虛擬仿真學習體驗的影響因素及其相關性研究

摘 ? 要：文章根據理論、文獻分析，以“中小學課堂突發安全事件處理”項目為例，初步確定了影響虛擬仿真學習體驗的影響因素。然后編制了《在線虛擬仿真項目學習體驗研究量表》，選取了100名學生參與預試問卷的填寫，運用SPSS軟件對問卷進行信度和效度檢驗，數據表明問卷的信度和效度均達到使用標準。又通過旋轉成份矩陣進一步精確了各維度的題目，最終確定量表的五個維度、21個影響因素。最后進行虛擬仿真學習體驗影響因素的相關性分析，在此基礎上提出了相關建議。

關鍵詞：虛擬仿真;學習體驗;影響因素;相關性

中圖分類號：G40-057 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2022）03-0106-07

一、引言

國家高度重視虛擬仿真“金課”建設，已連續多年推出虛擬仿真實驗教學項目。2017年，《教育部辦公廳關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》明確提出“開展示范性虛擬仿真實驗教學項目”建設工作。[1]2019年10月教育部將虛擬仿真實驗教學項目認定為五大“金課”之一，并提出了其建設水平應遵循“高階性、創新性、挑戰度”，即“兩性一度”標準。[2]截止到2020年6月，國家虛擬仿真實驗項目共享平臺共開放了61個大類、2079個“國家虛擬仿真實驗教學項目”，出現了一批實驗內容精彩、實驗構思巧妙、實驗技術先進、實驗做法靈活、實驗評價客觀、形象展現抽象的虛擬仿真項目。就教育學類來看，共涉及教師教育、科學教育、特殊教育、學前教育等27個項目。

與傳統教學模式不同，在線虛擬仿真項目有助于讓使用者全身心沉浸在模擬的場景中，從而提升使用者的學習體驗。在實驗教學過程中，該項目通過構建真實學習場景、應用真實實驗步驟和科學救助措施來提高師范生的學習體驗。此外，運用虛擬仿真技術，模擬再現突發場景，可以避免書本教材學習的枯燥，同時可以提高學生的代入感，反映其心理變化，讓使用者有一個很好的學習體驗。

學習體驗是一個學術界的研究熱點問題，主要聚焦在線學習體驗的影響因素研究。比如，有研究者探究了信息素養、學習方式、師生及同伴互動對在線學習體驗的影響，結果顯示師生及同伴互動、信息素養可顯著預測學生的在線學習體驗，而學習方式對在線學習體驗沒有顯著影響。[3]劉斌等根據理論分析、文獻研究確定了影響在線課程學習體驗的五個維度，但并未利用數據加以佐證。[4]劉斌等關于在線課程學習體驗的影響因素及其結構進行了研究。[5]江毓君等通過問卷收集數據，探索影響在線學習體驗的關鍵因素及其結構關系，以此提高學生的在線學習績效。[6]

一般認為，學習體驗是指學習者對學習過程、學習環境中各種要素的感知與體驗，[7]并且在活動結束后，對學習結果做出一種反饋，它強調的是學習者的親身經歷，反映的是學習者的實地體會。學習體驗的重要性主要體現在兩個方面：一是教師即助學者層面。一方面，只有在充分了解學生的前提下，才能夠根據學生的特性組織學習活動，強調學生學習活動的體驗;另一方面，教師自身從教學活動中獲得經驗，在教學中不斷提升自己的教學水平以及知識儲備，從而獲得自身的學習體驗。二是學習者層面。學習者主要通過聽覺、視覺、觸覺等多種感官來參與學習，要重視從感官上“刺激”學生，并帶動其思維活力。[8]因此，在學習過程中，要重視學生的學習體驗，并通過創新的方式來提高學生的臨場感。這里的臨場感是指學習者調用各種感官對自己所處情境的主觀體驗。

二、虛擬仿真學習體驗的影響因素

從文獻分析來看，已有研究多是探究在線學習體驗的影響要素，在影響力較大的針對在線虛擬仿真項目學習體驗的影響因素研究方面，暫未發現有相關調查問卷。基于此，本研究以自編的“在線虛擬仿真實驗學習體驗調查問卷”為研究工具，并以“中小學課堂突發安全事件處理”項目為例，對使用過該實驗平臺的學生進行調查研究。

