李朝乾 鄭雪薇 陳云紅 李書(shū)明

（湖北師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，湖北 黃石 435000）

引言

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種能為用戶提供模擬現(xiàn)實(shí)功能來(lái)獲得主觀體驗(yàn)的技術(shù)工具。沉浸感、存在感和交互性被認(rèn)為是其核心特征。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體現(xiàn)不同技術(shù)特征的VR 已在各種教學(xué)場(chǎng)景中被廣泛運(yùn)用。其中，一些研究案例表明VR 可以為教學(xué)帶來(lái)獨(dú)特的支持功能，如情境沉浸感、多模態(tài)互動(dòng)、具身化體驗(yàn)和共情感[1-3]。這些功能不僅可以改善合作式和探究式學(xué)習(xí)，同時(shí)還能促進(jìn)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的情感認(rèn)知，強(qiáng)化知識(shí)學(xué)習(xí)，以及提高內(nèi)在動(dòng)機(jī)和自我效能水平[4-6]。然而，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究仍存在以下幾方面的局限性：（1）大多數(shù)研究關(guān)注的是VR 教育應(yīng)用的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，評(píng)估對(duì)象主要集中在可用性和用戶體驗(yàn)上，僅有少數(shù)研究評(píng)估了學(xué)習(xí)效果；（2）文獻(xiàn)中提到的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)理論往往跟技術(shù)比較脫節(jié)，沒(méi)有針對(duì)不同VR 所帶來(lái)的學(xué)習(xí)效果差異進(jìn)行橫向?qū)Ρ妊芯浚唬?）缺乏考察VR 和教學(xué)方法交互作用的實(shí)證研究。針對(duì)當(dāng)前相關(guān)研究的局限性，本文設(shè)計(jì)了一項(xiàng)2*2 組合的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究：將被測(cè)對(duì)象分為交互式VR 組（通過(guò)手持控制器和頭盔來(lái)完成與虛擬世界事物的互動(dòng)）和沉浸式VR 組（通過(guò)頭戴式顯示器為學(xué)習(xí)者提供高水平的視覺(jué)沉浸感），對(duì)每組人員實(shí)施不同的教學(xué)方法，通過(guò)對(duì)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握及知識(shí)保留進(jìn)行對(duì)比分析，以檢驗(yàn)在不同類(lèi)型VR 學(xué)習(xí)中，教學(xué)方法在促進(jìn)學(xué)習(xí)效果方面是否存在顯著的單獨(dú)效應(yīng)和交互效應(yīng)，為提升VR 學(xué)習(xí)效果提出切實(shí)有效的支持策略。

一、文獻(xiàn)綜述

（一）媒介效應(yīng)

媒介效應(yīng)是指用信息技術(shù)創(chuàng)造的教學(xué)內(nèi)容的載體對(duì)教學(xué)的影響。馬歇爾·麥克盧漢（Marshall McLuhan）于1967 年首次提出“媒介即信息”的觀點(diǎn)，他認(rèn)為媒介在知識(shí)傳遞過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。VR 作為一種全新的教學(xué)媒介，不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容的表現(xiàn)形式、增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，還有助于改善學(xué)習(xí)效果[7-8]。例如，在魯斯汀·韋伯斯特（Rustin Webster）[9]的研究中，VR 提升了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自我效能，同時(shí)還能有助于培養(yǎng)積極的學(xué)習(xí)態(tài)度；楊剛等人[4]的研究也發(fā)現(xiàn)，相較于PPT 教學(xué)，學(xué)生在VR 環(huán)境中取得了更好的學(xué)習(xí)效果。但是，學(xué)習(xí)者在VR 環(huán)境中獲得的積極的學(xué)習(xí)結(jié)果不能簡(jiǎn)單地歸因于媒介效應(yīng)。這是因?yàn)椋海?）研究只報(bào)告了學(xué)習(xí)效果在VR 和非VR 條件下的跨媒介效應(yīng)，而這兩者的媒介特征差異性較大，會(huì)影響媒介效應(yīng)的測(cè)量誤差；（2）由于沒(méi)有區(qū)分VR 類(lèi)型，很難厘清技術(shù)特征對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的相對(duì)影響。

