學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響*

楊文陽

學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響*

楊文陽

（西安石油大學(xué) 計算機學(xué)院，陜西西安 710065）

虛擬現(xiàn)實技術(shù)支持的沉浸式虛擬游戲可以提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效，而工業(yè)4.0時代的高校需要基于學(xué)習(xí)者特征培養(yǎng)人才的核心能力。在此背景下，文章通過對比實驗，探討了學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：學(xué)習(xí)者的人格特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗具有顯著影響，而沉浸傾向?qū)Τ两教摂M游戲?qū)W習(xí)體驗中的沉浸感、心流具有顯著影響，但對代入感的影響不明顯；學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)興趣激發(fā)的影響不明顯，但在一定時間內(nèi)對學(xué)習(xí)成績具有顯著影響。文章的研究可為高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型和個性化教學(xué)模式設(shè)計提供理論指導(dǎo)，并對科學(xué)評價沉浸式虛擬游戲的學(xué)習(xí)成效具有重要的實踐價值。

學(xué)習(xí)者特征；沉浸式虛擬游戲；學(xué)習(xí)體驗；學(xué)習(xí)成效

工業(yè)4.0時代制造業(yè)通過數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)和業(yè)務(wù)流程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與升級，這就對未來工作崗位的操作流程、內(nèi)容及技能提出了新的要求[1]。創(chuàng)新創(chuàng)造、跨學(xué)科思維能力和知識管理能力、情感能力等已經(jīng)成為工業(yè)4.0時代人才能力的基本要求，虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，VR)支持的沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在高校教育教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛[2]。高校需要主動應(yīng)對工業(yè)4.0發(fā)展所帶來的變化，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，基于沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境培養(yǎng)解決復(fù)雜問題能力和創(chuàng)新能力的人才成為高等教育變革的重點[3]。為了應(yīng)對工業(yè)4.0時代人才能力的新特點和新需求，高校師生需盡快適應(yīng)沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的變化，不斷培養(yǎng)沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)能力，以保證其教學(xué)質(zhì)量。但沉浸式虛擬環(huán)境下不同學(xué)習(xí)者之間存在個體差異，學(xué)習(xí)者的沉浸式學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)體驗、學(xué)習(xí)成績等值得關(guān)注。基于此，本研究試圖探究沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者特征的差異及其對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響。

一 相關(guān)指標(biāo)的確定

1 學(xué)習(xí)者特征的相關(guān)指標(biāo)

沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境以學(xué)習(xí)者為中心，可為學(xué)習(xí)者提供一個穩(wěn)定的、高沉浸感的虛擬交互空間，學(xué)習(xí)者的個體差異性通過學(xué)習(xí)者特征反映出來。沉浸式虛擬游戲有助于喚醒學(xué)習(xí)者的正向情緒，學(xué)習(xí)者可以身臨其境地全身心投入學(xué)習(xí)任務(wù)，排除無關(guān)信息的干擾，以勇于挑戰(zhàn)、積極開放合作的心態(tài)進行學(xué)習(xí)，高度聚焦于游戲?qū)W習(xí)目標(biāo)，從而實現(xiàn)知識內(nèi)化與能力培養(yǎng)[4]。

在沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)過程中，需關(guān)注學(xué)習(xí)者人格特征（如情緒穩(wěn)定性、挑戰(zhàn)性、開放性等）的變化——當(dāng)學(xué)習(xí)者處于沉浸學(xué)習(xí)狀態(tài)時，其情緒是激動、開放、挑戰(zhàn)、放松的正向情緒，而非焦慮、緊張的負向情緒[5]。沉浸式虛擬游戲可隨時為學(xué)習(xí)者提供高度沉浸式學(xué)習(xí)體驗，激發(fā)學(xué)習(xí)者全身心參與學(xué)習(xí)[6]。另外，沉浸傾向反映學(xué)習(xí)者在虛擬游戲?qū)W習(xí)中的沉浸式體驗強度，主要分為游戲級別、參與度和關(guān)注度三個層次，也會對激發(fā)學(xué)習(xí)者的正向人格特征產(chǎn)生重要影響[7]。

