虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的影響

崔鈺婷 趙志群

【摘 要】

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）的統(tǒng)稱(chēng)，探索虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義，但國(guó)內(nèi)外開(kāi)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效影響的實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果差別很大。本研究利用元分析方法，對(duì)2015—2019年國(guó)際英文期刊發(fā)表的59篇有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效教學(xué)的文章進(jìn)行分析，樣本總量為4，991，并對(duì)其從學(xué)段、學(xué)科、教學(xué)周期、技術(shù)類(lèi)型和學(xué)習(xí)環(huán)境等調(diào)節(jié)變量深入分析。研究發(fā)現(xiàn)：從整體上看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)績(jī)效有較大程度的提升作用;基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)的有效性受學(xué)段、學(xué)科、教學(xué)周期、技術(shù)類(lèi)型、學(xué)習(xí)環(huán)境等變量的影響;在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中教學(xué)應(yīng)用效果最好的是混合現(xiàn)實(shí)（但樣本量小），其次是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。未來(lái)應(yīng)注意不同變量的調(diào)節(jié)作用，優(yōu)化教學(xué)條件，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的深度融合。

【關(guān)鍵詞】? 虛擬現(xiàn)實(shí);增強(qiáng)現(xiàn)實(shí);混合現(xiàn)實(shí);學(xué)習(xí)績(jī)效;元分析

【中圖分類(lèi)號(hào)】? G642.0? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】? A? ? ? ?【文章編號(hào)】? 1009-458x（2020）11-0059-09

一、引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)涵蓋沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）。近十年來(lái)，隨著個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的興起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)被應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，如旅游、醫(yī)學(xué)、工業(yè)和教育等。Zion market research發(fā)布的報(bào)告顯示，2016年全球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)市場(chǎng)價(jià)值約為20.2億美元，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到約268.9億美元，市場(chǎng)潛力巨大?？萍季揞^谷歌、蘋(píng)果、Facebook和微軟等紛紛布局這一領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入了新的蓄力期。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》提出“要推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)融合，建設(shè)智能化教學(xué)環(huán)境，提供優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源和軟件工具，利用信息技術(shù)開(kāi)展啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，鼓勵(lì)發(fā)展性評(píng)鑒，探索建立以學(xué)習(xí)者為中心的教學(xué)模式”。虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備被描述為21世紀(jì)的學(xué)習(xí)輔助工具，因其便捷性、移動(dòng)性、交互性、開(kāi)放性和個(gè)性化等特點(diǎn)，可在教學(xué)中代替高成本、高危險(xiǎn)、高復(fù)雜程度的實(shí)驗(yàn)，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值（Makransky， et al.， 2017; Yip， et al.， 2019）。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種數(shù)字科技，其教育潛力尚未得到全面評(píng)估，僅在商業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出市場(chǎng)潛力，少有實(shí)證研究證明其教育價(jià)值（Meyer， et al.， 2019）。為探究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的效果，研究者們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)論證，但結(jié)論并未達(dá)成共識(shí)，究其原因，是因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)教學(xué)設(shè)備開(kāi)發(fā)成本高昂，實(shí)驗(yàn)研究樣本數(shù)據(jù)有限，這在一定程度上影響了結(jié)果的一致性和可比性。當(dāng)前對(duì)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)的有效性存在兩種大徑相庭的研究結(jié)果：

第一種觀點(diǎn)認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)提升學(xué)生的學(xué)業(yè)成效有顯著提升作用。例如，有研究者以32名大學(xué)生作為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)使用VR進(jìn)行教學(xué)不僅能提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能通過(guò)同伴學(xué)習(xí)中的社會(huì)交互促進(jìn)學(xué)習(xí)參與（Zhou， et al.， 2018）。中國(guó)臺(tái)灣學(xué)者設(shè)計(jì)了ARFlora系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，使用AR進(jìn)行教學(xué)能更有效地提升學(xué)生學(xué)習(xí)成果并保留知識(shí)、促進(jìn)知識(shí)遷移（Chang， et al.， 2016）;Yang等人基于游戲的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)（DGBL）證明使用DGBL系統(tǒng)的職業(yè)院校學(xué)生的創(chuàng)造性思維、批判性思維和解決問(wèn)題能力均有所改進(jìn)，職業(yè)技能也得到了大幅度提升（Yang， 2015）。除以上（準(zhǔn)）實(shí)驗(yàn)研究外，已有的元分析研究也表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)績(jī)效。例如，沈陽(yáng)等（2020）對(duì)基于VR的腹腔鏡手術(shù)模擬器（VRLS）應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育的成效進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)VRLS對(duì)學(xué)生腹腔鏡技術(shù)水平作用的效應(yīng)值為0.72;李寶敏等（2019）對(duì)國(guó)外近十年有關(guān)VR教學(xué)成效的40篇論文進(jìn)行量化分析（合并效應(yīng)值為0.56），得出VR教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)達(dá)到了中等程度的正向積極影響;Garzón等（2020）對(duì)46項(xiàng)AR教學(xué)實(shí)證研究進(jìn)行了系統(tǒng)性回顧，計(jì)算出有效樣本的合并效應(yīng)值為0.72，表明AR技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)成效具有中上等影響。