當(dāng)前VR 主要有沉浸式VR 和交互式VR 兩種類(lèi)型：沉浸式VR 是使用HMD 設(shè)備為用戶提供高水平的視覺(jué)沉浸感，能夠提高教學(xué)臨場(chǎng)感；交互式VR 主要通過(guò)手持控制器和頭盔來(lái)完成與虛擬世界事物的交互，能夠促進(jìn)具身認(rèn)知和提高自我控制感。兩種VR 在促進(jìn)學(xué)習(xí)方面不僅表現(xiàn)出作用路徑不同，在掌握不同類(lèi)型知識(shí)的影響上也有差異。因此，深刻認(rèn)識(shí)到不同VR 所體現(xiàn)的技術(shù)屬性對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)能夠產(chǎn)生獨(dú)特的認(rèn)知效果，對(duì)實(shí)現(xiàn)不同學(xué)習(xí)目標(biāo)具有重要意義?；诖耍狙芯康牡谝粋€(gè)工作是考查學(xué)生在沉浸式VR 和交互式VR 環(huán)境中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，分析不同類(lèi)型的VR 在促進(jìn)學(xué)習(xí)效果方面的作用。

（二）方法效應(yīng)

理查德·E.克拉克（Richard E.Clark）[10]認(rèn)為，媒介的技術(shù)特征決定了它在教學(xué)過(guò)程中只能以輔助工具的角色來(lái)促進(jìn)教學(xué)方法的實(shí)施，而教學(xué)方法才是影響學(xué)習(xí)的唯一因素。盡管VR 提供了比其他媒介更高水平的沉浸感和控制感，但VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中豐富的感官體驗(yàn)，有可能會(huì)阻塞認(rèn)知通道，從而導(dǎo)致認(rèn)知負(fù)荷的增加。蓋多·馬克蘭斯基（Guido Makransky）等人[5]在其研究中強(qiáng)調(diào)，VR 可能不會(huì)促進(jìn)學(xué)習(xí)，甚至?xí)捎谶^(guò)高的認(rèn)知負(fù)荷而不利于學(xué)習(xí)。一些研究也進(jìn)一步驗(yàn)證了學(xué)生在VR 環(huán)境中的積極的學(xué)習(xí)效果來(lái)自教學(xué)方法的影響，而非媒介類(lèi)型。例如，學(xué)生在兩種媒介（桌面電腦和VR）中取得的學(xué)習(xí)成果沒(méi)有差異，但在實(shí)施了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法之后，VR 組學(xué)生的知識(shí)遷移得分要顯著高于桌面電腦組[11]。向維等人[2]的研究也指出，在VR 環(huán)境中采用基于反饋的教學(xué)策略之后，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有了顯著提升。同時(shí)，一些研究也發(fā)現(xiàn)，在添加生成性學(xué)習(xí)策略后，沉浸式VR 環(huán)境才顯著提高了學(xué)生的知識(shí)保留成績(jī)[12]。然而，媒介提供了與教學(xué)方法相關(guān)的技術(shù)支持，二者在教學(xué)過(guò)程中的關(guān)系是相輔相成，缺一不可的。例如，在線視頻保證了遠(yuǎn)程小組討論的順利進(jìn)行，VR 為現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法提供了真實(shí)的教學(xué)環(huán)境?？梢?jiàn)，要加大VR 的積極影響，還需要強(qiáng)調(diào)與學(xué)習(xí)策略的整合。

