我們天生會從錯誤和挑戰中學習——這種現象稱為「錯誤驅動型學習」（error-driven learning）。我相信這個簡單的原則可以解釋很多現象，例如我們在哪些條件下學習成效最好、在哪些條件下容易忘記，甚至是我們睡覺時發生在記憶上的改變。
人生實難
滿五十歲那年，我下了兩個決心：第一是要寫一本書（也就是你正在讀的這本），第二則是要學衝浪。跟學衝浪比起來，我攻讀博士學位時遇到的所有挑戰都相形見絀。一部分問題是因為我不再年輕，而衝浪對核心肌群的要求非常高——我甚至不知道自己有那些肌肉。
再者，衝浪的學習曲線本來就陡峭，因為要學的東西非常多：划水技巧；判讀海浪以將自己調整到正確位置，並拿準開始划水的時機；弄清楚自己在何時真的追到浪；還有起身站立（如果我有幸進展到這個節骨眼），儘管隨即又會整個人掉進水裡。過程裡的任何差錯都會讓前面的努力報銷，而且既耗體力又打擊信心。
不管你是學習新的運動如衝浪，或學習新的語言、新的樂器，犯錯時的痛苦是學習的一大障礙，況且在學習曲線的初期時特別容易令人沮喪。但即使是看似能表現自如的高手，以前也曾經是菜鳥，他們同樣得從犯錯開始。要從菜鳥進步為高手，必須先持續把自己推向能力的邊界。沒有付出，沒有收穫。但反過來說，某些痛苦的耕耘可以轉變為很大的收穫。
這裡指的不是生理上的痛苦，而是犯錯時心理上甚至情緒上的痛苦。我也不建議利用痛苦來鍛鍊性格。這裡所說的收穫是指，把犯錯當作學習的機會。
在大腦的運動系統中，「錯誤驅動型學習」是一套公認的原則。許多神經科學家相信，我們學會進行有技巧的動作，是透過觀察我們想做和實際上做到的動作，並找出兩者之間的差異。例如，當音樂家練習某支他們已經很熟悉的樂曲時，某些段落相對簡單，但另一些段落則比較難找到正確的和弦。如果每次練習時都得為這支曲子的每個部分建立一個新的記憶，未免太沒有效率。比較好的解決方式是，稍微局部修改記憶，好應付樂曲裡困難的部分。
錯誤驅動型學習也可以解釋，為什麼我們透過主動的「從做中學」，會比被動的記憶學習得到更多好處。例如在一個陌生的地區，相較於搭計程車經過，你自己開車一定會對這裡的空間動線取得更清楚的概念。在新的環境裡主動搜尋有許多好處，其中之一是讓你依據自身決定和行動而得到的結果來學習，這是看地圖得不到的好處。
在其他活動中，類似的機制也發揮著作用。無論是進行彩排的演員、在分組練習比賽中的橄欖球員，或是為了在董事會面前做簡報而預先練習的企業主管，都是憑直覺就利用了錯誤驅動型學習的力量。
記憶研究者從很久以前就知道，在充滿挑戰的情況下學習有不少好處。我們談談實際一點的問題，好比學生應該如何準備隨堂測驗？最簡單的方法，也是世界各地最多學生採用的方法，就是重複閱讀教科書，試圖記住內容。
測驗效應：從錯誤中學習的力量
認知心理學家羅迪格和卡皮克（Jeff Karpicke）則考慮另一種方式，他們想知道，如果不透過複習而用「測驗」來自我訓練，會有什麼效果？直覺上來說，一次又一次的複習或許看似比自我測驗更有用，我們可能會想：既然可以專注於記住正確的答案，為何要冒著答錯的風險？
羅迪格和卡皮克樂意違反一般見解，把賭注押在測驗那邊，因為他們已經看到一些研究，間接顯示了把測驗做為學習工具的力量。為了檢驗測驗的影響力，他們讓兩組學生記憶托福測驗參考書的節選材料。一組的做法是重複閱讀約十四次並試圖記下內容，另一組則是閱讀三到四次，接著進行三次測驗，在測驗裡必須盡可能回想剛才讀過的內容。
重複閱讀的學生對於掌握教材的能力顯出很高的自信，反覆接受測驗的學生則在一開始時信心受損。重複閱讀的人對教材的學習效果比起接受測驗的人好一點點，但是這並不令人意外，因為重複閱讀組接觸教材的機會是接受測驗組的四倍。
然而羅迪格和卡皮克等待一週，看這些學生是否還保留著學過的內容，結果差異十分巨大。平均而言，重複閱讀組的學生只記得原先學得內容的一半，至於接受測驗組則超過。所以，雖然學生以為自己透過重複閱讀教材可以學得更多，但實際上自我測驗的投資報酬率卻高上不少。
