動型支架的學生展現出更強的推理能力，這種差異在面臨學習難度較大的概念時更為顯著。23隨后，辛哈與卡普爾對上述實驗進行了重復，其結果不僅證實了先前的發現，而且表明接受失敗驅動支架的學習者在概念遷移評估測試中優勢顯著。4綜上，盡管有效成功和有效失敗孰優孰劣仍然是一個懸而未決的問題，但就復雜概念的理解和高通路遷移而言，精心設計的失敗（如搭建失敗驅動型支架）顯然具有獨特的優勢。那么，有效失敗是如何發揮作用的？

三、促成有效失敗的學習機制

自2008年卡普爾首次通過實驗證明有效失敗設計的有效性以來，關于有效失敗背后的學習機制的研究從未停止，相關的探討逐漸超越了純粹的認知層面，開始關注動機、情感等非認知因素在有效失敗教學過程中的作用。卡普爾在總結已有研究的基礎上提出了有效失敗的4A機制[25]，其中的4A分別指代激活（activation）、意識（awareness）、情感（affect）和組裝（assembly）四類機制，涉及學習者的認知系統、元認知系統和非認知系統，值得注意的是，這些機制并非獨立運作，它們彼此關聯、互相強化，共同促成了有效失敗。

第一類機制：激活概念相關的先驗知識。對已有知識的激活始終被視為是促進學習的關鍵一一被激活的知識不僅為新知識提供了聯結的途徑，而且有助于新知識的整合。然而，不同類型的學習活動對先驗知識的激活程度存在較大差異：從高度依賴知識輸人的被動學習模式，到學習者主動對學習材料進行外顯操作（如做標記、記筆記）的主動學習模式，再到牽涉新知識生成（如自我解釋、繪制概念圖）的建構學習模式，學習者先驗知識的激活水平不斷提高，相應地，其知識網絡的改變程度也隨之不斷提升。2而在有效失敗教學中，由于需要嘗試解決復雜問題、生成多種解決方案，學習者需要盡可能地調動原有的知識和經驗，盡管其中可能也包含了直覺和錯誤觀念，但總體而言，學習者的先驗知識處于較高的激活水平。此外，當學習者在解決問題時遇到障礙，他們需要不斷嘗試新的方法突破困境。這個過程不僅能激活現有的認知網絡，還能促使思維轉換和調整適應，進而提高認知靈活性。[27]

第二類機制：幫助學習者意識到自身的知識差距。有效失敗的設計不僅能促進學習者的認知參與，更能強化其元認知監控，幫助學習者意識到自己的知識缺口。教學的核心目標是幫助學習者從直覺性、不完整或錯誤的觀念出發，發展更系統、深刻的概念性理解，因此，意識到自身觀念的缺陷是深度學習發生的重要條件28；換言之，只有當學習者通過失敗“知道自己不知道什么”，失敗才能真正富有成效。經歷有效失敗的過程也是學習者對自身認知局限性認識逐步深化的過程：在解決問題階段，失敗的經歷會讓學習者感到不足，并產生對自身知識缺口的全局性意識，盡管這種認識總體上較為模糊；在系統指導階段，教師通過將失敗方案與合宜方案進行對比，引導學習者進一步意識到具體的知識缺口，進而產生學習的動機與需求。[29]

第三類機制：激發多種情感價值體驗。除了認知層面的學習機制，促成有效失敗還需要眾多非認知因素的參與，包括動機、情緒等。相較于直接教學，經歷有效失敗教學模式的學習者具有更強烈的好奇心，同時更渴望從后續的指導中學習新知識。3事實上，在嘗試解決復雜問題時，學習者需要持續探究，不斷轉變策略并生成解決方案，此類需要認知高度參與的學習活動會激發學習動機——在原本處于低動機水平的學生中，該影響尤其顯著。除此之外，有效失敗模式下的學習過程通常也伴隨著極其豐富的情緒體驗，卡普爾將其形容為“情緒過山車”。實證研究表明，在解決問題并遭遇失敗的過程中，學習者經歷了積極情緒（如驚奇、喜悅）與消極情緒（如羞恥、憤怒、沮喪）的復雜輪替，愉悅等積極情緒對低通路遷移具有積極影響，但不利于概念理解和高通路遷移；與之相對的，部分消極的情緒體驗（如羞恥）則顯示出對學習和遷移的積極影響。32總體而言，在有效失敗的安全且支持性的教學環境中，情緒體驗（甚至部分消極的情緒體驗）往往能激發情感力量，推動更深人的學習。

