混合現實（MR）科普活動用戶的參與和分享意愿研究

周榮庭 楊曉桐 何同亮

[摘? ?要] 虛擬現實（VR）技術的出現為科普帶來了更加形象化的展示方式和新奇的體驗，尤其是混合現實（MR）技術能夠讓科普用戶沉浸于科學知識的環境中。目前關于混合現實技術應用于科普中的研究還處于探索階段，且主要為定性描述，缺少從用戶視角進行分析和實證的研究。本文以技術接受模型（TAM）為基礎，結合混合現實技術的特征，對280名科普用戶的參與和分享意愿進行調查。具體分析了感知易用性、感知有用性、互動性、娛樂性，以及參與意愿和分享意愿之間的關系，并在計算結果的基礎上提出對策建議：優化用戶參與和互動環節、適當提高科普活動的娛樂元素、簡化設備操作流程、引導用戶進行經驗分享。

[關鍵詞]科普用戶? ?混合現實技術? ?結構方程? ?技術接受模型（TAM）? ? ?參與意愿? ?分享意愿

[中圖分類號] N4 [文獻標識碼] A [ DOI ] 10.19293/j.cnki.1673-8357.2022.03.002

虛擬現實（VR）技術在發展過程中正逐漸形成應用混合現實（MR）技術的新趨勢。MR技術設備能夠拓展用戶視覺空間和想象力，具有沉浸性、互動性和交互性。MR繼承了增強現實（AR）和虛擬現實（VR）的影像呈現和人機交互等方面的優勢，并進一步加強了現實與虛擬相融合的效果。本質上，MR技術可以概括為增強現實和虛擬現實的結合物，通過整合先進的圖像處理技術和顯示設備，生成虛實融合的可視化環境，提供虛擬物體與現實世界進行物理交互的能力[1]。作為一種創新升級版的虛擬現實技術，MR表現出巨大的潛力，目前，該技術已應用于工業維修、醫療、軍事、教學、培訓、廣告、娛樂、影視出版等領域。MR在教育上的實踐較為成熟，有不少的成功案例。例如，美國羅得島州布朗大學的小林（Kobayashi）等學者將MR技術產品引入教學過程，通過對病患的電子計算機斷層掃描（Computerized Tomography，CT）圖像進行處理，生成更容易理解的解剖結構全息影像[2]。微軟公司開發的HoloLens和HoloLens 2

兩款產品為培生教育集團的教學創新提供支持，將MR技術融入醫學、歷史、STEM 等課程中[3]。《地平線報告（2019高等教育版）》（EDUCAUSE Horizon Report：2019 Higher Education Edition）中表示，MR在交互性和虛實結合方面的功能為學習者構建知識提供了顯著支持，有著更加廣泛的應用場景，預計2022年全球市場規模將達到1 000億～2 000億美元[4]。

MR技術成功應用于教育領域的實踐經驗為科普創新提供了借鑒。尹火嬌介紹了MR在數字科技館的應用，從科技館的三維地圖展項、模擬飛行展項以及數字劇場中的實際案例方面，闡述了MR技術在科普展項中的作用[5]。李鋒通過“虛擬漫游”展項的設計思想、體驗過程、技術方案，闡述了混合現實技術的特點，展現了MR技術在科普展示中的應用[6]。目前，MR技術聚焦于科普的研究較少，主要局限在MR技術在科普領域的簡單應用，缺乏從受眾的立場對MR技術應用于科普的系統性分析。受眾對于MR技術應用于科普活動的成功與否有著決定性的影響。因此，本研究聚焦科普受眾的體驗，在技術接受模型（Technology Acceptance Model，TAM）的基礎上，結合MR技術特性進行系統性的實證分析，旨在為科普創新提供依據和借鑒，彌補該領域的研究空白。