第二種觀點(diǎn)認(rèn)為，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)提升學(xué)生學(xué)業(yè)成效沒(méi)有作用。有研究者以32名大學(xué)生為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了基于VR游戲的測(cè)評(píng)平臺(tái)，發(fā)現(xiàn)VR游戲?yàn)閷W(xué)生提供了輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，能提升學(xué)生參與度，但對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組最終的學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)驗(yàn)分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著差異（Al-Azawei， et al.， 2019）;丹麥學(xué)者M(jìn)eyer等（2019）設(shè)計(jì)了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)并在一周后進(jìn)行延遲測(cè)試，發(fā)現(xiàn)沉浸式VR視頻除能提升自我效能感外，對(duì)知識(shí)保留、知識(shí)遷移等并無(wú)影響。美國(guó)學(xué)者以36名大學(xué)生（其中，17名學(xué)生基于VR平臺(tái)，19名學(xué)生有專(zhuān)家反饋的面對(duì)面訓(xùn)練）為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了VR實(shí)時(shí)反饋平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)組在虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí)，并接受平臺(tái)的認(rèn)知、行為和態(tài)度評(píng)價(jià)反饋，結(jié)果顯示在VR平臺(tái)訓(xùn)練的學(xué)生其前后測(cè)分?jǐn)?shù)有所提升，但與控制組相比結(jié)果不存在顯著差異（Ginkel， et al.， 2019）。

顯然，當(dāng)前對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)效果存在爭(zhēng)議。盡管已有學(xué)者進(jìn)行過(guò)元分析研究，但已有的元分析僅單獨(dú)評(píng)估某一類(lèi)具體的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（如VR或AR）的教學(xué)效果，未能系統(tǒng)評(píng)估虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的有效性，以及判斷VR、AR和MR這三類(lèi)技術(shù)哪種更勝一籌。作為社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域最常見(jiàn)的定量研究方法之一，元分析可以“有目的地整合研究結(jié)果，對(duì)單個(gè)研究進(jìn)行綜合的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析”（Glass， 1976）。本研究對(duì)檢索到的國(guó)外權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)進(jìn)行“二次分析”，旨在回答以下問(wèn)題：

（1）與傳統(tǒng)的教學(xué)方式（如講座法、幻燈片教學(xué)等）相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是否能提升學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效？

（2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績(jī)效，是否和如何受到學(xué)科、學(xué)段、教學(xué)周期、技術(shù)類(lèi)型、學(xué)習(xí)場(chǎng)所等調(diào)節(jié)變量的影響？

（3）針對(duì)不同類(lèi)型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即VR、AR及MR，哪種技術(shù)類(lèi)型更能提升學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效？

二、研究設(shè)計(jì)

本研究的元分析嚴(yán)格按照PRISMA指導(dǎo)準(zhǔn)則進(jìn)行，并遵循Glass（1976）提出的元分析評(píng)估程序，包涵：①收集相關(guān)研究;②對(duì)特征值進(jìn)行編碼;③計(jì)算單個(gè)研究的效應(yīng)量;④分析調(diào)節(jié)變量對(duì)效應(yīng)量的影響。

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源

為了獲得高質(zhì)量的研究，筆者搜集了“Web of Science”和“Scopus”兩個(gè)國(guó)際權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主題詞有“Virtual Reality（VR）”“Augment Reality（AR）”“Mixed Reality（MR）”;學(xué)習(xí)績(jī)效的主題詞包括“Learning achievement”“Learning outcomes”“Learning performance”“Learning effectiveness”等，組合檢索詞如“Virtual reality+ Learning achievement”“Augment reality+ Learning outcomes”等，依此類(lèi)推。檢索時(shí)間跨度為2015年至2019年9月1日，文獻(xiàn)類(lèi)型選擇article。最終共檢索到6，786篇文獻(xiàn)，將所有文獻(xiàn)導(dǎo)入Endnote文獻(xiàn)管理軟件中，清除重復(fù)文獻(xiàn)后剩2，358篇。

（二）篩選標(biāo)準(zhǔn)

為保證研究結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性和有效性，對(duì)檢索的文獻(xiàn)進(jìn)行了篩查，標(biāo)準(zhǔn)如下：①研究主題必須是探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，可以在正式學(xué)習(xí)環(huán)境中開(kāi)展（如學(xué)校課堂教學(xué)），也可以在非正式學(xué)習(xí)場(chǎng)所中進(jìn)行（如基于工作場(chǎng)所中的學(xué)習(xí)或教育游戲中）;②研究類(lèi)型必須是實(shí)驗(yàn)研究或者準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，包括雙組前后測(cè)、雙組后測(cè)、單組前后測(cè)等;③分別采用兩組方式教學(xué)，實(shí)驗(yàn)組利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)干預(yù)教學(xué)和學(xué)習(xí)，控制組使用傳統(tǒng)教法（如講座法、PPT幻燈片等）;④研究結(jié)果包含對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效的測(cè)量，每項(xiàng)研究都必須報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)績(jī)效包括學(xué)生知識(shí)獲得或技能測(cè)評(píng)得分，從以上任選一項(xiàng)分?jǐn)?shù)即可;⑤研究報(bào)告應(yīng)提供研究結(jié)果的完整數(shù)據(jù)，應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的樣本量，學(xué)習(xí)績(jī)效的均值及標(biāo)準(zhǔn)差。

綜合以上篩選標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢索到的6，786篇文獻(xiàn)進(jìn)行排查，最終選取滿(mǎn)足篩選標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)59篇，具體流程如圖1所示，總樣本量為4，991，滿(mǎn)足元分析標(biāo)準(zhǔn)。

（三）資料提取與編碼

資料提取是Meta分析的重要步驟之一，所提取的資料作為數(shù)據(jù)分析和合成的直接依據(jù)。為保證資料提取過(guò)程的客觀性，本研究的編碼由兩位研究人員共同完成。正式編碼之前，對(duì)兩位研究人員進(jìn)行培訓(xùn)，告知編碼規(guī)則，再由兩位編碼員對(duì)59篇文獻(xiàn)獨(dú)立編碼。編碼的內(nèi)容包括標(biāo)題、作者信息、發(fā)表年份、樣本量、控制條件、學(xué)習(xí)者學(xué)段、學(xué)習(xí)者學(xué)科、技術(shù)類(lèi)型、教學(xué)周期、學(xué)習(xí)場(chǎng)所等，調(diào)節(jié)變量編碼如表1所示。本研究Cohen Kappa一致性系數(shù)為0.91，說(shuō)明特征值編碼結(jié)果可信。