2 沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)的相關(guān)指標(biāo)

對學(xué)習(xí)者認知遷移效果的評價一直是沉浸式學(xué)習(xí)效果評價研究的難題之一，而學(xué)習(xí)體驗與學(xué)習(xí)成效是實時監(jiān)測、反饋學(xué)習(xí)者認識遷移效果的關(guān)鍵指標(biāo)[8]。其中，沉浸感、代入感、心流是學(xué)習(xí)體驗的主要表現(xiàn)，學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、學(xué)習(xí)成績則是學(xué)習(xí)成效的重要觀測指標(biāo)。

（1）沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗

為了滿足學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)需求，沉浸式游戲?qū)W習(xí)環(huán)境必須升級硬件配置，以保障學(xué)習(xí)者的沉浸式學(xué)習(xí)體驗效果。VR技術(shù)可以幫助用戶沉浸在虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境中，而用戶具有更高的沉浸感可以帶來更好的學(xué)習(xí)效果[9]。沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗主要表現(xiàn)在：①沉浸感。當(dāng)學(xué)習(xí)者積極參與當(dāng)前環(huán)境的活動并通過各種方式進行互動時會產(chǎn)生積極情緒，有較強的沉浸感[10]。沉浸感可用于評價學(xué)習(xí)者在虛擬游戲?qū)W習(xí)中的參與程度[11]。情緒、挑戰(zhàn)性和故事情境等因素可有效激發(fā)學(xué)習(xí)者積極參與虛擬游戲?qū)W習(xí)，并獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗[12]。②代入感。沉浸感體現(xiàn)VR系統(tǒng)的技術(shù)特征，并將用戶的代入感理解為沉浸式技術(shù)的必然結(jié)果[13]。代入感是指在虛擬環(huán)境中用戶身臨其境的一種感覺，除了媒體工具會影響用戶的代入感，與用戶個人相關(guān)的變量如人格特質(zhì)、人口統(tǒng)計學(xué)因素也會影響用戶的代入感[14]。用戶在虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境中花費的時間也是一個影響因素，如用戶對虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境的不適應(yīng)感和負面影響會隨著時間的推移而相應(yīng)減少，這可以提高用戶的代入感[15]。③心流。心流是指人們持續(xù)的專注和愉快體驗，也就是說學(xué)習(xí)者在持續(xù)進行的可控學(xué)習(xí)活動中遇到與自身技能水平相匹配的挑戰(zhàn)時，表現(xiàn)出注意力高度集中的一種心理狀態(tài)，此時學(xué)習(xí)者盡管存在較高的學(xué)習(xí)壓力，但能夠全身心愉悅地去完成學(xué)習(xí)任務(wù)[16]。虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境可以為學(xué)習(xí)者提供沉浸的虛擬情境、適切的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)、即時的互動反饋，當(dāng)學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)能力達到平衡時，學(xué)習(xí)者就會處于最佳心流狀態(tài)。

（2）沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效

①學(xué)習(xí)興趣激發(fā)。工業(yè)4.0時代的人才核心能力不僅包括復(fù)雜環(huán)境下分析和解決問題的能力，還包括以學(xué)習(xí)興趣為基礎(chǔ)的情感能力，這一點體現(xiàn)了數(shù)字化發(fā)展的新特點和新需求。沉浸式學(xué)習(xí)離不開學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，充分激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣是產(chǎn)生和維持沉浸式學(xué)習(xí)的前提[17]。在沉浸式學(xué)習(xí)過程中，需要建立學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容等之間的有效銜接，以充分激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣[18]。虛擬游戲?qū)W習(xí)中的技術(shù)體系涵蓋多樣化游戲?qū)W習(xí)情境、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人機交互技術(shù)等多種相關(guān)技術(shù)，能提供多種方式增強學(xué)習(xí)者與游戲內(nèi)容的互動，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。因此，學(xué)習(xí)者的興趣激發(fā)程度可以體現(xiàn)其情感能力，也是觀測沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效的重要指標(biāo)。