第四類機制：促進新舊知識的聯結與整合。前三類機制主要發生在探究一生成階段，第四類機制則在整合一鞏固階段發揮作用，且高度依賴教師的教學指導。學習者失敗的問題解決嘗試不僅暴露了自身的知識缺口，而且為教師提供了極佳的建構材料，因此在整合一鞏固階段，教師需要識別學習者原先不完整或錯誤的觀念中可利用的部分，以此為橋梁幫助學習者建立合宜的概念網絡。研究證據表明，促成有效失敗的關鍵在于明確的引導，如有意識地呈現學生的錯誤，設計對比案例并引導學生反思錯誤的原因等。[33總之，教師需要運用多種策略，幫助學生超越對概念表面信息的認識，進而關注目標概念的深層特征，最終將失敗轉化為有效的學習資源，促進學生的認知網絡發展。

四、有效失敗的教學設計建議

有效失敗的教學效果受到多重學習機制的影響，而教學設計的科學性則決定了這些機制能否有效運作，因此，教學設計是有效失敗理論落地的核心環節。卡普爾在2012年的研究中建構了有效失敗的三維設計框架，提倡從學習任務、參與結構、學習環境三個層次出發進行設計。35此后，隨著有效失敗機制研究的不斷深化，有效失敗的設計原則和策略也經歷了多次迭代：2019年，辛哈和卡普爾提出了確保設計有效性的五條原則；卡普爾又在2024年發布的著作中詳細闡述了有效失敗的教學設計策略和建議3。在梳理既有研究成果的基礎上，本研究總結概括了有效失敗的教學設計建議，如圖2所示。

（一）學習任務設計

學習任務設計是有效失敗發揮作用的關鍵，盡管不同學科、不同學段的學習任務存在相當大的差異，但優秀的學習任務設計依然存在某些相似的特性，這是由有效失敗發揮作用的學習機制決定的。總體而言，成功的有效失敗任務的特征可以歸結為以下四類。

圖2有效失敗教學的三層次設計

特征一：兼具挑戰性與可完成性。盡管生成一探索階段的任務往往超過學生的能力水平，但這并不意味著任務是無法完成的，否則學生極有可能失去挑戰的興趣，甚至放棄嘗試。如圖3所示，優秀的任務設計巧妙避免了“標準差”這一專業術語，轉而以“誰的發揮更穩定”這一通俗問句作為啟發思考的錨點：盡管學生尚未接觸標準差的概念，但他們很容易理解問題的意義指向；由于任務激活了既有的知識和經驗，學生也可以在尚未學習相關概念的情況下探索任務的解決方案。

特征二：有吸引力的真實性任務情境。真實性情境不僅可以聯結學生的已有知識，使其更好地理解問題，而且可以激活生活體驗，幫助學生體會學習的價值。正如案例中所呈現的，“判斷運動員表現的穩定性”這一任務具有現實原型，學生可以在嘗試解決任務的過程中體會到標準差這一概念在現實生活中的意義。與此同時，任務情境需要有足夠的吸引力，因此在教學設計時可以考慮以下因素：一是新穎性，有吸引力的任務往往予人新鮮感，并極可能避免落入俗套；二是直觀性，有吸引力的任務往往用貼近學習者生活體驗的方式進行表述，避免運用學習者不熟悉的專業術語；三是不確定性，有吸引力的任務往往能引發懸念，驅使學習者驗證自己的想法是否可行；四是沖突性，有吸引力的任務往往會制造認知沖突，讓學習者經歷“直覺失靈”。[39]

特征三：允許多元解決方案。傳統的學習任務通常引向規范化的解決方案，而有效失敗的教學則強調任務解決的開放性，鼓勵學生運用自己的想象力生成盡可能多的解決方案。卡普爾指出，開放性的任務為學習者的概念理解提供了更多充滿可能性的路徑，在不斷探索解決方案的過程中，學生更容易關注到自標概念的本質特征。此外，盡管學生的問題解決方案中可能存在錯誤，但其中總是包含著富有價值的觀念和想法，因此，多元的解決方案也為后續整合一鞏固階段的教學指導提供了極佳的觀念建構材料。

特征四：盡可能運用對比案例。由于人的思維難以從單個案例中自發抽象出一般性原則，多個案例的對比有助于大腦辨析關鍵特征，這對新手來說尤為重要。例如，只有把\"椅子”和\"凳子\"兩個概念放在一起對比，新手才容易理解椅子的特征。因此卡普爾指出，有效失敗的任務應該為學生創造盡可能多的對比空間一一尤其需要精心設計案例間的差異，以突出目標概念的深層特征。以圖3為例，在嘗試比較“誰更穩定”的過程中，學習者可能比較本和艾米的平均值、極值、數據范圍，以及每一輪比賽得分較前一輪得分的變化情況；而在精心設計的任務中，兩位運動員的平均值、極值和數據范圍都完全相同，這驅使學習者在對比分析的過程中更加關注“起伏\"的性質，從而更容易把握和理解標準差概念的深層特征：正負起伏不能相互抵消，且起伏程度的衡量不受數據排列順序的影響。

