圖情學科虛擬現實情境學習系統模型構建與教學實踐研究

李俊煬 彭國超 張寧 梁嘉政

摘 要： ［目的／ 意義］ 基于信息系統理論， 提出一種面向圖情學科教學的ＶＲ 情境學習系統模型， 讓學習者在沉浸式體驗中獲得知識并提升知識的理解水平， 并為后續相關研究提供參考。［方法／ 過程］ 研究基于設計科學研究方法， 為ＶＲ 情境學習系統設計提出了４ 項基本原則， 據此進行系統設計與開發， 選取來自信息管理與信息系統專業的學生， 通過實驗和問卷對系統進行了評估， 驗證了系統設計原則的可用性和有效性。［結果／ 結論］研究發現ＶＲ 情境能增強學習者的學習沉浸感， 并能有效提升學習效果、豐富學習體驗、提高學習興趣。

關鍵詞： 信息管理與信息系統； 情境學習； 虛擬現實； 設計科學研究

ＤＯＩ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０２３．０８．０１３

〔中圖分類號〕ＴＰ３１１； Ｇ６４２ ０ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１ （２０２３） ０８－０１３９－１１

虛擬現實（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ， ＶＲ）技術是一種利用計算機模擬真實環境， 使得用戶能與環境交互的技術。ＶＲ 技術改變了當下數字信息資源在二維平面中的呈現和傳播方式， 同時也改變了人們對信息的獲取和感知方式［１］ 。２０２２ 年１１ 月１ 日， 工業和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局五部門印發《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（２０２２—２０２６ 年）》， 重點強調要加速和深化ＶＲ 技術在教育培訓、文化旅游等多行業多場景應用落地， 提升全產業鏈條供給能力［２］ 。在新文科建設的背景下， 圖情學科應充分利用新興信息技術賦能學科的教學與研究， 推動學科教學模式的創新， 促進學科的交叉融合， 拓展和發掘圖情學科研究新的增長點與發展機遇。

１ 研究背景

圖情學科是一種強調理論、方法和技術應用的應用型學科， 具有很強的實踐性［３］ 。其中， 信息管理與信息系統專業（以下簡稱“信管”）是一門處于人類行為信息和物體信息交融匯聚點的“永續性社會建設” 專業［４］ 。這意味著， 信管專業會隨著社會、組織及個人的變化， 以及信息技術的革新而不斷地發展與進步［５］ 。但是， 這種發展的隨附性也為該專業的教學大綱、教學理論和教學方法的適用性帶來了可持續性的問題。

ＶＲ 技術的特點是能提供一種“邊做邊學”（Ｌｅａｒｎ－ｂｙ－ｄｏｉｎｇ）方法的體驗， 將學習重點從“陳述性知識” 轉移到“面向實踐” 的內容［６］ 。Ｈａｍ?ｉｌｔｏｎ Ｄ 等［７］ 的研究表明， 目前將ＶＲ 技術作為學習工具的學科主要是醫學、自然科學（生物學、化學、物理學）和人文地理學， 研究關注在ＶＲ 技術如何影響學生的信息獲取動力和知識認知能力等方面。Ｈｕａｎｇ Ｈ Ｍ 等［８］ 開發的ＶＲ 醫療學習系統驗證了ＶＲ 情境學習有助于激發學生的學習動機， ＶＲ技術的特性對學生的學習效果產生了積極影響。

Ｐａｒｏｎｇ Ｊ 等［９］ 在對比ＶＲ 教學和多媒體幻燈片教學的研究結論也表明， ＶＲ 沉浸式學習環境更能激發學生學習的興趣和動力。在圖情領域， 王鐸等［１０］認為ＶＲ 技術相比于２Ｄ 平面視頻， 可以產生更強的臨場感， 使得用戶表現出更好的信息接受效果。劉錦宏等［１１］ 的研究發現， 在同樣的學習內容的條件下， ＶＲ 閱讀的學習效果比普通閱讀的效果更好。張磊等［１２］ 研究指出， 在ＶＲ 閱讀環境下， 用戶希望虛擬環境中能有較多的可交互元素。

