允许学生“先失败，再学习”？这个曾在传统课堂中难以实施的复杂教学法，如今在人工智能（AI）的加持下迎来突破。今年2月，新加坡科技中学设立全国首个“生产性失败办公室”，并建立起一个教育网络，集结11所中学共同试用以“生产性失败”为核心理念的AI教学应用，扩大这个创新教学法的使用。
这11所中学包括博理中学、明智中学和后港中学等。自成立以来，这个学校网络仍在不断扩大中。
在正式引入这套名为“LearnPF”的AI应用前，新科技中学已在过去两年间率先于数学课堂实践这个教学法，并收获了师生的积极反馈。
新科技中学校长陈俊龙接受《联合早报》采访时指出，以往“生产性失败”（Productive Failure，简称PF）这类复杂的教学法因难以在大规模课堂中实施而受限，如今AI驱动的应用平台能为教师提供实时洞察、精准的问题序列及大规模形式化反馈，有效破解了规模化实施的难题。
作为一所“实验学校”（Lab School），新科技中学不仅志在校内的创新，更希望对系统层面产生深远影响。陈俊龙表示：“通过邀请更多学校加入，我们正在构建一个教育者网络，分享最佳实践并共同完善这一方法，让创新不再局限于个别角落。”
让学生先自主探索 打破惯例激活思维
“生产性失败”是一种反传统的教学策略，主张先让学生自主探索，后由教师系统讲解。它打破了教师先讲、学生后练的惯例，要求在正式授课前，将学生置于一个充满挑战且新颖的问题情境中。此时，学生尚未掌握解决问题的公式或工具，必须凭借已有知识去摸索、推导，甚至经历必然的挫折。
这种看似折磨的过程，实则为了激活思维。当学生在困境中意识到现有知识的局限时，这种“生产性的挣扎”能帮助他们理清逻辑结构并预判思维误区。最终，当教师介入讲解时，学生会产生一种“原来如此”的顿悟感。知识不再是被动灌输的教条，而是填补思维漏洞的“良药”，从而实现更深刻、更稳固的学习效果。
新科技中学高级主任（学术）李佩佩指出，教师采用生产性失败方法授课时，同时也是在挖掘学生的先验知识，以便在他们已有的学习基础上，构建新知识，甚至让他们利用直觉来解决问题。这会让整个学习效果更稳固。
比如，教师会要求学生在正式上课前的48小时先在LearnPF应用上尝试全新的课题。在正式上课前，学生可以利用自己现有的知识和经验去试着解决问题。
“有时，他们甚至能想出非常创新的解决方案和点子。这个过程鼓励他们跳出固有框架去思考，而生产性失败策略恰恰给了他们这样的空间，因为在最开始的时候，教师并没有直接套把条条框框在他们头上，而是允许他们自己去探索。”
教师在授课前也可以先从应用上的反馈，提前看到学生的解题方式，理解他们的思路，并知道他们最薄弱的环节。因此在授课时，可以更针对性地进行教学。
对生产性失败教学法的兴趣，源于陈俊龙深厚的学术背景，以及他对教育教学的长期思考。
在担任校长前，陈俊龙的职业生涯始于物理、数学与研究教学，他在国家初级学院任教期间，首次接触到本地教育家马努·卡普尔教授（Manu Kapur）关于生产性失败的开创性研究。
作为一名拥有物理学背景的教育工作者，陈俊龙当时就发现这种教学法与科学发现的真实规律有着惊人的相似之处。
“我的物理和研究背景深深影响了我的教育哲学。我深知在科学领域，重大的突破往往并非来自一帆风顺的实验，而是源于不断的假设测试、反复的实验以及从最初的挫败中总结出的经验。”
陈俊龙认为，PF反映了科学发现的本质。这种通过挣扎与反复尝试中建立起来的理解，能让知识真正“粘”在脑海里，往往更深刻也更持久。
正是这种对学习本质的深刻洞察，促使陈俊龙决定将PF引入新科技中学。他认为，这套理念与科技中学培养“应用学习、综合学习与创新”的DNA高度契合。因为真正的、有意义的学习不应是学生被动地接收教师直接的指令，而是需要学生在复杂的现实语境中去“搏斗”和“挣扎”。
他也认为，学生必须培养“学术韧性”，即在面对难题时，能够持之以恒地付出努力而不轻易言弃。引入PF的初衷，正是为了通过刻意设计的“挑战”，将学生塑造成具备批判性思维、能够直面未知并乐在其中的积极创新者。
教师最大挑战：克制为学生提供答案冲动
创新初期并非一帆风顺。陈俊龙回忆，起初大家的反应褒贬不一。对于习惯传统授课模式的教师而言，最大的挑战在于克制住想要立即为学生提供标准答案的本能冲动。
陈俊龙指出，当教师眼睁睁看着学生在困境中挣扎、甚至走向错误的路径时，那种想要立即施援、纠正错误的本能欲望是非常强烈的。
同时，学生也面临心态转变。习惯了先听讲、后模仿的他们，初次面对无预备的难题时难免困惑。然而，随着这套教学法的深入开展，长远收益也逐渐显现。
目前，新加坡科技中学的PF教学已从数学部扩展至英文与科学部，证明它在跨学科的通用性。
在英语学科中，PF可能涉及学生在接受有关文学技巧或语法规则的显性指导之前，先尝试处理复杂的文本或写作挑战。在科学学科中，学生可能会在学习既定的科学原理之前，先探索现象并提出自己的解释。关键在于设计足够新颖和复杂的问题，以产生“生成性失败”，同时与学生原有的知识联系起来，并预判那些能让学习更牢固的误区。
建立韧性培养智识谦逊 盼学生更愿意挑战未知