（三）預(yù)訓(xùn)練原則

在VR 環(huán)境中，要通過(guò)沉浸感和交互感充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的視聽(tīng)感官，針對(duì)其開(kāi)發(fā)的學(xué)習(xí)材料必然會(huì)表現(xiàn)出一定的復(fù)雜性，加之學(xué)習(xí)材料在VR 環(huán)境中呈現(xiàn)的速度較快，如果在學(xué)習(xí)開(kāi)始之前沒(méi)有引入對(duì)課程環(huán)境和學(xué)習(xí)材料的相關(guān)介紹，就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)影響學(xué)習(xí)的不利因素：（1）視覺(jué)上的重點(diǎn)信息很有可能在緊張刺激的VR 環(huán)境中被學(xué)習(xí)者所忽視（分心）；（2）學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性會(huì)加大學(xué)習(xí)者對(duì)用于理解學(xué)習(xí)材料的認(rèn)知資源的投入（認(rèn)知超載）。因此，VR 教學(xué)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮幫助學(xué)習(xí)者獲得能用較少的認(rèn)知資源來(lái)處理學(xué)習(xí)內(nèi)容的先驗(yàn)知識(shí)，避免產(chǎn)生與教學(xué)目標(biāo)無(wú)關(guān)的認(rèn)知加工。預(yù)訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者在掌握和了解學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)內(nèi)容的特征和主要概念之后會(huì)有更好的學(xué)習(xí)效果。作為能夠解決認(rèn)知超載和注意力渙散問(wèn)題的有效策略之一，預(yù)訓(xùn)練已經(jīng)在多種教學(xué)場(chǎng)景中，結(jié)合不同教學(xué)媒介幫助學(xué)習(xí)者更深入地理解學(xué)習(xí)材料。例如，在江豐光等人[13]的研究中，經(jīng)過(guò)預(yù)訓(xùn)練干預(yù)的學(xué)齡前兒童，在使用英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)APP 之后表現(xiàn)出的自我效能水平更高，學(xué)習(xí)效果也更好；理查德·E.梅耶（Richard E.Mayer）等人[14]的研究也發(fā)現(xiàn)，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中，使用預(yù)訓(xùn)練方法能夠有效地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)知識(shí)的深度加工?；谝陨险撌?，本研究的第二個(gè)工作是在不同VR 中使用預(yù)訓(xùn)練原則作為支持VR 學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，借此，檢驗(yàn)預(yù)訓(xùn)練方法和兩種VR 的結(jié)合使用在提升學(xué)習(xí)效果上是否存在交互效應(yīng)。

二、研究方法與設(shè)計(jì)

（一）研究對(duì)象

本研究的試驗(yàn)對(duì)象均來(lái)自某省一高校馬克思主義學(xué)院的三年級(jí)學(xué)生，共有83 人參與本次實(shí)驗(yàn)，年齡分布為20 ～22 歲，其中女生39 人（46.9%），男生44人（53.1%）。參與者在本次試驗(yàn)之前均無(wú)使用VR 進(jìn)行課程學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)。為達(dá)到本次試驗(yàn)的研究目的，將所有被試隨機(jī)分配為四組：沉浸組——使用預(yù)訓(xùn)練策略（20 人），沉浸組——未使用預(yù)訓(xùn)練策略（21 人），交互組——使用預(yù)訓(xùn)練策略（21 人），交互組——未使用預(yù)訓(xùn)練策略（21 人）。為減少授課教師個(gè)體差異的影響，每組課程學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)教師均為同一人擔(dān)任。

（二）研究過(guò)程與評(píng)價(jià)工具

實(shí)驗(yàn)分為3 個(gè)階段（如圖1 所示），包括課前實(shí)施預(yù)訓(xùn)練策略、使用沉浸式和交互式VR 進(jìn)行課程學(xué)習(xí)、認(rèn)知負(fù)荷和知識(shí)掌握測(cè)試，以及一周后的知識(shí)保留測(cè)試。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖

