存在感、動機和心流體驗如何影響學習者的情緒和成績

董偉 鄭盈盈 甘若琳 余能保 傅夢芊

[摘? ?要] VR環境中的學習有效性受到廣泛關注，但較少有研究同時關注VR和其他媒介環境中學習機制的異同。文章旨在探索桌面式VR和PPT教學媒介中，存在感、動機和心流體驗如何影響學習者的情緒和成績，以及總結策略對學習情緒和成績的影響。隨機將131名學生分配到桌面式VR和PPT環境中，通過收集實驗數據，利用結構方程模型探索變量間的關系。研究發現：（1）桌面式VR和PPT兩種環境下，存在感和動機影響心流體驗，心流體驗影響積極情緒和成績，且存在媒介調節效應；（2）桌面式VR環境中，除了存在感對心流體驗的影響程度弱于PPT環境外，動機對心流體驗的影響和心流體驗對積極情緒的影響程度均強于PPT環境；桌面式VR環境中心流體驗顯著影響學習成績，而PPT環境中則無顯著關系；（3）在兩種媒介中加入總結策略后，桌面式VR環境中學習成績無明顯變化，而PPT環境中學習成績顯著提升，兩種環境中積極情緒均沒有顯著區別。

[關鍵詞] 虛擬現實； 學習體驗； 教學媒介； 學習策略； 學習機制

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 董偉（1983—），男，河北石家莊人。副教授，博士，主要從事教育技術、學習科學研究。Email：dongwei83@tju.edu.cn。

一、引? ?言

在虛擬現實（VR）環境中，學習者不僅能夠自主地控制學習內容和學習順序，而且VR環境中的情境和活動具有沉浸感，有助于產生多樣化的思維，激發學習動機[1]。但高沉浸感的產生往往伴隨著更多復雜性的操作，這有可能會增加VR的使用難度，從而導致學習者的心流體驗降低，甚至產生使用焦慮情緒[2]。有研究指出，心流體驗與學習成績之間的關系受任務和工具交互作用的影響，當媒介使用與主要任務不一致或脫節時，心流與成績之間的關聯性較弱，而當媒介使用與主要任務一致時，則關聯性較強[3]。這反映出學習體驗與學習結果之間的關系不僅會受到學習體驗要素的影響，還會受到媒介和學習目標的共同影響。VR中無關的細節材料可能會引起學習者的無關加工，占用有限的認知資源[4]，會對學習結果產生影響。針對該問題，有研究嘗試將學習策略加入VR與其他媒介對比的實驗中，通過增值實驗的方式來判斷學習策略對學習成績提升的有效性[5]。因此，學習策略也成為優化VR環境下學習的另一項重要內容。綜上所述，媒介特征會影響學習者的學習體驗和學習結果，且學習體驗要素也會影響學習結果，但很少有研究同時關注VR和其他媒介環境中學習機制的異同。因此，本文重點研究學習者在桌面式VR和PPT兩種媒介環境中學習體驗和學習結果之間的關系，并關注總結策略對不同媒介中學習結果的調節作用，以揭示不同媒介中的學習特點。

二、 理論模型與研究假設

（一）理論基礎

心流體驗是指一種將個人精力完全投入某種活動中的感覺，心流產生的同時會有高度的興奮及充實感[6]。Hoffman和Novak將心流的概念延伸到計算機媒介環境中，指出在計算機媒介環境下，交互性和臨場感是促進心流發生的重要因素，并將心流現象劃分為心流前因（Flow Antecedents）、心流體驗（Flow Experience）和心流結果（Flow Consequences）[7]。Fimieran和Zhang提出將活動中的工具和任務區分開，并針對心流前因階段構建了由人（Person）、工具（Artifact）和任務（Task）三個維度組成的PAT模型（Person-Artifact-Task Model）[8]。心流前因、心流體驗和心流結果已經成為考察計算機媒介環境中學習的重要框架，其有效性在沉浸式環境[9]和非沉浸式環境[10]中得到不同程度的驗證。心流理論為本研究揭示不同媒介環境中變量之間的關系提供了重要的理論支撐。