本量表采用封閉式方式，量表結構分為三個部分。第一部分是導言，主要包括調查目的、內容等，說明調查資料僅做研究之用并對調查資料進行保密。第二部分是調查對象的基本信息，包括姓名、性別、專業、對虛擬仿真技術的感興趣程度以及計算機水平。第三部分是量表的主體內容，包括學習體驗測量的全部題項。該部分為Likert五級量表，用于測量被學習者的學習體驗水平。“非常不同意”“不同意”“一般”“同意”“非常同意”，分別賦值1、2、3、4、5。測量題項基于已有的研究文獻[9-10]，根據本研究的具體情境進行了適當的調整，以此表明量表的維度框架，確定了21個測量指標，共5個維度，如表1所示。

研究者從江蘇師范大學邀請100名學生參與預試問卷填寫。預試問卷通過在線調查平臺問卷星（www.sojump.com）調查完成，累計調查時間為1周。回收數據在完成項目分析（包含平均數、標準偏差、偏態系數、極端組比較、同構型檢驗）后，采用探索因子分析來檢驗問卷的建構效度。問卷進行KMO檢驗和Bartlett’s球形檢驗的結果，如表2所示。從表中結果可以看出，KMO檢驗的結果是0.875，Bartlett’s球形檢驗的Sig.取值是0.000，表明預試樣本適合做因素分析。

在進行探索性因素分析時，先采用主成分分析法的因素抽取方法，以正交方法進行因素轉軸，根據分析結果，抽取的有效因素有5個，各個題目在因素上的負荷如表3所示。從抽取的結果可以看出每個因素包含的題目情況。

從旋轉成份矩陣表可以看出：

（1）因素1上負荷較高的題目有1、2、3、4、17、18。根據問卷的初始維度設計，它包含了感知有用性相關題目，因此這一因素可命名為“感知有用性”。

（2）因素2上負荷較高的題目有8、9、10、15、16。根據問卷的初始維度設計，它包含了交互性相關題目，因此這一因素可命名為“交互性”。

（3）因素3上負荷較高的題目有5、6、7。根據問卷的初始維度設計，它包含了感知易用性相關題目，因此這一因素可命名為“感知易用性”。

（4）因素4上負荷較高的題目有11、12、13、14。根據問卷的初始維度設計，它完全包含了沉浸性相關題目，因此這一因素可命名為“沉浸性”。

（5）因素5上負荷較高的題目有19、20、21。根據問卷的初始維度設計，它完全包含了自我效能感相關題目，因此這一因素可命名為“自我效能感”。

在完成信效度分析后，通過旋轉成份矩陣進一步精確了各維度的題目，最終確定量表及信度如表4所示。

通過以上分析可以發現，虛擬仿真學習體驗的影響因素包括感知有用性、感知易用性、交互性、沉浸性、自我效能感等五個因素。

三、影響因素相關性

本研究通過利用多種數據分析方法，確定了多種因素對在線虛擬仿真項目學習體驗的影響因素。本部分重點探討如下問題：學習者的感知有用性、感知易用性、沉浸性、交互性和自我效能感等五個影響因素相互之間以及他們五者與學習體驗之間有何相關性。因而，本研究的具體研究假設如下：

H1：感知有用性對沉浸性存在正向影響。

H2：感知易用性對沉浸性存在正向影響。

H3：感知易用性對交互性存在正向影響。

H4：交互性對沉浸性存在正向影響。

H5：自我效能感對感知有用性存在正向影響。

H6：自我效能感對感知易用性存在正向影響。

H7：自我效能感對沉浸性存在正向影響。

H8：感知有用性對感知易用性存在正向影響。

H9：感知有用性對交互性存在正向影響。

H10：自我效能感對交互性存在正向影響。

（一）數據回收過程

本研究邀請江蘇師范大學221名本科生和研究生（其中女生166人，男生55人）參與實驗。要求研究對象登錄教育部虛擬仿真實驗教學項目共享平臺（http：//www.ilab-x.com/）學習“中小學課堂突發安全事件處理”實驗項目。該項目是面向師范生的課堂突發安全事件處理虛擬仿真實驗，構建“一核三法六景”的實驗教學體系，模擬心肺復蘇、骨折固定、燒傷處理、出血處置、地震躲避、火災逃生等課堂典型突發事件，實施虛實結合、問題引導、智能適應三種實驗教學方法，學生主要利用平臺采用線上學習的形式來體驗本項目。該實驗包含學習、練習及考核三種實驗模式。學習過程包括先期測驗、情境實訓、能力考核等3個部分，學習時間約為30分鐘。學習完成后，要求參與對象填寫《在線虛擬仿真實驗學習體驗調查問卷》（10分鐘）。最后，回收問卷，并進行數據統計與分析。