（四）研究方法與工具

近年來(lái)，能實(shí)現(xiàn)Meta分析的軟件不斷涌現(xiàn)，一般分為三大類(lèi)：①meta分析專(zhuān)用軟件，如Review Manager（RevMan）和Comprehensive Meta-Analysis（CMA）等;②具有Meta分析功能的綜合性軟件，如Stata、R軟件和SAS等;③Microsoft Excel插件（張?zhí)灬裕?等， 2015， p.16）。本研究采用綜合性統(tǒng)計(jì)工具Stata16，該軟件功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)性變量的高級(jí)Meta分析，滿(mǎn)足研究需求。

此外，通過(guò)提取59篇研究文獻(xiàn)的樣本量、平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，比較和整合多個(gè)相同領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，采用標(biāo)準(zhǔn)化均數(shù)差法（SMD）作為效應(yīng)值，表征虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的影響程度。Stata16軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果具體包括計(jì)算各研究的單個(gè)效應(yīng)值、整體效應(yīng)值、發(fā)表偏倚分析、異質(zhì)性檢驗(yàn)及調(diào)節(jié)變量影響分析。

三、元分析結(jié)果與討論

（一）異質(zhì)性檢驗(yàn)

由于納入同一系列評(píng)價(jià)的研究來(lái)自不同的國(guó)家，發(fā)表時(shí)間不同，研究對(duì)象不同，干預(yù)措施不同，異質(zhì)性在所難免，本研究將系統(tǒng)評(píng)價(jià)中不同研究中存在的合作變異統(tǒng)稱(chēng)為“異質(zhì)性”（Borenstein， et al.， 2009， p.7）。異質(zhì)性檢驗(yàn)是Meta分析的關(guān)鍵步驟，分為圖示法和統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)法。圖示法中森林圖可用于評(píng)價(jià)研究間異質(zhì)性，用法簡(jiǎn)單，但需要合理解讀;統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)法包括Q檢驗(yàn)、I2檢驗(yàn)和H檢驗(yàn)，H和I2利用了自由度校正研究文獻(xiàn)數(shù)目對(duì)Q值的影響，其值大小不會(huì)隨著文獻(xiàn)數(shù)變化而改變，可作為兩項(xiàng)重要考察指標(biāo)。Higgins等（2003）認(rèn)為I2取值范圍定義在0～100%之間，當(dāng)I2=0時(shí)表示研究間無(wú)異質(zhì)性，I2>75%時(shí)表示研究存在高度異質(zhì)性。

根據(jù)Stata軟件得出的異質(zhì)性檢驗(yàn)數(shù)值，I2=94.98%>50%，H=19.92%，Q檢驗(yàn)的p =0.000<0.05，提示本次研究選擇的文獻(xiàn)之間存在很強(qiáng)的異質(zhì)性，表明約有94.98%的觀察變異是由效應(yīng)值的真實(shí)差異造成的，僅有5.02%的觀察變異由隨機(jī)誤差導(dǎo)致，出現(xiàn)異質(zhì)性的原因可能是樣本來(lái)源的國(guó)別、發(fā)表時(shí)間、技術(shù)類(lèi)型、學(xué)段、學(xué)科等不同因素引起的。

（二）偏倚檢驗(yàn)

元分析也有一些重要的限制，如出版偏倚和樣本偏倚，需要對(duì)所篩選文章的出版偏倚進(jìn)行檢驗(yàn)（Cohen， 1982）。偏倚（Bias）又稱(chēng)為“系統(tǒng)誤差”（Systematic error），指研究的結(jié)果或推論偏離真實(shí)值的偏差。采用漏斗圖與Begg秩相關(guān)法檢驗(yàn)發(fā)表偏倚。首先運(yùn)行Stata軟件得出漏斗圖，當(dāng)研究不存在發(fā)表偏倚時(shí)，散點(diǎn)將形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)的倒置漏斗狀。由圖2可以發(fā)現(xiàn)本研究絕大多數(shù)散點(diǎn)均勻落在合并效應(yīng)值0.850處，并對(duì)稱(chēng)分布在中心線左右，可推測(cè)本研究中發(fā)表偏倚較少。為更準(zhǔn)確報(bào)告是否存在偏倚，采用Begg秩相關(guān)法來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，一般情況下，樣本量與方差成反比，秩相關(guān)檢驗(yàn)是檢驗(yàn)效應(yīng)與樣本量之間的相關(guān)性，若Z<1.96 （p >0.05）則表示沒(méi)有報(bào)告偏倚。根據(jù)Begg秩相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，Z=1.23<1.96 （p >0.05），因此可以判斷本研究不存在發(fā)表偏倚。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效的整體效應(yīng)

在Meta分析中，效應(yīng)量是衡量實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均值差異性強(qiáng)度的重要指標(biāo)（Hedges & Olkin， 1984），效應(yīng)值用來(lái)評(píng)估虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的影響。

在合并單個(gè)研究的效應(yīng)量計(jì)算整體效應(yīng)值時(shí)，可以選擇固定效應(yīng)模型（Fixed-effects model）或隨機(jī)效應(yīng)模型（Random effects model）。固定效應(yīng)模型假設(shè)不同研究應(yīng)有相同的效應(yīng)量，研究間的差異僅是由于不同研究效應(yīng)量的變質(zhì)程度不同引起的。隨機(jī)效應(yīng)模型假定不同研究具有不同的效應(yīng)量，研究的差異由于不同研究效應(yīng)量及不同變異程度共同引起。在教育學(xué)研究中，由于研究對(duì)象、實(shí)驗(yàn)條件等的差異，假設(shè)各研究有共同的效應(yīng)量是不科學(xué)的。本研究選擇隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行主效應(yīng)檢驗(yàn)，并采用Cohen的效應(yīng)量計(jì)算方法，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)隨機(jī)效應(yīng)給出的Meta分析結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)績(jī)效的合并效應(yīng)值SMD是0.850，95%CI（0.574，1.126），合并效應(yīng)量檢驗(yàn)Z=6.03（p <0.01）具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。合并效應(yīng)值為正數(shù)，表明與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效起正向顯著影響。根據(jù)Cohen（1992）的效應(yīng)值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)化效應(yīng)量在0.2～0.5屬于小效應(yīng)，在0.5～0.8之間屬于中效應(yīng)，高于0.8屬于大效應(yīng)。59項(xiàng)研究的總效應(yīng)量是0.850，大于0.8，屬于大效應(yīng)。因此可以得出以下結(jié)論：采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)績(jī)效。