②學(xué)習(xí)成績。學(xué)習(xí)任務(wù)是連接教與學(xué)的重要紐帶，對于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣、幫助教師完成教學(xué)任務(wù)具有重要意義。沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)任務(wù)的設(shè)計必須符合學(xué)習(xí)者特征和個性化學(xué)習(xí)需求，不同學(xué)習(xí)者有不同的心理需求，對游戲?qū)W習(xí)任務(wù)會有不同的偏好[19]。沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)任務(wù)需要基于學(xué)習(xí)內(nèi)容（如主題漫游、故事、操縱物體等）進行多樣化設(shè)計，以問題為導(dǎo)向，根據(jù)不同層次的任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)者主動解決問題。在沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)任務(wù)實施的過程中，為了實時監(jiān)測與反饋學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，游戲系統(tǒng)會使用積分、等級、排行榜、徽章等游戲化手段進行實時激勵和反饋[20]。因此，學(xué)習(xí)成績是沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效的重要體現(xiàn)，既可讓學(xué)習(xí)者了解自己的認知變化過程和學(xué)習(xí)效果，也有利于教師實時了解與評價學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績，并及時調(diào)整教學(xué)活動與實施策略。

當(dāng)前，學(xué)界對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)的評價褒貶不一，理論研究者對游戲?qū)W習(xí)效果的巨大期待與實踐研究者注重證據(jù)的謹慎態(tài)度形成了鮮明對比。此外，教師對游戲?qū)W習(xí)中的學(xué)習(xí)者特征缺乏清晰認識，沒有及時引導(dǎo)學(xué)習(xí)者積極保持較高的學(xué)習(xí)投入[21]。由于高校師資和實踐教學(xué)資源緊張，普遍存在大班授課的情況，而實踐教學(xué)主要依賴于教師講授和演示，致使學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和完成學(xué)習(xí)任務(wù)的積極性不高，這就會嚴重影響實踐教學(xué)成效[22]。目前，對于沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗效果的研究主要聚焦于學(xué)習(xí)體驗與虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境性能之間的相關(guān)性分析，而對于沉浸式游戲?qū)W習(xí)體驗效果與學(xué)習(xí)者特征影響因素之間關(guān)系的研究缺乏實證數(shù)據(jù)支撐，需要通過進一步的實踐研究進行深入分析[23]。沉浸式虛擬游戲可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提升其學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成績，為創(chuàng)新實踐教學(xué)形式提供有力支撐，但需要通過設(shè)計相應(yīng)的實驗來進一步驗證其合理性。

二 研究設(shè)計

1 研究問題

沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供了豐富的學(xué)習(xí)體驗，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣并提升其學(xué)習(xí)成績。當(dāng)前，沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)方面的研究聚焦于理論探究、游戲框架與課程目標(biāo)設(shè)計等，而對學(xué)習(xí)者沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效的實踐探索較少，缺乏基于學(xué)習(xí)者特征的沉浸式游戲?qū)W習(xí)體驗、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績實證研究。基于此，本研究利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開展沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)實驗，旨在探究沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)者特征對沉浸式學(xué)習(xí)成效的影響。具體來說，本研究主要解決兩個問題：①學(xué)習(xí)者特征是否影響沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗？②學(xué)習(xí)者特征是否影響沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)學(xué)習(xí)成效？