當前， 大多數研究者關注于ＶＲ 技術對用戶學習行為的影響， 尚未有研究利用ＶＲ 技術結合問題式教學模式來提升學生專業學習效果和理解水平的實證研究。本研究旨在探索ＶＲ 技術在圖情學科教學中使用的可行性和有效性。通過利用ＶＲ 技術為圖情學科的學習者提供一種虛擬學習情境， 幫助學習者理解理論知識， 增加實踐經驗， 從而增強學習體驗和提升學習效果。

２ 相關理論與研究

２ １ 情境學習理論

情境學習（Ｓｉｔｕａｔｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ） 理論強調知識和情境的相互作用［１３］ 。在情境設計時通常會選擇參考真實且較為復雜的情境， 讓學習者在學習過程中自主提出問題， 并驅動自我去解決問題。情境學習理論的本質是讓學習者積極參與陌生的環境進行實地考察， 并沉浸其中獲取知識和經驗［１４］ 。情境學習的主要參與者是專家（領導者）和學習者（新手）。專家掌握情境詳細且真實的情況， 能對現狀提出建設性的想法， 不同的專家之間存在交流互動［１５］ ；學習者通常沒有先驗知識， 需不斷地與專家進行交流學習， 逐步掌握該情境的實際現狀與存在的問題， 如圖１ 所示。

２ ２ 具身認知理論

具身認知（Ｅｍｂｏｄｉｅｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ） 理論認為， 人的認知體驗不能脫離身體感受， 人的理解能力依賴于身體在認知過程中發揮的作用［１７］ 。如圖２ 所示，具身認知理論主要基于兩種假設： ①行為： 認知涉及身體與大腦的相互作用； ②意識： 這些相互作用會在大腦中表現出來［１８］ 。

２ ３ 多媒體學習理論

多媒體學習（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｌｅａｒｎｉｎｇ）理論是學者Ｍａｙｅｒ Ｒ Ｅ［２０］ 提出的一種基于計算機的輔助學習形式。他對人如何處理信息做出３ 點假設： ①雙通道假設： 人類學習時會同時調用語言系統（口語敘述）和視覺系統（文字、圖片、音頻和視頻）兩個通道； ②容量有限假設： 兩個通道傳遞信息和處理信息的能力是有限的； ③主動加工假設： 人的感官會積極主動地參與認知過程， 而不僅僅是被動的接收信息來學習， 如圖３ 所示， 在學習過程中， 學習者會將學習對象的聲音和圖像表征與自身長期記憶中的先驗知識結合起來［２１］ 。

２ ４ 建構主義理論

建構主義（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｉｓｔ Ｔｈｅｏｒｙ）教學方法認為，學習應該是積極主動的， 教學設計者應該為學習者創造一個有利于知識構建的情境， 讓學習者在目標明確的真實情境下學習［２３］ 。通過幫助學習者將新的信息與現有的經驗相結合， 讓學習者在先前知識的基礎上建立新的知識［２４］ 。

２ ５ 問題式學習法

問題式學習（Ｐｒｏｂｌｅｍ－ｂａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ） 方法是一種以學習者為中心的學習方法， 通過將學習者帶入實踐情境中， 讓學習者從實踐中自主發現問題，并應用理論知識和技能提出可行的解決方案［２５］ 。這種方法通常以案例學習的模式被使用， 利用文字描述構建出學習情境， 并將學習內容在情境中表現出來。

３ 研究方法和設計原則

本研究利用ＶＲ 技術將一個信管專業的課程教學案例進行實例化， 創作了一個ＶＲ 情境學習系統，該系統通過模擬案例的真實情境來幫助學生獲取案例信息， 讓學生能更好地理解案例內容， 更精準地分析案例問題， 并針對案例提出可行的解決方案，使學生能從“實踐” 中學習專業知識與方法。