第一階段是在試驗(yàn)開(kāi)始之前，研究人員會(huì)對(duì)兩種VR 條件下的試驗(yàn)組的測(cè)試對(duì)象實(shí)施預(yù)訓(xùn)練干預(yù)。具體做法為：讓參與者通過(guò)閱讀VR 設(shè)備的操作手冊(cè)，以及觀看VR 課程的教學(xué)視頻來(lái)對(duì)VR 設(shè)備的操作方式和軟硬件功能有一個(gè)初步的了解，隨后會(huì)讓實(shí)驗(yàn)組成員進(jìn)行15 分鐘的設(shè)備實(shí)操。同時(shí)，在操作的過(guò)程中，教師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注隱藏在課程資源中的知識(shí)細(xì)節(jié)，并針對(duì)不同的VR 場(chǎng)景，幫助學(xué)生建立對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在第二階段的課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，交互組的學(xué)生通過(guò)使用HTC Vive 設(shè)備扮演紅軍戰(zhàn)士，在瀘定橋上與敵軍進(jìn)行戰(zhàn)斗，同時(shí)還要留意并拾取橋上的木板碎片，用這些碎片把破損的橋面修好。知識(shí)內(nèi)容會(huì)在游戲過(guò)程中以文字或語(yǔ)音的方式呈現(xiàn)給學(xué)生；沉浸組的學(xué)生通過(guò)PICO 一體機(jī)漫游長(zhǎng)征的全景，身臨其境地去掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。兩種VR 課程所學(xué)習(xí)的內(nèi)容都是飛奪瀘定橋戰(zhàn)役所涉及的人物與事件和長(zhǎng)征精神，區(qū)別在于，對(duì)4 組學(xué)生使用了不同的教學(xué)媒介和方法的組合策略。第三階段，在課程結(jié)束之后，對(duì)參與者進(jìn)行認(rèn)知負(fù)荷和知識(shí)掌握測(cè)試，以及一周后的知識(shí)保留測(cè)試。

評(píng)測(cè)工具由認(rèn)知負(fù)荷量表和課程知識(shí)測(cè)試問(wèn)卷組成。認(rèn)知負(fù)荷量表采用李克特的5 點(diǎn)計(jì)分方式，包含8 個(gè)題項(xiàng)。課程知識(shí)問(wèn)卷分為即時(shí)的知識(shí)掌握測(cè)試和延后的知識(shí)保留測(cè)試，題項(xiàng)根據(jù)思政課程具體章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行編制。知識(shí)掌握測(cè)試問(wèn)卷包括5 道填空題、10 道單選題，總分為25 分；知識(shí)保留問(wèn)卷包括10 道填空題、10 道單選題，總分30 分。各問(wèn)卷的克隆巴赫系數(shù)為0.8 ～0.9，PSI值為0.87 ～0.92，說(shuō)明問(wèn)卷具有良好的信度、效度。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（一）VR 學(xué)習(xí)中學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留與媒介的關(guān)系

為檢驗(yàn)媒介的獨(dú)立效應(yīng)，本研究以媒介（交互式VR/沉浸式VR）為自變量，認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留作為因變量，方法（實(shí)施預(yù)訓(xùn)練干預(yù)/未實(shí)施預(yù)訓(xùn)練干預(yù)）作為協(xié)變量，對(duì)4 組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素協(xié)方差分析。通過(guò)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，媒介在認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留3 個(gè)指標(biāo)的主效應(yīng)分別為F（1,78） = 1.417，p= 0.023，效果顯著；F（1,78）= 3.654,p= 0.237，效果不顯著；F（1,78） = 5.512,p= 0.642，效果不顯著。結(jié)果表明，在未實(shí)施預(yù)訓(xùn)練措施的干預(yù)下，沉浸式VR 和交互式VR 對(duì)知識(shí)掌握和知識(shí)保留的影響無(wú)顯著差異，而學(xué)生通過(guò)這兩種媒介學(xué)習(xí)所感知的認(rèn)知負(fù)荷有顯著差異。

（二）VR 學(xué)習(xí)中學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留與方法的關(guān)系