2 研究對象

參與本實驗的學(xué)習(xí)者是陜西省X大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的126名大三學(xué)生，他們對沉浸式虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境有一定的了解，對專業(yè)學(xué)習(xí)需求認識較為深刻。這些學(xué)生來自四個班，本研究隨機選取其中的兩個班為實驗班，共62人；另外兩個班為對照班，共64人。實驗班中男生有34人（占比54.8%），女生有28人（占比45.2%）；而對照班中男生有39人（占比60.9%），女生有25人（占比39.1%）。另外，有兩名教師參加本實驗活動。成績測試結(jié)果顯示，實驗班與對照班之間不存在顯著差異（=0.78＞0.05）。本研究考慮學(xué)生的學(xué)業(yè)績點高低平均分布，并照顧各小組的性別分布，將實驗班學(xué)生分為16個小組，每個小組3～4名學(xué)生。在本次實驗中，游戲?qū)W習(xí)持續(xù)時間為4周。

圖1 自變量與因變量之間的關(guān)系

圖2 實驗流程設(shè)計

3 研究內(nèi)容與變量

本研究基于研究問題設(shè)計沉浸式虛擬游戲?qū)嶒炦M行測試，以驗證學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響。為此，本研究設(shè)置了1個自變量（即學(xué)習(xí)者特征，包括人格特征、沉浸傾向）和2個因變量（即沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗、沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效），其關(guān)系如圖1所示。

本研究的自變量為學(xué)習(xí)者特征，包括學(xué)習(xí)者的人格特征和沉浸傾向。其中，人格特征主要表現(xiàn)為情緒穩(wěn)定性、挑戰(zhàn)性和開放性等，其分析采用“大五人格量表（第二版）”（Big Five Inventory-2，BFI-2）[24]；而沉浸傾向主要分為游戲級別、參與度和關(guān)注度三個層次，其分析采用“沉浸傾向量表”（Immersive Tendency Questionnaire，ITQ）[25]。自變量相關(guān)數(shù)據(jù)通過調(diào)查問卷的形式收集，數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：自變量所含兩個量表測試題的Cronbach’s α值為0.78，說明這些測試題的內(nèi)部一致性較高，說明信度良好。

因變量主要有2個：①沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗，包括3個考察維度，即沉浸感（通過“沉浸式體驗量表”測量[26]）、代入感（通過“代入感量表”測量[27]）、心流（通過“心流量表”測量[28]）。②沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)成效，包括2個考察維度，即學(xué)習(xí)興趣激發(fā)（通過“學(xué)習(xí)興趣量表”測量[29]）、學(xué)習(xí)成績（通過完成游戲?qū)W習(xí)任務(wù)過程中的不同參數(shù)如每個游戲參與者完成學(xué)習(xí)任務(wù)所用時間、使用的軌道數(shù)量、因出錯而移除的軌道數(shù)量、行駛距離等進行測量）。本研究選用問卷星平臺搜集所涉量表數(shù)據(jù)，并根據(jù)學(xué)習(xí)者的主觀報告來測量其學(xué)習(xí)體驗[30]。學(xué)習(xí)者沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果所涉量表的測試題項都按照李克特五點量表計分，即從“完全同意”到“完全不同意”設(shè)為5～1分。測試結(jié)果表明，沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果各量表題項的Cronbach’s α值處于0.8～0.9之間，說明信度在合理范圍內(nèi)。

4 研究實施過程

本研究通過調(diào)查問卷法收集研究數(shù)據(jù)，問卷調(diào)查內(nèi)容主要涉及學(xué)習(xí)者特征（含人格特征、沉浸傾向），沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗（含沉浸感、代入感、心流）和沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果（含學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、學(xué)習(xí)成績）。此外，為深入了解沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)界面因素對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)效果的影響，本研究設(shè)計了相應(yīng)的實驗進行驗證和對比分析，實驗流程設(shè)計如圖2所示。其中，實驗組利用沉浸式游戲?qū)W習(xí)環(huán)境的實驗條件包括計算機和頭戴式顯示器（Head Mounted Display，HMD），學(xué)生使用HTC VIVE穿戴式顯示設(shè)備；而控制組學(xué)生通過觀看計算機視頻進行學(xué)習(xí)。實驗活動結(jié)束后，所有學(xué)生立即填寫問卷，同時教師檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，完成游戲?qū)W習(xí)后測。整個實驗過程持續(xù)時間大約為50分鐘。