（二）參與結構設計

在設計學習者的參與結構時，設計者需要考慮以下兩個問題：一是任務應該由學習者單獨完成，還是需要開展團隊合作或協作？二是在學生嘗試完成任務的過程中，教師應該發揮哪些作用？

關于有效失敗設計的教學任務更適合個體獨立完成還是團隊協作完成的問題，學界仍存在一定的分歧：有研究顯示，在開展有效失敗的前提下，合作學習并沒有對四五年級小學生的概念學習產生積極影響[42;另一項實驗也顯示了類似的結果，即合作并沒有在有效失敗設計中發揮積極作用[43]。然而，辛哈等于2021年進行的一項元分析顯示，在有效失敗教學的生成一探索階段，采用合作學習的參與結構從總體上看對學習效益有顯著的積極影響。以往的研究也表明，合作為學習者的意義互動和概念建構提供了絕佳的條件，在同伴互動的過程中，學習者表現出最高層次的認知參與和概念激活水平。[45因此，在設計參與結構時，教師可以優先考慮團隊合作的交互形式；與此同時，為避免團隊合作的過程中可能出現的分工混亂、“強者\"主導等情況，教師需要協調好自主學習、合作學習與全班互動的關系，如先讓學生獨立完成思考并生成自己的問題解決方案，隨后讓團隊成員共同探討不同方案的合理性，從而確保每位學習者都能充分參與認知挑戰過程。

第二個問題涉及教師在探索一生成階段扮演的角色。早期的有效失敗研究表明，即使該階段教師不提供任何指導，學生的自主探索依然能對后續的教學過程產生顯著的積極影響[47；但隨著研究的不斷深人，辛哈等發現，與在探索一生成階段沒有接受任何指導的大學生相比，接受失敗驅動型支架（即讓學生嘗試不理想的解決方案，引導學習者走向錯誤的方向，進而激化認知沖突）引導的大學生在非同構問題解決和概念遷移上有更大的優勢。由此可見，在探索一生成階段不提供任何指導并非設計的最優解，與之相對的，有效的指導可以最大程度地發揮有效失敗教學在概念理解和遷移層面的優勢。對此，卡普爾為教師提供了兩種簡單且可行的引導工具，分別是“解釋想法”與“突破想法”。[49]\"解釋想法\"并不難理解：在學生提出自己的問題解決方案后，教師可以引導學生做出進一步的解釋。由于解釋本身也是一種認知挑戰，其要求學習者篩選、重組信息，用更易理解的方式表達自己的推理過程。因此，解釋可以推動學習者進行自我省察，幫助其意識到自身的思維局限性。“突破想法”則是指教師需要引導學生思考當前方案可能存在的弊端或局限。例如，學生可能會用分值的波動范圍來衡量運動員的水平穩定性，即比賽得分的最大值減去最小值，但是當兩位運動員的分值波動范圍沒有差異時（如圖3所示的任務情境），這種方法就無法有效使用。這種提問類似于網絡安全測試，測試員無需檢驗系統在正常情況下能否良好運行，而是專注于找出系統可能存在的漏洞。具體而言，教師可以用以下提問進行引導：“這個想法僅適用于當下的情況嗎？或是也能適用于其他情況？是否存在一種特殊情況，致使你的想法失靈？“除了上述兩種引導工具，教師還可以考慮運用以下的提問策略，以促進學習者的深度思考（見表1）。

（三）學習環境設計

不同于學習任務與參與結構的設計，課堂學習環境的設計是一項長期性的工程。傳統的課堂文化往往排斥失敗，教師追求課堂問答的正確率和學習任務的完成度，學生則在結果導向的教學評價氛圍中形成對失敗的規避本能。因此，有效失敗設計的前提和重要目標是重構課堂的文化氛圍，進而為每一個學生提供探索和表達的安全感。卡普爾指出，在學習活動開始前，教師需要重新設定課堂規范，鼓勵學生的開放式探索，同時避免學習者承受犯錯帶來的額外心理負擔；與此同時，教師也可以在教學過程中穿插設計互動環節，如分享自身或他人的失敗經歷等，進而幫助學生理解失敗中蘊含的價值。[50]

