苏黎世联邦理工学院的研究人员证明了生产性失败对学习成果的积极影响。ETH 最大的课程之一的成功率提高了 20%。

长期以来，教学中的主导范式一直是，当有人向我们解释新事物时，我们学得最好。先指导，后实践：这是今天无数教室和演讲厅仍然适用的教育模式。

苏黎世联邦理工学院学习科学教授职位的研究人员现已证明，情况恰恰相反。与博士后科学家 Tanmay Sinha 共同撰写了这项研究的 ETH 教授 Manu Kapur 解释说：“如果你想获得理想的学习成果，最好先解决与某个主题特别相关的问题，然后再探索基本原理。” 这种方法的关键是生产性失败的经验——一种由卡普尔概念化和发展的理论。

15年的教育研究

Sinha 和 Kapur 的研究是对过去 15 年教育研究的元分析。作者研究了 53 项研究和 166 项比较分析，所有研究都涉及哪种学习策略更有效的问题：先教学后练习，反之亦然。主要的主题是学龄学生和大学生对数学、物理、化学、生物和医学等学科的概念的理解程度或成功应用它们的能力。该研究不包括一般技能，例如阅读和写作能力时的意义建构，或人文和社会科学学科的问题。

在研究时，几乎一半 (45%) 的受测学生在 6 到 10 年级(中学)，这意味着他们的年龄在 12 到 18 岁之间。超过三分之一(37%)目前是本科生，六分之一(15%)还在上小学。几乎一半 (43%) 的学生来自北美，超过四分之一来自欧洲 (26%) 和亚洲 (28%)。

效率是好导师的三倍

结果颠覆了过去几十年的教育研究：在向他们解释所需概念之前，如果他们必须解决练习和问题，所有学生都取得了更好的学习成功。然而，对于中学生和本科生来说，这一点比小学学生更是如此。这组作者认为，这可以通过多种因素来解释：小学生通常在某个领域的知识太少，无法有效地解决问题。此外，他们的分析推理和解决问题的能力可能不太成熟。

尤其令人惊讶的是，这对学习成果的影响有多么明显：“在学习理论之前进行实践的效率几乎是接受一位优秀教师一年指导的效率的两倍，”卡普尔解释说。而且，如果学生在实践阶段“有成效地”失败，他们的学习成果比一个非常好的老师一年所能达到的要好三倍。

为什么生产性失败会带来回报

但是，当学生有效地失败时究竟发生了什么?Sinha 和 Kapur 说，这里有四种机制在起作用，对应于四个“As”：首先，一个问题应该激活尽可能多的相关知识。“生产性失败，”卡普尔说，“需要一定数量的先验知识。例如，如果一个人想要解决一个统计问题，比如有效地找到标准差，他们至少应该熟悉最基本的概念，例如意思。” 其次，学生应该认识到他们已经知道的和不知道的之间的差距;这让他们意识到。第三，这使他们更容易接受新概念并激发他们解决问题的兴趣，即改变他们的情感或心理状态。

第四个也是最后一个阶段是教师或教材提供解释，应用新概念来解决问题，并说明学生的解决方案为什么没有达到目标。这可以被描述为知识组装。“学习成果取决于教学方式，这四种机制都起着关键作用，”卡普尔解释说。当学生处理的问题可以凭直觉掌握但他们仍然缺乏解决问题所需的知识时尤其如此，除非他们被教授新概念。

苏黎世联邦理工学院的成功率提高了 20%

但 ETH 教授 Kapur 的团队超越了元分析，直接在 ETH 最大的为期一年的课程之一“线性代数”中测试了他们的理论，该课程招收了来自机械和过程工程系的约 650 名学生。课程结构遵循传统方法：在讲座中介绍概念，然后在练习中应用和探索。

由博士带领学生维拉鲍姆加特纳并与ETH数学诺伯特Hungerbühler教授合作，卡普尔的团队创建了一个组任务，学生可以自愿试图解决五个关键讲座，每学期之前。练习的目标是生产性失败。大约 60% 的学生利用这个机会完成了额外的工作。结果令人印象深刻：从历史上看，平均只有一半以上的学生 (55%) 通过了课程。的成功率那些在讲座前失败的学生比例高出 20%，而且他们的分数要好得多。对于作者来说，这清楚地表明，那些从事生产性失败的人往往学到的东西更多。