5 學(xué)習(xí)活動設(shè)計

本研究基于“半條命：艾利克斯”游戲，設(shè)計了沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)情境，如圖3所示。在該游戲中，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)科背景和專業(yè)興趣選擇技術(shù)性學(xué)習(xí)情境，如工程學(xué)、物理學(xué)、地理學(xué)等；也可選擇非技術(shù)性學(xué)習(xí)情境，如創(chuàng)造力、團隊合作、特定技能。之后，學(xué)生通過扮演主角——艾利克斯在戰(zhàn)后世界重建工業(yè)區(qū)的背景下完成各項工程任務(wù)，如密碼箱的破解、維修橋梁、電路的改造與連接等。該游戲由空間定位、決策、問題解決、心理運動技能四個模塊構(gòu)成，學(xué)生在游戲?qū)W習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)由系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)自動生成。

學(xué)生參與游戲?qū)W習(xí)的沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)活動場景如圖4所示。在游戲?qū)W習(xí)過程中，學(xué)生需要在軌道上快速完成貨物運輸?shù)娜蝿?wù)，為此必須想辦法高效率、低成本地利用軌道運輸路線。虛擬游戲?qū)W習(xí)平臺提供一個專門用于記錄該游戲?qū)W習(xí)成績參數(shù)的編程工具，此工具可測量每個參與游戲的學(xué)生在游戲中所用的時間、使用的軌道數(shù)量、因出錯而移除的軌道數(shù)量和行駛距離。另外，屏幕捕獲軟件可在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中隨時記錄學(xué)生在游戲?qū)W習(xí)過程中的運動軌跡。

圖3 沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)情境設(shè)計

圖4 沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)活動場景

三 研究分析

為解決上述兩個研究問題，本研究采用結(jié)構(gòu)方程模型分析方法，通過SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進行處理，分別進行了學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗、學(xué)習(xí)效果的影響分析。

1 學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗的影響分析

學(xué)習(xí)者特征與沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗的相關(guān)性分析結(jié)果如表1所示，可以看出：①人格特征方面，情緒穩(wěn)定性與沉浸感存在顯著相關(guān)性（＜0.05），情緒穩(wěn)定性與代入感、心流均存在顯著的負相關(guān)性（＜0.01）；挑戰(zhàn)性與沉浸感、代入感、心流均存在顯著相關(guān)性（＜0.05）；開放性與沉浸感、代入感、心流也都存在顯著相關(guān)性（＜0.05）。②沉浸傾向方面，游戲級別與沉浸感、心流均存在顯著相關(guān)性（＜0.05），參與度與沉浸感、心流均存在顯著相關(guān)性（＜0.05），關(guān)注度與沉浸感、心流也都存在顯著相關(guān)性（＜0.05）；但是，沉浸傾向（含游戲級別、參與度、關(guān)注度）與代入感之間沒有顯著相關(guān)性（＞0.05）。綜上可知，學(xué)習(xí)者的人格特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗具有顯著影響，其中情緒穩(wěn)定性對代入感、心流具有顯著的負向影響；沉浸傾向?qū)Τ两教摂M游戲?qū)W習(xí)體驗中的沉浸感、心流具有顯著影響，但對代入感的影響不明顯。

表1 學(xué)習(xí)者特征與沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗的相關(guān)性分析