（二）變量選取

從心流理論來看，本研究中桌面式VR和PPT媒介的重要區別在于心流前因中的人和工具不同，而任務完全相同。從工具來看，媒介的沉浸感被認為是促進心流產生的重要條件之一[11]，而高沉浸可能又會通過吸引或分散學習者的注意力來促進或降低學習動機。從心流結果來看，心流結果主要包括引發積極情感[12]和提升學習成績[9]。沉浸感與存在感、動機、心流體驗緊密關聯，而心流體驗又與積極情緒和學習成績有關。因此，本文選取存在感、動機、心流體驗、積極情緒和學習成績5個指標，基于心流理論探討桌面式VR和PPT兩種環境中學習體驗如何影響學習結果。

1. 存在感

存在感被定義為“人對處于特定或可理解位置的感知”[13]，是一種心理意識，可以真實存在于物理世界中，也可以是感覺上存在于虛擬環境中。不同的人對于同一個系統可能會產生不同水平的存在感，通常情況下，虛擬環境的沉浸感越強，用戶在虛擬環境中的存在感越強[14]。本研究主要通過存在感來反映媒介的沉浸感。

2. 動機

動機與個體的能力信念、對成功的期望以及主觀上的任務價值相關[15]。動機理論研究表明，理解如何利用電子學習工具的情感吸引力是學習和教學的核心問題，最初的情境興趣是促進學習的第一步[16]。本研究主要用動機來反映媒介對學習者興趣的影響。

3. 心流體驗

心流體驗是一種積極的心理狀態，具有挑戰性、內在的回報和愉悅，表現為注意力高度集中、充滿愉悅感、引發好奇心、感到時間飛逝等[6]。心流體驗已經成為了解學習者使用信息技術工具狀態的一個有效測量工具。本研究關注的是兩種媒介環境中心流體驗與其他變量之間的關系強弱。

4. 積極情緒

多媒體認知情感理論提出動機和情感在多媒體學習中的自我調節作用[17]。學業情緒控制—價值理論進一步對情感進行分類，提出學習和社會環境設計對情緒的影響可分為活動情緒和結果情緒[18]。本研究主要考察的是學習者在桌面式VR和PPT環境下產生的結果積極情緒。

5. 學習成績

學習的核心目的是獲取知識，提高采取有效行動的能力[19]。然而，知識隱含在學習者的頭腦中，知識和能力無法直接衡量，只有學習產生的行動和表現才能被觀察和測量[20]。學習成績是反映學生學習結果的直接表現。本文主要用學習成績來反映學習者在兩種媒介中的學習效果。

6. 控制變量的選取

為了激勵學習者在學習過程中積極學習知識，Mayer和Fiorella提出總結（Summarizing）、制圖（Mapping）、繪畫（Drawing）等生成性學習策略，其中，總結策略適用于簡單的概念性學習材料[21]，而本研究選取的實驗材料是英美國家跨文化交際禮儀知識，易于理解，空間度較低，適合總結策略的實施。因此，本研究將總結策略作為不同媒介環境中的控制變量，關注加入總結策略對學習者積極情緒和成績的影響。

（三）研究假設

綜上所述，基于心流理論，以心流前因、心流體驗和心流結果作為模型框架來探索存在感、動機、心流體驗、積極情緒和學習成績之間的關系，假設模型如圖1所示。相關假設如下：

1. 存在感與心流體驗

存在感的產生與個體對環境的知覺有緊密關系，是人和媒介交互產生的結果。研究表明，媒介中的存在感對心流體驗有一定的影響[22]。VR提供的生動、可互動的環境為用戶營造了一種存在感，且對現實場景的模擬程度越高、提供的反饋越及時，學生越有可能產生心流體驗[23-24]。因此，為了更好理解VR和PPT環境中存在感與心流體驗之間的關系，本研究提出假設H1：存在感對心流體驗有積極影響。

