学习科学的原则和⽅法（7）：测试强化学习学习科学在教育⽅⾯的应⽤——原则和⽅法（7）：测试强化学习
测试强化学习
Mary A. Pyc, Pooja K.Agarwal, & Henry L. Roediger, III
Washington University in St. Louis
翻译：张铁光教授、剑桥博⼠
概述
测试强化学习（test-enhanced learning）是指在学习过程中进⾏的练习测试（practice
tests），增加了以后回忆信息的可能性。这⼀观点与传统观念形成了鲜明对⽐，传统观念认为
考试只是衡量先前的学习，⽽不去改变它。相反，⼤量研究表明，测试是有效的学习事件
（potent learning events）（最近的评论见Rawson和Dunlosky，2011；Roediger和
Butler，2011）。与简单地重读⼀条给定的信息（或者什么也不做）相⽐，主动地从记忆中检索
信息，提⾼了以后调⽤该信息的可能性。练习测试的优点已经被记录了数百次，测试的好处可
能在最初了解信息后可持续长达9个⽉（见Dunlosky、Rawson、Marsh、Nathan和Willingham，2013）。已经证明，练习测试可以改善从⼉童（例如，相关评论请参见Agarwal、Bain和Chamberlain，2013年）到⽼年⼈（例如，Logan和Balota，2008年）整个寿
命期内的长期记忆⼒（long-term retention），从单词列表和外语单词对到解释性⽂本和地图，
已经使⽤⼴泛的材料和实验设计进⾏了记录（例如，相关评论请参阅Roediger和
Karpicke，2006a）。
多年来，许多不同术语被⽤来描述测试强化学习：测试效果（testing effects）、检索练习效果（retrieval practice effects）、检索强化学习（retrieval-enhanced learning）、低风险测验
（low stakes quizzes）和练习测试（practice tests）等等。研究表明，练习测试的好处并不取
决于所实施的测试类型（例如，多项选择、简短回答、论⽂问题）（例如，Foos和
Fisher，1988；Kang、McDermott和Roediger，2007；McDaniel、Roediger和
McDermott，2007；McDermott、Agarwal、D'Antonio、Roediger和McDaniel，印刷中）。这
⾥重要的⼀点是，任何类型的练习测试都能提⾼长期记忆能⼒。
教师可以在课堂上进⾏练习测试，学⽣也可以在⾃主学习（lf-regulated study）中进⾏练习测试。在课堂上，这个过程可以简单到经常问学⽣问题，要求所有学⽣以某种⽅式回答（在下⾯
进⼀步讨论），并向他们提供反馈（即正确答案）。对学⽣来说，这可以简单到⽤抽认卡（flashcards）来学习信息，或者试图回忆他们最近读过的或是听过的信息。许多教科书已经通
过在章节末尾提问，将练习测试纳⼊学习。然⽽，如果没有⽼师的帮助，学⽣可能⽆法以最佳
⽅式使⽤这些章末尾的问题（例如，Karpicke、Butler和Roediger，2009）。尤其是，学⽣在
认为⾃⼰很清楚⼿头的问题后，需要多次进⾏练习检索（practiceretrieval）
（Karpicke，2009）。
在教育中附加测试（additional testing）的想法经常是名誉扫地，但这主要是由于使⽤标准化测
试（standardized tests）的问题，⽽这些问题与我们推荐的检索增强型学习（retrieval enhanced lear
ning）⼏乎没有关系。在本章中，我们主张通过测试进⾏的检索练习，应尽可能
频繁地融⼊课堂和学⽣的⾃主学习中。
黄天宝下⾯我们将描述如何在实验室和实际的课堂环境中，对测试进⾏实验性评估的具体例⼦，并就