注：*＜0.05，**＜0.01。下同。

2 學(xué)習(xí)者特征對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果的影響分析

學(xué)習(xí)者特征與沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果的相關(guān)性分析結(jié)果如表2所示，可以看出：①學(xué)習(xí)興趣激發(fā)方面，情緒穩(wěn)定性、挑戰(zhàn)性、開放性、游戲級別、參與度、關(guān)注度與學(xué)習(xí)興趣激發(fā)之間均沒有顯著相關(guān)性（＞0.05）；②學(xué)習(xí)成績方面，情緒穩(wěn)定性、挑戰(zhàn)性、開放性、游戲級別、參與度、關(guān)注度均與學(xué)習(xí)成績（1周）存在顯著相關(guān)性（＜0.05），但與學(xué)習(xí)成績（4周）之間均沒有顯著相關(guān)性（＞0.05）。綜上可知，學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)興趣激發(fā)的影響不明顯；學(xué)習(xí)者剛開始進行游戲?qū)W習(xí)時，學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)成績（1周）具有顯著影響，但經(jīng)過一段時間的沉浸式游戲?qū)W習(xí)后，學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)成績（4周）的影響變得不明顯了，說明在一定時間內(nèi)學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)成績具有顯著影響。此研究結(jié)論的提出，與“沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境存在多感知性，學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)興趣兩個主觀測量指標(biāo)在反映沉浸式學(xué)習(xí)認知上存在一定的分離性”此觀點具有一致性[31]。

表2 學(xué)習(xí)者特征與沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)效果的相關(guān)性分析

四 建議

結(jié)合上述研究結(jié)論，本研究針對未來沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)的開展提出以下建議：

1 沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)活動需滿足學(xué)習(xí)者的個性化需求，為其提供豐富的學(xué)習(xí)體驗

考慮到學(xué)習(xí)者人格特征中的情緒穩(wěn)定性對代入感、心流具有顯著的負向影響，教師需在沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)過程中及時關(guān)注學(xué)習(xí)者的情緒狀態(tài)。當(dāng)學(xué)習(xí)者在沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)過程中面臨學(xué)習(xí)任務(wù)困難、個性化學(xué)習(xí)需求不能得到滿足等問題時，很容易出現(xiàn)焦慮、緊張等負面情緒，這就要求沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)活動在學(xué)習(xí)內(nèi)容和場景設(shè)計上更具創(chuàng)意性、可變性、可重復(fù)性，以激發(fā)學(xué)習(xí)者的正面情緒，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者多次主動挑戰(zhàn)和體驗沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)活動，進而增強其代入感和心流體驗。而當(dāng)學(xué)習(xí)者在沉浸式學(xué)習(xí)中的沉浸傾向具有代入感特征時，會對沉浸式學(xué)習(xí)任務(wù)不斷提出挑戰(zhàn)[32]。考慮到學(xué)習(xí)者的沉浸傾向?qū)Υ敫械挠绊懖幻黠@，設(shè)計沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)時可以設(shè)置師生交互、生生交互、人機交互的多目標(biāo)選擇任務(wù)，鼓勵學(xué)習(xí)者全身心積極參與體驗，以開放心態(tài)多角度探索學(xué)習(xí)活動，進而獲得最佳學(xué)習(xí)體驗，強化對知識和技能的學(xué)習(xí)。

2 教師需及時監(jiān)控和調(diào)整學(xué)習(xí)者的沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)狀態(tài)，引導(dǎo)其順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)

考慮到學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)興趣激發(fā)的影響不明顯，加上在沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)環(huán)境中無關(guān)信息的干擾、學(xué)習(xí)任務(wù)難度的增加和長時間的壓力累積，容易使學(xué)習(xí)者失去對沉浸式學(xué)習(xí)任務(wù)的興趣，而無法保持持久的沉浸式學(xué)習(xí)狀態(tài)，因此教師要基于學(xué)習(xí)者特征分析沉浸式學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，充分利用各種技術(shù)、工具創(chuàng)設(shè)多元學(xué)習(xí)路徑和情境可選項，以增強學(xué)習(xí)者與游戲內(nèi)容的互動，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。考慮到在一定時間內(nèi)學(xué)習(xí)者特征對學(xué)習(xí)成績具有顯著影響，教師需及時掌握并分析學(xué)習(xí)者的沉浸式學(xué)習(xí)動態(tài)信息，實時監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)情、學(xué)習(xí)情緒和沉浸傾向變化，以幫助學(xué)習(xí)者及時解決學(xué)習(xí)問題；同時，教師要及時記錄學(xué)習(xí)者的沉浸式學(xué)習(xí)時長，當(dāng)學(xué)習(xí)者陷入沉迷狀態(tài)時要及時干預(yù)，以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