羅迪格曾寫到，記憶科學跟物理學不同，記憶科學沒有「定律」，但跟複習相對照，測驗的好處（也就是測驗效應）幾乎像重力定律一樣可靠。在各種不同條件下的大量研究中，也都呈現出測驗效應。測驗的效用一直以來沒有爭議，不過測驗究竟為什麼對記憶有如此強大的效果，科學家還未得到共識。
最簡單的一種解釋是，測驗能暴露你的弱點。一般來說，我們覺得自己能記住剛學過的東西，甚至偏向過度自信。羅格斯和卡皮克實驗裡的學生認為，自己反覆研讀那麼多次，一定可以學得更多，那是因為他們尚未受到挑戰。至於接受測驗的學生，則在回想自認為應該學得不錯的資訊時，經歷困難、甚至失敗，因而消磨傲氣。因此，測驗組的學生在明白自己學得沒有想像中徹底時，可能會更加努力。
假設你想學非洲的斯瓦希里語（Swahili），但在你還沒有機會學到之前，就被人問到：「usingizi 是什麼意思？」如果你的母語不是斯瓦希里語，恐怕不會知道正確答案，所以只好在得到正確答案「睡覺」前盡力去猜。
這種運用測驗的方法看起來很糟，也與一般人對教育的看法背道而馳，畢竟你努力回答的東西根本還沒有學過。令人驚訝的是，這種「事前測驗」居然對學習非常有效。為什麼在還沒有機會學到正確答案之前，先讓你的大腦費力製造很可能是錯誤的答案，會是件好事呢？
一般的見解會認為，產生錯誤的資訊應該沒有效率，甚至適得其反，因為錯誤的資訊將導致競爭與干擾，而大多數的神經科學理論會預測，先給大腦正確的資訊無論如何都比較好。然而，給大腦機會主動掙扎，似乎能幫助我們學得更多，也讓資訊保留得更久。
記憶的科學：錯誤驅動型學習的突破
1992 年時，認知心理學家卡里爾（Mark Carrier）和帕什勒（Hal Pashler）提出一個吸引人的理論，解釋記憶的這類原則。在電腦科學領域裡，大家都知道機器遇到困難時能學到很多。現代人工智慧系統的骨幹是神經網路模型，這種模型透過嘗試錯誤來學習，方法是修改人工神經元之間的連結，藉此愈來愈善於得出正確答案。卡里爾和帕什勒認為，人類或許也是從這類錯誤驅動型學習中獲益。
為了探究人腦中如何發生測驗效應，我實驗室裡的科學家劉瀟楠（現為香港中文大學教授），研究生鄭奕聰、歐萊利還有我，使用我們的神經網路模型「盒子裡的海馬迴」來模擬測驗效應。
當我們遵從記憶的標準理論，假定海馬迴會記錄所有進入的事情時，這個神經網路模型可以記憶新資訊，卻不善於保存已經學過的東西；模擬的結果與羅迪格和卡皮克的發現差不多（如同重複閱讀卻忘得多的學生）。當我們改變設定，納入錯誤驅動型學習時，海馬迴模型得到有效的提升。在干擾之下，它能學到更多資訊並加以保存。
當我們探究海馬迴模型的運作，可以發現測驗的好處並非來自犯錯本身，而在於強迫大腦去取出已經學過的東西。為了理解為什麼會這樣，先讓我們回到細胞群組的比喻。自我測驗時，大腦會嘗試給出正確答案，但結果不盡然完美。大腦會稍微掙扎，給出一個與學過的東西大致相符的答案。不過這個掙扎提供了很大的學習機會。
對記憶進行這種類型的壓力測試，可以暴露出細胞群組中較弱的地方，所以記憶可以據此進行更新，加強有用的連結，修剪掉沒有幫助的連結。與其一次又一次重複學習同樣的東西，不如採用更有效率的方式，也就是只修改我們感到困難的部分，再稍微鞏固正確的神經連結。關鍵在於記憶更新，因為讓大腦節省空間、快速學習最有效率的方法，是專注於我們不知道的部分。
雖然錯誤驅動型學習通常能為我們帶來好處，但是它有一個重要的邊界條件。如果你最後可以更接近正確答案，或至少可以排除錯誤答案，因而讓你有機會從錯誤中學習，錯誤驅動型學習才能奏效。如果你根本不知道自己哪裡弄錯，就無法從錯誤中學習。你想要的是努力挑戰，而不是漫無目標的失敗。所以學習衝浪
這類複雜的技術才會如此困難，畢竟有太多事情同時進行，連在成功時知道自己哪裡做對、失敗時哪裡做錯都很困難。在這類情況中，專家的指引就非常有幫助，可以讓你知道該做什麼，也能針對你做對與做錯的地方給予回饋。
——本文摘自《記憶決定你是誰：探索心智基礎，學習如何記憶》，2024 年 7 月，天下文化，未經同意請勿轉載。