如何让教师和学⽣容易地将测试纳⼊课堂和⾃主学习情境（lf-regulated learning situations）
提出建议。
测试促进学习的最新研究（Recent Rearch on Test-Enhanced Learning）
练习测试的记忆益处（memorial benefits）已经被记录在⼀系列的材料中，包括外语单词对（例如，Pyc和Rawson，2009）、⽂本中的段落（Roediger和Karpicke，2006b）、统计（例
如，Lyle和Crawford，2011）、⼀般知识事实（例如，Carpenter、Pashler、Wixted和
Vul，2008）、世界历史（例如，Roediger、Agarwal、McDaniel和McDermott，2011年）、科
学（McDaniel、Agarwal、Huelr、McDermott和Roediger，2011年）和图形学习（例
如，Carpenter和Pashler，2007年）。
淘宝微信支付随着编码和最终测试之间的延迟的增加，检索练习的好处更加明显。例如，Roediger和Karpicke（实验2006b）让学⽣最初阅读⼀篇课⽂。然后，学⽣们⼜进⾏了三次练习试验：他们
要么再多读三遍（SSSS）；要么再多读两遍，然后进⾏⼀次⾃由回忆测试（SSST）；要么不再重复阅读短⽂，⽽是进⾏三次⾃由回忆测试（STTT）。然后，参与者在五分钟或⼀周后完成最后的⾃由回忆测试。这项测试只是给学⽣⼀段⽂章的名字，让他们尽可能多地回忆。研究⼈员对记忆中的想法单元（为了评分⽂本被解析成的简单内容短语）的数量进⾏了评分。结果如下图所⽰。对于在学习后5分钟进⾏最后测试的组，最⼤的益处来⾃多次阅读课⽂，⽽单次学习多次测试的情况表现最差。换⾔之，在⼀次即时测试中，填鸭式学习是有效的。然⽽，当⼀周后进⾏延迟的最终试验时，得到的结果正好相反：在练习中接受了三次测试的学⽣回忆效果最好；阅读了四次⽂本的学⽣回忆效果最差。尽管重读课⽂的学⽣每次都会接触到100%的材料，⽽接受测试的学⽣只会接触到他们能回忆的东西，但这⼀结果还是发⽣了。这些结果很好地说明了测试对长期记忆的强⼤影响，并突出了学习条件和记忆间隔（学习和最终测试之间的延迟）之间的相互作⽤。
图1、摘⾃Roediger和Karpicke（2006，⼼理科学，第17卷，第3期，第253页，版权所有
©2006⼼理科学协会，经SAGE出版物许可转载）。在直接的最终测试中，当练习涉及更多的学习试验⽽不是测试试验时表现最⾼。然⽽，在延迟的最终测试中，当练习涉及更多的测试试验⽽不是学习试验时表现最⾼。
当从记忆中检索是隐蔽的（思考，但没有明确说明回应），练习测试也获得了好处。例
如，Carpenter和Pashler（2007）让学⽣学习地图，以便在以后的测试中重新创建地图（参见下⾯的⽰例地图）。经过初步的学习，学⽣要么重新学习地图，要么进⾏隐蔽的测试练习（covert test practice）。在测试练习中，特征（如房屋）被删除，学⽣被要求思考哪个特征丢失了。30分钟后，学⽣们被要求⽤他们能回忆起的所有特征重新绘制地图。结果表明，参加隐蔽测试练习的学⽣⽐接受学习练习（study practice）的学⽣在最后的绘画中更准确。这些结果表明，练习测试的记忆效果并不依赖于信息的显性检索（overt retrieval）。另外的研究表明，隐性检索和显性检索⼀样有利于后期的记忆（Smith、Roediger和Karpicke，出版中），⽽且，⽆论是使⽤显性练习类型的学⽣还是在初始测试中说出答案，这两种⽅法都会产⽣强⼤的测试效果（Putnam和Roediger，2013）。
图2、Carpenter和Pashler绘制了两张地图，⼀张是城镇地图（上⾯板），⼀张是娱乐区地图（下⾯板）。每张地图包含四条道路、两条河流和六个附加功能，如学校或⾼尔夫球场。原始地图包含蓝⾊（⽤于湖泊、海洋和河流）、绿⾊（⽤于树⽊和⾼尔夫球场）和红⾊（⽤于学校和急救站）。每个受试者学习两张地图，⼀张是通过完成⼀个持续120秒的反馈测试（测试/学习），另⼀张是通过额外的学习时间（学习）持续120秒。每个受试者被随机分配到四种不同的平衡条件中的⼀种，以学习这两种地图。
