本文由《遠(yuǎn)程教育雜志》授權(quán)發(fā)布 作者:王雪 徐文文 高澤紅 王志軍 當(dāng)前,虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,但對(duì)于VR技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)中能否有效提升學(xué)習(xí)效果,以及VR技術(shù)如何運(yùn)用才能取得更好的教學(xué)效果,其結(jié)論不甚相同。鑒于此,采用元分析方法并結(jié)合教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要素,對(duì)國(guó)內(nèi)外38篇相關(guān)實(shí)證研究文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析,研究結(jié)果表明:VR對(duì)整體學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了中等程度的正向影響(合并效應(yīng)值為0.450);從學(xué)習(xí)者特征層面來(lái)看,VR對(duì)不同學(xué)段學(xué)習(xí)效果的影響存在顯著差異,對(duì)中學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最為顯著,對(duì)小學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響次之,對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最弱;從學(xué)習(xí)環(huán)境層面來(lái)看,VR對(duì)教師參與與否條件下學(xué)習(xí)效果的影響存在顯著差異,在沒(méi)有教師參與時(shí),VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用更為突出;VR對(duì)不同反饋形式下的學(xué)習(xí)效果影響存在顯著差異,視覺(jué)線索相對(duì)最差,詳細(xì)解釋在陳述性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)中效果最優(yōu),正誤反饋在程序性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)中效果最優(yōu);在教學(xué)設(shè)計(jì)的其它要素層面(教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)形式、教學(xué)評(píng)價(jià)),VR對(duì)學(xué)習(xí)效果均有中等程度的提升,各組間不存在顯著性差異。基于以上結(jié)果,提出了四條針對(duì)性建議:第一,推進(jìn)VR技術(shù)在教學(xué)實(shí)踐中的多元應(yīng)用;第二,依據(jù)學(xué)生特點(diǎn),針對(duì)不同學(xué)段靈活開(kāi)展適切性的VR教學(xué);第三,優(yōu)化教師角色定位,制定科學(xué)合理的教學(xué)策略以確保學(xué)生主體地位;第四,基于學(xué)習(xí)任務(wù)類型設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)適宜的反饋形式。基于元分析方法來(lái)加深對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用的探討,可以為VR技術(shù)的教學(xué)設(shè)計(jì)和應(yīng)用,提供一定的參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí);教學(xué)設(shè)計(jì);元分析;學(xué)習(xí)效果 一、引言 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心,結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù),生成與真實(shí)環(huán)境在視、聽(tīng)、觸感等方面高度近似的數(shù)字模擬環(huán)境,使用戶借助相關(guān)設(shè)備就可以與數(shù)字模擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互,從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境般的感受與體驗(yàn)[1]。VR具有三個(gè)基本特征:想象性(Imagination)、交互性(Interaction)和沉浸性(Immersion),簡(jiǎn)稱3I特征[2]。VR技術(shù)作為新興教育技術(shù)的一種重要形態(tài),在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛[3,4,5]。近年來(lái),越來(lái)越多的研究也關(guān)注了VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的具體方法與效果,探究了具體學(xué)科領(lǐng)域(如,醫(yī)學(xué)、工程、地理等)和非學(xué)科領(lǐng)域(如,特殊教育、虛擬仿真校園、遠(yuǎn)程教育等)中VR技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果[6,7]、情感體驗(yàn)以及社交[8]等方面的影響。然而,研究結(jié)論卻呈現(xiàn)出兩種趨勢(shì):一類研究發(fā)現(xiàn),VR技術(shù)能夠顯著促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí);另一類研究則發(fā)現(xiàn),VR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)并沒(méi)有顯著的促進(jìn)作用。研究結(jié)論的不統(tǒng)一,致使研究者和教育工作者不得不思考兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題:一是在教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)到底會(huì)不會(huì)產(chǎn)生更好的教學(xué)效果?二是在教學(xué)中該如何運(yùn)用VR技術(shù),才能獲得更好的教學(xué)效果? 多媒體學(xué)習(xí)研究創(chuàng)始人Mayer教授認(rèn)為,“技術(shù)本身并不會(huì)引發(fā)或促進(jìn)學(xué)習(xí),最重要的是找出教學(xué)中技術(shù)應(yīng)用的最佳教學(xué)設(shè)計(jì)方法。[9,10]”由此可見(jiàn),無(wú)論在什么樣的技術(shù)情境下,教學(xué)設(shè)計(jì)尤為重要。最佳的教學(xué)設(shè)計(jì)方法取決于學(xué)習(xí)者的需求,取決于學(xué)習(xí)材料的內(nèi)容,還取決于教學(xué)評(píng)價(jià)的方式,當(dāng)然還涉及到教學(xué)設(shè)計(jì)的其他要素,例如,教學(xué)策略、教學(xué)目標(biāo)等。我國(guó)學(xué)者顏士剛基于價(jià)值哲學(xué)和技術(shù)哲學(xué)的研究視角,提出掌握運(yùn)用技術(shù)的教學(xué)方法和良好的“價(jià)值取向”,是取得好的教學(xué)效果的兩個(gè)重要前提條件[11]。教學(xué)設(shè)計(jì)是對(duì)整節(jié)課教學(xué)活動(dòng)的描述,其中包括對(duì)于技術(shù)如何應(yīng)用的教學(xué)設(shè)計(jì),是教師的教學(xué)方法及價(jià)值取向的主要體現(xiàn)??梢?jiàn),教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)在教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)能否促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升,起到了至關(guān)重要的作用。 針對(duì)上述兩個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,本文擬采用元分析(Meta-analysis)方法,對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于VR技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)的實(shí)證研究文獻(xiàn)進(jìn)行梳理與分析,力圖從整體上評(píng)價(jià)VR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)效果的實(shí)際影響。與此同時(shí),如上文所述,VR技術(shù)是否能促進(jìn)教學(xué),這在很大程度上取決于教學(xué)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,本文擬依據(jù)何克抗教授2016年編著的《教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(第2版)》中,提到的一般教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程的基本要素,對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行編碼[12],具體探究VR情境下的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響,并給出改善VR教學(xué)應(yīng)用效果的建議,希望能為如何運(yùn)用VR技術(shù)促進(jìn)教學(xué),提供一些參考與借鑒。 