VR體育游戲對鍛煉行為促進的實證研究

周建軍

1 引言

國家體育總局發布的《中國群眾體育發展報告(2018)》顯示，2018年全民參加體育鍛煉的人數超過1億人次[1]。距離實現14億人民參與體育鍛煉的目標任重而道遠。2019年國務院印發《體育強國建設綱要》明確提出，要求到2035年全國人民經常參加體育鍛煉人數比例達到45%以上[2]。體育鍛煉不僅能降低肥胖發生率，同時還能預防各類心血管疾病以及保持良好的心理狀態[3-4]。養成良好的鍛煉習慣可以促進個體健康水平，有利于提升全民健康素質，實現民族振興與國家強盛[5]?！丁敖】抵袊?030”規劃綱要》提出要廣泛開展全民健身運動，引導廣大群眾積極參與鍛煉促進健康[6]，但是在我國20歲及以上經常參加體育鍛煉的人群比例為僅為14.7%[7]。那么，如何有效促進群眾的鍛煉行為，這是學界研究的熱點。

近幾年來，在體育游戲領域中虛擬現實(VR)技術被逐漸引入，并引起了學者們的廣泛關注。VR體育游戲是以各類體育運動為3D構建場景，將現實體育活動的執行模式和規則路徑，適應性地轉化為游戲模式的計算機仿真系統，能夠讓鍛煉者在游戲中扮演不同的游戲角色，在完成游戲任務的過程中實現體驗式鍛煉[8]。有研究指出VR技術對體育鍛煉行為具有積極影響，例如Bird等指出當VR技術可以提升鍛煉者的鍛煉體驗，進而增加其鍛煉行為[9]。Shaw等運用了高沉浸性的虛擬現實系統對騎行鍛煉者進行研究，研究結果也支持VR技術對體育鍛煉的積極影響[10]。然而，目前的研究也存在一定的分歧，例如García-Vergara等使用兩款不同的VR游戲進行干預，指出實驗前后受試者的鍛煉行為沒有顯著差異。同樣地，Gillman &Bryan運用手機APP的虛擬圖像反饋對跑步機上的鍛煉者施加干預，結果顯示VR體育游戲對鍛煉行為無顯著性差異[11-12]。

通過對已有研究的梳理，發現目前有VR體育游戲對鍛煉行為的影響仍需進一步探討。在國外已有研究中，針對VR體育游戲是否能夠促進鍛煉行為，不同的研究在實驗設計、樣本選取、外生變量的控制等方面存在一定的差異，得到的研究結果也存在一定的分歧。而目前國內鮮有對VR體育游戲對鍛煉行為影響的實證研究，基于此，本研究試圖從實證的角度進一步探究VR的體育游戲與鍛煉行為間的關系，以期為VR技術在體育鍛煉領域的應用，從而促進人們的體育鍛煉行為提供理論支撐。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

實驗采用隨機抽樣的方法，通過調查問卷的形式招募重慶市非體育人口141名(男性73名，女性68名)作為受試者，確保受試群體的年齡、職業、受教育程度、經濟狀況、休閑時間等客觀因素無顯著差異性，從而合理選擇出研究對象。141名受試群體調查問卷統計結果如圖1所示。

圖1 受試者信息問卷調查統計

實驗對象擬被分為實驗組和對照組，為保證實驗組和對照組的同質性，減少非實驗因素的干擾，突出實驗效果，以上人員均滿足以下幾個條件：①每周身體活動頻度3次(含3次)以下；②每次身體活動時間30分鐘以下；③每次身體活動強度中等程度以下；④之前未使用過VR體育游戲⑤之前未進入過健身房進行鍛煉。實驗對象擬被分為實驗組和對照組，為保證實驗組和對照組的同質性，最終篩選出實驗人員共計108人(男性54名，女性54名)。

將108名受試者分為實驗組和對照組各54人，組內和組間男女比例均為1：1，且兩組受試人員年齡均在20—25歲之間，具備同質性要求；受教育程度主要集中在本科階段，占總群體數量的87.9%；平均每周休閑時間在15h以上的受試者占86.1%，且其余14.9%的受試者平均每周休閑時間最低為12h；72.2%的受試者為私企的普通職工；95.3%的受試者平均月收入在5000-8000元之間。