（二）描述性統計分析

為保證研究的有效性，運用SPSS軟件對被調查者的虛擬仿真項目學習體驗進行總體情況的分析。本量表采用的是Likert五級評分法，所以3分為中值。小于3分表明虛擬仿真項目學習體驗差，大于3分則表明虛擬仿真項目學習體驗良好，平均值越高，說明學習體驗評分越高，教學組織越成功。根據表5分析所得，各維度平均值均在3.5以上。此外，可以分析出影響虛擬仿真項目學習體驗的最關鍵的因素是交互性，最次要因素是感知易用性。

（三）影響因素相關性分析

用SPSS檢驗各維度與學習體驗之間的相關性。將虛擬仿真項目學習體驗逐一與學習者的感知有用性、感知易用性、交互性、沉浸性和自我效能感進行相關性分析，如表6所示。發現感知有用性、感知易用性、交互性、沉浸性和自我效能感與學習體驗顯著高度正相關，即使用者越覺得該虛擬仿真項目有用，其學習體驗越好;越覺得該虛擬仿真項目使用方便，其學習體驗越好;越覺得該虛擬仿真項目交互性強，其學習體驗越好;越覺得該虛擬仿真項目沉浸度高，其學習體驗越好;對自己的能力越自信，其學習體驗越好。

通過皮爾遜相關分析驗證研究假設，可以發現：

（1）驗證H1：感知有用性對沉浸性存在正向影響。數據顯示：r1=.669，p=.000。由此可知，感知有用性和沉浸性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即有用性感知度越高，使用者越有沉浸體驗。

（2）驗證H2：感知易用性對沉浸性存在正向影響。數據顯示：r2=.578，p=.000。可知，感知易用性和沉浸性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即該實驗項目越容易操作，使用者越有沉浸體驗。

（3）驗證H3：感知易用性對交互性存在正向影響。數據顯示：r3=.557，p=.000。由此可知，感知易用性和交互性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即該實驗項目越容易操作，使用者與該實驗項目的交互性就越高。

（4）驗證H4：交互性對沉浸性存在正向影響。數據顯示：r4=.709，p=.000。由此可知，交互性和沉浸性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者與該平臺的交互性越強，就越有沉浸體驗。

（5）驗證H5：自我效能感對感知有用性存在正向影響。數據顯示：r5=.623，p=.000。由此可知，自我效能感和感知有用性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的自我效能感越高，有用性感知度就越高。

（6）驗證H6：自我效能感對感知易用性存在正向影響。數據顯示：r6=.543，p=.000。由此可知，自我效能感和感知易用性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的自我效能感越高，會認為該實驗項目越容易操作。

（7）驗證H7：自我效能感對沉浸性存在正向影響。數據顯示：r7=.655，p=.000。由此可知，自我效能感和沉浸性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的自我效能感越高，使用者越有沉浸體驗。

（8）驗證H8：感知有用性對感知易用性存在正向影響。數據顯示：r8=.523，p=.000。由此可知，感知有用性和感知易用性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的感知有用性體驗越高，會認為該實驗項目越容易操作。

（9）驗證H9：感知有用性對交互性存在正向影響。數據顯示：r9=.718，p=.000。由此可知，感知有用性和交互性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的感知有用性體驗越高，使用者與該實驗項目的交互性就越高。

（10）驗證H10：自我效能感對交互性存在正向影響。數據顯示：r10=.664，p=.000。由此可知，自我效能感和交互性之間存在顯著高度正相關關系，說明兩者關系緊密，即使用者的自我效能感越高，使用者與該實驗項目的交互性就越高。

綜上所述，虛擬仿真項目學習體驗和各個維度之間以及各個維度相互之間都存在正向相關關系，相關系數都大于等于0.5。

四、討論與建議

（一）研究結論

本研究編制了《在線虛擬仿真實驗學習體驗研究量表》，通過收集問卷的數據考察了在線虛擬仿真實驗五個維度——感知有用性、感知易用性、交互性、沉浸性和自我效能感，與學習體驗之間的相關程度以及這五個維度之間的相關程度。研究結果表明：

（1）感知有用性和沉浸性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（2）感知易用性和沉浸性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（3）感知易用性和交互性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（4）交互性和沉浸性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（5）自我效能感和感知有用性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（6）自我效能感和感知易用性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（7）自我效能感和沉浸性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（8）感知有用性和感知易用性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（9）感知有用性和交互性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（10）自我效能感和交互性兩者關系緊密，存在顯著高度正相關關系;