在斯普林格科学与商业媒体、斯普林格与⼼理学会（Carpenter，S.K.和Pashler，H.（2007）超越⽂字的测试：使⽤测试来增强视觉空间地图的学习。⼼理学通报与评论，14（3），474-478。《⼼理科学公告与评论》图1，2007年⼼理学会版权所有）的善意许可下，提供了最初出版该材料的出版物。
如果在测试后给出正确答案（例如，Hays、Kornell和Bjork，2013；Kornell、Hays和Bjork，2009），即使在信息未被回想起的情况下，练习测试（practice tests）也能获得好处。在⼀系列实验中，Kornell等⼈（2009）评估了练习测试的好处在多⼤程度上依赖于正确检索信息。学⽣被要求学习弱相关（weakly associated）的项⽬（例如鲸鱼-哺乳动物），以便他们在以后的测试中能够回忆起它们。学⽣被分配学习这些项⽬或接受⼀个项⽬测试（随后是反馈）。对于学习试验（study trials），将词对整个放在⼀起供学⽣学习。对于测试试验（test trials），只呈现了第⼀项，让学⽣猜测正确答案，然后被提供正确答案。考虑到这些项⽬的关联性很弱，⼏乎所有项⽬在测试试验中都被错误地回忆了。经过⼀段时间的延迟，学⽣们接受了⼀个最终的线索回忆测试，在测试中，为他们提供了⼀半的线索（如鲸鱼），并要求⽣成与之相关的单词（如哺乳动物）。以下是他们四个实验的结果，结果表明，接受练习测试试验的学⽣⽐接受练习学习试验的学⽣在期末考试中回忆的项⽬⽐例更⾼。因此，即使检索不成功，练习测试也有利于记忆。
图3、经许可转载（Kornell N.、Hays M.J.和Bjork R.A.，2009年。不成功的检索尝试会增强后续学习。实验⼼理学杂志：学习、记忆和认知，35989-998，由APA出版）。即使在编码过程中最初没有
检索到项⽬，测试后的最终测试性能也⽐学习练习更⾼。
尽管⼤多数研究都是针对⼤学⽣进⾏的，但越来越多的研究表明，测试（testing）的好处已经扩展到从幼⼉到⽼年⼈的所有年龄组（例如，Logan和Balota，2008；Metcalfe和
Kornell，2007）。例如，Rohrer、Taylor和Sholar（2010）让四年级和五年级的孩⼦在地图上学习城市的名称和位置。孩⼦们通过学习地图或者对地图上的城市进⾏练习测试（然后是反
馈）来学习地图。他们在⼀天后的最后⼀次测试中评估了表现，测试要么与先前的测试（标准）相同，要么是迁移测试（旨在评估信息是如何从⼀个上下⽂推⼴到另⼀个上下⽂的）。下图（改编⾃Rohrer等⼈，2010）显⽰每个练习⼩组作为最终测试类型函数的准确性。对于这两种类型的最终测试，当通过练习测试学习地图时，表现要⽐集中学习时好得多。
图4、该图重新绘制于Rohrer等⼈，2010年。在⼀项针对幼⼉的研究中，⼉童参与测试练习（test practice）的最终测试准确性（final test accuracy）⽐参与学习练习（study practice）的要更⾼。对于标准的和迁移的最终测试格式，效果都是稳健的。
尽管先前的研究已经牢固地确⽴了练习测试的记忆益处（与学习相⽐），但研究表明，当测试之后有反馈时，练习测试的益处甚⾄更⼤（例如，Bangert-Drowns、Kulik、Kulik和Morgan，1991；Cull，2
000），尤其对那些试验中有错误回忆的项⽬（Pashler、Cepeda、Wixted和Rohrer，2005）。例如，Pashler等⼈（2005）让学⽣学习Luganda（卢⼲达语）词汇项⽬（如leero-today），以便在提⽰使⽤外语单词时能够回忆起英语单词。在对项⽬进⾏两次初步学习之后，学⽣们对每个项⽬进⾏两次测试，测试中向他们提供外语单词（例如leero），并要求他们检索英语译⽂（例如，today）。