陈俊龙也观察到，引入这套教学法后，学生变得更愿意挑战未知，并接受失败是过程的一部分。
他希望从新科技中学毕业的学生能够具备一种“智识谦逊”（intellectual humility）的态度，即敢于质疑自己的假设，保持开放的心态。
他说：“PF直接培养了我们最看重的素质。当学生参与生成性挣扎时，他们建立了韧性，并了解到最初的失败是学习过程的一部分。这种方法培养了智识谦逊，学生学会质疑自己的假设，并对新的理解保持开放心态。”
在他看来，生产性失败不仅仅是一种教学手段，更是一种应对未来世界的生存策略。
延伸阅读
“学生学会系统地处理新颖问题，产生多种解决方案路径，并反思自己的思维过程。这为他们未来在职业生涯中以及作为世界公民将面临的复杂、模糊的挑战做好了准备。”
先试错后教学” 学生更能练就学术韧性
生产性失败是由新加坡教育学者马努·卡普尔教授提出的教育心理学概念，核心在于“先试错，后教学”。
在传统课堂中，教育的准则长期以来都十分简单：如果学生不知道某事，就直接告诉他们那是什么。这种直接指导的方法虽然在取得短期成效上既直观又高效，但根据卡普尔的观点，在深度学习方面存在根本性的缺陷。
学者：有意识设计失败 支持人类思维最佳方式
从事教育科学数十年的卡普尔用了20年时间研究一个源自他在哥伦比亚大学博士阶段工作的反直觉概念——生产性失败。
他理论的核心在于：支持人类思维的最佳方式不是立即提供答案，而是有意识地设计失败。
卡普尔对研究“人类如何学习”有着浓厚的兴趣，他很早就开始反思至今仍在沿用的主流教育方式到底是不是最理想的教育方法。
他认为，虽然死记硬背和喂养式的直接教学法可能可以暂时帮助学生通过考试，但知识往往却难以持久。
“一般人在最后一分钟死记硬背之后，很难记得自己真正学过什么。”
卡普尔解释道：“他们肯定无法深入理解，而且他们没法举一反三。只要你稍微改变一下题目，或者给他们一个全新的情境，他们的表现就好像从来没学过这些知识一样。”
因此，卡普尔花了20年时间，研究了一种极端情况：如果先让学生做错误的事，结果会怎样？
教学法曾推广到本地初院
在他的实验中，他将接受直接指导的学生与接受挑战活动的学生进行了对比，而后者所做的活动正是设计来让他们最初失败的。
结果那些先经历挣扎的人，即被挑战活动“启动”（primed）的学生在记忆保持、深度理解以及将知识迁移到新问题的能力上，都表现得更出色。
他于是创造了“生产性失败“一词来描述这一过程。他认为这是有意识地为失败而设计，然后通过在正确的时间结合指令或学习，使整个挫败的过程变得具有建设性，让学生能够在过程中获得更深刻的理解。
教学法曾推广到本地初院
在得出理论后，他在过去十年，也陆续把此教学法推广到本地一些初级学院。目前卡普尔通过他去年中才成立的公司LearnPF，用AI模型推广这套教学法。
在本地，新加坡科技中学是首所采用LearnPF应用的学校。LearnPF的另外一位联合创始人兼首席运营官阿福安伟武（Alfred Aloysius）指出，LearnPF成立九个月以来已经有大约2000名学生试用，其中七成是新加坡学生，其他学生来自马来西亚和印度等地学校。随着越来越多学生采用这个应用，公司也正在逐步扩展内容。目前，采用应用的主要是本地的中学，但是公司也正开始与一所小学进行试点合作，未来准备把这套教学方式推展到小学。
把出错常态化 缓解答错题消极情绪
新加坡科技中学中二学生林庭萱（14岁）还记得自己在中一上数学课时，第一次接触到生产性失败教学法。她说，当时自己的感受可以用“困惑”来概括。
她记得，教师在还未教授新课题内容的情况下，就直接抛出问题，这让她感到非常惊讶，因为这些数学题往往须要先理解课程内容，才能作答。
林庭萱说，在传统的课堂上，教师通常先讲解公式和示例，而PF课程则跳过了这个阶段。她描述，在失败阶段，学生会不断地面对陌生题目，并反复得出错误的答案，但随着接触同类问题的次数增加，大家开始学会通过识别问题模式的方式，来寻找答案的规律。
她与同组的同学会先观察题目与对应答案之间的联系，并排除那些已被证明错误的方法。
在这个过程中，Learn PF应用中的AI引导起到了关键作用，它能提供结构化的指导，在误区出现时引导学生走向正确的理解。
对于林庭萱而言，这种先尝试、后失败，最后再由教师揭示正确方法的过程，整个核心价值在于提供更深层的理解。
她说：“生产性失败提供了更深层的理解，因为犯错和分析错误的过程凸显了误区和知识盲点。”
以数学中的计数公式n^r为例，她说即使先介绍了公式，她在查阅示例时仍难以立即理解，直到经历做错题并在教师针对错误原因进行讲解后，她才真正识别出错误背后的逻辑，从而掌握这一困难概念。
这种教学法对林庭萱的影响不仅限于学术层面，更延伸到对失败的心态转变。
“它将‘出错’常态化，缓解了答错题的消极情绪。”这种心态让她在面对其他学科或生活难题时，能更冷静地分析问题，而非陷入挫败感。
尽管林庭萱说，自己在学习时仍偏好传统媒介，但她认可学习应用为学生提供了一个完全不同的学习维度，帮助他们建立起应对挑战的信心。
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