2. 動機與心流體驗

動機是產生心流體驗的重要條件之一[25]。已有研究證明，從學習者的角度出發，學習動機可以激發心流體驗，且學習動機高的人更有可能產生高水平的心流體驗[26]。目前，較少有研究關注不同媒介中動機和心流體驗的直接聯系。因此，為了更好地理解VR和PPT環境中動機與心流之間的關系，提出假設H2：動機對心流體驗有積極影響。

3. 心流體驗與積極情緒

已有研究發現，心流體驗會對積極情緒產生影響[27]。當學習者進入心流狀態時，會提升其認知參與，降低對任務的感知難度，進而產生更加愉悅的情緒[6]。雖然心流體驗與積極情緒之間的關系受到學者的關注，但很少聚焦VR或PPT環境中學習時心流體驗與積極情緒之間的關系。因此，本研究提出假設H3：心流體驗對積極情緒有積極影響。

4. 心流體驗和學習成績

學習者在學習過程中產生的心流體驗有助于加深對學習材料的理解。媒介特征與心流體驗有關，且心流體驗有助于學習者成績的提升[28]。研究發現，學習者在VR環境中設計的創造性產品質量與心流體驗顯著相關[29]，并且心流體驗的高低可以用來預測學習效果的好壞[3]，基于此，本研究在VR和PPT環境中提出假設H4：心流體驗對學習成績有積極影響。

5. 總結策略作為控制變量

總結策略的加入是為了促進學習者的學習，提升學習效果。已有研究證明，加入包含總結策略等一系列生成性學習策略能夠有效地提升學習成績[21]；也有研究發現，在內容相同、形式不同的媒介中加入總結策略對情緒的喚醒影響不同[5]。本研究將總結策略視為控制變量并將其加入VR和PPT環境中，提出以下假設H5a：總結策略對積極情緒有積極影響；H5b：總結策略對學習成績有積極影響。

此外，在不同媒介中，學習策略的加入可能會對學習成績產生不同影響。因此，提出假設H6：在VR和PPT兩種環境中分別加入總結策略會對學習成績產生不同的影響。

三、實驗設計

（一）研究對象

本研究被試是通過網絡公開招募選取的131名大學生，實驗采用2×2設計，設置了4個實驗組，分別是“VR”組、“VR+總結策略”組、“PPT”組和“PPT+總結策略”組，被試被隨機分配到各個實驗組。剔除先前知識水平過高、數據異常、實驗過程中受到意外干擾或中途退出的被試13人，最終得到有效被試118人，其中，男性60人、女性58人，平均年齡22.8歲。所有被試事先都簽署了知情同意書，也被告知收集到的數據用于研究目的。所有數據不包含缺失值。

（二）研究工具

本研究使用的問卷分為：基本信息問卷、后測問卷和后測試題。（1）基本信息問卷。基本信息問卷包括學習者的性別、年齡、專業類型、教育階段和先前知識水平問卷。其中，先前知識水平問卷用來測被試的先前跨文化交際知識水平，由10個5點量表題組成（Cronbach's α=0.748），1表示“非常不符合”，5表示“完全符合”。（2）后測問卷。后測問卷包括存在感量表、動機量表、心流體驗量表和積極情緒量表。其中，存在感量表參考Kim等人的研究[30]（Cronbach's α=0.777），共有8道題，該量表為7點李克特量表，1表示“非常不同意”，7表示“非常同意”。動機量表參考Hwang等人的研究[31]（Cronbach's α=0.896），共有7道題，該量表為7點李克特量表，1表示“非常不同意”，7表示“非常同意”。心流體驗量表參考Pearce等人的研究[32]（Cronbach's α=0.733），包括5道題，該量表為5點李克特量表，1表示“非常同意”，5表示“非常不同意”。積極情緒量表參考沃森等編制的積極情緒量表[33]（Cronbach's α=0.899），按照李克特5點設計量表，1表示“非常不同意”，5表示“非常同意”。（3）后測試題。后測試題與學習材料內容緊密相關，用來考察學習者對學習材料的理解和掌握，共設置23道題，包括單選、多選、判斷、簡答和開放題，全面考察了學習材料中設置的知識點。后測試題采用統一標準進行客觀評分，用得分來判斷學習者的學習效果。