３ １ 設計科學研究方法

設計科學研究（Ｄｅｓｉｇｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ＤＳＲ）方法的特點之一是能呈現出理論知識的迭代過程，根據案例的選擇對設計知識的貢獻分析， 突出案例研究的設計理論知識貢獻， 以供后來者參考［２６］ 。該方法廣泛應用于計算機科學、教育學、工程學等多個領域。使用ＤＳＲ 方法首先要識別當前案例學習過程中存在的問題及問題間的相關性， 隨后提出在ＶＲ 環境下的解決方案， 并依照方案設計和開發制作人工制品（模型、理論、應用、系統等）， 最后評估該設計和人工制品對解決問題的適用性及可行性［２７］ 。ＤＳＲ 方法的特點是使用迭代的方式， 將設計階段、開發階段、評估階段發現的新知識與現有知識比較， 持續補充和改進現有知識與理論， 并依照改進后的理論改進系統設計， 最終在經過數次循環后， 得到一個成熟有效的結論， 如圖４ 所示。

３ ２ 案例背景

本研究以中山大學信息管理學院的“信息管理與信息系統” 專業本科選修課程“信息系統分析與設計” 為例。該課程的教學情境基于一個真實的企業案例， 并以此設計教學內容。學生的學習目標是運用信息系統理論， 為一家企業設計一種能滿足其各個部門信息需求的管理信息系統。學生需要訪談各個部門的領導， 分析其部門工作職能和需求，并結合信息系統分析和設計的相關理論知識， 提出一個面向整個企業的綜合性管理信息系統的設計方案。

３ ３ 系統設計原則

在過往的課堂教學中， 案例信息主要是以紙質文檔或電子文檔的形式獲取， 然而， 在這種方法里， 學生可獲取信息的方式較為單一。為了增強學習知識的靈活性， 同時又能提升學習的深度， 本研究融合以上所述的情景學習理論、具身認知理論、多媒體學習理論、建構主義理論和問題式學習理法， 提煉出以下４ 項設計原則， 如圖５ 所示。并且基于信息系統設計與開發理論， 從內容、場景和功能３ 個模塊開展了ＶＲ 情境學習系統的分析與設計， 建構了ＶＲ 情境學習系統的總體框架。

３ ３ １ 原則１： 集成復用多樣的信息資源類型

ＶＲ 情境下的信息資源可以從獨立到整體進行構建［２９］ 。各種信息都可以從中抽取出相應的特征，組成一個獨立的特征元素集合成為信息資源元數據； 隨后通過對信息資源的屬性判別， 以文本、圖片、音頻、視頻、３Ｄ 模型等資源類型進行整體分類， 并可在這些類型之間進行相應的轉化。

３ ３ ２ 原則２： 聚合表現多元的知識內容獲取

在ＶＲ 情境下， 知識可以通過多重表征和富語義呈現， 學習的質量、強度、深度、廣度都與普通的學習方法不同， 存在著多面性的體驗， 學生學習過程中有著較強的自主性［３０］ 。學生能自主把握學習的節奏， 自由地從多種不同的渠道獲取信息， 并通過自己的思考將信息整理融合， 以此激發學生知識發現和知識構建的能力。

３ ３ ３ 原則３： 創建具象化的虛擬認知情境

使用ＶＲ 技術能用敘事的形式， 通過對時間、空間、場景的模擬， 再現案例的發生情境， 讓學生身臨其境地參與到案例進程當中［３１］ 。學生在閱讀文字案例時， 會在大腦中形成抽象的案例場景以幫助自己理解。ＶＲ 技術則可以具象化地構建出案例中的人物、建筑及其空間位置布局， 幫助學生沉浸到案例內容中， 使學生快速理解案例環境， 提升案例分析能力。

３ ３ ４ 原則４： 提供以身體為認知通道的交互體驗

基于ＶＲ 技術的感知體驗主要由學生、環境、媒介３ 個維度構成， 在ＶＲ 環境下與虛擬環境進行越多交互體驗， 學生能獲得的真實感越強［３２］ 。不同的交互功能， 能調動人體不同的感知通道。當多種感知通道同時激活時， 學生的具身體驗感增加，更容易理解抽象內容， 提高學習效果［３３］ 。