出于现在感兴趣的⽬的，学⽣要么在测试后没有收到任何反馈，要么得到了正确的答案。⼀周后，他们完成了每⼀个项⽬的期末考试，并再次向他们提供了外语单词，并要求他们回忆英语翻译。结果表明，在练习中，当学⽣在测试试验后得到正确答案时，期末考试成绩最⾼。Butler、Karpicke和Roediger（2008）表明，对于更复杂的材料，反馈也可以帮助学⽣，即使他们得到了正确的答案（尤其是当他们提供了⼀个缺乏信⼼的正确答案）。
研究除了显⽰练习测试的记忆益处⼤于重新学习信息的练习之外，研究还表明，测试的数量和时间影响了信息在稍后时间被重新收集的可能性。例如，Pyc和Rawson（2009）让学⽣学习斯⽡希⾥语英语单词对（例如，wingu-cloud），直到在练习过程中项⽬能够被记忆到某⼀标准的表现⽔平（1到10次之间的正确记忆）。他们在练习中操纵了正确检索之间的时间间隔，使得⼀些项⽬在测试试验之间有⼀个短的延迟（6个其他项⽬），⽽另⼀些项⽬在测试之间有⼀个长的延迟（34个项⽬）。
学⽣在学习项⽬后25分钟或⼀周后进⾏最后的回忆测试。下图显⽰了最终测试的表现，它是在练习过
程中回忆项⽬的次数（即标准级别）和正确检索之间的时间间隔（短或长的延迟，检索之间的间隔约为1或6分钟）的函数。结果显⽰，随着练习过程中正确回忆次数的增加，表现也会增加（见下图，改编⾃Pyc和Rawson，2009）。结果还表明，正确回忆之间的时间量对信息在以后的测试中被回忆的可能性有很⼤的影响。当正确的回忆之间有⼀个长滞后和⼀个短滞后时，表现总是最好的。事实上，当期末考试在⼀周后进⾏，并且项⽬学习有⼀个短暂的延迟时，成绩就下降了。甚⾄⼀周前⼗次成功的检索（相对于⼀次检索⽽⾔）也⽆助于材料的学习。因此，对于这些学⽣来说，在短时间的延迟条件下，练习检索的额外时间基本上是浪费的。这个结果指出了间隔检索的重要性。当检索变得过于简单时，检索练习就不能使回忆受益（参见Karpicke和Roediger，2007）。
图5。该图重新绘制于Pyc和Rawson（2009）。表现随着标准级别的增加⽽提⾼，长滞后（long lag）项⽐短滞后（short lag）项性能会更⾼。滞后的记忆效应在很长的记忆期内尤为显著。
重要的是，研究表明，练习测验的记忆效果并不取决于练习测验的形式与期末测验的匹配程度。例如，Carpenter和DeLosh（2006）让参与者学习单词列表。在最初的项⽬研究试验之后，参与者要么再次学习列表，要么进⾏多项选择测验，提⽰性回忆测验，要么进⾏⾃由回忆测验。在短暂的记忆间隔后，参与者被要求回忆他们刚学过的单词。根据每个参与者被分配到的⼩组，最终测试的形式是多项选择、提⽰性回忆或⾃由回忆。⽆论最终测试形式如何，当参与者在练习过程中接受⾃由的回忆测试时，他们在最终测试中的表现都是最好的。这些结果表明，当学⽣在编码过程中付出更多的努⼒（
即⾃由回忆与提⽰回忆，或多项选择）时，⽆论最终测试的格式如何（⾃由回忆、提⽰回忆或多项选择格式），他们在最终测试中表现得更好。然⽽，最近的研究表明，练习测试的形式并不影响测试效果的⼤⼩（size of testing effects）（McDermott等⼈，出版中）。
如何将测试练习融⼊课堂？（How Can Test Practice Be Incorporated Into the Classroom?）
研究表明，在课堂上频繁实施的低风险练习测试（low-stakes practice tests），可以⼤⼤提⾼实际课堂环境下的考试成绩（例如，Leeming，2002；Lyle和Crawford，2011；McDaniel等
⼈，2011）。有许多不同的⽅式，教师可以把测试练习纳⼊课堂的⽇常活动。在这⾥，我们讨论了四种不同的策略，当然，其他的策略也可以根据班级的结构和⽼师的偏好很好地⼯作。
