協作學習中虛擬現實技術對學習效果的影響

鄭玲 劉革平 謝濤 陳娟菲 張可

【摘要】

虛擬現實（VR）技術對計算機支持的協作學習（CSCL）有重要的能供性，但如何將其更好地應用于教育實踐是一個頗具爭議的問題。針對協作學習中VR對學習者認知、技能、情感的影響效果以及不同知識類型、學段和VR類型的調節效應，本研究采用元分析方法對2007—2019年間VR支持下協作學習的實驗與準實驗研究進行量化分析;使用隨機效應模型對得到的40篇有效文獻進行效應值（ES）計算。結果顯示：在協作學習中，VR比傳統非VR的方式更有效（ES=0.427），對學習者認知、技能、情感均有中等程度的正向影響;VR對不同學習階段的協作學習效果的影響不存在顯著性差異（p>0.05），但對K-12階段的干預相對突出（ES=0.499）;在不同知識類型的協作學習中，VR對學習效果的影響不存在顯著性差異（p>0.05），但對程序性知識的學習作用稍強（ES=0.436）;不同類型的VR對協作學習效果的影響存在顯著性差異（p<0.05），其中虛擬世界的應用效果較弱（ES=0.320）。

【關鍵詞】? 虛擬現實;協作學習;學習效果;元分析;調節效應;能供性;CSCL

【中圖分類號】? ?G434? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2021）4-0056-09

一、引言

計算機支持下的協作學習（Computer Supported Collaborative Learning，CSCL）是教育技術學、學習科學等領域的重要研究方向之一（楊剛， 等， 2010），如何構建數字化學習環境以及學生協作學習的交互設計是在線學習范疇的重要研究內容（李海峰， 等， 2019）。虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術能夠創建與現實場景類似的學習環境，給用戶以身臨其境的體驗，滿足學習媒體的情景化及自然交互性的要求。協作學習是VR教育應用中一個重要發展方向（趙一鳴， 等， 2016），通過VR構建學習環境，學習者的協同不再限制在一般網絡空間和傳統課堂，協作學習可通過共同的虛擬空間開展，學習者合作探究活動更為豐富自然（Monahan， Mcardle， & Bertolotto， 2008）。VR與協作學習的結合對CSCL研究領域來說是一項有著廣闊的發展空間和應用前景的創新，其高度的沉浸感和互動性帶來的潛在效益引發了廣泛關注，無論是在學術研究還是教學實踐領域，基于VR的CSCL已成為國內外教育界關心的熱點問題。本研究將聚焦如下兩個問題：①相比傳統方式的協作學習，VR是否更利于學習者的認知、技能和情感的提高？②在基于VR的協作學習中，不同知識類型、學習階段、VR類型對學習效果的調節效應如何？

二、相關研究進展

計算機技術的進步推動了傳統教育的變革，技術對學習的支持作用會影響教學設計和學習方式，進而影響其學習效果，塔米姆等（Tamim， Bernard， Borokhovski， Abrami， & Schmid， 2011）的研究表明技術可有效提高學生學習效果。吉布森（Gibson， 2014）和諾曼（Norman， 1988）等將工具或技術所提供的行為可能、作用能力概念化為能供性（Affordance），即事物對象、技術能夠提供的功能作用。技術能供性關鍵在于那些決定如何使用該技術的技術基本屬性或特征，它是國際教育技術領域中一個經常使用的術語，在技術應用的研究中通過能供性的探索有助于進一步分解技術的特定特征如何影響學習者體驗（John & Sutherland， 2005; Limperos， Buckne， Kaufmann， & Frisby， 2015）。