為檢驗(yàn)方法的獨(dú)立效應(yīng)，以方法為自變量，認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留作為因變量，媒介作為協(xié)變量進(jìn)行單因素協(xié)方差分析。結(jié)果顯示，在認(rèn)知負(fù)荷方面，教學(xué)方法不存在顯著的主效應(yīng)（F（1,78）= 2.529，p= 0.307），而在知識(shí)掌握和知識(shí)保留方面，教學(xué)方法的主效應(yīng)分別為F（1,78）= 1.027，p= 0.016，F(xiàn)（1,78）= 2.869，p= 0.041，效果都顯著。表明無(wú)論在沉浸式VR 中還是在交互式VR 中，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生，在知識(shí)掌握和知識(shí)保留上的得分要顯著高于控制組的學(xué)生，而認(rèn)知負(fù)荷在相同VR 條件下的控制組和實(shí)驗(yàn)組之間沒(méi)有顯著差異，可見(jiàn)，在不考慮媒介效應(yīng)的情況下，預(yù)訓(xùn)練方法對(duì)提高即時(shí)成績(jī)和強(qiáng)化知識(shí)記憶有顯著作用，但不能有效地降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。

（三）媒介與方法的交互效應(yīng)對(duì)認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握、知識(shí)保留的影響

為檢驗(yàn)方法和媒介的交互效應(yīng)，以方法和媒介為自變量，認(rèn)知負(fù)荷、知識(shí)掌握和知識(shí)保留作為因變量進(jìn)行兩因素方差分析。結(jié)果顯示，媒介和方法的交互作用均顯著影響認(rèn)知負(fù)荷［F（1,78）= 1.027，p= 0.031］、知識(shí)掌握［F（1,78）= 2.348，p= 0.029］和知識(shí)保留［F（1,78）= 5.421，p= 0.047］。為了解交互效應(yīng)的作用源，對(duì)不同VR 條件下的控制組和實(shí)驗(yàn)組分別使用事后獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果表明，在沉浸式VR 條件下，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷的得分要高于控制組的得分，但差異性不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而在交互式VR 條件下，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷的得分要顯著高于控制組的得分。對(duì)不同VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行組間方差分析得知，學(xué)生在沉浸式VR 條件下接受預(yù)訓(xùn)練干預(yù)，其認(rèn)知負(fù)荷要顯著低于在交互式VR 條件下的認(rèn)知負(fù)荷。

通過(guò)組內(nèi)方差分析得知（見(jiàn)下頁(yè)表1），在沉浸式VR 條件下的知識(shí)掌握測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)組（M= 20.14，SD= 3.14）得分高于控制組（M= 18.85，SD= 3.86），但差異性不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而在交互式VR 條件下，實(shí)驗(yàn)組（M= 22.37，SD=3.63）成績(jī)要高于控制組成績(jī)（M= 17.65，SD= 3.18），且效果顯著；對(duì)兩組不同VR 條件的實(shí)驗(yàn)組和控制組進(jìn)行組間方差分析發(fā)現(xiàn)，交互式VR 條件下的控制組與沉浸式VR 條件下的控制組在知識(shí)掌握測(cè)試上的得分無(wú)顯著差異。但兩種VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組的知識(shí)掌握測(cè)試成績(jī)有顯著差異。

表1 因變量的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差

在沉浸式VR 條件下，實(shí)驗(yàn)組（M= 23.61，SD=4.69）在知識(shí)保留測(cè)試上的得分高于控制組得分（M=21.36，SD= 4.18），且效果顯著。同樣，交互式VR條件下的實(shí)驗(yàn)組（M= 26.43，SD= 4.03）的知識(shí)保留成績(jī)要高于控制組（M= 20.25，SD= 3.95），效果也顯著。對(duì)兩組VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組和控制組進(jìn)行組間方差分析發(fā)現(xiàn)，交互式VR 條件下的控制組與沉浸式VR 條件下的控制組在知識(shí)保留測(cè)試上的得分無(wú)顯著差異，但兩種VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組的知識(shí)保留成績(jī)有顯著差異。