2.2 研究設備

本研究使用Sony PSVR 2代虛擬現實設備套裝(包含PSVR2頭戴設備、體感棒、體感攝像頭、處理器單元、交流電源轉換器、耳機、HDMI線、USB線、8字電源線、PS主機、游戲光盤)作為實驗組研究設備，游戲內容采用索尼開發的一款《NBA 2K VR》體育游戲，構建成VR體育游戲系統。此外，本研究采用德國益步A80跑步機作為對照組研究設備，全部受試者均在重慶樂刻運動健身房內進行實驗操作。實驗數據通過樂刻運動APP企業版記錄，實驗數據采用IBM SPSS Statistics 26進行數理統計分析。

2.3 研究設計

本研究實驗，從108名受試者中隨機選出54名作為實驗組(以性別、年齡、受教育程度、休閑時間、經濟水平五個維度作為控制標準)。因為實驗以自愿參與的形式開展，且實驗組個別受試者有出現使用VR體育游戲系統后身體不適現象，因此最終實驗組有效實驗人員為54名，對照組為54名。

實驗中將對實驗組受試者進行實驗處理(自變量)，實驗處理方式：在實驗開始日起的3周內，受試者每次到健身場館參加體育鍛煉時，將會接受15min的VR體育游戲系統的熱身操作，該操作過程安排在正式體育鍛煉前的熱身環節，受試者體育鍛煉過程中則不施加額外干預，只對受試者的體育鍛煉時間和頻率進行監控記錄。為了提高實驗的有效性，在實驗過程中，以傳統慢跑和拉伸的熱身形式作為對照組的干預控制，控制熱身活動時間為15min，且受試者體育鍛煉過程中不施加額外干預，只對受試者的體育鍛煉時間和頻率進行監控記錄。為驗證本研究提出的研究假設，整個實驗劃分為三個階段，如圖3所示：

圖2 研究設計實現

圖3 實驗組與對照組實驗內容框架及程序

第一階段是預實驗環節，主要目的是：①讓受試者熟悉所使用的虛擬設備；②通過調查、訪談以及身體狀況的分析，合理選擇研究對象，即分析實驗組和對照組客觀因素影響的一致性，保證實驗組和對照組的同質性。并進行體育運動動機量表的測量。預測實驗持續一周時間(第1周)。第二階段是實驗環節，讓受試者熟悉VR設備操作以及排除質變因素后實施正式鍛煉活動(第2-4周)，分析在不同干預下對照組和實驗組的鍛煉頻率和時間是否產生顯著的差異。第三個階段采用體育運動動機量表對實驗組和對照組研究對象進行再次測評。

2.4 實驗模塊及程序

本研究借助VR技術構建出一種虛擬化的體育游戲場景，把鍛煉內容無縫式嵌入該游戲運動場景，使鍛煉者沉浸在這種場景能夠通過娛樂性的游戲方式，有效激發鍛煉者的鍛煉行為，從而增強鍛煉行為。根據“以健康為主體，以科學性為原則，以有效性為主導”的理念，熱身活動環節設置為15min。除干預條件以外，兩組受試者的客觀鍛煉因素(鍛煉環境、鍛煉使用器械等)保持一致性。針對實驗組，所設定的VR體育游戲鍛煉內容包括了幾個環節：創設情境(Design Environment)；提出任務(Design Task)；獲取分數(Points)；評價等級(Levels)；模式挑戰(Challenges)。對照組受試者則設置兩個環節：跑步(Running)；拉伸(stretching)。如圖4所示。

圖4 實驗組與對照組運動頻率比例統計

實驗組受試者在《NBA 2K VR》中選擇娛樂模式，并建立個人數據賬戶，然后以NBA球員的身份進入全明星籃球館，這是游戲的第一個環節，實現受試者的沉浸式體驗。受試者被要求完成三項任務：①收集起球館內的全部籃球。②在替補席揮動毛巾為球員加油。③投籃練習。該三項任務可以增強受試者生理和心理活性，激活神經-肌肉系統，起到有效熱身的效果，這是第二個環節。在游戲過程中會獲得對應的分數，根據分數的累加達到相應等級，滿足受試者自我效能感，最后根據完成度可以繼續選擇更運動高強度的挑戰模式。對照組受試者則以傳統熱身方式進行共15min的跑步、拉伸的熱身。