二、文獻(xiàn)綜述 目前,關(guān)于VR教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果影響的研究結(jié)論,主要包括以下兩種:(1)基于VR的教學(xué)對(duì)提升學(xué)習(xí)效果有顯著幫助;(2)基于VR的教學(xué)對(duì)提升學(xué)習(xí)效果無(wú)顯著幫助。 (一)基于VR的教學(xué)對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果有顯著幫助 國(guó)內(nèi)外部分實(shí)證研究結(jié)果表明,基于VR的教學(xué)能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。Liou等以“化學(xué)元素周期表”和“人體結(jié)構(gòu)”為學(xué)習(xí)內(nèi)容,進(jìn)行了VR課堂與傳統(tǒng)課堂的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究,兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,通過(guò)VR課堂學(xué)習(xí)的學(xué)生,表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),且取得了更好的學(xué)習(xí)成績(jī)[13]。Shim等為了探究VR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的有效性,以“眼睛的結(jié)構(gòu)和功能”為學(xué)習(xí)內(nèi)容,開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組(VR教學(xué))學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)明顯優(yōu)于對(duì)照組(傳統(tǒng)教學(xué)),并且實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生表現(xiàn)出更高的積極性,更愿意沉浸于學(xué)習(xí)活動(dòng)中[14]。Kim探究了使用3D VR模擬的教學(xué)方法,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成就和科學(xué)態(tài)度的影響,以“板塊構(gòu)造的理解”為學(xué)習(xí)內(nèi)容,開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,3D VR組的學(xué)習(xí)成績(jī)顯著高于傳統(tǒng)2D視覺(jué)呈現(xiàn)的對(duì)照組,另外在3D VR組和2D視覺(jué)呈現(xiàn)組中,都發(fā)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)態(tài)度的積極變化[15]。 (二)基于VR的教學(xué)對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果無(wú)顯著幫助 還有部分實(shí)證研究結(jié)果表明,基于VR的教學(xué)對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果無(wú)顯著幫助。例如,Baser等為了探究在虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(VLE)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(RLE)中,學(xué)生對(duì)電路的概念性理解差異,以“物理中直流電概念”的學(xué)習(xí)為例,開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。其中,實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別在虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和真實(shí)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)結(jié)束后他對(duì)兩組學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行立即測(cè)試和延遲測(cè)試,結(jié)果表明,兩組在立即測(cè)試中表現(xiàn)出幾乎相同的效果,在延遲測(cè)試中,實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的表現(xiàn)稍優(yōu)于對(duì)照組,但差異并不是很明顯[16]。Smith等以“導(dǎo)管插入技術(shù)”為學(xué)習(xí)內(nèi)容,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,以探究VR模擬對(duì)基礎(chǔ)護(hù)理技能的提高是否有效,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生在學(xué)習(xí)成績(jī)上無(wú)顯著差異[17]。劉興波等為了檢測(cè)通過(guò)VR實(shí)驗(yàn)是否可以提高學(xué)生操作技能的績(jī)效,以“數(shù)碼投影機(jī)的操作”為學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,對(duì)于簡(jiǎn)單的感知運(yùn)動(dòng)任務(wù)而言,能產(chǎn)生從虛擬實(shí)驗(yàn)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的正遷移效應(yīng),但不能完全達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果[18]。 Parong等以生物學(xué)中“細(xì)胞內(nèi)的旅程”為學(xué)習(xí)內(nèi)容,比較了沉浸式VR與PPT幻燈片作為教學(xué)媒體的教學(xué)效果,結(jié)果表明,PPT幻燈片組學(xué)生的成績(jī)明顯優(yōu)于沉浸式VR組[19]。 由此可見(jiàn),對(duì)于VR技術(shù)的應(yīng)用能否促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提升這個(gè)問(wèn)題,迄今為止還沒(méi)有達(dá)成統(tǒng)一的結(jié)論。而且,目前國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究,大多是在特定學(xué)科內(nèi)容、年齡或?qū)W段等條件之下,探究了VR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的有效性問(wèn)題,其研究結(jié)論仍抽象且單一,很少有研究從教學(xué)設(shè)計(jì)的角度出發(fā),來(lái)全面且具體深入地探討VR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響。 三、理論框架與研究問(wèn)題 (一)理論框架 教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程模式是在教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐當(dāng)中逐漸形成的,是教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的簡(jiǎn)約體現(xiàn)。目前,教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程模式有很多種,如“以教為主”的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程模式、“以學(xué)為主”的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程模式和“學(xué)教并重”的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程模式等。雖然,這些模式的設(shè)計(jì)過(guò)程不盡相同,但一般都包括五個(gè)共同特征要素,即教學(xué)目標(biāo)分析、學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)模式與策略的選擇與設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)和教學(xué)結(jié)果的評(píng)價(jià),對(duì)這些要素的解釋,如表1所示[12]。 表1教學(xué)設(shè)計(jì)的基本要素
(二)研究問(wèn)題
針對(duì)已有研究存在的問(wèn)題,本文依據(jù)何克抗教授提出的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要素作為研究框架,對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究開(kāi)展元分析。主要解決如下六個(gè)研究問(wèn)題: 1.從整體上看,在教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)是否會(huì)提升學(xué)習(xí)效果? 2.從教學(xué)目標(biāo)層面來(lái)看,哪種學(xué)習(xí)結(jié)果、知識(shí)類型更適合基于VR的教學(xué)? 3.從學(xué)習(xí)者層面來(lái)看,哪個(gè)學(xué)段、哪種先前經(jīng)驗(yàn)水平更適合基于VR的教學(xué)? 4.從教學(xué)模式與策略層面來(lái)看,哪種教學(xué)形式更適合基于VR的教學(xué)? 5.從學(xué)習(xí)環(huán)境層面來(lái)看,哪種教師參與方式、反饋形式更適合基于VR的教學(xué)?