1 MR科普活動類型

與傳統的科普活動不同，MR科普活動更具交互性、沉浸式、互動性等特征，用戶通過佩戴MR設備參與到科普教學、科普游戲或科普展項等活動中，在虛擬與現實相結合的環境里接受科普。這種突破了單一虛擬空間或現實空間限制的科普形式，可以為用戶提供更優質的體驗和內容。根據MR技術的應用實踐情況進行劃分，MR科普活動主要有三種類型。

1.1 MR科普教學

用戶參與科普教學的意愿水平關系到科普效果的優劣，而教學策略和用戶的積極性發揮著重要作用[7]。課堂教學是科普活動的主要形式之一，融入MR技術能夠改良教學環境，增加娛樂元素和互動環節，不僅可以帶給用戶新穎的學習體驗，還可以在一定程度上提高用戶的學習積極性，加深理解和記憶。例如，廣東虛擬現實科技有限公司推出的 MR全息教室避免了“填鴨式”教學的弊端，基于MR技術、人工智能等高科技深度融合優化課堂教學過程，通過5G+MR虛擬仿真教學技術，進行課堂教學和小組多人協同作業，引導學生從被動學習轉變為主動學習。MR科普教學有助于激活用戶的創造力和提高學習效率，甚至在諸多類型的培訓中也有廣泛的應用空間。

1.2 MR科普游戲

科普游戲是指以科學普及為目的，參與者可以從中收獲科學知識、科學方法、科學思想和科學精神的電子游戲[8]。在科普游戲中應用MR技術，將大大豐富用戶的娛樂和互動體驗。例如，廣東虛擬現實科技有限公司面向親子人群推出的“全息博物館”，已經成為集科技、娛樂、教育為一體的科普游戲平臺。用戶可以佩戴MR設備在“MR捕魚”“MR病毒大作戰”“恐龍尋蹤”等游戲項目中通過炫酷的演出、多維的造型體驗形象生動的科普內容。MR科普游戲兼具教育功能和娛樂功能，更好地平衡了科普游戲的科學性及娛樂性，讓用戶既能在快樂中體驗科學知識，也能獲得掌握科學知識的快樂。

1.3 MR科普展項

MR科普展項可以增強科學知識的可視化和科學技術的互動性體驗，逐漸成為科普展項發展的新趨勢。例如，廣東科學中心在“數碼世界”展區的“虛擬漫游”展項中全面應用了MR技術，以提升用戶參與展項的體驗效果。其中，分別設置“ 珠江暢游”“海底世界”“空中游覽”三個混合現實場景，用戶乘坐實體的小型軌道車穿行在不同的場景中，并通過頭盔式顯示器感受虛景和實景融合之后的效果，并借用手持設備與場景中的角色互動，完成科學探索和知識學習[6]。另外，MR技術也應用于廣州數字科技館的模擬飛行展項中，用MR技術構建座艙外景象，包括建筑物、機場與跑道、道路、燈光、田野、河流、地形地貌等，為體驗者提供身臨其境的感覺[5]。

2理論模型的構建

本文基于技術接受模型，結合MR技術在科普活動中的應用特征提出假設，并構建用戶的參與和分享意愿理論模型。TAM模型由戴維斯（Davis）于1986 年在研究用戶對信息系統使用行為時提出，主要包含三個內部因素和外部因素[9]。內部因素由感知易用性、感知有用性和使用意愿組成;外部因素在本研究中由互動性和娛樂性組成。

2.1互動性

互動性旨在實現對至少一個人的知識或行為的改變，當互動性越高時，用戶的感知易用性和感知有用性也隨之增加。沈家成（Shen）和莊煥銘（Chuang）的研究證實了互動性直接影響用戶感知技術的易用性和有用性，互動性越高，用戶的感知易用性和感知有用性也隨之增加[10]。互動性特征不僅可以提高用戶的參與度，還可以讓用戶在體驗中更加主動地學習相關科學知識。參與MR科普活動的用戶能夠通過互動式學習充分體驗科學知識，會更容易感知其有用性并會與周圍的人群分享。因此，本文提出如下假設：

