虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用影響因素研究綜述

歐夢吉，劉永貴

（南京郵電大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210023）

0 引言

2016 年，我國步入虛擬現(xiàn)實元年。2018 年，教育部等五部門印發(fā)《教師教育振興行動計劃（2018—2022 年）》，明確提出，利用虛擬現(xiàn)實、人工智能等新技術(shù)推動以自主、合作、探究為主要特征的教學(xué)方式變革。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠支撐教師或課程設(shè)計者創(chuàng)建三維立體的交互式虛擬環(huán)境，在教育中利用交互式的虛擬環(huán)境，可以支撐學(xué)生的主體性學(xué)習(xí)，且較傳統(tǒng)課堂媒體更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)，學(xué)生也更容易獲得沉浸感［1-2］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為新興技術(shù)，在教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛［3-4］，并已成為當(dāng)前深化教育改革、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的重要途徑［5］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是否一定能提高學(xué)習(xí)效果？哪些因素影響了虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果？教師在教學(xué)中如何更好地設(shè)計與應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)？對這些問題的探究是切實推動虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教學(xué)深度融合的關(guān)鍵。

當(dāng)前，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用的實證研究日益增多，但結(jié)論卻并不統(tǒng)一。有研究發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠顯著促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)［6-10］；而有些研究認(rèn)為虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)并沒有顯著促進(jìn)作用［11-12］；亦或是需要實現(xiàn)某些前提才會有顯著促進(jìn)作用［13-14］；甚至有些研究認(rèn)為虛擬仿真技術(shù)對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)有消極影響［15-16］。元分析（Meta-analysis）指應(yīng)用特定的設(shè)計和統(tǒng)計學(xué)方法，對以往研究結(jié)果進(jìn)行整體和系統(tǒng)的定量與定性分析。該方法是經(jīng)過特定系統(tǒng)性的統(tǒng)計過程取得前人研究成果，整合多個獨立研究結(jié)果，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化分?jǐn)?shù)，進(jìn)行比較分析并推論結(jié)果。因此，一些學(xué)者利用元分析方法收集、評估虛擬現(xiàn)實技術(shù)與學(xué)習(xí)效果相關(guān)實驗與準(zhǔn)實驗的有效樣本，試圖給出解答［5，12，17］。但是上述文獻(xiàn)的理論框架、特征值編碼、論文搜索范圍與實驗結(jié)論存在較大不同，尤其在特征值編碼方面存在較大差異，李寶敏等［5］未對教學(xué)方面的特征值進(jìn)行編碼；王雪等［12］著重于教學(xué)，對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與學(xué)科的契合性、技術(shù)選用等因素不太關(guān)注；周榕等［17］則未納入知識類型、教學(xué)環(huán)境等維度。

本文采用元分析方法，設(shè)置更為科學(xué)合理的理論框架、編碼特征值，并拓寬文獻(xiàn)搜索范圍，就虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升及影響因素再次進(jìn)行審視與分析。

1 研究設(shè)計與過程

1.1 文獻(xiàn)檢索

相對于其他研究，本文擴(kuò)大了文獻(xiàn)搜索范圍，獲取了前人未納入的碩士論文，且將檢索范圍拓展到2000-2020年的相關(guān)文章。具體檢索方式如表1 所示，利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行關(guān)鍵詞檢索，并使用搜索引擎及人工搜索參考文獻(xiàn)以補(bǔ)充可能遺漏的文獻(xiàn)。

1.2 文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)如下：①納入語言為英文或中文的文獻(xiàn)，排除其他語言的文獻(xiàn)；②選擇虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用文獻(xiàn)進(jìn)行分析，排除掉題目中包含虛擬現(xiàn)實技術(shù)，但實際是基于二維動畫的模擬仿真應(yīng)用相關(guān)文獻(xiàn)。如一些醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域研究題目中有“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”，但實際上使用的是模擬仿真方法；③所選文獻(xiàn)必須為基于教學(xué)實驗的實證研究類文獻(xiàn)，研究中必須包含實驗組；④文獻(xiàn)中的實驗樣本是小學(xué)、中學(xué)與高校，排除成人教育或老年教育樣本；⑤選擇虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用為理論上唯一變量的文獻(xiàn)，若不唯一則排除。例如，對照組是基于多媒體技術(shù)的授受型教學(xué)，實驗組是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的探究型教學(xué)，這類實證研究被排除；⑥選擇那些使用了試卷、學(xué)生表現(xiàn)觀察量表、學(xué)習(xí)成果評價等量表測量學(xué)習(xí)效果并作為結(jié)果變量，且能夠提取實驗組與對照組的N 值（樣本量）、Mean（平均值）和SD（標(biāo)準(zhǔn)差）或能提取實驗組與對照組的Mean（平均值）、Sample size（樣本量）和Indepedent groups p-value（p值）的實證研究。