6.從教學(xué)評(píng)價(jià)層面來(lái)看,哪種測(cè)試條件更適合基于VR的教學(xué)? 四、研究方法與過(guò)程 元分析(Meta-analysis)是指應(yīng)用特定的設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,對(duì)以往的研究結(jié)果進(jìn)行整體和系統(tǒng)的定量與定性分析[21]。近年來(lái),元分析方法被廣泛運(yùn)用于分析技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用的有效性問(wèn)題,且研究結(jié)論都具有一定的參考性。例如,王辭曉等使用元分析方法,對(duì)國(guó)內(nèi)外近十年中的52項(xiàng)針對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)成效影響的研究文獻(xiàn),進(jìn)行了整體分析,發(fā)現(xiàn)移動(dòng)學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成效有積極正向的影響[22];Sitzmann針對(duì)交互式計(jì)算機(jī)游戲,對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響進(jìn)行了元分析,發(fā)現(xiàn)交互式計(jì)算機(jī)游戲?qū)μ岣邔W(xué)生學(xué)習(xí)效果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著積極影響,另外,該研究還探究了性別、年齡、學(xué)習(xí)者協(xié)作等調(diào)節(jié)變量,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響,并得出了相應(yīng)的結(jié)論[23]。由此可見(jiàn),運(yùn)用元分析方法的研究越來(lái)越多,且研究結(jié)論也越來(lái)越具體化。為解決上述的六個(gè)研究問(wèn)題,本文采用元分析方法,對(duì)已有的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)開(kāi)展綜合性的定量分析,從整體和具體的教學(xué)設(shè)計(jì)要素兩個(gè)方面,綜合探究VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用效果。 (一)文獻(xiàn)檢索 本文中分析的文獻(xiàn)主要來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)(CN-KI)、百度學(xué)術(shù)、Web of Science、ERIC等數(shù)據(jù)庫(kù)。中文文獻(xiàn)的檢索主題詞為“虛擬現(xiàn)實(shí)”或“虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境”或“沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境”或“虛擬教室”或“模擬”或“虛擬世界”等,并含“學(xué)習(xí)效果”或“教學(xué)效果”或“教育”或“教學(xué)設(shè)計(jì)”和“實(shí)證研究”或“實(shí)驗(yàn)研究”。外文文獻(xiàn)檢索的主題詞為“virtual reality”或“virtual worlds”或“virtual learning environments”或“virtual classrooms”或“immersive learning environment”或“simulations”,并含“education”或“l(fā)earning effect”或“teaching effect”或“instructional design”。文獻(xiàn)檢索的時(shí)間截止到2019年5月,共檢索到中文文獻(xiàn)76篇,英文文獻(xiàn)120篇。 (二)文獻(xiàn)篩選 為了保證研究的準(zhǔn)確性與嚴(yán)謹(jǐn)性,需要對(duì)檢索到的所有文獻(xiàn)進(jìn)行篩選,其篩選標(biāo)準(zhǔn)為:(1)文獻(xiàn)中必須包含基于VR的教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響分析;(2)文獻(xiàn)的類型必須為實(shí)驗(yàn)研究類文獻(xiàn);(3)文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中必須包含實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組;(4)文獻(xiàn)中必須包含測(cè)量學(xué)習(xí)效果(學(xué)習(xí)成績(jī)、學(xué)習(xí)效率等)的數(shù)據(jù),且可計(jì)算出效應(yīng)值,計(jì)算效應(yīng)值所需的數(shù)據(jù)主要包括:實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的樣本量N、平均值M、標(biāo)準(zhǔn)差SD或t值等;(5)重復(fù)文獻(xiàn)必須排除。 本文嚴(yán)格按照上述的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工篩選后,最終納入元分析研究的文獻(xiàn)共有38篇,其中包括13篇中文文獻(xiàn),25篇英文文獻(xiàn)。由于部分文獻(xiàn)中包含多個(gè)效應(yīng)值,所以,最終可用于元分析的效應(yīng)值共有39個(gè)。 (三)文獻(xiàn)編碼 為了有針對(duì)性地解決上述的六個(gè)研究問(wèn)題,本文根據(jù)納入分析文獻(xiàn)的研究變量和教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要素框架,對(duì)每個(gè)研究問(wèn)題中涉及到的變量進(jìn)行了編碼,編碼情況如表2所示: 
(四)效應(yīng)值計(jì)算 效應(yīng)值是反映實(shí)驗(yàn)效應(yīng)強(qiáng)度或者變量關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的指標(biāo),它不受樣本容量大小的影響(或者影響很小)。主要分析差異類效應(yīng)值,用于探究VR技術(shù)對(duì)不同教學(xué)設(shè)計(jì)條件下產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果影響的差異。由于納入的研究數(shù)量較小,屬于小樣本研究,故采用Hedges’s g(以下簡(jiǎn)稱g值)作為效應(yīng)值指標(biāo)。在計(jì)算每項(xiàng)研究的效應(yīng)值大小時(shí),選擇的數(shù)據(jù)主要是:(1)實(shí)驗(yàn)組和控制組的平均值Mean、標(biāo)準(zhǔn)差SD和樣本量N;(2)實(shí)驗(yàn)組和控制組的平均值Mean、t值和樣本量N[24]。 根據(jù)Lipsey等學(xué)者的觀點(diǎn),當(dāng)一項(xiàng)研究在分析中貢獻(xiàn)一種以上的效應(yīng)大小時(shí),會(huì)導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)依賴性,從而引發(fā)整體效應(yīng)的偏差[25]。因此,當(dāng)將納入分析的文獻(xiàn)出現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的因變量時(shí),僅取其中一項(xiàng)計(jì)算效應(yīng)值。為此,本文選擇學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果作為唯一的因變量。