H1a：MR科普活動的互動性正向影響用戶的感知易用性;

H1b：MR科普活動的互動性正向影響用戶的感知有用性;

H1c：MR科普活動的互動性正向影響用戶的分享意愿;

H1d：MR科普活動的互動性正向影響用戶的參與意愿。

2.2娛樂性

娛樂性代表了某種體驗帶給自身的愉悅感和樂趣感。文卡泰什（Venkatesh）[11]的研究發現，娛樂性是影響用戶對某一系統易用性認知的重要因素。白玉[12]也在對影響學術虛擬社區持續意愿的研究中，發現娛樂性對用戶的持續參與起到顯著的正向影響作用。在MR科普活動中，用戶除了能夠體驗科學知識對工作或學習上的有效幫助外，還能在娛樂過程中產生高興、快樂等愉悅感，從而會更愿意參與和分享相關體驗。因此，本文提出如下假設：

H2a：MR科普活動的娛樂性正向影響用戶的感知有用性;

H2b：MR科普活動的娛樂性正向影響用戶的分享意愿;

H2c：MR科普活動的娛樂性正向影響用戶的參與意愿。

2.3感知易用性

戴維斯等在TAM模型中指出，感知的易用性反映了一個人認為使用特定系統是否容易的程度[13]。MR科普活動中除了終端設備的演示外，還包含設置演示設備和其他感知條件在內的一些操作流程，如身體運動和手勢、調整書本的視角、使用輔助道具等。如果設計和操作很復雜，用戶的注意力便會被削弱，會降低用戶的參與和分享意愿[14]。在實際的科普活動中，用戶處理信息的能力往往有限，導致高效和直觀體驗需求的增加。因此，本文提出如下假設：

H3a：用戶對MR科普活動的感知易用性正向影響用戶的感知有用性;

H3b：用戶對MR科普活動的感知易用性正向影響用戶的參與意愿。

2.4 感知有用性

感知有用性代表了用戶對使用特定系統可以提高工作成就水平的認可[15]。產品的功能性、實用性和使用效果是否能夠達到用戶的心理預期，這與用戶選擇是否在科普活動中使用MR技術產品或是否與他人分享經驗都有著一定的聯系。在本研究中，感知有用性體現了用戶對MR科普活動應用價值的評估，這對科普用戶的參與意愿和分享意愿具有積極的影響。因此，本文提出如下假設：

H4a：用戶對MR科普活動的感知有用性正向影響用戶的參與意愿;

H4b：用戶對MR科普活動的感知有用性正向影響用戶的分享意愿。

2.5 參與意愿與分享意愿

意愿本身反映了一種行為的傾向，體現某一行為是否會產生的可能性。在本研究中，參與意愿代表了用戶參與MR科普活動的一種行為傾向;分享意愿代表了用戶是否會對MR科普活動進行分享的行為傾向。用戶對MR科普活動的體驗效果會影響用戶的參與意愿和分享意愿，而參與意愿在一定程度上也可能會促進分享意愿，即用戶對于MR科普活動的參與意愿會積極地影響其分享意愿。因此，本文提出如下假設：

H5：科普用戶的參與意愿正向影響科普用戶的分享意愿。

根據TAM理論模型與假設情況，本研究構建了用戶對于MR科普活動的參與意愿和分享意愿研究模型（見圖1）。

3樣本的信效度與模型擬合

3.1 問卷設計與數據收集

為了驗證理論模型，本研究針對有參與MR科普活動經驗的受眾進行問卷收集（見表1）。問卷內容主要分為兩個部分：第一部分為受訪者基本信息，如性別、年齡（分組）、教育程度;第二部分設計了16個具體的題項，各題項賦分均采用利克特7級量表（分值范圍從1分“非常不同意”到7分“非常同意”）。