（三）實驗材料

實驗過程中使用的學習材料是基于Unity開發的《英美國家跨文化交際社交禮儀》的VR教學程序。該程序中包含服飾禮儀、會面禮儀、西餐禮儀等內容。而PPT材料是基于VR軟件制作的內容相同、形式不同的多媒體材料。

（四）實驗流程

實驗開始前，要求被試填寫基本信息問卷。隨后，主試引導被試進入實驗室，坐在電腦前觀看一段用于告知實驗注意事項的引導性視頻。視頻結束后，被試進入桌面式VR或PPT學習環境中開展自主學習，學習時間約為10～20分鐘。學習結束后，被試需填寫后測問卷和試題。除“VR+總結策略”組和“PPT+總結策略”組要求被試寫總結外，其余流程完全相同。

（五）分析方法

本研究通過SmartPLS 3采用偏最小二乘結構方程模型（PLS-SEM）來檢驗測量模型中各變量的關系[34]。與基于協方差的結構方程模型（CB-SEM）相比，PLS分析更適用于理論的探索和發展，它可以接受較小的樣本量，允許偏態數據，還支持模型中存在形成性指標。形成性指標假設所有的指標都對潛變量存在影響，因果關系從指標指向潛變量；而反映型指標認為所有的指標由同一個底層結構引起，其因果關系從潛變量指向指標[35]。本研究框架是同時包含這兩種指標的混合型模型，其中，心流體驗為形成性指標，其他指標均為反映型指標。因此，本研究更適合采用PLS-SEM。

四、數據分析

（一）反映型測量模型評估

反映型指標的評估需要觀測其內部一致性信度、內斂效度和區別效度。對于內部一致性、可靠性的審查，本研究使用Rho（ρA），它是經典克隆巴赫α和組合信度（CR）的替代品[34]。本研究所有指標的ρA均超過建議的閾值0.7[36]，表明內部一致性可靠。關于內斂效度，有研究建議觀測變量的因子載荷值應大于0.708，但如果因子載荷值在0.4～0.7之間，且刪掉該題項不能將模型的組合信度增加到臨界值以上，則應該保留該題項[34]。因此，本研究剔除了2個因子載荷小于0.4的觀測變量。此外，各指標的平均抽取變異量（AVE）均大于閾值0.50[34]，證明模型具有內斂效度。區別效度則采用異質性狀—單性狀相關比率（HTMT）標準[34]，所有HTMT值均低于0.85閾值，存在區別效度。

（二）形成性測量模型評估

為了評估形成性指標（即心流體驗），本研究評估了各指標之間的共線性，見表1。這些指標的方差膨脹系數（VIF）均低于閾值的3.3[34]，排除了多重共線性問題。本研究還采用規模為5000的子樣本進行自舉，以確定指標權重的統計顯著性。由于樣本量較小，p≤0.10的顯著水平是可以接受的[34]，除指標FE3、FE4的權重在p<0.10水平上顯著外，其他指標權重均在p<0.01水平顯著。因此，心流體驗的各指標對結構的貢獻得到驗證。

（三）結構模型評估

本研究采用包含5000個子樣本和95%置信區間的偏差校正自舉程序[34]，進行全樣本（N=118）結構模型中假設關系的評估，結果如表2和圖2所示。結果表明，心流體驗的R2解釋值為0.602，存在感（β=0.512，p<0.01）對心流體驗具有較強的影響[34]，H1得到驗證。同樣，動機（β=0.444，p<0.01）也對心流體驗存在積極影響，H2得到支持。心流體驗對積極情緒（β=0.580，p<0.01）和學習成績（β=0.300，p<0.01）的影響均顯著，積極情緒和學習成績的R2解釋值分別達到0.338和0.118，H3和H4也得到驗證。此外，控制變量總結策略對積極情緒和學習成績沒有顯著影響，H5a和H5b假設不成立。最后，本研究使用了指定距離為7的Blindfolding算法來獲得預測相關值（Q2）。心流體驗（0.296）、學習成績（0.089）和積極情緒（0.174）的Q2值均高于零，指示了模型的預測相關性。