本文共搜集國內(nèi)外182 篇相關(guān)研究文獻(xiàn)，應(yīng)用上述6條標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)人工篩選得到31 篇文獻(xiàn)，其中中文文獻(xiàn)18 篇，外文文獻(xiàn)13 篇，共計樣本量3 513 個。部分文獻(xiàn)示例如表2所示。

Table 1 Specific retrieval method表1 具體檢索方式

Table 2 Examples of partial literatures表2 部分文獻(xiàn)示例

1.3 文獻(xiàn)編碼與描述

1.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念與分類

虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過交互體驗和學(xué)習(xí)體驗兩個中介間接影響學(xué)習(xí)效果，不同類型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供不同沉浸度的體驗［18］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)日趨成熟，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用類型也不再局限于早期的桌面式虛擬現(xiàn)實技術(shù)，目前主要有3 種類型：桌面式（非浸入式）、增強(qiáng)型（半浸入式）和沉浸式（浸入式）。非浸入式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)一般由個人終端呈現(xiàn)虛擬環(huán)境，不依賴于其他設(shè)備支持，因此又稱為桌面式虛擬現(xiàn)實；半浸入式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是桌面虛擬現(xiàn)實的增強(qiáng)型，提供頭部追蹤等類似技術(shù)以提高用戶沉浸感，但依然通過傳統(tǒng)的二維顯示器顯示圖像；浸入式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)則通常會需要一些特定的設(shè)備讓使用者產(chǎn)生較強(qiáng)的浸入感和更自然的交互［19］。本研究依照該標(biāo)準(zhǔn)對實驗所使用的虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行分類。

1.3.2 潛在調(diào)節(jié)變量

因為存在樣本種類單一、數(shù)量不足等技術(shù)性限制，研究者對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與學(xué)習(xí)效果的實證研究難以全面且深入地探究潛在調(diào)節(jié)變量的影響。因此，本文借助元分析方法的優(yōu)勢，從更大樣本空間出發(fā)，探究虛擬現(xiàn)實技術(shù)與學(xué)習(xí)效果的關(guān)系，并進(jìn)一步探討潛在調(diào)節(jié)變量的調(diào)節(jié)作用。一般情況下，元分析中的調(diào)節(jié)變量可分為兩大類：情境因素和測量因素。其中，情境因素指與研究中情境相關(guān)的因素，涉及組織層及外部環(huán)境層面的因素，測量因素指與測量問題有關(guān)的因素［20］。