本研究在2021年2月至5月開展數據收集工作，通過網絡（問卷星）問卷與紙質問卷相結合的方式，向參與過MR科普活動（主要是廣東虛擬現實科技有限公司的“全息博物館”項目）的用戶發放問卷。最終收集到問卷296份，剔除無效問卷后，獲得有效問卷280份，有效率約為94.6%。基本信息見表2。

3.2樣本的信度與效度分析

本研究使用SPSS 22.0和AMOS 22.0軟件對收集的樣本數據進行處理分析。采用Cronbach’s Alpha（CA）測量因素的可靠性，調查量表整體的CA值為0.928，各潛變量的CA值均高于0.9，各觀測量項的因子載荷均高于0.5，表明量表具有較高的可靠性[19]。因此，本研究采用的量表信度表現較好，內部一致性較高。通常，研究的效度包括了內容效度、聚合效度和區分效度[20]。本研究中的所有潛在變量與測量變量都是基于國內外文獻成果，均有相關研究成果支持。其中，湯永亮（Thong）等研究證實了感知易用性和感知有用性對用戶的意愿有關鍵性影響：前者直接影響用戶的參與意愿，系統的價值和功能會對用戶的參與意愿起到促進作用;后者在影響用戶的參與意愿的同時，還會對感知有用性發揮作用，當用戶與系統的交互越簡單，用戶就越覺得實用，從而進一步激發使用意愿[16]。劉一凡（Liu）等在研究用戶使用在線課程時發現，系統的交互性也會影響用戶的使用意愿，并且這種交互設計的水平影響著用戶的感知易用性和感知有用性[15]。而霍爾頓（Holton）等研究發現，娛樂性與用戶的分享意愿之間也存在密切的聯系[17]。除此之外，李勇（Li）等研究發現，感知有用性對于用戶的分享意愿和參與意愿還存在一定的間接作用[18]。因此，符合內容效度的要求。聚合效度反映同一因子的測量項之間是否相關性較高，可通過CA值、組合信度值（Composite Reliability，CR）和抽取方差平均值（Average Variance Extracted，AVE）綜合評估。本研究中，CA值均在0.9以上，CR值均高于0.7，AVE值均大于0.5（見表3）。

區分效度要求不同因子的測量項之間的相關性應處于較低水平，其可以通過AVE平方根值進行判斷，評價標準是所有潛在變量的AVE平方根值應大于該變量與其他變量間的相關性系數值[19]。各潛在變量的AVE平方根值（下劃線標出的數值）皆大于該變量與其他變量之間的相關系數，表明各潛在變量之間區分效度符合標準（見表4）。

3.3模型擬合及假設檢驗

本研究運用結構方程模型（Structural Equation Model，SEM）進行驗證性因子分析，并通過AMOS 24進行假設檢驗和模型擬合。模型擬合結果見表5：（1）擬合優度指數（GFI）為0.946;（2）調和擬合優度指數（AGFI）為0.920;（3）近似誤差均方根（RMSEA）為0.039;（4）非標準化擬合指數（TLI）為0.990;（5）比較擬合指數（CFI）為0.993;（6）標準擬合指數（NFI）為0.976。對照結構方程相關的研究文獻可知，當X2/DF小于5且數值越小，GFI和AGFI越接近于1時，模型合理[21];RMSEA的值在0.08和0.10之間，被認為是適度適當的水平，且數值越小越適合[22];而CFI、NFI和TLI的值大于0.9時，表示模型可以被接受[23]。在本研究中，各項指標均超過模型可被接受的最低限度要求，且擬合結果良好，因此模型計算結果能夠合理反映研究問題。