受限于研究條件，本研究存在樣本數(shù)量偏少、實驗時間較短等問題。對此，后續(xù)研究需使用更大的樣本量去探究學(xué)習(xí)者特征具體要素對沉浸式虛擬游戲?qū)W習(xí)體驗和學(xué)習(xí)成效的影響。此外，學(xué)習(xí)者特征與學(xué)習(xí)成效之間的關(guān)系受沉浸式學(xué)習(xí)時長的影響，這使得在限定的時間內(nèi)難以詳細觀測學(xué)習(xí)者特征具體要素與學(xué)習(xí)成效之間的關(guān)系，因此沉浸式學(xué)習(xí)時長對學(xué)習(xí)者沉浸式學(xué)習(xí)成效的影響也值得后續(xù)進一步探索與分析。

[1]Gebhardt J, Grimm A, Neugebauer L M. Development 4.0-prospects on future requirements and impact on work and vocational education[J]. Journal of Technical Education, 2015,(2):117-133.

[2]Richert A, Shehadeh M, Plumanns L, et al. Educating engineers for industry 4.0: Virtual worlds and human-robot- teams: Empirical studies towards a new educational age[A]. 2016 IEEE Global Engineering Education Conference[C]. NY: IEEE, 2016:142-149.

[3]Tapscott D, Williams A D. Innovating the 21t century university: It’s time[J]. Educause Review, 2010,(1):16-29.

[4][30]Abuhamdeh S. Investigating the “flow” experience: Key conceptual and operational issues[J]. Frontiers in Psychology, 2020,(2):158-168.

[5][8][21]張文超,袁磊,閆若婻,等.從游戲化學(xué)習(xí)到學(xué)習(xí)元宇宙:沉浸式學(xué)習(xí)新框架與實踐要義[J].遠程教育雜志,2022,(4):3-13.

[6]陳凱泉,吳志超,劉宏,等.擴展現(xiàn)實(XR)支撐沉浸式學(xué)習(xí)的技術(shù)路徑與應(yīng)用模式——沉浸式學(xué)習(xí)研究網(wǎng)絡(luò)國際會議(iLRN 2020)探析[J].遠程教育雜志,2020,(5):3-13.

[7]Milling A, Murray C. Undergraduate orthoptic students’ views of the use of virtual reality in teaching and learning[J]. Developing Academic Practice, 2021,(1):19-30.

[9][25]Silva G R, Donat J C, Rigoli M M, et al. A questionnaire for measuring presence in virtual environments: Factor analysis of the presence questionnaire and adaptation into Brazilian Portuguese[J]. Virtual Reality, 2016,(4):237-242.

[10]Csikszentmihalyi M. Play and intrinsic rewards[J]. Journal of Humanistic Psychology, 1975,(3):41-63.

[11]Qazi A, Hardaker G, Ahmad I S, et al. The role of information & communication technology in Elearning environments: A systematic review[J]. IEEE Access, 2021,9:1.

[12]李小平,趙豐年,張少剛,等.VR/AR教學(xué)體驗的設(shè)計與應(yīng)用研究[J].中國電化教育,2018,(3):10-18.

[13][28]Mueller C, Luehrs M, Baecke S, et al. Building virtual reality fMRI paradigms: A framework for presenting immersive virtual environments[J]. Journal of Neuroscience Methods, 2012,(2):290-298.