交流與協作對在線學習的重要性不言而喻，盡管當前CSCL隨時間的推移在互動性上有所進步，但在其提供真正刺激、真實的學習體驗之前，仍有一些問題需要解決。VR對協作學習有獨特的能供性，其能供性對開展更豐富、有效的協作學習具有推動作用，高度的沉浸感和互動性為CSCL帶來了巨大的潛在效益。對于學習者來說，通過VR參加學習可以帶來更多的互動，這種共享的虛擬環境有助于學習者在視覺上更清楚地了解自己的同伴并允許實時交談討論得到即時的反饋，盡管身處不同地理位置仍感覺與同伴在同一空間（Monahan， et al.， 2008）。安德烈亞斯等（Andreas， Tsiatsos， Terzidou， & Pomportsis， 2010）對虛擬世界“第二人生”（Second Life，SL）在協作學習中的適用性進行了評估，提出SL具備補充、增強面對面的互動，改進以往的遠程協作和交流方式的能供性。技術的能供性與其技術特征緊密聯系，VR對協作學習的能供性將落實在技術本身和學習過程的整合上。目前，不少研究人員利用VR對協作的能供性開發了各式各樣的支持協作學習的VR系統，包括虛擬世界（Khanal， 2014）、虛擬仿真（Ke & Carafano， 2016）、虛擬游戲（Ke & Moon， 2018）。基于VR的協作學習涵蓋各個學習階段和學科領域，從K-12階段（Ke， et al.， 2016）到職業培訓（Lorenzo， 2014）再到高等教育（Nakayama & Jin， 2012），從外語交流（Zheng， Young， Brewer， & Wagner， 2009）到協作運動訓練（Chen， et al.， 2019）再到醫學團隊培訓（S?derstr?m， H?ll， Nilsson， & Ahlqvist， 2012; Khanal， 2014），VR技術都扮演著重要角色。但如何基于其技術能供性開展良好的教育實踐是當前研究的難點，在協作學習中VR對學習效果的影響也是頗具爭議的問題。

對基于VR的協作學習效果，當前研究主要得出三種結論：一是VR協作和傳統非VR方式對學生學習效果的影響無顯著差異。卡納爾（Khanal， 2014）將VR應用于醫學團隊培訓，發現在VR協作和傳統協作中，醫學生表現并無顯著差異，提出VR可作為一種經濟實用的醫學團隊培訓方式。同樣支持此觀點的陳等（Chen， et al.， 2019）介紹了“ImmerTai”系統，以沉浸式方式進行遠程協作運動訓練，研究者衡量和比較在VR環境和傳統個人計算機環境中學生的學習成果（學習時間、質量和整體效率），結果發現良好的VR體驗可以顯著加快學生的學習速度，但不一定能提高學習效果。

二是相比傳統協作方式，VR協作能夠顯著提高學生的學習效果。Hwang等（Hwang & Hu， 2013）以小學五年級數學幾何知識為學習內容進行實驗研究，實驗結束后，對受試者小組提出的幾何問題解決方案進行評分，發現基于VR協作的實驗組幾何學習成績明顯優于無VR的對照組。S?derstr?m等（2012）研究比較了兩種學習條件（基于屏幕的VR放射學模擬器和傳統的PowerPoint幻燈片演示文稿）下的學習效果，研究的重點是在小型協作小組中工作的牙科學生如何交流探討以及他們在射線照相解釋方面的熟練程度，36名參與者隨機分配到模擬訓練小組（SIM）或常規訓練小組（CON）中，結果發現，模擬SIM組學習者在前測和后測的結果之間表現出顯著的提高，而常規CON組則沒有。Wang等（2012）人的研究也支持上述觀點，研究者把“第二人生”作為學習環境探究其對中國學生外語交流的影響，發現在英語成績測試中SL實驗組的測試得分要顯著高于對照組得分，SL虛擬學習環境對學生的外語學習產生了積極影響。