本研究中12條假設的檢測結果見表6，通過代表標準化路徑系數β、T值和P值評估，計算結果支持了9條假設，另有3條假設未被支持。研究結果整體上證明了MR科普活動對于用戶的參與和分享意愿的影響（見圖2）。其中，互動性對于科普用戶的參與意愿（P<0.001，T=9.592）的正向影響最為顯著，路徑系數為0.481;互動性對科普用戶的感知易用性（P<0.001，T=8.464）同樣具有較高的正向影響，路徑系數為0.462;互動性對于科普用戶的感知有用性（P<0.001，T=3.953）的影響同樣顯著，但互動性對于科普用戶的分享意愿的假設未獲得支持，表明在用戶對MR科普活動的參與意愿方面，互動性比娛樂性更加重要。在影響用戶是否愿意分享MR科普活動的因素中，娛樂性（P<0.001，T=4.065）的影響效果最為顯著，路徑系數為0.246。盡管計算結果未支持娛樂性直接影響用戶的參與意愿，但娛樂性對感知有用性（P<0.001，T=5.491）有正向影響，而感知有用性又對科普用戶的參與意愿（P<0.001，T=4.247）有正向影響，因此在感知有用性的介入下，娛樂性對用戶的參與意愿具有間接的影響效果。此外，用戶對于MR科普活動的參與意愿正向影響分享意愿的假設同樣未被支持，反映出科普用戶對于MR技術的參與和分享行為之間存在著相對獨立性。用戶的參與意愿高不會直接推動其分享意愿，這也為MR科普活動的宣傳和設計提供了一些策劃依據。

此外，互動性對分享意愿的正向影響假設不被支持，娛樂性對參與意愿的正向影響假設不被支持，以及參與意愿對分享意愿的正向影響假設不被支持，這可能與調研對象所參與的“全息博物館”項目有關。首先，觸發分享意愿的契機通常是用戶在瀏覽具有相似性、專業性和可信性的同伴發布的信息時感受到信息對決策有一定的助益[24]。而MR技術所支撐的“全息博物館”帶給用戶的交互性信息在幫助用戶進行決策方面的助益較為有限，該項目所帶來的互動體驗還不足以促使用戶產生分享意愿，并且參與的用戶多為初次體驗，對于該項目的互動設計所提供的信息感受并不深刻，這也在一定程度上阻礙了分享意愿。其次，用戶尋求娛樂是對產品的一種回應行為，其動機多數來源于暫時的興趣和渴望逃離實際生活的心理[25]。而“全息博物館”作為科普項目，必然會傾向于傳播科學知識的教育功能，弱化娛樂效果。當用戶在感知和體驗項目的過程中，在感官和心理上所受到的娛樂刺激有限時，會使用戶的參與意愿受到抑制。最后，廣東虛擬現實科技有限公司的“全息博物館”項目仍處于初期階段，在技術開發和市場探索方面還不夠完善，盡管項目在科普活動中創新使用了MR技術，相對于傳統科普活動更為新穎，豐富了用戶的視覺、聽覺等知覺體驗，但活動類目較少，在用戶可體驗的內容和形式方面與市場上相似項目或產品區分度不高，因而在用戶積極參與的同時，不足以激發用戶的分享意愿。

4對策建議

總體上，MR應用于科普活動對于促進科普發展具有積極意義。中國科協2018年印發的《中國科協關于加強科普信息化建設的意見》指出，科普信息化建設要運用現代信息化手段，使科普內容更加豐富、形象、生動，滿足不同受眾的多樣化、個性化需求，使科普更具觀賞性、趣味性和感染力。MR技術的虛實結合方式，對科普活動的內容和展現形式起到升華的作用，同時也需要注重用戶的感受。因此，結合實證研究結果，本文對MR科普活動的開展提出如下建議。

4.1優化用戶參與和互動環節

用戶參與科普活動的理想狀態是從“要我學”變成“我要學”，從“要我知”變成“我要知”，從“要我行”變成“我自行”[26]。而能夠塑造沉浸感和互動式體驗的MR科普活動在一定程度上起到了加速作用。用戶在通過借助MR設備學習科學知識的過程中，通過智能終端掃描書本、雕塑、卡牌等實體參與互動環節，智能設備對用戶的動作給予即時反饋，這種人機交互更加便捷和深刻地滿足用戶需求。在MR科普活動中，應在注重創造虛實交融環境的同時，營造視覺、聽覺、觸覺等多感官的綜合體驗，合理增加互動環節，讓用戶具有參與其中、融入其中的感覺。這就要求MR科普活動在設計上增加用戶與技術設備的互動，提煉技術設備與科普活動的結合點，暢通用戶與科普活動進行交流的渠道，并且實現多用戶之間的協同，讓用戶在 “人機交互”和“人人交互”的雙重互動中體驗和理解科學知識。此外，交互界面的設計也值得注意，例如可以通過動畫、照片、語音等形式展示科學知識問答排行，以鼓勵用戶積極參與。