[14]Luka?evi? F, ?kec S, T?rlind P, et al. Identifying subassemblies and understanding their functions during a design review in immersive and non-immersive virtual environments[J]. Frontiers of Engineering Management, 2021,8:412-428.

[15][27]Kuznetcova I, Lin T J, Glassman M. Teacher presence in a different light: Authority shift in multi-user virtual environments[J]. Technology, Knowledge and Learning, 2021,(1):79-103.

[16]Csikszentmihalyi M. Flow: The psychology of optimal experience[M]. New York: Harper and Row, 1990:93-94.

[17]張羽洋,李萬葶,羅雅蘭,等.基于體驗式學(xué)習(xí)模型的文化遺產(chǎn)教育游戲——以“夢回南唐宴”游戲為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2022,(7):48-56.

[18][32]Kim J, Luu W, Palmisano S. Multisensory integration and the experience of scene instability, presence and cybersickness in virtual environments[J]. Computers in Human Behavior, 2020,(7):106-116.

[19]Decouto B S, Williams A M, Lohse K R, et al. Anxiety does not always affect balance: The predominating role of cognitive engagement in a video gaming task[J]. Experimental Brain Research, 2021,(6):2001-2014.

[20]何聚厚,梁瑞娜,肖鑫,等.基于沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的學(xué)習(xí)評價指標(biāo)體系設(shè)計[J].電化教育研究,2018,(3):75-81.

[22]逯行,朱陶,徐晶晶,等.高校虛擬仿真實驗教學(xué)的基本問題與趨勢[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2021,(12):61-68.

[23]柳瑞雪,任友群.沉浸式虛擬環(huán)境中的心流體驗與移情效果研究[J].電化教育研究,2019,(4):99-105.

[24]Zhang B, Li Y M, Li J, et al. The big five inventory-2 in China: A comprehensive psychometric evaluation in four diverse samples[J]. Assessment, 2021,(4):1177-1187.

[26]Jennett C, Cox A L, Cairns P, et al. Measuring and defining the experience of immersion in games[J]. International Journal of Human-Computer Studies, 2008,(9):641-661.

[29]Hwang G J, Yang L H, Wang S Y. A concept map-embedded educational computer game for improving students’ learning performance in natural science courses[J]. Computers & Education, 2013,69:121-130.

[31]陳麗君,劉麗敏,林岳陽,等.虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下圖形加工的認知負荷研究[J].心理發(fā)展與教育,2021,(5):619-627.

The Influence of Learners’ Characteristics on Learning Experience and Learning Effectiveness of Immersive Virtual Games

YANG Wen-yang

Immersive virtual games supported by virtual reality technology can improve learners’ learning experience and learning effectiveness. However, universities and colleges need to cultivate talents’ core competence based on learners’ characteristics in the Industry 4.0 era. Under this context, this paper discussed the influence of learners’ characteristics on the learning experience and learning effectiveness of immersive virtual games through comparative experiments. It was found that learners’ personality characteristics had a significant impact on the learning experience of immersive virtual games. Meanwhile, the impact of immersion tendency on the immersion sense and mental flow in the learning experience of immersive virtual games was significant, but on the substitution sense was not obvious. In addition, the influence of learners’ characteristics on learning interest motivation was not obvious, but the influence on learning performance in a certain period of time was significant. The research in this paper could provide theoretical guidance for digital transformation and personalized teaching model design in universities and colleges, and had an important practical value for the scientific evaluation of immersive virtual games’ learning effectiveness.

learners’ characteristics; immersive virtual game; learning experience; learning effectiveness

G40-057

A

1009—8097（2022）11—0059—08

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.11.007

本文為2021年度陜西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“智慧教育環(huán)境下的高校教師專業(yè)化發(fā)展途徑及策略研究”（項目編號：SGH21Y0087）的階段性研究成果。

楊文陽，副教授，博士，研究方向為數(shù)字化學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)及應(yīng)用，郵箱為ywy80910@163.com。

2022年4月21日

編輯：小米