（四）調(diào)節(jié)變量效果檢驗(yàn)

1. 學(xué)段的調(diào)節(jié)效應(yīng)

以不同學(xué)習(xí)階段的學(xué)生作為研究對(duì)象，探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的效果差異。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各學(xué)段的合并效應(yīng)值檢驗(yàn)Z=6.06（p<0.01），表示虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)各個(gè)學(xué)段的學(xué)習(xí)績(jī)效具有提升作用。從表3可以看出，各學(xué)段的最終效應(yīng)值依次是職業(yè)教育（g=2.578，p<0.01）、本科及以上（g=0.880，p<0.01）、普通高中（g=0.764，p>0.05）、小學(xué)及以下（g=0.547，p>0.05）、初中（g=0.265，p>0.05）。對(duì)職業(yè)院校和本科及以上的學(xué)習(xí)者的影響效果屬于大效應(yīng)，對(duì)普通高中、小學(xué)及以下的學(xué)習(xí)者達(dá)到了中等效應(yīng)，對(duì)初中生影響效果屬于小效應(yīng)。也有部分學(xué)段未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著，如小學(xué)及以下、高中和初中，這可能與研究設(shè)計(jì)和樣本數(shù)量少有關(guān)。組間效應(yīng)QB=19.24（p<0.01），達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平，表明在不同學(xué)段虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效存在顯著差異。

2. 學(xué)科的調(diào)節(jié)效應(yīng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中的形式多樣，不同學(xué)科都試圖借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。各學(xué)科的效應(yīng)值均大于0，合并效應(yīng)值Z=5.09（p<0.01），說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)不同學(xué)科的學(xué)習(xí)績(jī)效均有正向提升作用。根據(jù)表4統(tǒng)計(jì)結(jié)果，各學(xué)科最終的效應(yīng)值大小依次是地球科學(xué)類(lèi)（g=2.259，p>0.05）、材料與工程類(lèi)（g=1.718，p<0.01）、數(shù)理科學(xué)類(lèi)（g=1.010，p<0.01）、信息科學(xué)類(lèi)（g=1.005，p>0.05）、人文語(yǔ)言類(lèi)（g=0.554，p<0.01）和生命醫(yī)學(xué)類(lèi)（g=0.265，p>0.05）。影響最高的是傳統(tǒng)的理工科專(zhuān)業(yè)（地球科學(xué)類(lèi)、材料工程類(lèi)、數(shù)理科學(xué)類(lèi)和信息科學(xué)類(lèi)等）;對(duì)地球科學(xué)類(lèi)、信息科學(xué)類(lèi)的影響效果不顯著，可能因?yàn)檫@兩類(lèi)專(zhuān)業(yè)樣本數(shù)較小。與我們的認(rèn)知相反，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然大量應(yīng)用于生命醫(yī)學(xué)類(lèi)（生物、醫(yī)學(xué)和護(hù)理等）學(xué)科，但不少研究針對(duì)醫(yī)學(xué)護(hù)理類(lèi)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行了實(shí)證研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用效果相對(duì)較差且不顯著，表明醫(yī)學(xué)護(hù)理類(lèi)專(zhuān)業(yè)不太適合在虛擬仿真環(huán)境中學(xué)習(xí)，或虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)需要進(jìn)一步優(yōu)化才能適應(yīng)這類(lèi)學(xué)科。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)人文社科類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)績(jī)效提升也有較好效果，達(dá)到了中等效應(yīng)?？傮w上，從組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，QB=9.69（p>0.05），虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)不同學(xué)科學(xué)習(xí)績(jī)效的影響并無(wú)顯著差異，對(duì)不同學(xué)科類(lèi)別都有適用性，但影響效果存在差異。

3. 技術(shù)類(lèi)型的調(diào)節(jié)效應(yīng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三類(lèi)主流技術(shù)VR、AR和MR呈現(xiàn)出不同的教育形態(tài)。根據(jù)Stata軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)三類(lèi)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)績(jī)效影響的組間效應(yīng)量是QB=1.70（p>0.05），并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平，說(shuō)明三類(lèi)不同的技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效影響并不存在顯著差異。從表5可以看到，各技術(shù)類(lèi)型合并效應(yīng)值Z=6.09（p<0.01），說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的不同技術(shù)類(lèi)型對(duì)學(xué)生成績(jī)均具有正向促進(jìn)作用，其中影響最高的是MR（g=1.617，p<0.01），其影響效果顯著，但樣本量較小;其次是AR（g=0.887，p<0.01），也達(dá)到了大效應(yīng);影響效果較弱的是VR（g=0.737，p<0.01），但也達(dá)到了中等效應(yīng)。

4. 學(xué)習(xí)場(chǎng)所的調(diào)節(jié)效應(yīng)