表1教學引導中的其他提問策略

除此之外，引入游戲化教學環境也是提升學生試錯安全感的有效途徑。將游戲作為學習活動的載體不僅能帶來沉浸式的參與體驗，而且能為學習者提供高度安全的心理空間：游戲環境中的失敗不會造成嚴重的后果，學習者可以避免常規學習環境中的“績效壓力”，進而更充分地發揮自身的積極性和創造性。游戲化學習的相關研究表明，當學習者在游戲化學習情境中遭遇挑戰時，往往會嘗試生成各種類型的假設和問題解決方案，同時表現出更高的失敗接受度和更強的學習韌性。5因此，設計者可以將生成探索階段的學習任務融入游戲環節中，讓學生通過游戲經歷生成方案、分析困境、優化方案的問題解決過程。近年來，已經有教育工作者嘗試以有效失敗理論為指引設計開發教育游戲，這些游戲在教學實驗中成效良好。除了系統設計的學習游戲之外，教師也可以考慮將問題解決過程融人相對輕松的學習活動中，如議題探討、趣味實驗等，在給予學生安全感、激發參與意愿的同時促成有效失敗的發生。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育課程方案（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：4.

[2][9]SODERSTROM N C， BJORK R A. Learning versus performance： an integrative review[J]. Perspectives on psychological science，2015，10（2）： 176-199.

[3]TOLMAN E C， HONZIK C H. Introduction and removal of reward， and maze performance in rats[J]. University of California publications in psychology， 1930（4）：257-275

[4]POSTMAN L， TUMA A H. Latent learning in human subjects[J].TheAmerican journal ofpsychology，1954，67（1）：119-123.

[5][10]BJORK E L，BJORK R A. Making things hard on yourself，but in a good way：creating desirable difficulties to enhance learning[M] // GERNSBACHER M A， PEW R W H，POMERANTZ L M， et al. Psychology and the real world： essays illustrating fundamental contributions to society.New York：Worth Publishers， 2011：55-64.

[6]SCHMIDT R A， BJORK R A. New conceptualizations of practice： common principles in three paradigms suggest new concepts for training[J]. Psychological science，1992， 3（4）： 207-218.

[7]BJORK R A， BJORK E L. A new theory of disuse and an old theory of stimulus fluctuation[M] // HEALY A， KOSSLYNS， SHIFFRIN R. From learning processes to cognitive proceses：essays in honor of William K.Estes.Hillsdale：Erlbaum，1992：35-67.

[8]KORNELL N，BJORK R A.A stability bias in human memory： overestimating remembering and underestimating learning[J]. Journal of experimental psychology，2009，138（4）： 449.

[11]PIAGET J， BROWN T. The equilibration of cognitive structures： the central problem of intellectual development[M].Chicago： University of Chicago Press，1985：32-35.

[12]VANLEHN K. Toward a theory of impasse -driven leaning [M] // MAMDL H， LESGOLD A. Learning issues for intelligent tutoring systems. New York： Springer US，1988： 19-41.

[13]VANLEHNK，SILER S，MURRAY C， etal.Why do only some events cause learning during human tutoring？[J].Cognition and instruction， 2003， 21（3）： 209-249.

[14]KAPER M. Productive failure[J]. Cognition and instruction， 2008，26（3）： 379-424.

[15][27][35]KAPUR M， BIELACZYC K. Designing for productive failure[J]. Jounal of the learning sciences，2O12， 21（1）：45-83.

[16][17][2O][21]KAPUR M. Examining productive failure，productive success， unproductive failure， and unproductive success in learning[J]. Educational psychologist， 2016，51（2）：289-299.

[18]KIRSCHNER P A， SWELLER J， CLARK R E. Why minimal guidance during instruction does not work：an analysis of the failure of constructivist，discovery，problem-based，experiential， and inquiry-based teaching[J]. Educational psychologist，2006，41（2）：75-86.

[19]KAPUR M. Productive failure in learning the concept of variance[J]. Instructional science，2012（40）： 651-672. [22]MERGENDOLLER JR， MAXWELL NL， BELLISIMOY.The effectiveness of problem-based instruction： a comparative study of instructional methods and student characteristics [J].Interdisciplinary journal of problem-based learning， 2006，1（2）：49-69.

[23][48]SINHA T， KAPUR M， WEST R， et al. Differential benefits of explicit failure-driven and success-driven scafolding in problem-solving prior to instruction[J]. Journal of educational psychology， 2021，113（3）：530.

[24]SINHA T， KAPUR M. Robust effects of the efficacy ofexplicit failure-driven scaffolding in problem-solving prior toinstruction： a replication and extension[J]. Learning and instruction， 2021（75）： 101488.