三是從不同層面探討學習效果，VR協作和傳統非VR方式各有優劣。鄭等（Zheng， et al.， 2009）研究了虛擬世界Quest Atlantis（QA）中的英語學習，發現在中學英語學習中，虛擬世界組和非虛擬世界組在英語成績測試上沒有顯著差異，但虛擬世界組的學生的自我效能感、對英語的態度要好于非虛擬世界組。認為虛擬世界可以為各地區的英語學習者提供互動空間，增強他們的信心和舒適度，并有助于他們克服英語學習的文化障礙。Moskaliuk等（2013）則認為虛擬培訓環境適用于需要團隊成員進行協作和交互的復雜任務，他們比較了三種訓練條件（虛擬條件、標準條件和控制條件），參加者是在行動中接受過地面部隊與直升機機組人員之間溝通訓練的警察，學習成果和知識轉移被作為因變量測量。其研究結果證實，在知識獲得方面虛擬訓練環境與標準培訓一樣有效，在知識轉移方面虛擬訓練甚至更有效，但關于培訓的感知價值，標準培訓要優于虛擬培訓。卡納爾等（Khana， et al.， 2014）提出，在高級心臟生命支持（ACLS）課程中，VR協作培訓具有傳統培訓難以集成的潛力，他們設計了用于ACLS的新型協作VR模擬器系統，在VR虛擬協作環境中，學習者可得到各項操作的詳細評分、反饋和交互。將使用基于VR的ACLS培訓模擬器的新型方法與傳統ACLS培訓相關的功效和績效結果進行比較，結果發現在程序性知識協作學習中，給予充分反饋的VR組的學習效果與傳統面對面培訓學習組無顯著性差異，給予有限反饋的VR組學習效果則較差。

綜上所述，由于學習階段、學習內容、技術應用等的區別，VR對協作學習的影響效果尚未有明確統一的結論。目前，大部分研究關注VR對學習效果影響的某一個具體方面，沒有對VR綜合效應進行分析，在某種程度上限制了VR潛能的進一步開發，同時也不能以動態、系統和客觀的方式評價VR教育應用。基于VR的學習效果受多種因素影響（史鐵君， 2008;高媛， 等， 2016），這些因素導致了在一些研究中得到不同的結論，不同條件下學習效果的差異及其顯著性是當代VR研究所需考慮的問題。已有研究（王雪， 等， 2019;周榕， 等， 2019;李寶敏， 等， 2019）指出，VR并非適用所有情況，應根據教學系統的不同要素合理使用。協作學習效果存在多種影響因素，是內外部各個條件對學習者作用下的結果（余亮， 等， 2013; 李文昊， 等， 2016; 彭梓涵， 等， 2019）。當前，支持協作學習的VR系統類型豐富多樣，用于各類知識，覆蓋了各個學習階段的學生，基于VR的協作是否適用于所有的學習階段與知識類型的協作學習，不同的VR類型對協作學習效果的影響是否存在差異，這也是探究VR對協作學習的能供性時必須明晰的問題。

三、研究方法

傳統文獻綜述在對同一研究主題的文獻進行定量分析時，一般通過頻次分析的方法對研究樣本進行簡單統計，而統計的樣本頻次與樣本量的大小具有直接聯系（鄭蘭琴， 等， 2018）。元分析方法與傳統的文獻綜述有所差異，它綜合同類研究中多個實驗或準實驗研究結果，抽取編碼所需要的研究信息，整合研究數據，通過加權平均處理得到的合并效應值對整合后的結果進行展示，因此其效應值的生成受樣本量大小的影響較小，研究結果更加合理、客觀和科學（毛良斌， 等， 2005）。

本研究通過元分析方法，按照Cooper等提出的元分析過程（Cooper， Hedges， & Valentine， 2009），對協作學習中VR對學習效果的影響進行綜合探討，以研究VR對CSCL的能供性。

（一）文獻檢索

本研究以虛擬現實、協作學習為關鍵詞，在Springer、ERIC、Science Direct、Wiley Online Library、IEEE Xplore Digital Library、Engineering Village、Web of science、Google Scholar等主要的英文數據庫進行大范圍組合搜索。搜索范圍限定在2007年至2019年間發布的英文文獻。其中，所采用的虛擬現實的關鍵詞為“Virtual Reality”“VR”“Virtual World”“Simulation”，協作的關鍵詞為“Collaborat”“Cooperat”“Teamwork”“Multiuser”。為更加精準地獲得文獻，將檢索到的文獻數據導入文獻管理軟件Endnote進行篩選。首先去除重復文獻，然后對保留下的文獻中的參考文獻及其施引文獻進行再次檢索，也就是進行第二輪文獻檢索，盡量使得到的文獻更為全面，借此獲得更豐富的研究數據。