為了檢驗(yàn)不同學(xué)習(xí)場(chǎng)所是否影響虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提升學(xué)習(xí)績(jī)效，本研究計(jì)算了三個(gè)學(xué)習(xí)場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的效應(yīng)值。從表6可以看出，各學(xué)習(xí)場(chǎng)所效應(yīng)值均大于0，合并效應(yīng)值Z=4.48（p<0.05），說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)不同學(xué)習(xí)場(chǎng)所的學(xué)習(xí)績(jī)效均有正向提升作用。其中，基于教育游戲的學(xué)習(xí)場(chǎng)所效應(yīng)值最高（g=1.667，p<0.01），說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在基于游戲的學(xué)習(xí)場(chǎng)所影響最為有效;其次是應(yīng)用于正式學(xué)習(xí)場(chǎng)所（g=0.856，p<0.01），達(dá)到了大效應(yīng);效應(yīng)值最低的是基于訓(xùn)練的學(xué)習(xí)場(chǎng)所（g=0.446，p>0.05），達(dá)到了中等效應(yīng)，但效果不顯著。組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果（QB=4.30，p>0.05）說(shuō)明不同學(xué)習(xí)場(chǎng)所對(duì)學(xué)習(xí)績(jī)效的影響并無(wú)顯著差異。

5. 學(xué)習(xí)周期的調(diào)節(jié)效應(yīng)

根據(jù)梳理的59篇文獻(xiàn)內(nèi)容，將教學(xué)周期劃分為四類(lèi)，對(duì)不同教學(xué)周期的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)影響效果進(jìn)行檢驗(yàn)。如表7所示，各教學(xué)周期的效應(yīng)值均為正值，組間效應(yīng)檢驗(yàn)不顯著（QB=0.25，p>0.05），說(shuō)明在不同教學(xué)周期虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效的影響并無(wú)顯著差異。各教學(xué)周期效應(yīng)值均大于0，合并效應(yīng)值Z=4.97（p<0.01），說(shuō)明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)不同教學(xué)周期的學(xué)習(xí)績(jī)效均有正向提升作用。各教學(xué)周期效應(yīng)值排序?yàn)椋?個(gè)月以上（g=0.982，p<0.01）>3～6個(gè)月（g=0.920，p>0.05）>1～3個(gè)月（g=0.913，p>0.05）>1個(gè)月內(nèi)（g=0.816，p<0.01），表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)隨教學(xué)時(shí)間增長(zhǎng)效果會(huì)更好，與教學(xué)周期變量呈線性關(guān)系。

四、結(jié)論

對(duì)近5年59篇實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行元分析，研究表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與學(xué)習(xí)績(jī)效呈高度正相關(guān)。

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效有積極正向影響

元分析結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效提升學(xué)習(xí)績(jī)效，效應(yīng)值高于0.8，呈中等偏上的顯著影響，與先前研究結(jié)論一致（Merchant， et al.， 2014; Garzón & Acevedo， 2019），即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于其“沉浸性”“交互性”“想象性”特征，能夠創(chuàng)設(shè)多樣化虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)習(xí)者理解抽象和復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)（Erbas & Demirer， 2019），提升學(xué)習(xí)效果（Carbonell-Carrera & Saorín， 2017）。具體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以整合割裂、零散的學(xué)習(xí)材料，幫助學(xué)生按照關(guān)聯(lián)、動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)的思維方式理解復(fù)雜問(wèn)題。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造的具體化、情景化、沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，能使學(xué)習(xí)者更好地掌握正確的抽象性知識(shí)和操作行為，并為學(xué)習(xí)者提供無(wú)限練習(xí)機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。多感官交互技術(shù)可營(yíng)造出多種感官刺激的學(xué)習(xí)環(huán)境，刺激學(xué)習(xí)者視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等的多感官學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)效率事半功倍，符合腦科學(xué)結(jié)論。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能有效監(jiān)控學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)行為，為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供及時(shí)、有效的診斷反饋，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同?？傊?，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)打造的學(xué)習(xí)情境是學(xué)習(xí)者“知情意行”的整合。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和工程類(lèi)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)，這類(lèi)實(shí)驗(yàn)成本大、建設(shè)條件復(fù)雜、周期長(zhǎng)且容納人數(shù)有限，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可有效解決這些難題，通過(guò)仿真模擬真實(shí)工作或?qū)W習(xí)情境，溝通現(xiàn)實(shí)與虛擬，擺脫時(shí)空障礙，將零散、瑣碎、靜態(tài)的二維形態(tài)知識(shí)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)狀化、系統(tǒng)化、立體化的三維知識(shí)形態(tài)，從根本上改變學(xué)習(xí)者知識(shí)獲取與信息加工方式，體現(xiàn)以“學(xué)”為中心的教育理念，提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成效。