（四）不同教學媒介下模型路徑對比分析

為了比較VR和PPT兩種教學媒介條件下參與者之間的差異，需要測試媒介的調節效應。首先，應用偏最小二乘多組分析（PLS-MGA），測試兩種教學媒介的路徑系數是否存在顯著差異[34]。表3為基于t檢驗的多組比較結果。結果顯示，在模型的路徑中，僅有總結策略對學習成績的影響出現了媒介的顯著差異，在其他路徑中均沒有呈現顯著的差異性。這說明在VR與PPT學習環境中，總結策略對學習成績的影響存在顯著差異，假設H6成立。

其次，為了探究不同媒介環境的假設模型具體存在哪些不同，將VR媒介（N=59）和PPT媒介（N=59）的結構模型進行對比。VR和PPT的結構模型分別如圖3和圖4所示，兩種媒介對比的假設檢驗的結果見表4。數據顯示，盡管路徑系數略有不同，但在兩種媒介的模型中均支持了假設H1、H2、H3，否定了假設H5a。具體而言，兩組存在感對心流體驗的影響均顯著（p<0.01），但在PPT（β=0.571）中的影響程度高于VR（β=0.432）。動機對心流體驗的影響均顯著（p<0.01），但VR的路徑系數（β=0.527）高于PPT（β=0.479），證明在這一媒介中動機對心流體驗的影響效果更大。在兩種媒介中心流體驗均能顯著影響積極情緒（p<0.01），且VR的影響程度（β=0.625）高于PPT（β=0.587）。策略對積極情緒的影響方面，兩種媒介中均沒有體現出顯著的影響（p>0.05）。

VR和PPT兩種媒介環境中理論模型的H4和H5b假設有所不同。關于H4心流體驗對學習成績的影響，VR媒介中的參與者其心流體驗顯著影響學習成績（β=0.420，p<0.01），而在PPT媒介中，這一影響并不顯著（β=0.230，p>0.05）。此外，數據表明，加入總結策略這一控制變量可以顯著提升PPT媒介中學習者的學習成績（β=0.321，p<0.01），而在VR媒介中則沒有顯著效果（β=-0.016，p>0.05）。

五、結果討論

本文旨在探究桌面式VR和PPT兩種媒介環境中，存在感、動機和心流體驗如何影響積極情緒和學習成績，以及在這兩種環境下變量之間關系的強弱。研究結果支持在桌面式VR和PPT環境中存在感和動機會對心流體驗產生顯著影響，而心流體驗又會顯著影響積極情緒和成績。此外，本研究利用結構方程模型發現桌面式VR和PPT條件下變量之間的關系強弱有所不同，且總結策略對學習結果具有調節作用。

（一）存在感和動機對心流體驗的影響

桌面式VR和PPT環境中，存在感對心流體驗有顯著影響，假設H1成立。進一步對比桌面式VR和PPT環境中存在感和心流體驗的影響程度發現，桌面式VR環境中存在感對心流體驗的影響弱于PPT環境，說明PPT環境中存在感與心流體驗的關系更為緊密，驗證了桌面式VR低沉浸感的特點。桌面式VR和PPT環境中，動機對心流體驗有顯著影響，假設H2成立。對比桌面式VR和PPT環境中動機對心流體驗的影響，發現桌面式VR環境中動機對心流體驗的影響強于PPT環境，說明桌面式VR環境中學習者的動機和心流體驗之間的關系強度要高于PPT環境中。可能是因為桌面式VR環境中，學習者更能夠直觀、生動地理解所學內容，從而使學習動機與心流體驗的關系更強。

（二）心流體驗對積極情緒和成績的影響

桌面式VR和PPT環境中，心流體驗對積極情緒和成績有顯著影響，研究假設H3和H4得到驗證。對比桌面式VR和PPT環境中心流體驗和積極情緒與學習成績的關系發現，桌面式VR環境中心流體驗對積極情緒的影響更強。這與學習者在不同教學媒介中引發的心流體驗和感知愉悅度有關[37]。在桌面式VR環境中，心流體驗顯著影響學習成績，而PPT環境中心流體驗對學習成績沒有影響。可能是在PPT環境中學習者需要憑借靜止的圖片和文字描述來構建一個動態的心理模型[38]，這種學習方式更加枯燥和困難，導致在PPT環境中學習者心流體驗對學習成績沒有顯著影響。