４ ＶＲ 情境學習系統設計與開發

４ １ 設計研究流程

依據設計科學研究方法， 本研究按照以下幾個步驟展開：

①發現問題： 尋找影響學生從文本中獲取和理解案例信息的阻礙因素； 分析用戶對ＶＲ 案例系統的需求， 包括功能需求和非功能需求； ②提出建議：根據①制定在ＶＲ 環境中解決問題的方案， 明確若干個研究目標； ③設計和開發： 根據①、②設計和開發ＶＲ 情境學習系統； 開發環境配置Ｕｎｉｔｙ３Ｄ２０２１ ２ ８ 版本， ３ｄｓＭａｘ， Ｃ＃語言； ④對ＶＲ 情境學習系統進行測試和評估； ⑤整理ＶＲ 情境學習系統的評估結果， 生成文檔。將與①、③、④相關的評估結果反饋到相應步驟， 并重復該步驟。

４ ２ ＶＲ 情境學習系統總體框架設計

ＶＲ 情境學習系統的基本架構由５ 個層級組成，系統的設計原則決定了各層級應當包含的主體要素， 如圖６ 所示。

應用層面向用戶呈現ＶＲ 情境學習系統， 讓用戶的感官系統能直接與ＶＲ 人物、ＶＲ 物品、ＶＲ 環境交互， 并構建出ＶＲ 場景的整體感官交互體驗。交互層主要負責系統功能模塊的實現， 用戶在使用這些功能的過程中， 會充分調動身體感知， 從而達到與ＶＲ 中的人、物、環境交互的目的。數據層通過建設ＶＲ 模型資源庫， 為ＶＲ 情境學習系統設計和建造過程提供支撐。ＶＲ 模型資源庫可以從單獨個體模型和整體模型兩個方面建設。在新的個體或場景模型設計中， 能隨時從ＶＲ 模型資源庫中調用現有模型， 快速配置到開發環境。技術層指導ＶＲ場景建設與功能開發需要使用的相關技術， 包括軟件系統的開發技術、３Ｄ 模型制作技術、場景渲染技術、虛擬引擎軟件的使用技術等。硬件層用于保障ＶＲ 情境學習系統能流暢運作， 包括運行該系統的高性能ＰＣ 主機， 提供ＶＲ 視覺及聽覺功能的ＶＲ頭盔， 提供ＶＲ 操作功能的ＶＲ 手柄， 以及提供ＶＲ體感功能的ＶＲ 行走儀。

４ ３ 系統模塊設計

ＶＲ 情境學習系統主要由ＶＲ 場景、ＶＲ 功能、ＶＲ 內容３ 個模塊組成， 如圖７ 所示。

①ＶＲ 場景模塊中包含虛擬人物、虛擬物體、虛擬環境３ 種類型的虛擬資源， 將何時、何地、何人、何事等場景構成要素具象化體現出來（原則２）；

②ＶＲ 功能模塊主要利用ＶＲ 技術模擬現實世界的物理交互邏輯， 讓用戶能自由調動感知器官， 用多種方式自由體驗（原則１， 原則４）。例如， 添加在ＶＲ 場景中使用“瞬間移動” 傳送功能， 用戶能更快速地在虛擬世界中移動； 用戶可以隨時隨地“空中懸浮” 打開地圖， 獲取人物或房間的位置信息。本研究加入了雙移動模式， 其一為傳送， 其二為ＶＲ行走儀。用戶可以根據自我喜好選擇一種單獨使用或兩種同時使用。ＶＲ 內容模塊用多種信息資源類型呈現案例信息， 用戶在ＶＲ 場景中可以根據自己的喜好和需求自由選擇資源類型（原則３）。

４ ４ 系統體驗流程

ＶＲ 情境學習系統按照１ ∶１ 的比例真實還原了案例中描述的相關場景， 包括辦公室、廠房、倉庫、車輛、停車坪、卸貨區、職工等場景要素。旨在提升ＶＲ 情境學習的真實感， 讓學生感到在現實中開展“現場實地” 調研的體驗。

圖８ 展示了ＶＲ 情境學習系統的用戶體驗流程。用戶可以選擇閱讀紙質案例文本或進入ＶＲ 案例獲取案例信息， 完成后對已獲得的信息進行分析， 根據當前的分析結果判斷是否需要反復閱讀或使用ＶＲ 案例， 最終得出案例分析結果。

５ ＶＲ 情境學習系統測試與評估

本研究旨在證明ＶＲ 情境學習系統在學習過程中信息獲取的有效性以及對現實問題描述分析的適用性， 并用問卷的形式調查課程學習者是否認為ＶＲ 情境學習系統對他們理解案例和完成案例分析有幫助。