在课程教学中经常提问，是教师将测试融⼊课堂的⼀种⽅式。这涉及到教师提问，等待学⽣做出回应，然后随机选择班上的任何学⽣来回答问题。这就要求所有的学⽣都给出答案，这样所有的学⽣都能从测试中受益。教师向学⽣提供反馈是很重要的，这样他们就可以纠正任何可能产⽣的错误答案。
我们意识到有些⽼师可能不想让学⽣当场就范，⽽是希望志愿者提供答案。这也可能成功，但我们⿎励教师强调所有学⽣在任何学⽣⼤声回答问题之前，产⽣（或许是写下）⾃⼰的问题答案的重要性。这样，所有的学⽣都应该从参与测试练习中获益。
其他⼀些策略将测试练习（test practice）纳⼊课堂教学，⽽不是孤⽴⼀个学⽣（例如，使⽤学⽣反应系统或“点击器”，在课开始或结束和其他时进⾏测验）。点击器（clickers）是⽤于个⼈响应的远程设备，近年来受到越来越多的关注。对于点击测试，教师提出⼀个问题，学⽣通过选择选项来确定哪⼀个是最合适的答案（即多项选择测试）或通过发短信输⼊答案（即短响应测试（short respon tests））来做出回答。点击器通过要求每个⼈回答给定的问题来吸引所有学⽣。点击器的结果对指导者也是有⽤的，因为他们可以提供关于有多少学⽣理解给定的概念或主题的信息。这可以通过突出显⽰可能需要更详细地涵盖的信息来修改指令。使⽤点击器的⼀个缺点是，它们确实涉及⼀些成本（尽管它们可以跨年⽤于许多学⽣）。提醒：在点击器问题或课堂上测验的期间或之后，应始终提供反馈。
⼀种⾮常类似的、⼏乎零成本的将测验纳⼊课堂教学的⽅法，包括在课程开始时向学⽣提供⼀套彩⾊索引卡，并指⽰他们每天带卡⽚上课。每张卡⽚可以代表⼀个答案（例如，选择题的正确/错误或a、b、c、d选项）。在课堂上，每当⽼师提出问题时，学⽣都会选择彩⾊的卡⽚，代表他们认为正确的答案，然后举起来。与点击器⼀样，这种策略也为教师提供了即时反馈，告诉他们有多少学⽣理解了某个概念，但在课堂上实施的成本很低。
另⼀个课堂上频繁使⽤测试练习的简单策略，是在每节课的开始或结束时进⾏测验。这些⽅法的基本思想是，在每节课中测试学⽣。每节课开始或结束时，都会有⼏分钟的时间⽤于测试练习。教师要求
学⽣在课程开始前回答⼏个问题(包括以前课程所涉及的主题和阅读作业)，或者在每节课结束时回答⼏个问题(包括课程所涉及的主题)，然后学⽣把答案写在⼀张纸上交给教师。
经常⿎励学⽣学习，因为他们知道他们将接受信息测试。对于上述的每⼀种策略，我们都强烈建议对学⽣进⾏低风险的测试，这样就不会对学⽣的成绩产⽣重⼤影响（成绩主要由通常的⽅式决定——论⽂、期末考试等）。这些策略中最重要的⼀点是，它们涉及到课堂上的频繁测试。虽然教师需要额外的时间来产⽣问题，并对答案进⾏评分，但我们相信这段时间是值得的。经常进⾏练习测试可以提⾼学习效率和长期记忆⼒，这最终可以节省教师的时间，因为他们不必经常重复讲授信息。这些测验也为教师提供关于学⽣学习多少信息的即时反馈。如果所有的学⽣在⼀组特定的问题上表现不佳，这可能会给教师提供⼀个线索，让他们复习这个概念或主题。最后，我们强调教师在学⽣进⾏测试练习后提供反馈的重要性，以便他们可以纠正任何可能在测试练习中出现的错误。蒜蓉虾的做法大全
我们在这⾥没有强调的⼀点是，除了检索练习（retrieval practice）的直接影响之外，测验还有很多好处（见Roediger、Putnam和Smith，2011，他讨论了测试的⼗个好处）。
香槟玫瑰花语如何将测试纳⼊学⽣的⾃主学习中？（How Can Testing Be Incorporated Into Student’s Self-Regulated Learning?）
虽然，学⽣可以购买那些声称可以提⾼学习和长期记忆能⼒的项⽬的数量激增，但这些项⽬的成本往
往昂贵。下⾯我们将介绍⼀些学⽣在⾃主学习过程中可以使⽤的策略，这些策略不需要花费任何成本。