（1）情境因素。對文獻(xiàn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，存在以下情境因素：學(xué)科、學(xué)段、周期及教學(xué)方法，這些因素可能會影響虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在多學(xué)科背景下支持特定學(xué)科的特定技能［21-22］，即在不同的學(xué)科背景下進(jìn)行虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教學(xué)效果的實證結(jié)果可能并不相同，因此學(xué)科應(yīng)當(dāng)被納入調(diào)節(jié)變量并作分析比較。學(xué)科類別參考國家學(xué)科分類標(biāo)準(zhǔn)一級學(xué)科目錄，加之對文獻(xiàn)集合的原始分析，最終確定為4 類。面對相同虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用，不同年齡、不同學(xué)段的學(xué)生因認(rèn)知發(fā)展存在差異，可能導(dǎo)致不同的學(xué)習(xí)行為［23］，即學(xué)段可能影響虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果。本研究將學(xué)段納入調(diào)節(jié)變量，分為K-12 教育與高等教育，將K-12 教育細(xì)化為小學(xué)和中學(xué)。微軟《沉浸式教育體驗白皮書》提到，學(xué)生在短期內(nèi)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以實現(xiàn)快速內(nèi)化，而長期可能導(dǎo)致疲勞與試圖例行公事，因此學(xué)習(xí)者使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的時間長短對學(xué)習(xí)效果的影響也可能存在不同。根據(jù)研究集合以一周、一個月、三個月和一年為時間劃分標(biāo)準(zhǔn)。不同的教學(xué)方法也可能對虛擬現(xiàn)實技術(shù)與學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響［13，24］。本文參考袁磊和何克抗的分類［25］，將教學(xué)方法分類為：授受型、指導(dǎo)型、支架型和探究型4 種。授受型指教師僅通過講授方式向?qū)W生傳遞知識、技能；指導(dǎo)型是教師為學(xué)生講授相關(guān)知識后，布置相應(yīng)實操任務(wù)，并在任務(wù)中給予指導(dǎo)；支架型指教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架，讓學(xué)生在項目或任務(wù)中借助支架完成項目或任務(wù)以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)；探究型指教師為學(xué)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境和資源，學(xué)生享有控制負(fù)載的權(quán)利，學(xué)生自己選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（2）測量因素。對所選定樣本文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)影響效果測量的因素有兩方面：一是測試內(nèi)容類型，即知識類型；二是測試方式。知識類型一般分為：陳述性知識、程序性知識和策略性知識。對所選定樣本文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果的實證研究由于各種原因，沒有對策略性知識進(jìn)行測量，部分研究對兩種知識類型都進(jìn)行了測量。因此，本研究將知識類型納入調(diào)節(jié)變量，分為陳述性知識和程序性知識，研究僅取分值較大項納入研究以避免誤差。此外，對不同知識的測量也可能因為測量方法出現(xiàn)偏差［26］。學(xué)習(xí)效果的測量類型分為筆試（試卷）與實驗，部分實證研究筆試成績與實驗成績都作了記錄，僅取分值較大項納入研究以避免誤差。

1.3.3 文獻(xiàn)編碼方式

依照上文對潛在變量進(jìn)行研究，并對文獻(xiàn)作原始文本分析，將納入本研究的文獻(xiàn)編碼為：虛擬現(xiàn)實技術(shù)類型、學(xué)科類型、學(xué)段類型、周期、教學(xué)方式、知識類型以及測量類型。具體編碼情況及文獻(xiàn)集合描述如表3所示。

Table 3 Descriptive statistics of literatures表3 文獻(xiàn)描述性統(tǒng)計

1.4 數(shù)據(jù)處理

本文利用軟件Excel 進(jìn)行前期文獻(xiàn)整理與編碼，使用軟件CMA3.3（Comprehensive Meta-Analysis）對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析與調(diào)節(jié)變量效應(yīng)檢驗，即出版偏倚檢驗、異質(zhì)性檢驗與亞組檢驗。CMA3.3 是一款由眾多在元分析領(lǐng)域頗具權(quán)威的專家專門為元分析數(shù)據(jù)處理而共同開發(fā)的軟件。若文獻(xiàn)存在較高異質(zhì)性，亞組檢驗則是討論高異質(zhì)性成因的必要選擇，也是討論虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)效果影響因素的重要步驟。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 出版偏倚檢驗

有些文章可能會因為期刊的選擇性發(fā)表而造成偏誤，缺失的文獻(xiàn)在統(tǒng)計上被視為缺失值，不可以忽略不計，例如很多結(jié)果不顯著的文獻(xiàn)很難發(fā)表，因此用元分析方法時需要進(jìn)行發(fā)表偏倚的檢驗與分析。元分析不可能窮盡該種類型的文獻(xiàn)，因此一定存在偏倚，需分析發(fā)表偏倚的檢驗結(jié)果，結(jié)果表示該偏倚對進(jìn)一步分析不存在顯著影響即可。

本文首先利用漏斗圖檢測發(fā)表偏倚，漏斗圖中點越對稱則說明偏倚程度越不顯著。其中，中線代表文獻(xiàn)的平均效應(yīng)值。一般而言，文獻(xiàn)的樣本量越大，點的縱坐標(biāo)值越高，其效應(yīng)值也有更大可能性與平均效應(yīng)值接近；相反，文獻(xiàn)的樣本量越小，點的縱坐標(biāo)值越低，誤差可能更大，落點也可能趨于更大。如圖1 所示，漏斗圖中的文獻(xiàn)效應(yīng)值基本圍繞平均效應(yīng)值均勻分布，說明本研究的偏倚程度不會對本研究結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。為了保證研究的科學(xué)性，采取Begg 法進(jìn)行檢驗，結(jié)果顯示p=0.061>0.05，顯著不偏倚。漏斗圖和Begg 檢驗結(jié)果證明，本研究樣本不存在顯著偏倚。

