虛擬仿真學習對大學生創造力的影響機制研究

摘 要：該文通過問卷調查收集虛擬仿真學習對大學生創造力影響的相關數據，利用方差分析、回歸分析等方法，基于虛擬仿真技術和學習者特征等維度，探討虛擬仿真學習方式對大學生創造力提升的效果和作用機制，并提出三個研究假設。以2023年全國仿真創新應用大賽為數據來源，對研究假設進行驗證，結果表明，虛擬仿真學習方式能顯著提升大學生創造力，專業素養正向影響大學生創造力，參與虛擬仿真學習能通過創造性個人、創造性過程、創造性環境和創造性產品等四個維度實現大學生創造力的提升。最后，該文針對虛擬仿真學習方式在大學生創造力提升方面的應用提出建議，以期為大學生創造力培養提供新思路，促成高校創新工作的發展。

關鍵詞：大學生創造力；虛擬仿真學習；學習者特征；虛擬仿真技術；高校創新

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）28-0005-06

Abstract： This paper collected data of the impact of virtual simulation learning on college students' creativity through questionnaire， discussed the effect and mechanism of virtual simulation learning on the enhancement of college students' creativity by using variance analysis， regression analysis and other methods， and proposed three research hypotheses based on the dimensions of virtual simulation technology and learner characteristics. Taking the 2023 National Simulation Innovation Application Competition as the data source， the research verified the hypotheses， and results showed that virtual simulation learning can significantly improve the creativity of college students. Meanwhile， professional literacy positively influences college students' creativity. Participation in virtual simulation learning can improve the creativity of college students in four dimensions： creative individual， creative process， creative environment and creative product. Finally， suggestions on the application of virtual simulation learning mode were proposed in this paper， in order to provide new solutions to cultivating creativity in college students， promoting the development of innovation in colleges and universities.

Keywords： college students' creativity; virtual simulation learning; learners' characteristics; virtual simulation technology; college innovation

2013年，教育部頒布《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》，首次提出計劃建設100個左右國家級虛擬仿真實驗教學中心的任務。到2018年，教育部印發《教育信息化2.0 行動計劃》，指出隨著教育信息化建設的不斷深入，基于計算機技術、仿真技術、人工智能技術的虛擬現實教學系統已經成為教育信息化數字資源的重要組成部分，并提出加強高等學校虛擬仿真實訓教學環境建設等數字校園規范建設行動。虛擬仿真教學系統提供了變革性的教育實踐[1]，其通過整合多媒體資源提供高仿真、可視化的教學內容，能夠創設具有臨場感、沉浸感、交互性的實踐教學情境[2]，吸引用戶積極參與學習任務[3]，從而提高用戶的學習體驗并實現學習效果的提升。與此同時，創新創業教育已成為高校教育改革的重要組成部分，是新時代下經濟發展必不可少的強有力助推器[4]。因此深入了解虛擬仿真學習這一實踐型學習方式對大學生創造力的影響機制，對發揮虛擬仿真教學優勢，促進大學生創造力的個性化提升顯得尤為重要。

目前，對虛擬仿真學習的相關研究主要以學習效果為考察對象，鮮有文獻從創造力提升的視角來開展研究，且在整體上存在兩方面局限：①大多數量化研究是在受控的實驗室環境下進行的，樣本數據有限且所得結論尚未達成共識[5]。②現有大量研究探討了虛擬仿真學習方式對學生的學習績效作用[6]，而尚缺乏虛擬仿真教學系統對創造力的效果影響機制研究。對此，本文從學習者特征、創造力提升、虛擬仿真學習方式三個角度，設計“虛擬仿真學習對創造力的影響”的評估問卷，以2023年全國仿真創新應用大賽（以下簡稱“大賽”）參賽者為研究對象，收集真實世界的數據，實證研究虛擬仿真學習方式對創造力的影響，以及虛擬仿真學習方式對創造力的影響作用機制，發現實踐型學習方式對個性化創造力的作用規律，為提升大學生創造力和優化虛擬仿真學習方式提供可行思路和相關依據。