（二）篩選標準

元分析方法是一種綜合多個實驗或準實驗研究結果并通過合并效應值來考察總體效應的統計分析方法（Cooper， et al.， 2009），初步檢索的文獻并不能完全符合本研究元分析的要求。因此，本研究進一步對文獻進行篩選，設定文獻采納標準：①研究方法必須有實驗或準實驗研究，排除綜述性和純理論性文章;②必須應用了VR，且以促進協作學習為研究目的或實驗過程包含學習者協作環節;③實驗干預為使用與不使用VR，實驗組使用VR進行干預，排除無對照組的文獻;④實驗結果以學習效果作為因變量，文中報告了通過標準化或研究者構建的測試衡量的學習效果指標;⑤提供可計算效應值大小的實驗組和對照組數據，如平均值Mean、標準差SD和樣本量N。基于以上檢索和篩選標準，本研究最終得到40篇有效文獻。依據元分析的統計標準，為了保證分析結果的準確性、可靠性和有效性，元分析的研究樣本數量最好不少于30個（宋偉， 等， 2013），本研究樣本量符合元分析要求。

（三）分析框架

本研究旨在聚焦VR應用于協作學習的核心問題，即VR對協作學習效果的影響。理解信息技術對學習者認知的影響是進一步研究測評信息技術在教學中的應用效果的關鍵所在（王素芬， 等， 2018; Hu & Hui， 2012）。根據布魯姆教育目標分類可將學習結果劃分為三個領域：認知領域、技能領域和情感態度領域。基于此，為綜合探討協作學習中VR對學習效果各個方面的影響，學習效果不僅考慮了認知層面這一主流學習結果變量，也將技能層面和情感層面納入了VR對學習者的影響效果分析中。與此同時，以協作學習的學習階段、知識類型、VR類型等因素為調節變量。通過認知、技能和情感三個層面的學習效果以及調節變量的引入，綜合評價VR對協作學習效果的影響。本研究分析框架如圖1所示。

（四）文獻編碼

為了便于研究分析，對納入的有效文獻特征進行編碼，根據研究需要選擇的編碼元素如下：學習階段、知識類型、VR類型和學習效果各維度。編碼體系如表1所示。選取兩位教育技術學專業背景的研究生獨立閱讀原始研究文獻，并分別填寫元分析編碼表。然后由筆者依據原始研究文獻對編碼表進行反復核查校對，有異議的地方與其他兩位成員協商，以保證文獻編碼信息的準確性。收集的數據主要包括實驗組、對照組的被試樣本數、學習效果的均值和標準差等。由于不少文獻從多個層面衡量了其VR系統在協作中的應用效果，包含多組數據，故在保證獨立性的前提下分別提取以便充分利用文獻信息。

（五）數據分析

本研究使用軟件Comprehensive Meta Analysis （CMA）2.0進行元分析，包括效應值的計算、異質性檢驗、發表偏倚等。用固定效應模型（Fixed Effects Model，FEM）和隨機效應模型（Random Effects Model，REM）以計算合并效應值大小（Borenstein， Hedges， Higgins， & Rothstein， 2009），采用平均標準差d（Std diff in means）作為效應值，并據此進行顯著性差異分析。效應值大小（Effect Size，ES）是反映效果程度的統計量，其表示變量之間的接近程度或差異程度。根據Cohen提出的效應標準衡量效果，其中ES <0.2表示小效果，0.2 0.8表示大效果（Cohen， et al.， 1988）。

四、研究結果

（一）發表偏倚檢驗與異質性檢驗

發表偏倚是指相對無顯著性意義或無效的研究結果，具有統計學顯著意義的結果被報告發表出來的可能性更大的一種傾向性（夏凌翔， 2005）。鑒于研究文獻數據樣本普遍受到發表偏倚的影響，因此對發表偏倚進行分析不可或缺。為確保樣本具有統計學意義，本研究通過效應值分布漏斗圖和Egger檢驗（Egger， Smith， Schneider， & Minder， 1997）對樣本的發表偏倚進行檢測識別。如圖2所示，研究樣本效應值較為均勻地分布在漏斗上部且位于合并效應值的兩側，位于底部的研究較少，初步顯示樣本不存在發表偏倚。但漏斗圖法是一種通過定性判斷圖形對元分析樣本是否存在發表偏倚進行評價的方法，其結論存在較大的主觀因素，在這種情況下觀察人員的差異性可能會導致不一致的結論出現（Greenland， 1994）。Egger檢驗是常見的用于定量評價元分析發表偏倚的方法之一，其檢驗結果顯示，t=0.216，p=0.829>0.05，說明納入分析的文獻研究發表偏倚現象可能性不大，所得數據分析結果可靠性高，樣本數據可用于進一步研究分析。