Fig.1 Funnel plot of bias test圖1 偏倚檢驗漏斗圖

2.2 異質(zhì)性檢驗

想要判定虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響，首先需要進(jìn)行異質(zhì)性檢驗，異質(zhì)性檢驗如表4 所示?？梢钥吹?，固定效應(yīng)模型與隨機(jī)效應(yīng)模型的效應(yīng)值分別為0.383 和0.469，二者都大于0，說明不論是在固定效應(yīng)模型還是隨機(jī)效應(yīng)模型下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的整體影響都是正向的。

Table 4 Heterogeneity test表4 異質(zhì)性檢驗

此外，p=0.00<0.05，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的整體影響是顯著正向的。從表4 可以看出，異質(zhì)性檢驗中I2=82%（I2>75%）。I2的數(shù)值以25%為級差分別代表低、中、高異質(zhì)性（25%、50%、75%），I2>75%說明存在高異質(zhì)性［27］，因此在后續(xù)分析中將使用隨機(jī)效應(yīng)模型下的效應(yīng)值。

2.3 亞組檢驗

如表5 所示，增強(qiáng)式、沉浸式和桌面式虛擬現(xiàn)實技術(shù)的效應(yīng)值皆為正值，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果均有正向影響。3 種虛擬仿真現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)習(xí)效果依次是沉浸式（SMD=0.862）>增強(qiáng)式（SMD=0.508）>桌面式（SMD=0.371），沉浸式、增強(qiáng)式效果的效應(yīng)值大于0.5，說明效果明顯，而桌面式效果不明顯。組間效應(yīng)值Q=4.118，p>0.05，說明不同類型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果之間不存在顯著差異。

Table 5 Subgroup test表5 亞組檢驗

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用效果在理工類、文史類、醫(yī)藥類和其他學(xué)科（藝術(shù)、體育和常識教育等）中的效應(yīng)值皆為正值，說明對學(xué)生均有正向影響，其中醫(yī)藥類（SMD=0.721）>理工類（SMD=0.523）>文史類（SMD=0.398）>其他類（SMD=0.289）。組間效應(yīng)值Q=2.137，p>0.05，這說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對不同學(xué)科學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著差異。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果對小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)生的效應(yīng)值皆為正值，說明對學(xué)生均有正向影響，其中中學(xué)（SMD=0.596）>小學(xué)（SMD=0.354）>大學(xué)（SMD=0.307）。組間效應(yīng)值為Q=5.193，p=0.158>0.05，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對不同學(xué)段學(xué)生的學(xué)習(xí)效果影響不存在顯著差異。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在不同周期下對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響都是顯著的，說明對學(xué)生均有正向影響，其中周期1～3 月（SMD=0.749）>1 周～1 月（SMD=0.652）>3 月～1 年（SMD=0.466）>1 周以內(nèi)（SMD=0.365）。組間效應(yīng)值為Q=4.843，p>0.05，說明使用不同周期的虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著差異。

在4 種教學(xué)方式下，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的效應(yīng)值均為正值，說明對學(xué)生均有正向影響，其中授受型（SMD=1.273）>指導(dǎo)型（SMD=0.809）>支架型（SMD=0.367）>探究型（SMD=0.35）。組間效應(yīng)Q=11.981，p=0.017<0.05，說明不同教學(xué)方式下的虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果影響差異極為顯著。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用效果對學(xué)生學(xué)習(xí)不同知識類型的效應(yīng)值都為正值，說明對學(xué)生均有正向影響，陳述性知識（SMD=0.571）與程序性知識（SMD=0.535）幾乎相等。組間效應(yīng)值Q=3.973，p>0.05，說明這兩種知識類型在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下提升差異并不顯著。

利用不同的測量方式測量虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教學(xué)效果的影響，效應(yīng)值均為正向，實驗測量（SMD=0.526）>筆試測量（SMD=0.409）。其組間效應(yīng)值Q=0.488，p>0.05，即不同測量方式下虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的影響不存在差異。

2.4 敏感度分析

為了解研究結(jié)論與同類型研究結(jié)果不同的原因，進(jìn)行敏感度分析。如表6 所示，去除2019 以后的文章，再次計算效應(yīng)值，發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)習(xí)效果的正向影響程度明顯降低，由0.469 降到0.356，即2019-2020 年的6 篇文章影響力較大，且偏正向。