（11）感知有用性、感知易用性、交互性、沉浸性和自我效能感對學習體驗的影響都存在顯著性差異。

（二）討論

（1）使用者對虛擬仿真實驗項目是否有價值的判斷是該虛擬仿真實驗有良好學習體驗的重要前提。

分析各維度和學習體驗之間的影響可知，五個維度都通過了相關性檢驗，這說明虛擬仿真項目學習體驗受到感知有用性、感知易用性、沉浸性、交互性和自我效能感的顯著正向影響。從相關系數來看，感知有用性的影響最為顯著，其次是交互性。這一研究結論顯示：使用者對虛擬仿真實驗項目是否有價值的判斷是該虛擬仿真實驗有良好學習體驗的重要前提。由驗證H5可知，自我效能感對感知有用性有正向影響。因此，在虛擬仿真實驗過程中要關注使用者的學習心理變化。同時，虛擬仿真實驗在設計時應分別從操作交互、信息交互和概念交互這三個層面注重使用者的交互情況。這就要求設計虛擬仿真項目時要考慮內容的連接性和開發有效的學習評估工具，及時給予使用者學習反饋。

（2）個人感覺平臺的使用容易與否和平臺與使用者實際的交互之間的相關性較弱。

分析各維度相互之間的影響可知，驗證的各假設中，相關系數最小的兩組變量是感知易用性和交互性（0.557）。可以得出的結論是：在本實驗中，個人感覺平臺的使用容易與否和平臺與使用者實際的交互之間的相關性較弱。在設計虛擬仿真平臺交互性的時候，可以不用為了追求簡化平臺操作而去減少使用者使用鼠標與界面進行的操作。要保證必要的提示信息，讓使用者清楚每一步驟的具體操作。

（三）建議

（1）平衡好學習者對虛擬仿真實驗的沉浸性學習體驗。

在虛擬環境下活動，學習者有時很難把注意力集中在學習上，虛擬場景里面豐富逼真的模擬場景會干擾學習者對重要內容的注意。虛擬現實往往結合多感官來增強學習者的沉浸性學習體驗，例如聲音、文字、圖像等。如此一來，更加容易分散學習者的注意力。因此，在設計虛擬仿真實驗的時候要正確把握學習者的沉浸性學習體驗，多感官真實場景的構建、學習內容的組織和呈現，應避免冗余效應、分散注意力效應等，減輕學習者在學習知識時的認知負荷。

（2）注意引導虛擬仿真實驗中學習者的自我效能感，關注學習者的心理角度。

研究發現，虛擬仿真實驗學習體驗對學習者自我效能感存在正向影響。而自我效能感只是學習者學習心理的一小部分，好的學習心理才會促進學習者繼續前進。因此，虛擬仿真實驗的設計要從多個角度出發，延伸其廣度，重視學習者的心理角度，促進教育類虛擬仿真實驗項目全面發展。

（3）正確把握平臺的易用性體驗。

易用性不是追求簡單，而是追求實驗操作流程清晰明了。在設計虛擬仿真實驗的時候，由于是讓使用者沉浸于真實場景之中，所以每一個步驟都應該真實且具體，不應該為了讓使用者減少操作而簡化步驟。

對于本文的后續研究，有以下展望。第一，本研究主要采用訪談和問卷調查來獲得數據，后續還可以利用平臺后臺導出來的數據來進行更準確的分析;第二，目前本研究只進行了五個維度的研究分析，接下來還可以進一步從教師即助學者角度出發，對在線虛擬仿真項目學習體驗的內容進行補充，以此來研究多層面對學習體驗的影響情況。

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作者簡介：

沈凱莉，蘇州高新區實驗初級中學教師，郵箱：1041554562@qq.com。

Influencing Factors and Correlation of Learning Experience of Virtual Simulation：

Taking the Virtual Simulation Experiment Project of “Handling of Emergency Safety Incidents in Primary and Secondary School Classroom” as an Example

Kaili SHEN

（Experimental Junior Middle School of Suzhou Hi-Tech & New District， Suzhou Jiangsu 215000）

Abstract： According to the theory and literature analysis， this research took the project of “Handling of emergency safety incidents in primary and secondary school classroom” as an example， which attempts to primarily determine the influencing factors of virtual simulation learning experience. Then we compiled “An Online Virtual Simulation Project Learning Experience Research Scale” by selecting 100 students to participate in filling in the pre-test questionnaire. We used SPSS software to test the reliability and validity， and the results showed that the reliability and validity of the questionnaire met the use standards. By Rotating Component Matrix， we further refined the questions of each dimension and eventually five dimensions and 21 influencing factors of the scale were fixed. Finally， we analyzed the correlation of the influencing factors of simulation learning experience and suggestions were proposed on this basis.

Keywords： Virtual simulation; Learning experience; Influencing factors; Correlation

編輯：王天鵬 ? 校對：王曉明