用Q檢驗和I2檢驗計算異質性，以便根據異質性分析結果選擇適當的效應模型。顯著的Q值即為拒絕同質性的零假設，各個研究的差異顯著，效應大小彼此不同。統計量I2則反映了異質性部分在效應大小的總變化中的比例。I2值25%表示低異質性，50%為中度異質性，75%則為高異質性（Higgins， Thompson， Deeks， & Altman， 2003）。研究樣本的異質性檢驗結果顯示，Q=562.084（p <0.001），I2 = 80.074%，說明樣本之間的異質性較高。當各研究異質性較高時，更適合采用REM模型，反之用FEM模型進行分析（Borenstein， Hedges， Higgins， & Rothstein， 2010）。鑒于此，本研究選用REM模型進行后續分析。

（二）在協作學習中VR對學習效果的整體影響

在通過篩選標準的文獻中，共包含40項研究，納入分析的樣本數據總計113組。用于協作學習的VR對學習效果的影響從小的負面影響到大的積極影響，有較為廣泛的變化范圍。對樣本進行綜合分析，得到元分析基本數據統計，如表2所示。從表2的REM模型可以看出，合并效應值ES大小為0.427，且達到了統計意義上的顯著水平（p<0.001），表明VR可以在中等程度上對協作學習中學生學習效果產生積極而顯著的影響，與傳統非VR的協作方式相比，VR對學生整體學習效果的提高更有效。此外，合并效應值高于報告的技術對學習的整體效應0.35（Tamim et al.， 2011），說明將VR用于協作學習相比于傳統學習技術的應用具有一定優勢。

（三）在協作學習中VR對認知、技能、情感的具體影響

從認知、技能、情感三個層面來衡量VR對學生協作學習的具體作用，對其應用效果進行探討，結果如表3所示。組間效應檢驗結果顯示，Q=4.325，p>0.05，說明VR對不同層面的學習效果的影響不存在顯著差異。VR對學習者認知、技能以及情感影響的合并效應值ES分別是0.375（p<0.001）、0.566（p<0.001）和0.357（p<0.05），都為中等效果并達到統計上顯著水平，說明在協作學習中VR對三個層面學習效果都有正向積極的作用，且學習效果在學習者技能層面相對好于認知層面以及情感態度層面。

（四）調節變量的檢驗結果

1. 不同學習階段應用VR的協作學習效果差異

為了進一步探索VR對不同學習階段學生協作學習效果的影響，本研究根據實驗對象的年齡、學習階段將文獻數據進行歸納統計，得出結果如表4所示。從不同學習階段來看，目前VR在K-12教育、職業教育、高等教育三個層次的協作學習中都有應用。其中，對高等教育這一學習階段的基于VR的協作學習研究最多，而K-12以及職業教育領域的偏少。根據組間效應檢驗結果，p>0.05，不具備統計學意義，說明VR對不同學習階段的協作學習效果的影響較為穩定。K-12、職業教育和高等教育的合并效應值ES分別為0.499（p<0.001）、0.408（p<0.05）和0.393（p<0.001），從整體上看VR對這三個學習階段的協作學習效果都具有中等效果的正向提升作用，從具體影響效應看VR在K-12教育的協作學習中的應用效果較為突出，略高于職業教育和高等教育。

2. 不同知識類型應用VR的協作學習效果差異

在協作學習中VR對不同知識類型學習效果的影響結果如表4所示。VR目前在陳述性知識和程序性知識的協作學習中都有應用，不過將VR應用于程序性知識學習的研究要相對多于陳述性知識類型。從組間效應檢驗結果看，p>0.05，未達到顯著水平，由此可知，VR對陳述性知識和程序性知識的協作學習效果影響不存在顯著差異。從表4可知，陳述性知識和程序性知識的學習效果合并效應值ES分別是0.416（p<0.001）和0.436（p<0.001），均是正值且略高于0.4，說明VR對兩類知識的協作學習都起到中等效果的促進作用。從具體效應看，兩類知識的協作學習效果合并效應值十分接近，程序性知識的學習效果要略微高于陳述性知識。