Table 6 Sensitivity analysis表6 敏感度分析

3 研究結(jié)論及建議

3.1 結(jié)論與討論

虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果有積極的正向影響，提升效果中等偏上，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。不同類型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著差異，其中沉浸式虛擬現(xiàn)實技術(shù)效果最好，增強(qiáng)式也有效果，桌面式效果不明顯，可見虛擬現(xiàn)實技術(shù)的沉浸感越強(qiáng)，對學(xué)習(xí)效果的正向影響越大。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不同教學(xué)應(yīng)用方式對學(xué)習(xí)效果的影響存在極為顯著差異，其中授受型、指導(dǎo)型教學(xué)方式中的應(yīng)用效果最好，支架型、探究型教學(xué)方式效果不明顯。

不同學(xué)科、不同學(xué)段、應(yīng)用時間長短、不同類型知識、不同測量方式對虛擬現(xiàn)實技術(shù)的學(xué)習(xí)效果不存在顯著差異。其中，在學(xué)科方面，醫(yī)藥類和理工類學(xué)科應(yīng)用效果較好；就知識類型而言，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對兩種類型知識的教學(xué)都有效果；就學(xué)習(xí)者而言，對中學(xué)生有效果，對小學(xué)生與大學(xué)生效果不明顯；就使用時間長短而言，1～3 月，以及1周～1 個月的應(yīng)用效果較好；就測量方式而言，實驗測量所反映出的學(xué)習(xí)效果較筆試測量稍顯明顯。

3.2 討論

本研究與王雪等［12］、周榕等［17］及李寶敏等［5］的研究結(jié)果一致，即虛擬現(xiàn)實技術(shù)能提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果。筆者認(rèn)為，這與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的屬性相關(guān)。首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在某些危險學(xué)習(xí)體驗或者昂貴體驗上的優(yōu)勢十分明顯，支持學(xué)生能學(xué)習(xí)原本無法掌握的技能；其次，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對真實情景的高度仿真性有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機(jī)、提高學(xué)習(xí)者參與度［13，28］；虛擬現(xiàn)實的可視化技術(shù)允許學(xué)習(xí)者直接操作，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)交互，有效降低認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)習(xí)者能夠在較短時間內(nèi)吸收關(guān)鍵信息［29-30］；最后，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)向著低成本和大眾化方向發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與在線教育相結(jié)合，豐富和拓展了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)資源［31-32］。

在虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果影響因素方面，本研究與王雪等［12］、周榕等［17］及李寶敏等［5］的研究結(jié)論存在差異。周榕等［17］研究發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助教學(xué)效果排名為：增強(qiáng)式>桌面式>沉浸式>分布式；王雪等［12］研究發(fā)現(xiàn)分布式>完全沉浸式>桌面；教學(xué)方式方面，王雪等［12］、李寶敏等［5］未進(jìn)行相應(yīng)編碼；周榕等［17］研究發(fā)現(xiàn)，探究發(fā)現(xiàn)法>測試評估法>任務(wù)驅(qū)動法>講授法；對于不同的學(xué)科，王雪等等［12］未進(jìn)行編碼；而李寶敏等［5］認(rèn)為虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)科的正向影響排名為：其他>醫(yī)學(xué)護(hù)理>自然科學(xué)>信息科學(xué)>社會科學(xué)；周榕等［17］則認(rèn)為是文史>藝術(shù)>理工。

本研究與其他研究者的結(jié)論不一致的原因有以下兩方面：一是論文篩選標(biāo)準(zhǔn)不同，本研究僅納入虛擬現(xiàn)實技術(shù)為唯一變量的實證研究，即對照組和實驗組都應(yīng)該被采取相同的教學(xué)方法，學(xué)習(xí)效果不僅僅受到技術(shù)或教學(xué)方法的影響，技術(shù)結(jié)合教學(xué)方法也會對學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響［16，33］，精心設(shè)計的沒有虛擬仿真現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)，其效果可能會優(yōu)于僅使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)［13，24］；二是樣本論文篩選檢索日期不同，本研究納入了2019 年度的期刊論文及碩博論文，從表6 的敏感度分析可以看出，2019 年虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)應(yīng)用效果的實證研究效果明顯，可見隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的日漸成熟與深入應(yīng)用，其對教學(xué)效果的影響越來越顯著，這可能導(dǎo)致研究結(jié)論的不同，也再次證明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對教學(xué)效果影響的必要性。