四、結(jié)論與討論

本研究在不同類(lèi)型VR 環(huán)境中，結(jié)合預(yù)訓(xùn)練教學(xué)方法，實(shí)施大學(xué)生思政課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)搜集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

第一，學(xué)習(xí)者在沉浸式VR 環(huán)境下控制組的認(rèn)知負(fù)荷要顯著差于交互式VR 環(huán)境，預(yù)訓(xùn)練能夠顯著降低沉浸式VR 環(huán)境的認(rèn)知負(fù)荷。古斯塔夫·皮特森（Gustav Petersen）等人[15]的研究表明，沉浸感影響學(xué)習(xí)者在創(chuàng)設(shè)情境中的學(xué)習(xí)興趣，而互動(dòng)性能夠改善由學(xué)習(xí)材料和環(huán)境的復(fù)雜性引起的外在認(rèn)知負(fù)荷。這與本研究的結(jié)論一致。究其原因，可能由于交互式VR 提供的學(xué)習(xí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)了更多有趣且與教學(xué)目標(biāo)高度相關(guān)的知識(shí)細(xì)節(jié)，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)者的好奇心和求知欲，有助于降低認(rèn)知負(fù)荷。而學(xué)生使用沉浸式VR 設(shè)備的行為方式與現(xiàn)實(shí)習(xí)慣存在較大差距，主要體現(xiàn)為，在場(chǎng)景中移動(dòng)或與目標(biāo)互動(dòng)需要借助頭盔上的按鈕完成，這種行為習(xí)慣的反差會(huì)影響認(rèn)知習(xí)慣，從而加重了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。在本次實(shí)驗(yàn)中，沉浸式VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組的認(rèn)知負(fù)荷顯著好于交互式VR 環(huán)境下實(shí)驗(yàn)組的認(rèn)知負(fù)荷。這表明，使用預(yù)訓(xùn)練方法能夠幫助學(xué)習(xí)者提前熟悉學(xué)習(xí)材料和適應(yīng)VR 環(huán)境，進(jìn)而養(yǎng)成沉浸式VR 環(huán)境中的行為和認(rèn)知習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)習(xí)者與VR 學(xué)習(xí)材料的有效互動(dòng)。這在一定程度上能夠改善沉浸式VR環(huán)境下的認(rèn)知負(fù)荷。

第二，學(xué)生在沉浸式VR 條件下控制組的知識(shí)掌握成績(jī)要高于交互式VR 條件的控制組的知識(shí)掌握，相反，沉浸式VR 條件下實(shí)驗(yàn)組的知識(shí)掌握成績(jī)要低于交互式VR 條件下實(shí)驗(yàn)組的成績(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于沉浸式VR，交互式VR 學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)者提出了更高的認(rèn)知要求，如果不采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，就無(wú)法取得理想的學(xué)習(xí)效果。造成這一結(jié)果的原因可能在于，交互式VR 實(shí)踐教學(xué)是基于游戲的理念來(lái)設(shè)計(jì)，通過(guò)在與教學(xué)材料互動(dòng)，在呈現(xiàn)方式上增加更多的趣味性來(lái)激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。但趣味性的教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)造更為豐富的感官體驗(yàn)的同時(shí)，其添加的材料和功能也為學(xué)習(xí)者帶來(lái)了與教學(xué)目標(biāo)無(wú)關(guān)的認(rèn)知過(guò)程，導(dǎo)致他們將注意力更多地集中在游戲細(xì)節(jié)上，而每個(gè)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知處理能力是有限的，額外的外部處理可能會(huì)減少用于基本處理和生成處理的認(rèn)知資源，因此未能取得較好的學(xué)習(xí)結(jié)果。對(duì)比分析兩種VR 條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，預(yù)訓(xùn)練方法能夠有效地幫助交互式VR 環(huán)境中的學(xué)習(xí)者建立游戲內(nèi)容與學(xué)習(xí)任務(wù)之間的關(guān)系，在隨后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生將更多的注意力從游戲操作轉(zhuǎn)移到知識(shí)加工，促進(jìn)了認(rèn)知資源的有效分配?？梢?jiàn)，身體感官與學(xué)習(xí)環(huán)境相互作用形成的認(rèn)知表現(xiàn)與學(xué)習(xí)者的注意力密切相關(guān)。這也印證了具身學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)：要進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，行為感知與學(xué)習(xí)內(nèi)容必須在知識(shí)結(jié)構(gòu)上形成有關(guān)聯(lián)的映射。同時(shí)也在一定程度上解釋了學(xué)生在交互式VR環(huán)境使用預(yù)訓(xùn)練方法能夠取得更好的學(xué)習(xí)結(jié)果的原因。