實驗測試與評估條件： ①硬件： 高性能臺式計算機、顯示器、ＨＴＣ ＶＩＶＥ ＰＲＯ 頭盔， 定位器、ＶＲ手柄控制器、ＶＲ 行走儀； ②場所： 中山大學信息管理學院， “ＶＲ＋文化” 實驗室。

５ １ 測 試

本研究在測試階段開展了開發人員測試和實驗室人員測試兩種類型的系統測試方法。開發人員測試是開發人員參照系統設計與開發需求， 階段性地完成開發工作并測試系統的可用性和穩定性。實驗室人員測試是非開發人員對照ＶＲ 情境學習系統的設計與開發需求， 逐步逐個進行功能性和非功能性測試， 共進行了５ 輪測試。參照每輪的測試結果，持續改進了ＶＲ 情境學習系統的設計。

５ ２ 評 估

５ ２ １ 預實驗

受試者選取擔任過或正在擔任“信息系統分析與設計” 課程助教的３ 名博士研究生和１ 名碩士研究生， 以及修習過本門課程的２ 名本科生參與ＶＲ 情境學習預實驗。其中男性４ 人， 女性２ 人。有ＶＲ 體驗經驗者３ 人， 無ＶＲ 體驗經驗者３ 人。

實驗過程中， 每人體驗平均總耗時４０ 分鐘，其中５～１０ 分鐘學習和熟悉ＶＲ 情境學習系統使用教程， ３０ 分鐘自由探索體驗。在受試者體驗完ＶＲ 情境學習系統后， 填寫問卷。研究人員針對預實驗數據進行分析， 并根據分析結果對問卷的問題和選項進行修正， 以論證問卷設計的有效性。

５ ２ ２ 正式實驗

受試者選取正在修習中山大學信息管理學院本科教學課程“信息系統分析與設計” 的全體學生，共３０ 名， 皆為大學二年級本科生， 且專業都為信息系統與信息管理， 年齡在１９ ～２１ 歲區間， 共進行了３０ 場有效實驗。其中男生占比４６ ７％， 女生占比５３ ３％。實驗前體驗過ＶＲ 的占比３６ ７％， 實驗前未體驗過ＶＲ 的占比６３ ３％。

實驗過程如圖９、圖１０ 所示， 受試者首先學習ＶＲ 情境學習系統《使用教程》， 隨后便可根據系統提示自由體驗。

實驗結束后， 受試者需要填寫實驗問卷， 問卷包含量表題和開放問題兩種題型。

５ ３ 評估結果

研究使用ＳＰＳＳ 對問卷量表題進行信度分析，各指標維度Ｃｒｏｎｂａｃｈ α 系數都大于０ ７， 說明具有內部一致性， 信度水平較高。受試者對ＶＲ 情境學習系統有用性的評價平均值介于“同意” 與“非常同意” 之間， 系統的易用性、沉浸性、交互性、具身感知４ 個維度的態度則介于“一般” 和“同意”之間， 說明受試者對該系統表現出較為認可態度。

６ 研究結果討論

本研究基于設計科學研究方法， 提出４ 項虛擬現實情境學習系統的設計原則， 構建出相應的系統模型， 并采用實驗和問卷的方式對系統進行了評估， 評估過程中按照參加順序對受試者從Ｐ１～Ｐ３０進行編號， 得出以下研究結果。

６ １ 具象化的認知情境能顯著提升學習效果

６ １ １ ＶＲ 環境有利于激發學習動力

ＶＲ 環境是ＶＲ 場景模塊的主要組成部分， 包含除人物和物體以外的空間、地表、方位等信息。問卷結果顯示， 有７０％參與實驗的受試者提到了“空間” “位置” “地點” “布局” “分布” 這些空間名詞。建筑、案例相關人物、案例相關地點的具體位置是受試者最關注的３ 個要素。根據情境學習理論， 學習者會積極參與陌生環境的實地考察工作。實驗觀察發現， 超過半數的受試者在體驗過程中表現出了對ＶＲ 環境的自主探索行為。如Ｐ２３、Ｐ２９ 表示“想看到其他相關信息”。建構主義理論鼓勵學習者在情境中使用交流和互動的方法來發現知識［３４］ 。實驗觀察發現， 在目標地點和位置都相當明確的情況下， 受試者仍然會選擇停下或偏移當前路線， 仔細觀察附近的環境并嘗試與之交互。有超過２／３ 的受試者在案例信息獲取完成后， 依然會對ＶＲ 場景進行深度探索。