3. 不同VR類型對協作學習效果的影響差異

在所納入的文獻中，為利用VR技術能供性，研究者根據需要設計VR系統，VR應用各有特點。進一步探討虛擬游戲、虛擬仿真、虛擬世界這三類的VR應用對協作學習效果的影響（如表4所示）。在三類VR應用系統中以虛擬世界形式展開協作學習的研究相對較多，而虛擬游戲偏少。根據組間效應檢驗結果，Q=3.308，p<0.05，說明不同類型的VR系統對學習效果的影響具有顯著性差異。游戲、仿真以及虛擬世界的合并效應值ES依次為0.606（p<0.001）、0.586（p<0.001）和0.320（p<0.001），可以看出，游戲、仿真、虛擬世界三者間具有一定差異，但它們都具有中等效果。從具體影響效應看，游戲形式的VR系統運用于協作學習的效果最好，虛擬仿真次之，而虛擬世界雖有一定積極的影響，但影響水平相對較低。

五、討論

近年來相關研究的數量不斷增加，表明學界對基于VR的協作學習興趣日益增加。本研究采用元分析方法對2007—2019年間有關VR對協作學習作用效果的實證研究進行了系統性的梳理和分析，并剖析了其影響效果在學習階段、知識類型和VR類型等調節變量上的差異。主要得出以下結論：①與傳統的協作學習方法相比，總體上VR在提高學習成果收益方面更有用，在一定程度上可以改善和促進學生學習，是一種有效的教學模式。②VR對于學生協作學習的促進是多維的，對學習者的認知、技能、情感都具有中等程度的影響效果，既能有效提高學習者的技能，又能促進學習者的認知及情感。③不同學習階段、知識類型、VR類型，VR在協作學習中的應用效果皆達到中等程度，但學習階段和知識類型對學習效果不起調節作用（p>0.05），三者中僅VR類型在基于VR的協作學習中起調節作用（p<0.05）。

開發者的訴求目標會對VR在協作學習中的應用效果產生影響。元分析的結果肯定了VR在教育教學中的重要性及其對學生協作學習積極正面的促進作用，通過分析VR應用于協作學習的具體情況進一步探知相關研究爭論不斷的原因，發現其關鍵可能在于開發者對VR協作系統的訴求方面，它指向了系統的應用目標。把VR作為一種經濟實用、可重復操作的協作學習環境時，其訴求一般是節約現實成本，如醫學解剖，當VR協作與傳統協作的學習者表現無顯著差異即為達成系統應用目標（Khanal， 2014）。當充分利用VR獨特的能供性以滿足現實場景中難以實現的學習方式（劉德建， 等， 2016）時，研究人員與教學者對VR協作系統的應用訴求是，相比傳統協作方式，VR協作能有效提高學生學習質量，如數學教學，現實中其教學更傾向于對傳統知識的講授，而VR系統高度的沉浸性、想象性、交互性正好能增強其表現形式（Hwang， et al.， 2013）、促進學習者知識的協同構建（劉德建， 等， 2016）。

VR具有影響協作學習中學習者的認知、技能、情感的能供性。信息技術支持下的學習者認知信息加工各環節間存在著復雜的相互關系，各個維度的相互協同造成學習效果的不同（王素芬， 等， 2018）。VR支持下的學習更具現實感和沉浸感，具備多重表征和感官刺激，在協作探索和創造知識的過程中有助于學習者想象和構建各類事物對象。VR協作從傳統的基于視頻、聲音和文本的在線討論轉變為更加身臨其境和直觀的交互（丁楠， 等， 2017），支持各學習者間的情感表達以及協同群體感知（劉小燕， 2011）。在VR環境中，學習者能以多維度、更自然的方式相互交流，以便他們表達觀點及協作探究，促進學習中的有效協作。在協作學習環境中積極的互動、評估以及交流思想和經驗，可增強學習者的興趣，同時提高他們的批判性思維（Johnson & Johnson， 1986）。但不可否認的是，作為一種較為復雜的新興技術，VR技術應用所產生的認知負荷（高媛， 等， 2016）對知識協同構建具有一定阻礙。