第三，在兩種VR 條件下控制組的知識(shí)保留沒(méi)有顯著差異，而兩種條件下的實(shí)驗(yàn)組之間存在顯著差異?？梢?jiàn)預(yù)訓(xùn)練能夠顯著改善交互式VR 環(huán)境下的知識(shí)保留成績(jī)。已有研究表明，在多媒體學(xué)習(xí)場(chǎng)景下，更長(zhǎng)的學(xué)習(xí)周期、更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容及對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的持續(xù)運(yùn)用都能影響不同媒介間的持續(xù)學(xué)習(xí)效果。這符合本次實(shí)驗(yàn)觀察到的結(jié)果。因?yàn)閷W(xué)生在本次實(shí)驗(yàn)中僅獲得了短暫的VR 學(xué)習(xí)經(jīng)歷，加之學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者隨后的日常生活缺乏相關(guān)性，所以無(wú)法將知識(shí)轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)期的工作記憶，出現(xiàn)了兩種VR 條件下的控制組在知識(shí)保留方面沒(méi)有顯著差異，且都有一定程度下降的現(xiàn)象。但對(duì)比兩種VR 條件下的實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施預(yù)訓(xùn)練方法之后，交互式VR 條件下的知識(shí)保留程度要好于沉浸式VR 條件。這可能是因?yàn)閷W(xué)生在交互式VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中體驗(yàn)到的是一個(gè)連續(xù)的事件，注意力和情緒必須一直跟著場(chǎng)景轉(zhuǎn)換而調(diào)整，使得學(xué)生無(wú)法按照自己的節(jié)奏學(xué)習(xí)，也沒(méi)有足夠的時(shí)間對(duì)問(wèn)題進(jìn)行反思和總結(jié)。同時(shí)，交互式VR 提供的是一種基于游戲的學(xué)習(xí)體驗(yàn)——在有限時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)只有1 次（例如學(xué)生扮演的角色犧牲或者超過(guò)任務(wù)要求的時(shí)長(zhǎng)）——不利于學(xué)生通過(guò)反復(fù)嘗試找出最佳游戲策略的學(xué)習(xí)行為。而預(yù)訓(xùn)練方法能夠幫助學(xué)生把原本復(fù)雜多變的交互式VR 學(xué)習(xí)環(huán)境變成熟悉且可控的學(xué)習(xí)場(chǎng)所，有效提升了學(xué)習(xí)者的控制感。高水平的自我控制感可以有效避免學(xué)生因?yàn)橐淮问〉挠螒蝮w驗(yàn)而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心的下降，同時(shí)，也能喚醒促進(jìn)知識(shí)理解的積極情緒，而積極的情緒能夠幫助學(xué)生進(jìn)行有效的知識(shí)建構(gòu)，有利于后期的知識(shí)檢索。此外，交互式 VR 學(xué)習(xí)環(huán)境的控制感還能影響學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的程度，觸發(fā)深度學(xué)習(xí)，從而加強(qiáng)后期記憶。