一 文獻綜述

關于虛擬仿真學習方式，已有眾多國內外學者從不同方面進行了研究。事實上，虛擬仿真已經被證明可以通過沉浸和體現在數字環境中來幫助學習者保留有意義的信息，并理解具有挑戰性且通常是抽象的理論[7]，這種數字環境相較于傳統學習環境而言，可以通過虛擬仿真技術以游戲化形式嵌入學習內容，創設具有臨場感和交互性的實訓環境，改變學習者在學習過程中的參與度和知識建構過程。目前，學術界常用自我決定理論來解釋人們積極參與游戲化活動的原因：自我決定理論依賴于自主、能力、關聯性三大心理需求[8]，游戲化可以滿足這三種需求以驅動內部動機的產生，刺激用戶主動參與活動。此外，學習者自身特征，諸如性別、年齡、學歷、專業類型和經驗等個體差異會導致不同的學習行為，進而影響學習效果[9]。

關于創造力較為經典的定義在1950年由Guilford[10]就任美國心理學會主席時發表的以“創造力”為主題的演說中提出，即創造力是在平常的生活中能夠發現和提出新問題和找到有效解決這些問題發展的能力，后來被進一步定義為個體利用其自身獨特的想象力，提出新穎的設想，根據設想創造出新興事物，富有發現新問題并用較好的方法解決問題的能力。總之，創造力是個體內部機制或個體與社會環境相互作用的產物[11]，其是個體產生新穎奇特而具有實用的觀點或產品的能力。

在高等教育改革正逐漸成為推動經濟轉型發展的重要力量的背景下，大學生創新教育成為社會關注的焦點，因此找到一條有效的創造力培養路徑顯得至關重要。張秀峰等[12]通過對部分北京高校開展實證調查發現，課外創新創業的實踐活動可以增強學生的合作創新能力和團隊協作能力。陳立斌等[4]也對大學生創新培養路徑進行了研究，其實證結果表明我國大學生創新力培養在實踐能力上有較大提升空間。楊連生等[13]以5所本科院校為數據來源進行研究，發現在創新創業教育中進行體驗式有意練習培訓及注重實踐體驗可以顯著提高大學生創新創業能力。綜上，實踐型學習方式可能成為創造力培養的重要路徑。

創造力測評工具隨創造力相關理論的發展而興起，研究者們對創造力測評的方面和方法進行了持續深入的探討，涌現出眾多有價值的研究成果。Rhodes[14]曾提出創造力4P模型，從創造力因素的四個方面，即創造性過程（Process）、創造性個人（Person）、創造性環境（Press）和創造性產品（Product）來考察個體的創造性。其中創造性過程包括分析、創意、評估和實施四個階段，通過讓個體完成一些特定任務來評估個體的創造力思維能力；創造性個人測量方法包括人格量表、態度和興趣量表、傳記式量表等，通過自我評價或第三方評價測量個體的人格特征；創造性環境是指與創造力相關的環境因素，主要包括組織的創新動機或導向、可用的資源、管理辦法；創造性產品是指作品的新穎性和適宜性能夠反映作者個體的創造力。本文基于創造力4P模型設計虛擬仿真學習方式對創造力影響的問卷，為實證研究提供數據支撐。

二 研究假設

（一） 虛擬仿真學習的正向影響

虛擬仿真學習方式通過設置一種逼真的、高度真實的工作場景，使學生需按照一定的程序完成一系列操作，從中鍛煉和提高學生多方面的工作能力和水平[15]。相較于傳統學習方式而言，在虛擬仿真平臺上進行的練習通常是可重復的，學生可以在平臺上不斷練習，因此虛擬仿真學習有助于降低學生在創新過程中產生的試錯成本；同時虛擬仿真技術為學習者創設學習的真實情境，使用戶對環境的感知從想象轉變為對真實世界的感知[16]，降低了學生進行學習和思考的難度，從而使學生可以更容易地在每一次練習中進行大膽的創新，實現創造力的提升。而在本研究中，創造力的提升通過大賽所獲獎項來體現。基于上述分析，本研究提出假設1（H1）：進行虛擬仿真學習對大學生的創造力有顯著的正向影響。

（二） 專業素養的正向影響

作為虛擬仿真學習中的學習主體，大學生自身的學習能力和已有知識等都會直接影響虛擬仿真學習過程中知識的獲取，從而影響最終學習效果。尹雋等[17]基于已有研究，將專業素養定義為學習者對信息系統專業課程的全面把握程度，是對學習者先前專業知識、經驗的綜合考量；同時發現專業素養的提高，有利于學習者進行知識理解與意義建構，在系統任務操作過程中更容易將理論與實踐進行有機結合，深化對任務的理解，從而表現出更好的操作行為、取得更好的成績。而位星等[18]指出，信息素養對互聯網學習環境下的學習者深度思維具有顯著影響，與所構建的個人知識網絡質量呈顯著正相關。因此可以認為大學生自身的專業素養會影響虛擬仿真學習過程中創造力的提升，而專業素養在本研究中，通過結合具體場景，用大學生的院校層次和學業成績來衡量。綜上所述，本研究提出假設2（H2）：專業素養正向影響虛擬仿真學習過程中的創造力提升。