2.5 數據處理

計量資料以“平均數±標準差”表示，運用IBM SPSS Statistics 26統計軟件建立數據庫并進行統計分析，組間比較采用獨立樣本T檢驗，實驗前后組內比較采用配對樣本T檢驗。

3 結果與分析

3.1 不同鍛煉干預方式對受試者鍛煉頻率的影響

表1是不同組別運動頻率的差異分析。正態分布檢驗結果顯示，所有數據均在5%顯著水平拒絕原假設，這表明實驗數據均符合正態分布，因此采用獨立樣本T檢驗對比分析了不同組別運動頻率的差異。結果顯示：進行實驗組的鍛煉頻率(9.09±3.41)明顯高于對照組(6.40±3.32)，且具有統計學顯著差異(F=5.34，P<0.001)。這表示VR體育游戲對受試者的鍛煉行為具有一定促進作用。

表1 不同組別鍛煉頻率的獨立樣本T檢驗結果

此外，就運動頻率這單一維度因素而言，實驗組受試者已經達到了國家體育總局發布的全民健身體育人口運動頻率標準，即每周身體鍛煉頻度3次(含3次)以上。為進一步研究實驗組和對照組受試者其運動頻率達標率(體育人口評價標準)的差異性，分別對實驗組和對照組運動頻率(3周內)做統計分析，如圖5所示。實驗組54名受試者中有20名達到了運動頻率標準(體育人口標準)，達標率為37%。相比之下，對照組54名受試者中僅有9名達到了運動頻率標準(體育人口標準)，達標率為17%。因此就運動頻率這一指標而言，VR體育游戲鍛煉通過對鍛煉行為的促進，可進一步增加體育人口數量，加快全民健身計劃的實施進程。

3.2 不同鍛煉干預方式對受試者鍛煉時間的影響

為了探究不同鍛煉干預方式對受試者鍛煉時間的影響，采用獨立樣本T檢驗對比分析了不同組別在運動時間上的差異，如表2所示。結果顯示：實驗組的鍛煉時間(527.01±218.35 min)明顯高于對照組(365.14±200.05 min)，且具有統計學意義(F=6.03,P<0.001)。這表明VR體育游戲對受試者的鍛煉時間的增加具有一定促進作用。

表2 不同組別鍛煉時間(min)的獨立樣本T檢驗結果

3.3 VR體育游戲對不同性別鍛煉行為的影響

采用獨立樣本T檢驗考察了VR體育游戲對不同性別鍛煉行為的影響差異，如表3所示。結果顯示，VR體育游鍛煉熱身干預在性別上不具有顯著性差異。在鍛煉頻率上，男性為9.11±4.47次，高于女性8.44±4.29次，但不具有顯著差異(F=0.21，P>0.05)。在鍛煉時間上，男性為409.90±264.28，低于女性493.60±206.67次，也不具有顯著差異(F=1.76，P>0.05)。這表明VR體育游戲對男性和女性鍛煉行為的影響沒有差異。VR體育游戲通過其特有的娛樂性沉浸體驗為鍛煉者提供娛樂鍛煉環境[13-14]，以樂趣為主導的鍛煉行為性別差異不顯著，這與以往研究結果一致[15-17]。經過對鍛煉者VR體育游戲使用體驗感調查，發現男性受試者更關注VR體育游戲內容的娛樂程度，如VR游戲的操作體驗和挑戰性，如對“揮毛巾”環節身心活躍性更高，女生則更側重于VR體育游戲的沉浸效果，如更關注VR游戲體育場內的視覺畫面和音頻效果。男生組和女生組在VR體育游戲干預下有較高的鍛煉行為，但其主要影響因素是否有區別，需要進一步深入研究。

表3 實驗組男性與女性運動鍛煉行為的差異分析

4 研究結論

研究從VR體育游戲技術實現和鍛煉行為的視角出發，強調VR體育游戲對鍛煉行為的促進作用，依托現有的研究基礎，提出基于VR的體育游戲能夠促進鍛煉行為的研究假設。運用IBM SPSS Statistics 26對受試者運動頻率和運動時間以及實驗干預前后的鍛煉行為水平進行了統計分析，結果表明，基于VR的體育游戲可以有效促進鍛煉行為，這與現有的理論研究結論具有一致性[9-14]。且VR體育游戲對男性和女性鍛煉行為影響程度無顯著差異。