６ １ ２ ＶＲ 場景有助于強化認知與記憶

ＶＲ 場景是ＶＲ 情境具象化的基礎， 由虛擬人物、虛擬物體、虛擬環境融合構建而成。受先驗知識影響， 受試者會嘗試將自我認知和想象的場景與ＶＲ 場景進行比較。如Ｐ３ 提到“對我想象中的建筑布局作了印證， 更清楚地了解了職員所處的位置”，表明當人的意識與環境匹配時， 會加強對當下情境的理解。Ｐ１９ 認為“加深了案例信息的印象， 記憶更長久”， 說明ＶＲ 場景的具身體驗對記憶能力有強化效果。系統提供的地圖功能在實驗中獲得了較高的認可度（平均分４ １３ 分）， 如Ｐ４、Ｐ１７、Ｐ２２ 認為“地圖工具能很好地幫助了解環境”， 說明適當地提供學習工具可以幫助學習者快速熟悉和適應環境。

６ １ ３ ＶＲ 情境能幫助深入理解知識內容

具象化的認知情境原則提出， 學習者會將先前的知識與情境學習的經驗聯系起來， 并形成或構建出自己的知識。問卷結果顯示， 有８３ ３％的受試者認為ＶＲ 案例顯著提高了他們對案例內容的理解。

受試者表示， ＶＲ 情境幫助他們理解了案例人物之間的關系， 理解了不同案例人物的工作職責和能力，理解了之前一直困惑的案例人物的工作內容。情境學習理論認為傳統學習是抽象的， 不便于內容的理解。ＶＲ 情境學習系統通過將知識內容具象化， 直觀地呈現在受試者的面前， 彌補了部分學習者因缺乏實踐經驗而難以想象情境的問題， 降低了知識理解的門檻。

６ ２ 多樣的信息資源類型能增強學習體驗

多樣化信息資源類型ＶＲ 內容模塊包含文字、圖片、語音、視頻、３Ｄ 模型多種資源類型， 并且對相關的人物和物體進行了特征區分標注。例如，人物的具象化能幫助受試者通過性別、外貌、服裝、聲音快速識別和記憶其身份與工作內容。Ｐ１２、Ｐ１５、Ｐ１８、Ｐ２２ 認為“這些信息資源讓他們更容易理解案例情境”， 這反映出多樣化的ＶＲ 內容資源降低了學習難度， 使受試者獲取案例信息更加的簡單與直觀， 增強了學習體驗。

６ ３ 多元的知識內容獲取方式能提高學習興趣

現實中知識的主要載體是文字， 而ＶＲ 情境中的知識與信息的載體則是由多元化的情境要素構成， 包括人物、物品、建筑、環境等。由多元知識內容獲取原則可知， 相比于僅使用文字表述， 不同的知識載體能提供多元化的知識內容， 從而更有效地提高學習者的學習效果。如Ｐ５、Ｐ１２、Ｐ３０ 認為“案例人物、地圖、車輛、道路、廠房、辦公室、倉庫中的貨物等” 一切與案例內容相關或非相關的情境要素， 都對他們的學習和理解案例產生了積極作用。

６ ４ 身體感知交互體驗能增加沉浸感

６ ４ １ 智能化交互可有效提升真實感

身體感知交互體驗原則提出， 人在交互體驗中會調動視覺、聽覺、身體等方面的感知通道， 使他們與虛擬世界充分交互， 從而獲得沉浸感體驗， 提升整體體驗的真實感。如Ｐ１８、Ｐ１９ 認為“與人物的交互加深了案例信息的理解”。ＶＲ 情境學習系統中智能化交互功能主要體現為虛擬人物和虛擬物體能實時判定受試者的位置， 并對受試者觸發相應的動作。與此同時， 受試者可以做出一些行為予以反饋， 例如開門、抓取、放下、點擊、行走、跑步等動作。Ｐ９、Ｐ２１、Ｐ２６ 認為“智能化交互功能讓他們體驗到了真實感”。這說明當人與虛擬場景互動時， 會增加人與場景相互協作及相互影響的機會， 這種互動能提高用戶在ＶＲ 場景的真實感體驗［２５］ 。