（二）不同變量對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效的調(diào)節(jié)效應(yīng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效的影響存在邊界條件，如學(xué)科、學(xué)段、教學(xué)設(shè)備、教學(xué)周期等調(diào)節(jié)變量的共同影響。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各學(xué)段都有正向教學(xué)效果，其中對(duì)職業(yè)院校學(xué)生效果最佳。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在職業(yè)院校和本科及以上學(xué)段都具有顯著正向作用且達(dá)到高度正向影響。自20世紀(jì)80年代起，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就開(kāi)始應(yīng)用于職業(yè)教育和培訓(xùn)，到了90年代才陸續(xù)引入基礎(chǔ)教育和高等教育（劉德建， 等， 2016）。虛擬實(shí)訓(xùn)作為職業(yè)教育的新興實(shí)訓(xùn)方式，有助于轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式、激發(fā)學(xué)生興趣，給學(xué)生更多機(jī)會(huì)去操作體驗(yàn)，符合“做中學(xué)”理念和情境學(xué)習(xí)理論，相較于其他階段，教學(xué)效果也更為明顯。在高中及初中階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用效果不明顯，中學(xué)階段學(xué)習(xí)的知識(shí)以陳述性知識(shí)（是什么）為主，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)這類(lèi)知識(shí)教學(xué)效果欠佳。此外，該階段的學(xué)生有較大的升學(xué)壓力，應(yīng)用于課堂有可能使學(xué)生分心，造成認(rèn)知負(fù)荷超載，降低學(xué)習(xí)效果。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各學(xué)科中都有正向教學(xué)效果，但效果存在差異，對(duì)地理科學(xué)類(lèi)和材料科學(xué)類(lèi)等理工科專(zhuān)業(yè)影響顯著，而對(duì)人文語(yǔ)言類(lèi)、生命醫(yī)學(xué)類(lèi)等專(zhuān)業(yè)影響效果稍弱。究其原因，理工科課程需要具象化的學(xué)習(xí)場(chǎng)景幫助學(xué)習(xí)者更好地理解內(nèi)容，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可滿(mǎn)足這一需求，加之這類(lèi)學(xué)科需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為此類(lèi)課程營(yíng)造了一個(gè)“沉浸式虛擬空間”，將抽象的概念具體化，有助于學(xué)習(xí)者快速掌握。學(xué)習(xí)者可在虛擬空間中自主探索，擺脫了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式的時(shí)空限制，能進(jìn)行無(wú)限次的練習(xí)，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)效果，這一結(jié)果也驗(yàn)證了Bacca等（2014）的研究結(jié)論，即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最適用于自然科學(xué)和數(shù)學(xué)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人文社科類(lèi)專(zhuān)業(yè)（如語(yǔ)言、歷史等）中也有較好的應(yīng)用前景，可以大大豐富文史類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的呈現(xiàn)形式，如將故事情節(jié)可視化，提升學(xué)生的表達(dá)能力、想象能力和共情能力。對(duì)于生命科學(xué)類(lèi)學(xué)科，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)影響效果最弱，可能因?yàn)楫?dāng)前虛擬實(shí)驗(yàn)多為簡(jiǎn)單的二維實(shí)驗(yàn)演示，其真實(shí)感、交互性和教學(xué)效果與真實(shí)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)相差較遠(yuǎn)（焦安權(quán)， 鐘聲， 2008），故效果較差。

不同技術(shù)類(lèi)型對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效提升效果不同。首先是MR對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效提升效果最好，達(dá)到了大效應(yīng)，但其在當(dāng)前教育領(lǐng)域普及程度較低，收集到的研究樣本數(shù)量較小，因此這一結(jié)果可能有一定的偏差;其次是AR也達(dá)到了大效應(yīng)，即虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境要優(yōu)于純虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境;最后是VR對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效影響為中等效應(yīng)。原因可能是MR相較于另外兩類(lèi)更為先進(jìn)，其同時(shí)包含了現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界，在虛擬世界、現(xiàn)實(shí)世界和用戶(hù)之間搭起了交互反饋的信息回路，將虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界無(wú)縫對(duì)接，將人類(lèi)感官延伸到了虛擬世界（范文翔， 趙瑞斌， 2019），可充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的多種感官，提升學(xué)習(xí)者沉浸感、代入感和置入感，使其迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)（孔璽， 等， 2019），因此效果最好。AR是虛擬現(xiàn)實(shí)的延伸，可使抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化、形象化，使知識(shí)更有情境性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的交互性（蔡蘇， 2016），但虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界在景象間仍存在較大的視覺(jué)差異，會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)效果造成一定影響（孔璽， 等， 2019），故效果次之。VR對(duì)提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效影響最低，這可能與VR設(shè)備缺陷有關(guān)，如有研究表明，VR頭戴現(xiàn)實(shí)設(shè)備存在分辨率低、刷新率低等問(wèn)題，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)伴隨一系列不良反應(yīng)，比如暈眩、疲勞等（丁楠， 汪亞珉， 2017）。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)呈現(xiàn)的模擬場(chǎng)景也會(huì)干擾學(xué)習(xí)者對(duì)重要學(xué)習(xí)內(nèi)容的注意。有研究表明，VR能提升學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，但會(huì)加重學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，造成冗余效應(yīng)（Makransky， et al.， 2019）。

不同的學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)提升學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效影響不同。效果最好的是基于教育游戲的學(xué)習(xí)場(chǎng)所和正式的學(xué)習(xí)場(chǎng)所，均達(dá)到了大效應(yīng)，而基于工作的學(xué)習(xí)場(chǎng)所對(duì)學(xué)習(xí)績(jī)效具有中等效應(yīng)。近年來(lái)，教育游戲也成為教育研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)之一，教育游戲化可以基于任務(wù)、基于情境、基于問(wèn)題、基于角色來(lái)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以以個(gè)體或小組的形式協(xié)作學(xué)習(xí)，大大增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性，效果最佳。此外，相較于傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，有研究表明學(xué)習(xí)者使用基于AR的教育游戲產(chǎn)生的心流體驗(yàn)更強(qiáng)（Ibá?ez， et al.， 2014），這也提示開(kāi)發(fā)者和教學(xué)者多創(chuàng)設(shè)非正式學(xué)習(xí)環(huán)境?；诠ぷ鞯膶W(xué)習(xí)場(chǎng)所效果最弱，可能受到當(dāng)前技術(shù)的限制，虛擬仿真系統(tǒng)與真實(shí)的工作任務(wù)、訓(xùn)練情景還有一定的距離，目前尚不能替代真實(shí)的工作情景。

在不同教學(xué)周期虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效提升效果不同，實(shí)驗(yàn)周期與學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效呈線性關(guān)系。教學(xué)周期越長(zhǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)績(jī)效提升效果越好。表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，學(xué)生越能在沉浸式學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)環(huán)境中深入體驗(yàn)，對(duì)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)和保留度越高。

五、建議與展望

通過(guò)對(duì)59項(xiàng)研究進(jìn)行元分析可以發(fā)現(xiàn)，盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有助于大幅提升學(xué)習(xí)績(jī)效，但會(huì)受到學(xué)段、學(xué)科、教學(xué)周期等變量的影響。

（一）加強(qiáng)理論與實(shí)踐的融合，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大效益

傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心，學(xué)生處于被動(dòng)地位，而基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)有利于創(chuàng)建以學(xué)生為本的個(gè)性化教學(xué)環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并非只是一種展示手段，更應(yīng)融入教與學(xué)的全過(guò)程。教師在利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)情境時(shí)，應(yīng)按照情境學(xué)習(xí)理論、具身認(rèn)知理論和心流理論等構(gòu)建有效的學(xué)習(xí)環(huán)境。情境學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是情境性的活動(dòng)，是實(shí)踐共同體“合法的邊緣性參與”，邊緣性意味著多元化、建構(gòu)性（萊夫， 溫格，2002， p.6）。知識(shí)是復(fù)雜的，學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)者應(yīng)盡可能使教學(xué)內(nèi)容貼近真實(shí)的情境活動(dòng)。教師應(yīng)鼓勵(lì)形成實(shí)踐共同體的活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)多元、開(kāi)放的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生逐漸“充分參與”共同體的活動(dòng)，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知的涉身性、體驗(yàn)性和環(huán)境嵌入性，認(rèn)知基于身體并源于身體（葉浩生， 2015）。在進(jìn)行內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，教師要增加身體體驗(yàn)的互動(dòng)性，給學(xué)生更多的身體感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)機(jī)會(huì)，發(fā)揮身體對(duì)環(huán)境的感知記憶，促進(jìn)多種感官交互，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的“臨場(chǎng)感”。心流理論認(rèn)為個(gè)體在參與某項(xiàng)工作（活動(dòng)）時(shí)，在達(dá)到全神貫注、投入忘我的狀態(tài)（心流狀態(tài)）時(shí)學(xué)習(xí)績(jī)效更好（Webster， et al.， 1993）。由于基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的游戲活動(dòng)比課堂學(xué)習(xí)更為有效，未來(lái)可針對(duì)STEM、創(chuàng)客、藝術(shù)欣賞課程等開(kāi)設(shè)游戲活動(dòng)，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的趣味性，提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)投入，使其感受學(xué)習(xí)過(guò)程中的“巔峰時(shí)刻”。

（二）在教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)注意相關(guān)變量調(diào)節(jié)的作用，優(yōu)化虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)使用條件

盡管虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效有顯著效應(yīng)，但受不同變量調(diào)節(jié)，其應(yīng)用效果也存在差異，未來(lái)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)應(yīng)注意各變量的調(diào)節(jié)作用：①虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于理工科等實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，如地理、物理等，教師可積極探索開(kāi)發(fā)適宜的教學(xué)內(nèi)容;②在學(xué)段方面，虛擬技術(shù)在職業(yè)教育和本科及以上層次中應(yīng)用效果良好，故開(kāi)發(fā)者可針對(duì)職業(yè)教育和高等教育研發(fā)課程和學(xué)習(xí)支持系統(tǒng);③在教學(xué)周期上，教學(xué)周期越長(zhǎng)，學(xué)習(xí)績(jī)效越好，故教師可將虛擬教學(xué)貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)虛擬技術(shù)的適應(yīng)性，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最大效力;④在技術(shù)類(lèi)型上，MR實(shí)效果最好，其次是AR，因此可優(yōu)先推廣這兩項(xiàng)技術(shù)，改進(jìn)VR硬件的不足，如暈眩感、分辨率低、舒適感差等問(wèn)題;⑤在學(xué)習(xí)環(huán)境中，教育游戲效果最好，但需注意必須重視對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程的反饋及效果評(píng)價(jià)。教育類(lèi)游戲最終的目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)績(jī)效的提升、促進(jìn)學(xué)生身心健康發(fā)展，不能“為內(nèi)容而內(nèi)容”，本末倒置，在學(xué)生游戲時(shí)應(yīng)注意正確引導(dǎo)。此外，AR有助于幫助學(xué)習(xí)者理解和記憶概念性知識(shí)，VR對(duì)步驟性、操作性知識(shí)效果更好，教學(xué)者應(yīng)根據(jù)不同的知識(shí)類(lèi)型應(yīng)用不同類(lèi)型的技術(shù)。

本研究?jī)H選取兩大數(shù)據(jù)庫(kù)的期刊論文，未來(lái)的研究不僅應(yīng)包括期刊論文，也應(yīng)涵蓋會(huì)議論文和碩博學(xué)位論文，應(yīng)吸收中文文獻(xiàn)做綜合對(duì)比，應(yīng)研究不同結(jié)果變量的影響差異（自我效能感、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、創(chuàng)造力水平等），多視角探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助教學(xué)的學(xué)習(xí)績(jī)效。另外。由于梳理文獻(xiàn)時(shí)一些數(shù)據(jù)缺失，導(dǎo)致本研究無(wú)法探討某些特定調(diào)節(jié)變量（性別、教學(xué)方式、能力分類(lèi)等）。在未來(lái)?xiàng)l件成熟時(shí)，可全面分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效教學(xué)的基本特征。

[參考文獻(xiàn)]

蔡蘇，王沛文，楊陽(yáng)，劉恩睿. 2016. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的教育應(yīng)用綜述[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，34（05）：27-40.

丁楠，汪亞珉. 2017. 虛擬現(xiàn)實(shí)在教育中的應(yīng)用：優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，27（02）：19-25.

范文翔，趙瑞斌. 2019. 數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境新進(jìn)展：混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的興起與應(yīng)用[J]. 電化教育研究，40（10）：40-46，60.

焦安權(quán)，鐘聲. 2008. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用研究[J]. 海南醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)（05）：584-586.

J. 萊夫，E. 溫格，王文靜，譯. 2002. 情景學(xué)習(xí) 合法的邊緣性參與[M].上海：華東師范大學(xué)出版社.

孔璽，孟祥增，徐振國(guó)，劉濤，陳長(zhǎng)勝. 2019. 混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其教育應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J]. 現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育（03）：82-89.

李寶敏，王鈺彪，任友群. 2019. 虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響研究——基于40項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的元分析[J]. 開(kāi)放教育研究， 25（04）：82-90.