3.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的啟示

本文研究結(jié)果對虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)有以下幾點啟示：

（1）虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有良好的教學(xué)應(yīng)用前景。研究結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果有正向影響。雖然虛擬現(xiàn)實技術(shù)仍沒有達(dá)到讓人能夠“完全沉浸”的效果，尚未解決部分用戶使用產(chǎn)品時眩暈惡心的“頑疾”［31］，但虛擬現(xiàn)實技術(shù)在規(guī)避危險、降低成本、反復(fù)訓(xùn)練并且能夠獲得同正常教學(xué)一樣甚至是更好的教學(xué)效果［8，22］。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢在于其沉浸性能幫助學(xué)生在情景中共情；其交互性能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)參與性，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)；其想象性能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維與創(chuàng)新能力。雖然部分研究發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用效果不明顯［2］，但這不應(yīng)歸咎于虛擬現(xiàn)實技術(shù)自身，而是對如何發(fā)揮其技術(shù)特性以促進(jìn)教學(xué)的研究與實踐不足所致。當(dāng)然任何技術(shù)都具有兩面性，所有技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)都應(yīng)該注意避免技術(shù)異化問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和其他教育中“有形的”技術(shù)一樣，其應(yīng)用的目標(biāo)不是替代教師，不是替代真實的實驗、實踐操作。能動手實操，能與學(xué)生產(chǎn)生情感交流仍是教育的首選。技術(shù)本身并不能提高學(xué)習(xí)效果，應(yīng)找到虛擬現(xiàn)實技術(shù)支撐教學(xué)下適合的學(xué)習(xí)行為［34］。只有正確認(rèn)識虛擬現(xiàn)實技術(shù)，才能更加得心應(yīng)手地利用它。

（2）虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用要考慮不同使用者的特征。研究結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實技術(shù)對不同年齡段學(xué)生的教學(xué)效果影響不存在顯著差異，但中學(xué)生比小學(xué)生和大學(xué)生更能接受虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)，這說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)更容易激發(fā)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在強(qiáng)調(diào)實踐、實驗技能的學(xué)科中效果較好。研究表明，身體尚未發(fā)育完全的兒童使用虛擬現(xiàn)實頭盔，極少數(shù)出現(xiàn)了姿勢穩(wěn)定性與立體視力的惡化現(xiàn)象。虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)前，不僅要考慮其與學(xué)習(xí)者認(rèn)知風(fēng)格等的契合性，也要考慮其對兒童身體健康可能產(chǎn)生的負(fù)面影響［35］。

（3）虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用模式有待需更深入探索。研究結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用周期不宜過短也不宜過長，1～3 個月是比較好的選擇。過短則難以讓學(xué)生對自己探索的結(jié)果產(chǎn)生感情，起不到利用感情激勵學(xué)習(xí)的效果。例如，在第二人生虛擬世界中，需要一定時間建立社交關(guān)系或者完成一些游戲內(nèi)的物體建造［36］，而周期過長可能讓學(xué)生產(chǎn)生倦怠感，學(xué)生難免會想要例行公事。因此，教師對于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的使用周期一定要有所把握。

研究結(jié)果還表明，虛擬現(xiàn)實技術(shù)相較于傳統(tǒng)講授法優(yōu)勢明顯，但是面對支架型和探究型的教學(xué)方法并沒有大放異彩，在某些特定教學(xué)策略或教學(xué)方式下使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能獲得更好的學(xué)習(xí)效果［13］。這說明目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)更多應(yīng)用于輔助課堂講授中的“實驗實踐技能重復(fù)訓(xùn)練”或者“科學(xué)原理的過程模擬”，且提升了教學(xué)效果。虛擬現(xiàn)實技術(shù)對支持重復(fù)性訓(xùn)練和認(rèn)知任務(wù)被證明是行之有效的［37］，但如前文所述，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢與潛力更多在于輔助學(xué)生對知識的“建構(gòu)”，我國國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目更多也是想發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)在綜合設(shè)計實驗、創(chuàng)新性實驗中的作用。從研究結(jié)果可以看到，當(dāng)前虛擬現(xiàn)實技術(shù)并沒有與探究型教學(xué)模式、支架型教學(xué)模式等進(jìn)行很好的結(jié)合，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用模式還有待更深入探索。