將納入分析的部分文獻(xiàn)使用多種形式評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果[26,27,28,29,30],如,在“基于VR技術(shù)的體育課堂教學(xué)實(shí)踐研究——以高爾夫球項(xiàng)目為例”中,使用木桿開(kāi)球、鐵桿擊高遠(yuǎn)球、推桿入洞三組技術(shù)動(dòng)作的水平,作為學(xué)生能力的度量,本文選擇其多項(xiàng)結(jié)果的平均值進(jìn)行計(jì)算。 此外,部分研究在測(cè)量學(xué)習(xí)效果時(shí),同時(shí)給出了立即和延遲測(cè)試下的效果變化。為避免重復(fù)計(jì)算帶來(lái)的偏差,以及出于平衡樣本量的考慮,在兩種學(xué)習(xí)效果測(cè)量條件均涉及到時(shí),本文選擇延遲測(cè)試的學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù),進(jìn)行元分析計(jì)算。 五、結(jié)果分析與討論 (一)發(fā)表偏倚檢驗(yàn) 鑒于納入分析的相關(guān)文獻(xiàn),可能存在發(fā)表結(jié)果與真實(shí)結(jié)果偏離的現(xiàn)象,進(jìn)行偏倚檢測(cè)是必要的。由于本文的樣本量較少,故采取定性的漏斗圖和定量的Begg’s檢驗(yàn),來(lái)檢測(cè)發(fā)表偏倚[31]。如圖1所示,漏斗圖上的點(diǎn),基本以合并效應(yīng)值0.450為對(duì)稱分散開(kāi),并集中分布于漏斗圖的中上部,初步判斷發(fā)表偏倚不明顯。Begg’s檢驗(yàn)結(jié)果為Z=1.198<1.96,p=0.231>0.05,進(jìn)一步表明發(fā)表偏倚不明顯。因此,本文得出的合并效應(yīng)值精度高,具有穩(wěn)健性。 (二)從整體上看,在教學(xué)中應(yīng)用VR技術(shù)是否會(huì)提升學(xué)習(xí)效果? 38篇文獻(xiàn)中有1篇文獻(xiàn)同時(shí)報(bào)告了多種不同實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照結(jié)果[32],這類研究可以得出多個(gè)獨(dú)立的效應(yīng)值。因此,最終得到39個(gè)效應(yīng)值參與分析,原始文獻(xiàn)元分析結(jié)果,如表3所示。 





表4為所有研究的合并效應(yīng)值,樣本異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,Q=157.48,p=0.000<0.10,I2=75.870,說(shuō)明樣本間存在很大的異質(zhì)性,故應(yīng)選用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行分析。從表4的隨機(jī)效應(yīng)模型可以看出,所有研究的合并效應(yīng)值為0.450,且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著水平(p=0.000<0.001),這說(shuō)明基于VR技術(shù)的教學(xué)對(duì)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)效果具有積極正向的影響。本文使用Cohen界定的效應(yīng)值標(biāo)準(zhǔn):小效應(yīng),效應(yīng)值小于0.2;中等效應(yīng),效應(yīng)值介于0.2至0.8之間;大效應(yīng),效應(yīng)值大于0.8[33]。因此,從整體而言,基于VR技術(shù)的教學(xué)對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升,有中等程度的積極影響,這與Merchant等的研究結(jié)論基本一致[34]。
在納入分析的文獻(xiàn)中,分析產(chǎn)生此種結(jié)果的原因,可以概括為以下幾點(diǎn):其一,VR學(xué)習(xí)情境能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的信息體驗(yàn)通道,為學(xué)習(xí)者與信息空間的交互提供了便捷且有效的途徑;其二,VR技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)生動(dòng)且逼真的學(xué)習(xí)情境,學(xué)習(xí)者在此情境中可以通過(guò)自己直接的感官體驗(yàn),近乎真實(shí)地感受周圍的環(huán)境與事物;其三,運(yùn)用VR技術(shù)不僅可以模擬真實(shí)情景,還可以創(chuàng)造虛設(shè)或想象的空間和事物,強(qiáng)化學(xué)習(xí)者對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中不存在事物的想象和思考,促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生[19,35,37,38,39]。 表4 VR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)效果的整體影響 表5 VR技術(shù)對(duì)不同教學(xué)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)效果的影響

(三)從教學(xué)目標(biāo)層面來(lái)看,哪種學(xué)習(xí)結(jié)果、知識(shí)類型更適合基于VR的教學(xué)? 1.VR技術(shù)對(duì)不同學(xué)習(xí)結(jié)果測(cè)量維度下學(xué)習(xí)效果的影響 國(guó)外著名的教學(xué)設(shè)計(jì)研究專家Walter認(rèn)為,判斷一項(xiàng)活動(dòng)是否是教學(xué)活動(dòng),至少要滿足三個(gè)條件:一是要有具體的教學(xué)目標(biāo);二是要有針對(duì)教學(xué)目標(biāo)的練習(xí)和反饋;三是通過(guò)評(píng)價(jià),確定是否出現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)期望的行為變化[40]。由此可見(jiàn),教學(xué)目標(biāo)在影響教學(xué)效果方面發(fā)揮著重要的作用,是教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的要素。為此,本文將納入元分析的文獻(xiàn),按照學(xué)習(xí)結(jié)果測(cè)量維度(反映教學(xué)目標(biāo)的類型),分為知識(shí)、技能和能力三組。如表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)知識(shí)的合并效應(yīng)值為0.413,技能為0.422,能力為0.363,三者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)不顯著,QBET=0.324,p=0.850>0.05。 由此可見(jiàn),基于VR技術(shù)的教學(xué),對(duì)學(xué)生的知識(shí)、技能和能力三類的學(xué)習(xí)結(jié)果,均有中等程度的積極影響,但對(duì)三類學(xué)習(xí)結(jié)果的影響程度,不存在顯著差異。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果表明,對(duì)于知識(shí)、技能和能力類的教學(xué)目標(biāo),VR技術(shù)的教育應(yīng)用,均能正向促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成,促進(jìn)對(duì)應(yīng)學(xué)習(xí)效果的提升,對(duì)三類教學(xué)目標(biāo)的正向影響也基本相當(dāng)。 