学⽣可能已经将⼀些形式的测试纳⼊了他们的⾃主学习中。学⽣报告的⼀个常见学习策略，是在基本事实和概念的⾃主学习（例如，Hartwig和Dunlosky，2012；Wissman、Rawson和Pyc，2012）中使⽤抽认卡（flashcards）。抽认卡通过⼀边有问题，⼀边有答案，⾃然地融⼊了测试练习。因此，学⽣们被要求尝试⽣成⼀个答案，然后⽴即检查它们是否正确。外墙保温施工流程
学⽣还报告使⽤抽认卡练习，直到项⽬可以被正确回忆（例如，Wissman等⼈，2012年）。如上所述，研究表明，随着练习中正确记忆次数的增加，检索练习的长期效益也会提⾼。因此，学⽣可以通过使⽤抽认卡将⼀个强⼤的学习策略融⼊到⾃主学习中，前提是他们继续复习信息，直到能够以间隔时间多次正确地回忆项⽬为⽌。也就是说，应该⿎励学⽣尽可能长时间地把卡⽚放在他们的抽认卡“牌堆”⾥，不要把卡⽚掉出来，以最⼤限度地增加测试的信息量（例如，Karpicke和Roediger，2008）。
学⽣可能已经将测试练习融⼊到他们的学习中的另⼀种⽅法，就是回答课本章节末尾经常出现的问题。我们建议学⽣⾸先尽其所能回答每个问题，⽽不必查找答案，然后检查答案的准确
性。学⽣也可以在阅读⼀章的时候定期停下来，试着回忆他们读过的内容（然后检查他们可能错过的任何重要信息）。
除了促进长期记忆以外，测试强化学习还有什么好处吗？（Are There Benefits of Test-Enhanced Learning Beyond Promoting Long-Term Retention?）
尽管我们认为练习测试的长期记忆益处，⾜以使测试⼴泛地融⼊到课堂环境中，但测试还有许多其他益处（另见Roediger、Putnam和Smith，2011）。正如我们前⾯提到的，测试的⼀个重要的间接好处，是它可以帮助教师和学⽣⽴即识别出不太熟悉的概念或主题。这可能对教师特别有益，因为它将突出学⽣正在挣扎的信息，并可能暗⽰需要在给定的主题上花费更多的时间。对于⾃主学习的学⽣来说，它可以突出他们需要更加集中精⼒学习的信息。
研究还表明，开放式练习测试（如学⽣对某⼀主题的知识的⾃由回忆）可以改善学⽣的信息组织。与简单的重新学习相⽐，测试可以增强信息的组织，这有助于以后的检索（例如，Zaromb 和Roediger，2010）。测试的好处超出了被测试的特定项⽬，显⽰了迁移到编码过程中未特别测试的其他信息（例如，Butler，2010；McDaniel、Thomas、Agarwal、McDermott和Roediger，2013）。如上所述，研究⼈员对练习测试对后续学习的影响越来越感兴趣（例
beedee
如，Arnold和McDermott，2012；Pyc和Rawson，2010、2012）。也就是说，参加测试的⾏为是否会影响学⽣在测试后学习机会信息的能⼒？Arnold和McDermott（2012）表明，随着练习测试次数的增加，在随后的学习试验中学习到的信息量也会增加。类似地，Pyc和
Rawson（2010）表明，与参与学习练习相⽐，当学⽣进⾏测试练习时，他们⽤于学习项⽬策略的有效性更⾼。
摘要
⼤量的研究已经证实，练习测试可以提⾼长期记忆能⼒。本章回顾了该领域的⼀⼩部分研究，主要集中在与教育相关的材料的研究上。我们为教师和学⽣如何轻松地将练习测试纳⼊课堂和⾃主学习提供了⼀些建议。我们认为，必须尽可能将练习测验和测试（practice quizzes and tests）纳⼊课堂和⾃主学习，以促进学⽣的长期学习和记忆。有关最近为教师设计的指南，请参阅“如何使⽤检索练习来改进学习”（Agarwal、Roediger、McDaniel和McDermott，2014）。
参考⽂献
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五味子有什么作用与功效
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英语文章翻译
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