VR適合各個學習階段、各類知識的協作學習。從目前文獻中已有的對VR協作學習效果的研究數據來看，各學習階段學習者皆能受到VR中等的促進作用，不同的學習階段并不影響基于VR的協作學習效果。每個學習階段有各自的學段特點，各階段對應的學習者、學習內容、協作方式等都有很大的不同，若VR協作系統根據其學段特點具體設計，VR在協作學習中的應用效果在各個階段并不會出現較大差異。不同類型的知識學習同樣不影響VR在協作學習中的應用效果，VR既適用于學習事物“是什么”“怎么樣”的理論知識的協作探究，又適用于教授關于“怎么辦”的實踐技能的協作培訓。需要注意的是，調節作用不顯著的原因也可能是目前基于VR的協作學習相關研究較少，仍然需要后續研究者通過類似研究對此進行反復驗證。VR在協作學習中的應用效果如何還將落腳于VR系統的具體設計上，不同的學習階段需要學習不同的知識內容，不同的知識內容可通過不同的表征方式呈現，協作系統研發時應將學習內容與VR技術特征進行適宜結合，設計出適應學習者學習階段、所學知識特征的交互功能（劉永娜， 等， 2015），才有助于協作的發生。

VR具有影響協作內容設計的能供性。VR的獨特特征與其功能和協作學習效果密切相關，根據不同學習階段學習者的特點、不同知識點的特征等對協作交互功能及內容呈現方式（丁楠， 等， 2017）等進行科學、合理且有針對性的選擇與設計，有助于保證VR在協作中的順利使用。在三類VR協作系統中，當前研究和實踐主要集中在基于虛擬世界的多人協作上，但其應用效果相對稍弱。剖析其原因可發現，一般而言，相對于虛擬游戲、虛擬仿真，虛擬世界的場景構架、活動范圍雖大于二者，但學習的趣味性、針對性略低。多刺激物的設置使得學生的注意力易受無關事物影響（高媛， 等， 2016）。VR并非能直接適用于所有課程的協作學習，不能盲目地應用。為了發揮其潛在的學習效益，在具體研究和應用中VR系統的開發需在學習目標的指導下將學習者特征、知識內容與技術特點恰當融合，設計能夠充分發揮學習者能動性和創造性的VR協作活動，將VR對協作學習的促進作用提升到一個更高的水平。這對基于VR的學習的發展來說無疑是一個挑戰。

六、結束語

VR的發展促進現代學習體驗的開發和評估，越來越多的VR系統被應用于協作學習，這為研究人員和教學設計者提供了新的機遇和挑戰。目前，由于可能存在的VR應用方式以及實驗設計等的差異，VR系統對學生學習效果的影響呈現了廣泛的可變性。對現有基于VR的協作學習文獻的回顧使本研究得出結論，在協作學習中，與傳統的協作方式相比，總體上VR在提高學習收益方面更有用，其對學習者認知、技能和情感均起促進作用，是一種有效的教學模式，且存在較大提升空間。有一點需要注意，在協作學習中VR對學習效果的影響大小應該是批判性的。一方面，它是VR在協作學習中使用效果的一個很好的觀照，是對當前的爭議“VR作用于協作學習是否具有實質性應用效果”的回應。另一方面，應具體情況具體分析，這些研究結果僅作參考。本研究依舊存在研究數據樣本量不夠大、分析框架不夠完善以及分類還需要更細致等方面的不足。因此，未來還需要綜合考慮更多的有關VR對學習效果影響的研究，從而進行更為深入完善的分析，才能進一步驗證VR對協作學習的真正教育價值及其能供性。

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收稿日期：2020-02-22

定稿日期：2020-10-02

作者簡介：鄭玲，碩士研究生;陳娟菲，碩士研究生;張可，本科生。西南大學教育學部（400715）。

劉革平，教授，博士生導師，本文通訊作者;謝濤，副教授。西南大學教育學部智慧教育研究院（400715）。

責任編輯 張志禎 劉 莉