五、總結(jié)與建議

本研究基于VR 思政課堂實(shí)踐教學(xué)，從教學(xué)方法促進(jìn)多媒體學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，探討預(yù)訓(xùn)練原則在沉浸式VR 和交互式VR 環(huán)境中改善認(rèn)知負(fù)荷和提升學(xué)習(xí)效果方面的作用。研究表明，在沒(méi)有實(shí)施預(yù)訓(xùn)練干預(yù)的情況下，知識(shí)掌握和知識(shí)保留在兩種VR 環(huán)境中沒(méi)有顯著差異，而沉浸式VR 環(huán)境中控制組的認(rèn)知負(fù)荷要顯著差于交互式VR 環(huán)境；預(yù)訓(xùn)練方法能夠顯著降低沉浸式VR 環(huán)境中的認(rèn)知負(fù)荷，同時(shí)還能有效提高交互式VR環(huán)境中的知識(shí)掌握和知識(shí)保留成績(jī)。本研究為改善VR學(xué)習(xí)效果提供了一個(gè)新的教學(xué)設(shè)計(jì)視角，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

針對(duì)研究結(jié)論，筆者提出兩點(diǎn)用來(lái)改善VR 思政教學(xué)的建議。

第一，VR 設(shè)備工程師和軟件開(kāi)發(fā)者要注意到不同的VR 類(lèi)型對(duì)心理體驗(yàn)會(huì)有不同的影響。例如，在沉浸式VR 環(huán)境下展現(xiàn)的材料信息可以讓學(xué)生專注于任務(wù)的完成和情景的感知；而學(xué)生在交互式VR 環(huán)境下需要老師針對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)程給予的更多的社會(huì)反饋，從而讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生高水平的情感動(dòng)機(jī)。換句話說(shuō)，應(yīng)該考慮選擇符合學(xué)習(xí)者的情感認(rèn)知和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的VR 環(huán)境。同時(shí)，建議在VR 環(huán)境中開(kāi)放同伴交互功能，因?yàn)橥ㄟ^(guò)學(xué)生之間的交流和幫助，可以讓那些暫時(shí)“受困”于課程內(nèi)容和操作方式的學(xué)習(xí)者收獲適合自己的可替代性經(jīng)驗(yàn)。此外，還可以考慮在VR 設(shè)備中嵌入同步通信工具，為交互帶來(lái)實(shí)時(shí)元素，增加學(xué)習(xí)者的社會(huì)存在感，并創(chuàng)造互動(dòng)和刺激的學(xué)習(xí)環(huán)境?？紤]到交互式VR 在促進(jìn)學(xué)習(xí)效果方面有著巨大的潛力，應(yīng)考慮為虛擬場(chǎng)景中的人物進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)來(lái)增強(qiáng)學(xué)習(xí)者在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的臨場(chǎng)感。例如，增加它們與學(xué)習(xí)者的對(duì)話，或者對(duì)學(xué)習(xí)者在虛擬事件中做出的貢獻(xiàn)給予積極的反饋，以此來(lái)增加交互的動(dòng)機(jī)，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)意愿。

第二，VR 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)者和課程教師需要重點(diǎn)考慮在不同VR 環(huán)境中采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略來(lái)完成特定的教學(xué)目標(biāo)，例如，在本次研究中，預(yù)訓(xùn)練策略能夠有效地降低沉浸式VR 環(huán)境下的認(rèn)知負(fù)荷，提高交互式VR 環(huán)境中的知識(shí)保留。總的來(lái)說(shuō)，要認(rèn)識(shí)到教學(xué)方法在不同教學(xué)場(chǎng)景下的優(yōu)勢(shì)與不足，并在今后的教學(xué)工作中揚(yáng)長(zhǎng)避短，同時(shí)，還要確保教學(xué)策略的高度豐富。例如，如果能將一次虛擬課程學(xué)習(xí)分解為若干個(gè)難度各異的任務(wù)步驟，創(chuàng)造循序漸進(jìn)的階段目標(biāo)，并在有可能的情況下為每個(gè)階段設(shè)置完成獎(jiǎng)勵(lì)，那么，不同能力水平的學(xué)習(xí)者都可以參與到學(xué)習(xí)內(nèi)容中來(lái)，并在完成哪怕是很簡(jiǎn)單的任務(wù)之后也能收獲成就感。