2.VR技術(shù)對(duì)不同知識(shí)類型的學(xué)習(xí)效果的影響 現(xiàn)代教育心理學(xué)家認(rèn)為,從學(xué)習(xí)的角度來(lái)說(shuō),教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)結(jié)果可以歸結(jié)為同一問(wèn)題。本文根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)家安德森(Anderson)的學(xué)習(xí)結(jié)果分類理論中對(duì)知識(shí)的分類方式[41],將納入元分析的文獻(xiàn),按照知識(shí)類型分為陳述性知識(shí)與程序性知識(shí)兩組,并歸入教學(xué)目標(biāo)分析層面。表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)陳述性知識(shí)的合并效應(yīng)值為0.414,程序性知識(shí)為0.510,二者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)不顯著,QBET=0.056,p=0.813>0.05。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,VR技術(shù)對(duì)不同知識(shí)類型的學(xué)習(xí)效果影響不存在顯著差異,但對(duì)程序性知識(shí)學(xué)習(xí)效果的正向影響比陳述性知識(shí)更高,這與Sitzmann的研究結(jié)論一致[23]。 這是因?yàn)殛愂鲂灾R(shí)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)在于對(duì)事實(shí)性、概念性知識(shí)的編碼,程序性知識(shí)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)則是在對(duì)概念和規(guī)則理解基礎(chǔ)之上的實(shí)際操作和應(yīng)用[43]。VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)的虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)境,恰好為學(xué)習(xí)者提供了適宜的實(shí)踐環(huán)境,幫助和引導(dǎo)學(xué)習(xí)者完成從靜態(tài)的事實(shí)性知識(shí)向動(dòng)態(tài)的行為技能轉(zhuǎn)化,因此,更適合程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)。 (四)從學(xué)習(xí)者層面來(lái)看,哪個(gè)學(xué)段、哪種先前經(jīng)驗(yàn)水平更適合基于VR的教學(xué)? 1.VR技術(shù)對(duì)不同學(xué)段學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響 皮亞杰的“認(rèn)知發(fā)展階段”學(xué)說(shuō)提出,學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)以及認(rèn)知發(fā)展是循序漸進(jìn)的階段性發(fā)展過(guò)程。因此,學(xué)生所處的學(xué)段也可能對(duì)學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響[44]。本文將納入元分析的文獻(xiàn),按照學(xué)段分為大學(xué)、中學(xué)和小學(xué)三組。則表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)大學(xué)學(xué)段的合并效應(yīng)值為0.315,中學(xué)學(xué)段為0.568,小學(xué)學(xué)段為0.450,三者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)顯著,QBET=10.383,p=0.006<0.05。這表明基于VR技術(shù)的教學(xué),對(duì)不同學(xué)段學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果影響也存在顯著差異。 具體來(lái)看,VR教學(xué)對(duì)中學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最為顯著,對(duì)小學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響次之,對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最弱。這可能是因?yàn)橹行W(xué)生的想象力更加豐富,在學(xué)習(xí)過(guò)程中更注重知識(shí)的形象直觀呈現(xiàn),而大學(xué)生已經(jīng)具備一定的生活體驗(yàn)和經(jīng)歷,對(duì)事物的探索已不僅僅局限于表層的感受,更多落實(shí)于深層次內(nèi)隱的邏輯架構(gòu)的思辨。因此,VR所創(chuàng)設(shè)的便于感知、理解、探索的學(xué)習(xí)情境,對(duì)中小學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用更為顯著。與此同時(shí),VR對(duì)中學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)產(chǎn)生最高程度的影響,這是因?yàn)橹袑W(xué)生已經(jīng)具備了一定的知識(shí)儲(chǔ)備,學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)能力相對(duì)更強(qiáng),能夠快速適應(yīng)VR技術(shù)支持下的教學(xué)情境;而小學(xué)生年齡小、自制力弱一些,在VR教學(xué)情境下更易發(fā)生注意力分散的情況。 2.VR技術(shù)對(duì)不同先前經(jīng)驗(yàn)水平學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響 多媒體學(xué)習(xí)研究創(chuàng)始人Mayer教授提出,學(xué)習(xí)者在多媒體情境中注意(選擇)到什么信息,是由自下而上的加工或自上而下的加工所決定的。自下而上的加工指的是,通過(guò)學(xué)習(xí)材料外在視覺(jué)化的設(shè)計(jì)來(lái)影響學(xué)習(xí)過(guò)程,例如,通過(guò)視覺(jué)上的顯著特征來(lái)吸引初學(xué)者的注意。自上而下的加工指的是,通過(guò)學(xué)習(xí)材料傳遞的知識(shí)或提供的線索來(lái)吸引學(xué)習(xí)者的關(guān)注。在此過(guò)程中,先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)者關(guān)注的內(nèi)容會(huì)起到引導(dǎo)作用[45]。因此,學(xué)習(xí)者的先前經(jīng)驗(yàn)作為影響教學(xué)的因素,也會(huì)發(fā)揮重要作用。 本文分析了VR對(duì)不同先前經(jīng)驗(yàn)水平(有先前經(jīng)驗(yàn)、無(wú)先前經(jīng)驗(yàn))學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響。表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)有先前經(jīng)驗(yàn)的合并效應(yīng)值為0.412,無(wú)先前經(jīng)驗(yàn)為0.396,二者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)不顯著,QBET=0.04,p=0.841>0.05。這說(shuō)明:基于VR的教學(xué)對(duì)有無(wú)先前經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的影響,不存在顯著性差異。