基于假設H1和假設H2，本研究構建模型1為

CRE=α+βVRT+γSPE+δXi+ε ， （1）

式中：CRE為創造力；VRT為虛擬仿真學習的時長；SPE為大學生的專業素養，即學業成績和院校層次；Xi為控制變量，即年級和專業類型等；ε為隨機誤差項。

（三） 創造性表現的中介作用

創造性表現由創造性個人、創造性環境、創造性過程和創造性產品四個方面構成，且通過受訪者填寫的問卷來進行考察，虛擬仿真學習過程會對創造性表現產生影響。江波等[19]通過對虛擬仿真實驗平臺的學習者學習行為數據進行回歸分析，發現學習行為與學習成績之間存在顯著的正相關關系。因此，大學生在虛擬仿真學習過程中的創造性表現越好，則越有可能在比賽中取得更好的成績。基于上述分析，本研究提出假設3（H3）：創造性表現在虛擬仿真學習和創造力提升中起中介作用。

基于假設H3，本文運用逐步回歸的方法檢驗虛擬仿真學習是否會通過影響創造性表現間接影響大學生創造力。第一步，以創造性表現為被解釋變量，虛擬仿真學習為解釋變量，檢驗虛擬仿真學習對創造性表現的影響。第二步，以大學生創造力為被解釋變量，創造性表現為解釋變量，檢驗創造性表現對大學生創造力的影響。依據上述思路，本研究構建模型2為

PER=α1+β1VRT+δ1Xi+ε ， （2）

CRE=α２+β２PER+δ２Xi+ε ， （3）

式中：PER為創造性表現。如果虛擬仿真學習通過影響創造性表現，進而影響大學生創造力，那么模型2中系數β1和β2均應顯著為正。在這一條件下，虛擬仿真學習通過創造性表現影響大學生創造力的中介效應為β1β2。

三 問卷設計

根據創造力4P模型，從創造性過程、創造性個人、創造性環境和創造性產品四個維度構建起創造力量表，每個維度設置5道題目，總計20題對創造力進行測量。

每道題目的答案設置從“很不同意”到“很同意”由低到高賦分為1～5分，具體量表題目見表1。

四 數據來源

為了更好地了解虛擬仿真學習方式對大學生創造力的影響及作用機制，課題組基于創造力4P模型并結合高校實際，初步設計了“虛擬仿真學習對創造力的影響”的問卷。在問卷調查對象的選取上，依托2023年全國仿真創新應用大賽，向全體參賽隊員發放問卷。

本次調研工作于2023年11月至12月在問卷星平臺展開，共計回收問卷631份，其中有效問卷495份，有效回收率為78.4%，調查對象覆蓋了985院校到普通專科院校等各層次院校的學生。從樣本分布來看（表2），受訪對象包括了全國各地區的本科院校和專科院校的學生，其中本科院校有450人，占90.9%，專科院校45人，占9.1%；性別分布差距較大，其中男生360人，占72.7%，女生135人，占27.3%；受訪學生的年級中，本科生和研究生幾乎各占一半，分別為51.9%和48.1%；有69.7%的學生來自工學專業；學業成績在前50%的達到了95.5%。受訪對象覆蓋了六類參賽賽道，其中選擇仿真創新設計賽道的比例最大，為48.3%，選擇數學建模與智能決策賽道的比例最小，僅為2.0%；仿真平臺使用時長方面，有55.6%的受訪者使用超過了5周，有23%的受訪者使用了2～3周。本文將使用IBM SPSS Statistics 27，通過描述性統計、回歸分析等方法構建多維度的研究模型，探討虛擬仿真學習對大學生創造力的影響。

五 實證結果

（一） 描述性統計

對整體量表及四個維度的量表進行信度檢驗，計算其Cronbach's α系數，分別為0.967、0.884、0.886、0.898和0.907，表明大學生創造力整體量表和分維度量表的內部一致性信度較高。隨后對結果進行描述性統計，算出每個維度得分的均分。由表3可以看出，創造力四個維度的得分都高于中值，處于較高水平，說明大學生創造性表現得到了正向效應。