（三）總結策略對學習結果的影響

本研究發現，總結策略作為控制變量對理論模型中的積極情緒和成績不存在顯著影響，研究假設H5a和H5b不成立，但總結策略在兩種媒介中對學習成績的影響存在顯著差異，即研究假設H6成立。對比桌面式VR和PPT環境下的模型發現，總結策略對兩種媒介中的積極情緒也無明顯影響。研究還發現，在桌面式VR中加入總結策略對學習成績無顯著影響，但在PPT中能夠顯著影響學習成績，說明總結策略在不同媒介中對學習效果的影響程度有所不同。在PPT中加入總結策略后學習者的學習成績有所提升，與Lawson和 Mayer的研究結論一致[39]。這可能是因為PPT學習內容主要是根據VR材料以圖片和文字的形式改編的，學習者需要更多的認知資源對信息進行加工處理，而加入總結策略后在工作記憶中為學習者提供了更多整合和組織信息的機會，促進了學習者對學習材料的深度理解。而桌面式VR幫助學習者省去心理建構模型的過程，沒有出現認知負荷超載的現象[40]，因而在VR環境中加入總結策略對成績沒有影響，從而進一步證明了相關學習策略的使用與教學媒介的特點有關。

六、結? ?語

本研究通過實驗采集學習者在桌面式VR和PPT兩種媒介環境中的相關數據，利用結構方程模型探索了學習機制相關理論模型在不同媒介環境下變量之間關系的異同。研究發現，該模型同時適用于桌面式VR和PPT媒介，通過分別對比兩種媒介中存在感、動機、心流體驗、積極情緒和學習成績之間的關系強度來揭示出不同媒介中學習的特點。在兩種媒介中存在感和動機均會同時對心流體驗產生顯著影響，而心流體驗又會顯著影響積極情緒和學習成績。說明在多媒體學習環境中可以用存在感和動機來共同預測心流體驗的變化，還可以用心流體驗來預測學習者積極情緒和學習成績。反映出心流體驗可以作為理解計算機支持下學習有效性的重要指標。本研究還發現，學習策略在VR和PPT媒介中對學習成績的影響效果不同，揭示了總結策略存在使用范圍邊界，即總結策略更適合在文本信息量較大的學習環境中使用。在實際教學中，教師在選擇和使用VR或者其他教學資源時應考慮到媒介的復雜性，也應注意學習策略的適用性，進而決定是否采用相關學習策略對學生的自主學習進行適當的干預。

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[Abstract] The effectiveness of learning in VR environments has received widespread attention， but fewer studies have focused on the similarities and differences of learning mechanisms in both VR and other mediated environments. This paper aims to explore how presence， motivation and flow experience affect learners' emotions and performance in desktop VR and PPT instructional media， and the effects of summarization strategies on learning emotions and performance. A total of 131 students were randomly assigned to a desktop VR and PPT environment， and the relationships between the variables were explored by collecting experimental data using structural equation modeling. It is found that：（1） presence and motivation affect flow experience， flow experience affects positive emotions and performance， and there is a mediated moderating effect in both desktop VR and PPT environments; （2） The degree of influence of motivation on flow experience and the degree of influence of mind experience on positive emotion are stronger in the desktop VR environment than in PPT environment， except that the degree of influence of presence on flow experience is weaker than that in the PPT environment. The flow experience in desktop VR environment significantly affects learning performance， but there is no significant relationship in PPT environment; （3） After adding summarization strategies to both media， there is no significant change in learning performance in the desktop VR environment， while learning performance is significantly higher in the PPT environment， and there is no significant difference in positive emotion in either environment.

[Keywords] Virtual Reality; Learning Experience; Instructional Medium; Learning Strategy; Learning Mechanism