這是由于VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)情境給學(xué)習(xí)者帶來(lái)沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn),削弱了先前知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)者關(guān)注內(nèi)容的引導(dǎo),因而對(duì)有無(wú)先前經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果,都起到了中等程度的促進(jìn)作用。 (五)從教學(xué)模式與策略層面來(lái)看,哪種教學(xué)形式更適合基于VR的教學(xué)? 本文參考Merchant等的研究,將納入分析的文獻(xiàn),按照VR教學(xué)應(yīng)用形式分為呈現(xiàn)、練習(xí)、獨(dú)立三類[34]。呈現(xiàn)是指VR被用于概念性知識(shí)的介紹,練習(xí)是指VR被用于所學(xué)概念性知識(shí)的應(yīng)用和實(shí)踐,獨(dú)立是指VR完全取代傳統(tǒng)教學(xué)方式,被用于教學(xué)的全過(guò)程。 本文分析了VR對(duì)不同教學(xué)形式下學(xué)習(xí)效果的影響。如表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)呈現(xiàn)的合并效應(yīng)值為0.376,練習(xí)為0.376,獨(dú)立為0.471,三者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)不顯著,QBET=1.567,p=0.457>0.05。這表明:VR技術(shù)對(duì)不同教學(xué)形式下的學(xué)習(xí)效果影響,不存在顯著差異,但是對(duì)獨(dú)立VR教學(xué)形式下的學(xué)習(xí)效果促進(jìn)作用更明顯??梢?jiàn),VR創(chuàng)設(shè)的3I(想象性、交互性、沉浸性)學(xué)習(xí)環(huán)境,更加有利于學(xué)習(xí)者開(kāi)展自主的探索式學(xué)習(xí),獨(dú)立的VR教學(xué)形式更能幫助學(xué)習(xí)者開(kāi)展自主學(xué)習(xí),取得更好的教學(xué)效果。 (六)從學(xué)習(xí)環(huán)境層面來(lái)看,哪種教師參與方式、反饋形式更適合基于VR的教學(xué)? 1.VR技術(shù)對(duì)不同教師參與方式下的學(xué)習(xí)效果的影響 在VR學(xué)習(xí)環(huán)境下,教師是否參與教學(xué)內(nèi)容的講授是教學(xué)設(shè)計(jì)的重要因素之一。如表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)教師參與的合并效應(yīng)值為0.222,達(dá)到0.01水平下顯著(p=0.009<0.01),教師不參與的合并效應(yīng)值為0.449,在0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)顯著,QBET=5.874,p=0.015<0.05。這表明在VR學(xué)習(xí)環(huán)境下,教師參與與否,對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響存在顯著差異;當(dāng)沒(méi)有教師參與時(shí),VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用更大。這可能是由于基于VR的教學(xué)具有強(qiáng)交互性,且重點(diǎn)在于學(xué)習(xí)者與設(shè)備、資源之間的互動(dòng),更關(guān)注于學(xué)習(xí)者自身的沉浸式體驗(yàn)感,學(xué)生的自主性被放大。因而在VR學(xué)習(xí)環(huán)境下,教師的主導(dǎo)和參與作用削弱,教師參與甚至可能會(huì)分散學(xué)習(xí)者的注意力。 2.VR技術(shù)對(duì)不同反饋形式學(xué)習(xí)效果的影響 McNamara等認(rèn)為,反饋形式是VR學(xué)習(xí)環(huán)境下教學(xué)設(shè)計(jì)的重要因素[47]。VR學(xué)習(xí)環(huán)境下的反饋,主要是指學(xué)習(xí)者在與學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)的過(guò)程中接收到的反饋。本文將納入元分析的文獻(xiàn),按照不同反饋形式分為正誤反饋、詳細(xì)解釋和視覺(jué)線索三組進(jìn)行分析。 正誤反饋是指學(xué)習(xí)者接收到的是正確與否的結(jié)果性反饋;詳細(xì)解釋是指在學(xué)習(xí)者接收到的是對(duì)所呈現(xiàn)知識(shí)或技能的解釋與分析;視覺(jué)線索是指學(xué)習(xí)者接收到的只是隱含在VR環(huán)境中的一些視覺(jué)性的線索,如,所觀看到的圖形圖像特征等??紤]到反饋與知識(shí)類型之間存在相互作用[48,49],因此,本文對(duì)這兩個(gè)因素進(jìn)行混合效應(yīng)分析,并進(jìn)一步探究VR情境下哪種反饋形式,更適合哪種知識(shí)類型的學(xué)習(xí)任務(wù)。 當(dāng)學(xué)習(xí)任務(wù)為陳述性知識(shí)時(shí),Begg’s檢驗(yàn)顯示Z=1.188<1.96,p=0.235>0.05,不存在偏倚。如表5中數(shù)據(jù)顯示:(1)正誤反饋的合并效應(yīng)值為0.474,詳細(xì)解釋為0.545,且兩者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001),視覺(jué)線索的合并效應(yīng)值為0.231,達(dá)到0.01水平下顯著(p=0.005<0.01);(2)組間效應(yīng)顯著,QBET=7.404,p=0.025<0.05。這說(shuō)明,當(dāng)學(xué)習(xí)任務(wù)為陳述性知識(shí)時(shí),VR對(duì)不同反饋形式下學(xué)習(xí)效果的影響,存在顯著差異,詳細(xì)解釋優(yōu)于正誤反饋,視覺(jué)線索相對(duì)最差。這是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者通常需要詳細(xì)的解釋和指導(dǎo),才能完成陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)。 當(dāng)學(xué)習(xí)任務(wù)為程序性知識(shí)時(shí),Begg’s檢驗(yàn)顯示Z=0.450<1.96,p=0.653>0.05,不存在偏倚。如表5中的數(shù)據(jù)顯示:(1)正誤反饋的合并效應(yīng)值為0.514,達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001),詳細(xì)解釋為0.242,視覺(jué)線索為-0.105,且兩者的合并效應(yīng)值均未達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平;(2)組間效應(yīng)顯著,QBET=12.820,p=0.002<0.05。這說(shuō)明當(dāng)學(xué)習(xí)任務(wù)為程序性知識(shí)時(shí),VR對(duì)不同反饋形式下的學(xué)習(xí)效果的影響,也存在顯著差異,正誤反饋優(yōu)于詳細(xì)解釋,視覺(jué)線索仍然最差,這與Merchant等學(xué)者的研究結(jié)論一致[34]。這是因?yàn)?,在VR學(xué)習(xí)環(huán)境下,更重要的是幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行自主學(xué)習(xí)并完成任務(wù),正誤反饋已經(jīng)足以指導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主探索方法,并完成程序性知識(shí)的學(xué)習(xí)任務(wù)。 (七)從教學(xué)評(píng)價(jià)層面來(lái)看,哪種測(cè)試條件更適合基于VR的教學(xué)? 為了掌握運(yùn)用VR技術(shù)教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響,是否存在不同測(cè)試條件上的差異,本文比較了立即測(cè)試和延遲測(cè)試兩種測(cè)試條件的合并效應(yīng)值。如表5中的數(shù)據(jù)顯示:(1)立即測(cè)試的合并效應(yīng)值為0.412,延遲測(cè)試為0.393,且兩者的合并效應(yīng)值均達(dá)到0.001水平下顯著(p=0.000<0.001);(2)組間效應(yīng)不顯著,QBET=0.046,p=0.830>0.05。這說(shuō)明,VR技術(shù)對(duì)不同測(cè)量條件下的學(xué)習(xí)效果的影響,不存在顯著差異。由此可見(jiàn),無(wú)論是立即測(cè)試還是延遲測(cè)試,VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的正向影響基本相當(dāng),這表明VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)不僅僅是當(dāng)場(chǎng)見(jiàn)效,更實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期見(jiàn)效的功能。 六、結(jié)論與建議 研究結(jié)果表明,基于VR技術(shù)的教學(xué)對(duì)整體學(xué)習(xí)效果,產(chǎn)生了中等程度的正向影響,促進(jìn)了學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的提升。但與以往的教育技術(shù)領(lǐng)域的元分析研究不同的是,本文還結(jié)合教學(xué)設(shè)計(jì)的基本要素深度,剖析了VR技術(shù)在教學(xué)目標(biāo)(學(xué)習(xí)結(jié)果、知識(shí)類型)、學(xué)習(xí)者特征(學(xué)段、先前經(jīng)驗(yàn)水平)、教學(xué)形式(呈現(xiàn)、練習(xí)、獨(dú)立)、學(xué)習(xí)環(huán)境(教師參與、反饋形式)和教學(xué)評(píng)價(jià)(立即測(cè)試、延遲測(cè)試)各教學(xué)設(shè)計(jì)要素層面上,對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果影響的差異,并得出如下研究結(jié)論: 第一,教學(xué)目標(biāo)層面:VR對(duì)知識(shí)、技能和能力三種學(xué)習(xí)結(jié)果下的學(xué)習(xí)效果,均產(chǎn)生了中等程度的正向影響,且影響水平基本相當(dāng);VR對(duì)程序性知識(shí)學(xué)習(xí)效果的正向影響,比陳述性知識(shí)更高。 第二,學(xué)習(xí)者特征層面:VR教學(xué)對(duì)中學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最為顯著(中等效應(yīng)),對(duì)小學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響次之(中等效應(yīng)),對(duì)大學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響最弱(中等效應(yīng)),組間差異顯著;VR對(duì)有無(wú)先前經(jīng)驗(yàn)水平的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果,都起到了中等程度的促進(jìn)作用。 第三,教學(xué)策略層面:VR對(duì)呈現(xiàn)、練習(xí)、獨(dú)立教學(xué)形式下的學(xué)習(xí)效果,均產(chǎn)生了中等程度的正面影響,且在獨(dú)立教學(xué)形式下,學(xué)習(xí)者取得了最好的學(xué)習(xí)效果。 第四,學(xué)習(xí)環(huán)境層面:VR對(duì)教師參與與否條件下學(xué)習(xí)效果的影響,存在顯著差異,在沒(méi)有教師參與時(shí),VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用更為顯著;VR對(duì)不同反饋形式的學(xué)習(xí)效果影響,存在顯著差異,視覺(jué)線索相對(duì)最差,詳細(xì)解釋在陳述性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)中效果最優(yōu),正誤反饋在程序性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)中效果最優(yōu)。 第五,教學(xué)評(píng)價(jià)層面:VR對(duì)立即或者延遲測(cè)試下的學(xué)習(xí)效果,均產(chǎn)生了中等程度的正向影響,二者并無(wú)顯著差異。 由此可見(jiàn),VR技術(shù)并不適合于所有的學(xué)習(xí)者和課堂,因而不能在教學(xué)實(shí)踐中盲目地應(yīng)用,應(yīng)該根據(jù)教學(xué)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)各要素的不同特征,進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計(jì)。結(jié)合元分析結(jié)論,本文有針對(duì)性地提出以下建議,期望能為今后的VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐,提供參考和借鑒。 (一)深化VR技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的有效應(yīng)用 鑒于VR對(duì)整體學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生了中等程度的正向影響,本文建議,在融入針對(duì)性教學(xué)設(shè)計(jì)原則的前提下,充分利用VR的3I特征(想象性、交互性、沉浸性),加速推進(jìn)VR教學(xué)模式的應(yīng)用。正如情境認(rèn)知與學(xué)習(xí)理論所指出的,知識(shí)的建構(gòu)與某一特定、真實(shí)的情境相聯(lián)系,隨情境的變化而發(fā)生改變[51]。因此,要強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)情境的聯(lián)通性。VR技術(shù)的引入,恰巧為教學(xué)的情境化設(shè)計(jì),提供了豐富的可能性。教師可以在課程教學(xué)中創(chuàng)設(shè)虛擬情境,使教學(xué)內(nèi)容具象化、體驗(yàn)化,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度,實(shí)現(xiàn)學(xué)生與學(xué)習(xí)資料的自然交互,從而鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[52]。例如,在信息化的課堂中,教師可以在特定教學(xué)目標(biāo)的指導(dǎo)下,結(jié)合VR技術(shù)互動(dòng)性、可視化等特點(diǎn),設(shè)計(jì)游戲化VR教學(xué);在寓教于樂(lè)的學(xué)習(xí)形式中引導(dǎo)學(xué)生自主探索,加強(qiáng)學(xué)生與教學(xué)內(nèi)容的互動(dòng)和聯(lián)結(jié)。