（二） 方差分析

學校是大學生學習過程中極為重要的環境，大學生創造力或多或少會受到院校層次的影響。除此之外，如性別、專業類型及學業成績等學習者的個人特征也會對創造力的提升產生不可忽視的影響。因此，本文利用方差分析來探索對大學生創造力產生顯著影響的因素及不同群體間的區別。方差分析結果顯示，性別、年級、專業類型、學業成績、院校層次和仿真平臺使用時長的F值和顯著性水平見表4。在0.1顯著性水平上的變量會對大學生創造力產生顯著影響，即年級、專業類型、學業成績、院校層次和仿真平臺使用時長是影響大學生創造力的顯著因素，因此選擇上述變量進一步建立回歸模型。

（三） 回歸分析

1 直接影響的檢驗

為了探究虛擬仿真學習方式和專業素養對大學生創造力的直接影響，本文進行了大學生創造力的回歸分析，結果見表5。

1）虛擬仿真學習方式對大學生創造力的直接影響分析。首先以年級和專業類型為自變量進行回歸得到模型1，在此基礎上加入仿真平臺使用時長得到模型2，結果表明，虛擬仿真學習與大學生創造力正相關，仿真平臺使用時長正向影響大學生創造力，假設H1成立。

2）專業素養對大學生創造力的直接影響分析。在模型2的基礎上加入院校層次得到模型3，在模型3的基礎上加上學業成績得到模型4，結果表明，專業素養與大學生創造力正相關，專業素養正向影響大學生創造力，假設H2成立。值得注意的是，當在模型5中去除仿BW4bpUIKsD84r2+Z3u+BlAqPidP7bPANiw1HqZUzAV8=真平臺使用時長這一變量后，專業素養（即院校層次和學業成績）對大學生創造力表現出顯著的影響，說明使用仿真平臺會在某種程度上削弱專業素養對大學生創造力的影響。由于真實情境可以增加學習者對學習內容的認知維度，彌補其自身對知識意義建構的不足，調節其認知難度[20]，因此這種反向作用的產生原因可能是由于仿真平臺為專業素養較低的學習者提供了場景化的指引，使其不需要具備較高的專業素養就可以完成創造任務。總而言之，使用仿真平臺對專業素養和大學生創造力之間的正向關系有反向調節作用。

2 創造性表現的中介作用檢驗

基于中介效應模型的檢驗結果見表6。其中模型1顯示創造性表現的系數估計值顯著為正，說明提升創造性表現能培養大學生創造力，這與前文假設一致。模型2表明仿真平臺使用時長的系數估計值顯著為正，說明進行虛擬仿真學習能有效提升創造性表現，因此進行虛擬仿真學習能提升創造性表現，從而提升大學生創造力，其間接效應為0.216。在控制間接效應后，虛擬仿真學習對大學生創造力的綜合效應變為0.771。

同時為了檢驗中介效應是否完全，本文將創造性表現和仿真平臺使用時長同時作為解釋變量，大學生創造力作為被解釋變量代入模型3。模型3的結果顯示，在控制了創造性表現的間接影響后，虛擬仿真學習對被解釋變量，即大學生創造力的估計系數仍然顯著為正，這說明中介效應是不完全的，即虛擬仿真學習對大學生創造力既有直接影響，也通過創造性表現產生間接影響。

六 結論

實現大學生創新戰略在于培養大學生創造力的有效路徑。本文構建了虛擬仿真學習對大學生創造力的影響機制的三個模型，并以2023年全國仿真創新應用大賽的參賽隊員的真實世界數據為例進行了實證研究，揭示了虛擬仿真學習方式對大學生創造力的作用效果和途徑。本研究通過研究虛擬仿真學習方式對大學生創造力的影響效果，以及從創造性個人、創造性環境、創造性過程和創造性產品在虛擬仿真學習方式對創造力影響過程中起中介作用的角度，為大學生創造力的相關研究提供了新思路。同時，本文也進行了擴展研究，考慮了學習者個人特征，即專業素養對虛擬仿真學習過程中創造力提升的影響，豐富了大學生創造力培養路徑的相關理論研究。另外，本文僅以研究中的受訪者為例進行了實證，樣本量較小，且并未進行虛擬仿真學習對創造性具體四個維度的不同影響的研究。后續研究可考慮擴大樣本的采集范圍，深入研究不同專業素養和不同學習階段的大學生在虛擬仿真學習過程中創造性各維度上的提升，從而更有針對性地為大學生創造力提升提出建議。

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