劉德建，劉曉琳，張琰，陸奧帆，黃榮懷. 2016. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教育應(yīng)用的潛力、進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 開(kāi)放教育研究，22（04）：25-31.

沈陽(yáng)，郝愛(ài)民，孫尚宇，李林. 2020. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的場(chǎng)景應(yīng)用研究——基于79篇實(shí)驗(yàn)研究論文的系統(tǒng)分析與元分析[J]. 中國(guó)電化教育（08）：107-118.

葉浩生. 2015. 身體與學(xué)習(xí)：具身認(rèn)知及其對(duì)傳統(tǒng)教育觀的挑戰(zhàn)[J]. 教育研究，36（04）：104-114.

張?zhí)灬裕ソ?，周支? 2015. 高級(jí)Meta分析方法 基于Stata實(shí)現(xiàn)[M]. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.

Al-Azawei， A.， Baiee， W. R.， & Mohammed， M. A. （2019）. Learners Experience Towards e-Assessment Tools： A Comparative Study on Virtual Reality and Moodle Quiz. International Journal of Emerging Technologies in Learning， 14（5）， 34-50.

Bacca， J.， Baldiris， S.， Fabregat， R.， Graf， S.， & Kinshuk， J. （2014）. Augmented Reality Trends in Education： A Systematic Review of Research and Applications. Educational Technology & Society， 17（4）， 133-149.

Borenstein， M.， Hedges， L.， Higgins， J.， & Rothstein， H. （2009）. Introduction to meta-analysis. West Sussex， UK： Wiley & Sons.

Carbonell-Carrera， C. L.， & Saorín， J. （2017）. Geospatial Google Street View with virtual reality： A motivational approach for spatial training education. ISPRS International Journal of Geo-Information， 6（9）， 261.

Chang， R.， Chung， L.， & Huang， Y. （2016）. Developing an interactive augmented reality system as a complement to plant education and comparing its effectiveness with video learning. Interactive Learning Environments， 24（6）， 1245-1264.

Cohen， J. （1992）. A Power Primer. Psychological Bulletin， 112（1）， 155-159.

Cohen， P. （1982）. Educational Outcomes of Tutoring： A Meta-analysis of Findings. American Educational Research Journal， 19（2）， 237-248.

Erbas， C.， & Demirer， V. （2019）. The effects of augmented reality on students academic achievement and motivation in a biology course. Journal of Computer Assisted Learning， 35（3）， 450-458.

Garzón， J.， & Acevedo. （2019）. Meta-analysis of the impact of Augmented Reality on students learning gains. Educational Research Review， 27， 244-260.

Garzón， J.， Baldiris， S.， Gutiérrez， J.， & Pavón， J. （2020）. How do pedagogical approaches affect the impact of augmented reality on education？ A meta-analysis and research synthesis. Educational Research Review， 31， 100334.

Glass， G. （1976）. Primary， Secondary， and Meta-Analysis of Research. Educational Researcher， 5（10）， 3-8.

Hedges， L. V.， & Olkin， I. （1984）. Statistical methods for meta-analysis. New Directions for Program Evaluation， （24）， 25-42.

Higgins， J.， Thompson， S.， Deeks， J.， & Altman， D. （2003）. Measuring inconsistency in meta-analyses. BMJ （Clinical Research Ed.）， 327（7414）， 557-560.

Ibá?ez， M. B.， Di Serio， ?.， Villarán， D.， & Delgado Kloos， C. （2014）. Experimenting with electromagnetism using augmented reality： Impact on flow student experience and educational effectiveness. Computers & Education， 71， 1-13.

Makransky， G.， Lilleholt， L.， & Aaby， A. （2017）. Development and validation of the Multimodal Presence Scale for virtual reality environments： A confirmatory factor analysis and item response theory approach. Computers in Human Behavior， 72， 276-285.

Makransky， G.， Terkildsen， T.， & Mayer， R. （2019）. Adding immersive virtual reality to a science lab simulation causes more presence but less learning. Learning and Instruction， 60， 225-236.

Merchant， Z.， Goetz， E.， Cifuentes， L.， Keeney-Kennicutt， W.， & Davis， T. （2014）. Effectiveness of virtual reality-based instruction on students learning outcomes in K-12 and higher education： A meta-analysis. Computers & Education， 70（C）， 29-40.

Meyer， O.， Omdahl， M.， & Makransky， G. （2019）. Investigating the effect of pre-training when learning through immersive virtual reality and video： A media and methods experiment. Computers & Education， 103603.

Van Ginkel， S.， Gulikers， J.， Biemans， H.， Noroozi， O.， Roozen， M.， Bos， T.， et al. （2019）. Fostering oral presentation competence through a virtual reality-based task for delivering feedback. Computers & Education， 134， 78-97.

Yang， Y. （2015）. Virtual CEOs： A blended approach to digital gaming for enhancing higher order thinking and academic achievement among vocational high school students. Computers & Education， 81， 281-295.

Yip， J.， Wong， S-H.， Yick， K-L， Chan， K.， & Wong， K-H. （2019）. Improving quality of teaching and learning in classes by using augmented reality video. Computers & Education， 128， 88-101.

Webster， J.， Trevino， L.K.， & Ryan， L. （1993）. The dimensionality and correlates of flow in human-computer interactions. Computers in human behavior， 9（4）， 411-426.

Zhou， Y.， Ji， S.， Xu， T.， & Wang， Z. （2018）. Promoting Knowledge Construction： A Model for Using Virtual Reality Interaction to Enhance Learning. Procedia Computer Science， 130， 239-246.

收稿日期：2019-12-07

定稿日期：2020-08-18

作者簡(jiǎn)介：崔鈺婷，博士研究生;趙志群，博士，教授，博士生導(dǎo)師，本文通訊作者。北京師范大學(xué)教育學(xué)部（100875）。

責(zé)任編輯 張志禎 劉 莉