６ ４ ２ 受試者對ＶＲ 場景有較強的可交互性需求

部分受試者認為無法與ＶＲ 場景中出現的非案例相關的人物、物體進行對話和交互， 降低了他們的真實感。這說明對ＶＲ 場景添加場景要素時， 應當同時考慮添加交互功能或物理反饋效果， 否則會影響整體的真實感體驗。除此之外， Ｐ１４ 認為“與人物的對話不夠智能化， 希望能在對話中加入智能語音”。程序化的固定交流模式不足以滿足對話功能體驗， 也從側面證明了智能化交互對體驗有著正面提升效果。

７ 未來改進建議

７ １ 豐富ＶＲ 內容， 避免簡單重復文字信息

ＶＲ 情境學習系統中的ＶＲ 文檔和人物對話有著與現實文檔相同的案例內容。部分受試者希望在ＶＲ 環境中獲取到與文檔不同的或更為詳細的內容信息。與此同時， 結合實驗過程中的觀察和問卷結果發現， 受試者會對已知或沒有挑戰性的內容感到枯燥或厭倦［３５］ 。因此， 本研究建議增加對案例內容的注釋， 幫助學生提升理解。通過對案例文本內容進行可視化和多媒體化， 并為文本添加注釋標簽， 將兩者相互關聯， 讓學生在ＶＲ 場景中進行人物對話或閱讀文本時， 可根據需求自行體驗。

７ ２ 注重其他ＶＲ 資源展示的必要性與合理性

為了真實還原案例發生的原現實場景， ＶＲ 情境學習系統按照案例企業實際的空間布局， 添加了一部分與案例文本內容非相關的ＶＲ 資源， 例如廠房、工人、運輸車等。本研究發現， 受試者對于非內容相關的ＶＲ 資源展示持兩種相反的態度， 一種認為這些資源的展示幫助自己理解了案例發生的場景； 另一種則認為這些資源是多余的存在。對此，本研究建議在保證與案例內容相關的ＶＲ 資源完整展示的前提下， 綜合考慮用戶對其他ＶＲ 資源展示的需求， 通過評估與判斷該類型ＶＲ 資源展示的必要性與合理性， 適當地加入高質量其他ＶＲ 資源。

７ ３ 增強學生ＶＲ 技術素養培訓， 優化ＶＲ 交互體驗

本研究發現， 近２／３ 的受試者從未體驗過ＶＲ設備。受試者對如何使用ＶＲ 設備的熟悉程度不足， 導致其在實驗開始的一段時間內主要專注于如何順利地在ＶＲ 場景中操控“自己” 方面， 分散了受試者學習和體驗ＶＲ 案例的注意力。對此， 本研究建議為學生提供更多的ＶＲ 課程及應用體驗機會， 培養和提升學生的ＶＲ 技術適應力。同時， 設計更簡易操作的界面和交互功能， 提供簡潔易懂的操作教程， 使得學生能快速適應ＶＲ 環境并投入學習中。

８ 總 結

研究結果表明， ＶＲ 情境學習系統在信息管理與信息系統教學中具有良好的學習提升效果。在適用情境學習方法的不同內容場景下， 該系統模型可以提供ＶＲ 實例化建設指導。例如在圖情學科專業學習， 以及圖書館、文化館、博物館等公共文化服務學習等領域具有廣泛的適用性。

本研究也存在著一定局限性。首先， 受試者在數量上受限于正在學習“信息系統分析與設計”課程的學生， 難以擴大樣本量， 未來可考慮跨學年增加樣本數量。ＶＲ 設備操控適應性因人而異， 部分交互功能設計體驗不夠友好， ＶＲ 信息的呈現方式和效果仍有優化提升空間， 同時還需避免造成或徒增受試者的認知負荷。

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（責任編輯： 陳 媛）