[25][37][38][39][40][49][50]KAPUR M.Productive failure：unlocking deeper learning through the science of failing[M].John Wiley amp; Sons，2024： 60，68-182，172，171-172，170，175-177，178-181.

[26][45]CHI M TH， WYLIE R. The ICAP framework： linkingcognitive engagement to active learning outcomes[J]. Educationalpsychologist，2014，49（4）：219-243.

[28]VANLEHN K. Rule-learning events in the acquisitionof a complex skill： an evaluation of cascade[J]. The journal of thelearning sciences， 1999，8（1）：71-125.

[29][30]LOIBL K，RUMMEL N.Knowing what you don'tknow makes failure productive[J]. Learning and instruction，2014（34）：74-85.

[31]BELENKY D M，NOKES-MALACH TJ. Motivationand transfer： the role of mastery-approach goals in preparationfor future learning[J]. Journal of the learning sciences，2O12， 21（3）：399-432.

[32]SINHA T.Enriching problem-solving followed byinstruction with explanatory accounts of emotions[J]. Journal ofthelearning sciences，2022，31（2）：151-198.

[33]LOIBL K，LEUDERS T.How to make failure productive：fostering learning from errors through elaboration prompts[J].Learning and instruction， 2019（62）：1-10.

[34]LOIBL K，ROLL I，RUMMEL N. Towards a theory ofwhenand how problem solving followed by instruction supports learning[J]. Educational psychology review，2017（29）：693-715.

[36]SINHA T， KAPUR M.When productive failure fails[C]/ GOEL A K， SEIFERT C M，FREKSA C. 41st Annual Meeting ofthe Cognitive Science Society： Creativity + Cognition + Computation.Montreal： The Cognitive Science Society，2019： 2811-2817.

[41]GICK M L，HOLYOAK K J.Schema inductionand analogical transfer[J]. Cognitive psychology，1983，15（1）：1-38.

[42]MAZZIOTTI C，RUMMEL N，DEIGLMAYR A，et al.Probing boundary conditions of productive failure and analyzing theroleofyoungstudents’collaboration[J].NPJscienceoflearning，2019，4（1）：2.

[43]BRAND C，HARTMANN C，LOIBL K，et al.Do students learn more from failing alone orin groups？ Insights into the effects of collaborative versus individual problem solving in productive failure[J]. Instructional science， 2O23，51（6）： 953-976.

[44]SINHA T，KAPURM.When problem solving followed byinstruction works：evidence forproductive failure[J].Review ofeducational research， 2021，91（5）：761-798.

[46]劉徽，楊佳欣，徐玲玲，等.什么樣的失敗才是成功之母？—有效失敗視角下的STEM教學設計研究[J].華東師范大學學報（教育科學版），2020，38（6）：43-69.

[47]KAPUR M.A further study of productive failurein mathematical problem solving：unpacking the design components [J].Instructional science，2011（39）：561-579.

[51]EMIHOVICH B， ARRINGTONL， XU X.Pressplay！ How immersive environments support problem-solving skills and productive failure[M] // IFENTHALERD，KIMYJ.Gamebased Assessment Revisited. Cham：Springer International Publishing，2019：121-139.

[52]CAOL，LAIPK，YANGH.Usingproductivefailure tolearn genetics in a game-based environment[J]. Instructional science，2024，52（2）：309-340.

Abstract：Inthecontextoftheongoingshifttowardcompetence-orientededucationalreform，theimportanceof long-term learningutcomes hasbecomeincreasinglyprominent.However，theprevalenttendencyinclassroompractices toprioritize-oreven replace-long-tedvelopmentwithshort-termperformanceurgentlyneedstobecorected.Theinteationallproposedcoepof ProductiveFailurefersaninnovativeapproachtotacklethisisse.Thispdagogicalapproachadvocatesinitiatinglearingwithan inquiryphaseinwhichstudentsattmpttosolvecomplexproblemsandarelikelytoexperiencefailure.Thisisthenfollowedby systematicinstructalsupportdsinedtotansfoogitieoflictintoopporunitisfordepleaigExistingresearchdicate thattheefectivenessoftisparadigmresultsfomtheinterplayofultiplelearningmechanismsacrosscogntive，metacogitiveand non-cognitivedomains.Buildingonthisfoundation，thepaperproposes instructional designstrategiesfor ProductiveFailurefrom three perspectives： learning task design，participation structure design，and learning environment design.

Keywords： Productivefailure;Long-termleaning benefits; Short-termlearning performance; Learning mechanism; Instructional design

編輯 朱婷婷

校對 呂伊雯