4.2適當提高娛樂元素

科普活動總是存在虛擬現實技術娛樂性與科普的教育性之間的矛盾，過分強調教育性則會忽視娛樂性帶來的益處[26]。隨著技術的進步和科普形式的探索，科普的娛樂性與教育性的相互結合迎來了新的契機。孫惠民（Sun）等學者指出，科普活動中的娛樂效果可以增強用戶使用MR技術系統的積極性，用戶也傾向于積極使用虛擬現實系統滿足自身的娛樂需求[27]。MR技術的應用，在提升科普活動娛樂性的基礎上，對用戶學習科學知識和提高科學素質都有所助益。這就要求MR科普活動在內容策劃方面實現寓教于樂，例如將晦澀難懂的科學知識轉化為具有趣味性的游戲體驗，或是將循規蹈矩的實驗流程轉化為虛擬環境中的DIY操作。另外，為了通過娛樂性提高用戶的科學求知欲和參與度，MR科普活動中的影像設定可增加趣味圖片和“表情包”，聲音設定可多采用愉快輕松的音樂豐富畫面、烘托氣氛，拉近用戶與科普活動之間的心理距離，全面調動用戶的視覺、聽覺、嗅覺等，實現沉浸式和娛樂性的科普效果。

4.3簡化設備操作流程

技術的進步不僅提供了新穎的體驗，也帶來了更加復雜的設備操作。相對于傳統科普活動，MR科普活動中關于設備的操作流程較多，阻礙了更多用戶的參與，尤其是面對低齡和高齡的科普人群，MR技術存在設備操作的門檻，因此MR科普活動需要簡化設備操作流程，讓科普用戶能夠在短時間內使用并熟練操作。實證結果也反映出提高MR科普活動的可操作性、簡化MR外控裝置，以及優化MR設備的使用效果對于科普用戶的參與具有較積極影響。對此，為降低用戶對設備的操作門檻，可在有條件的場合盡力普及MR設備的操作，如在科技館中安排專門的協助人員進行介紹，幫助用戶操作，并提供建議和溝通;在應用程序設計上盡可能簡便，例如采用“一鍵式”功能;在外觀設計上還應考慮用戶穿戴方便和安全。

4.4引導用戶進行經驗分享

MR科普活動的推廣有利于科普事業的發展，除了大眾媒體和特定單位自建的宣傳平臺，還需更多地關注用戶的傳播渠道，例如用戶在社交媒體上的分享。用戶的分享內容往往會包含描述和評價，是對MR科普活動的有效檢驗，這種傳播形式帶來的影響有時甚至會超過大眾媒體的推薦。因此，在用戶的參與過程中，可邀請一些主流媒體或者是“科普達人”等在公眾平臺進行體驗分享，擴大體驗活動的知名度，提升體驗活動的“名人效應”，引導更多的用戶參與體驗和分享經驗。與此同時，通過服務內容和服務類型的不斷創新，著力提升科普用戶體驗的滿意度，加強用戶與活動之間的“情感聯系”，在保障宣傳質量的同時兼顧體驗質量。另外，鼓勵措施和分享的可操作性也值得注意，例如，有針對性地開展影像征集、“宣傳之星”評選、產品附贈等，以激發用戶的分享熱情。為了提升分享的便利性，可以在流程中對用戶進行引導，或提前在設備中設置易于分享的功能和提示。

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