此外,VR技術(shù)還具有突破時(shí)空和地域限制的特點(diǎn),既適用于課堂之前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備,又適用于課堂之后的鞏固拓展。在非正式學(xué)習(xí)中引入VR技術(shù),也不失為一種有效的教學(xué)方式。 (二)結(jié)合學(xué)生的不同特點(diǎn),促進(jìn)VR技術(shù)在不同學(xué)段的靈活運(yùn)用 VR教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)者的先前經(jīng)驗(yàn)并沒(méi)有特定要求,但對(duì)中小學(xué)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果影響更大。據(jù)此可以認(rèn)為,不同層次的學(xué)習(xí)群體間,均可進(jìn)行VR教學(xué)的推廣,特別是可以擴(kuò)大VR教學(xué)在中小學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐范圍。中小學(xué)生的學(xué)習(xí),更側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容的感知與理解,很多時(shí)候需要借助具體的場(chǎng)景或情境,來(lái)幫助他們理解。利用VR技術(shù)創(chuàng)設(shè)諸如情節(jié)體驗(yàn)式、感官具象化的學(xué)習(xí)情境,正好可以滿足中小學(xué)生的這一需求。相比中小學(xué)學(xué)段,VR在大學(xué)學(xué)段的使用效果不甚理想。這是因?yàn)閺闹行W(xué)到大學(xué),伴隨學(xué)習(xí)層次的層層進(jìn)階,學(xué)習(xí)者習(xí)得的經(jīng)驗(yàn)愈發(fā)抽象化。美國(guó)視聽(tīng)教育家戴爾(Edgar Dale)提出的“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論,也指出最底層的經(jīng)驗(yàn)最具體,越往上升則越抽象[53]。大學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容更多是對(duì)隱性知識(shí)的挖掘,更注重對(duì)知識(shí)的思考。所以本文建議在針對(duì)大學(xué)生進(jìn)行虛擬教學(xué)時(shí),可側(cè)重于通過(guò)VR技術(shù),呈現(xiàn)事物或知識(shí)間深層次內(nèi)隱的邏輯架構(gòu),從而促進(jìn)大學(xué)生抽象概念的形成。同時(shí)建議,加深VR在大學(xué)階段的應(yīng)用與研究,深入探討影響VR在大學(xué)教學(xué)應(yīng)用效果的深層原因。 (三)制定科學(xué)合理的教學(xué)策略,保證VR教學(xué)中學(xué)生的主體地位 本文發(fā)現(xiàn),在基于VR技術(shù)的教學(xué)過(guò)程中,當(dāng)無(wú)教師參與時(shí),VR對(duì)學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用更為顯著。VR技術(shù)提供的是親身參與、自主建構(gòu)的環(huán)境,在這個(gè)擬真的虛擬環(huán)境中,學(xué)習(xí)者最大程度地投入到視、聽(tīng)、觸覺(jué)等多重感官觸發(fā)的學(xué)習(xí)并沉浸其中,也就隔斷了與周圍環(huán)境的感知聯(lián)系。在此學(xué)習(xí)過(guò)程中,教師的主導(dǎo)作用,更多地是由VR環(huán)境中教師代理形象來(lái)完成。因此,當(dāng)學(xué)生完成VR學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),不建議教師過(guò)多地干預(yù),應(yīng)盡量保證學(xué)習(xí)者在VR環(huán)境中的沉浸感和交互式體驗(yàn),突出學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中的主體地位。 教師的角色,可以由教學(xué)內(nèi)容的完全實(shí)施者和教學(xué)活動(dòng)的嚴(yán)格把控者,轉(zhuǎn)向新型課堂的領(lǐng)航人和系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)者。正如蘇伯格(Andrew Feenboyg)所言:“教師們應(yīng)努力去感受技術(shù),領(lǐng)會(huì)如何激活技術(shù),將他們的‘聲音’在技術(shù)上表現(xiàn)出來(lái)”[54]。 (四)基于學(xué)習(xí)任務(wù)的不同類型設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)適宜的反饋形式 Novak等提出,沉浸體驗(yàn)發(fā)生的前提要素,就是具備明確而及時(shí)的反饋[55],這將有助于學(xué)習(xí)者實(shí)時(shí)調(diào)整自身的表現(xiàn),協(xié)調(diào)隨時(shí)變化的需求以維持流動(dòng)狀態(tài)?;赩R環(huán)境的學(xué)習(xí),是一種“做中學(xué)”的探究式、沉浸式的學(xué)習(xí)過(guò)程,學(xué)習(xí)者在VR環(huán)境中得到及時(shí)適切的反饋至關(guān)重要。根據(jù)本文對(duì)于反饋形式的研究結(jié)果可以看出,在VR教學(xué)中,要盡可能地使學(xué)生獲得正誤或是詳細(xì)解釋這類比較明確、清晰的反饋。同時(shí),要避免使用視覺(jué)線索反饋,這種反饋無(wú)法及時(shí)傳達(dá)完整的信息,因此,難以達(dá)到幫助學(xué)習(xí)者及時(shí)調(diào)整和糾正學(xué)習(xí)行為的目的,甚至可能使學(xué)習(xí)者迷失方向,脫離沉浸式體驗(yàn)。 另外,需要強(qiáng)調(diào)的是,要針對(duì)特定的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)適宜的反饋形式。對(duì)于陳述性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù),詳細(xì)解釋比正誤反饋更有效,建議在陳述性知識(shí)類型的VR教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中,采取VR技術(shù)與思維導(dǎo)圖、視頻投影、三維動(dòng)畫(huà)等各類媒體相結(jié)合的反饋方式,通過(guò)對(duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容的性質(zhì)、特征和狀態(tài)的詳細(xì)反饋說(shuō)明,降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷,增強(qiáng)其對(duì)知識(shí)內(nèi)容的理解和領(lǐng)會(huì)。對(duì)于程序性知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù),正誤反饋則比詳細(xì)解釋更有效。當(dāng)利用VR技術(shù)進(jìn)行程序性知識(shí)的教學(xué)時(shí),可以選擇讓學(xué)生以角色扮演的形式參與其中,成為虛擬環(huán)境中的一部分,借助程序性任務(wù)所特有的動(dòng)作交互,及時(shí)為學(xué)習(xí)者提供精準(zhǔn)穩(wěn)定的正誤反饋和效果評(píng)估指標(biāo);并設(shè)置不同階段、難度系數(shù)的技能目標(biāo),以激發(fā)學(xué)習(xí)者的挑戰(zhàn)欲和積極性,使基于VR技術(shù)的教學(xué)成為主動(dòng)學(xué)習(xí)建構(gòu)的過(guò)程。 
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