VR體育游戲?qū)﹀憻捫袨榇龠M(jìn)的實(shí)證研究

周建軍

1 引言

國(guó)家體育總局發(fā)布的《中國(guó)群眾體育發(fā)展報(bào)告(2018)》顯示，2018年全民參加體育鍛煉的人數(shù)超過1億人次[1]。距離實(shí)現(xiàn)14億人民參與體育鍛煉的目標(biāo)任重而道遠(yuǎn)。2019年國(guó)務(wù)院印發(fā)《體育強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》明確提出，要求到2035年全國(guó)人民經(jīng)常參加體育鍛煉人數(shù)比例達(dá)到45%以上[2]。體育鍛煉不僅能降低肥胖發(fā)生率，同時(shí)還能預(yù)防各類心血管疾病以及保持良好的心理狀態(tài)[3-4]。養(yǎng)成良好的鍛煉習(xí)慣可以促進(jìn)個(gè)體健康水平，有利于提升全民健康素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)民族振興與國(guó)家強(qiáng)盛[5]?！丁敖】抵袊?guó)2030”規(guī)劃綱要》提出要廣泛開展全民健身運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)廣大群眾積極參與鍛煉促進(jìn)健康[6]，但是在我國(guó)20歲及以上經(jīng)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(jìn)群眾的鍛煉行為，這是學(xué)界研究的熱點(diǎn)。

近幾年來，在體育游戲領(lǐng)域中虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)被逐漸引入，并引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。VR體育游戲是以各類體育運(yùn)動(dòng)為3D構(gòu)建場(chǎng)景，將現(xiàn)實(shí)體育活動(dòng)的執(zhí)行模式和規(guī)則路徑，適應(yīng)性地轉(zhuǎn)化為游戲模式的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，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(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式鍛煉[8]。有研究指出VR技術(shù)對(duì)體育鍛煉行為具有積極影響，例如Bird等指出當(dāng)VR技術(shù)可以提升鍛煉者的鍛煉體驗(yàn)，進(jìn)而增加其鍛煉行為[9]。Shaw等運(yùn)用了高沉浸性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)騎行鍛煉者進(jìn)行研究，研究結(jié)果也支持VR技術(shù)對(duì)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(jìn)行干預(yù)，指出實(shí)驗(yàn)前后受試者的鍛煉行為沒有顯著差異。同樣地，Gillman &Bryan運(yùn)用手機(jī)APP的虛擬圖像反饋對(duì)跑步機(jī)上的鍛煉者施加干預(yù)，結(jié)果顯示VR體育游戲?qū)﹀憻捫袨闊o顯著性差異[11-12]。

通過對(duì)已有研究的梳理，發(fā)現(xiàn)目前有VR體育游戲?qū)﹀憻捫袨榈挠绊懭孕柽M(jìn)一步探討。在國(guó)外已有研究中，針對(duì)VR體育游戲是否能夠促進(jìn)鍛煉行為，不同的研究在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、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(jié)果也存在一定的分歧。而目前國(guó)內(nèi)鮮有對(duì)VR體育游戲?qū)﹀憻捫袨橛绊懙膶?shí)證研究，基于此，本研究試圖從實(shí)證的角度進(jìn)一步探究VR的體育游戲與鍛煉行為間的關(guān)系，以期為VR技術(shù)在體育鍛煉領(lǐng)域的應(yīng)用，從而促進(jìn)人們的體育鍛煉行為提供理論支撐。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

實(shí)驗(yàn)采用隨機(jī)抽樣的方法，通過調(diào)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(yè)、受教育程度、經(jīng)濟(jì)狀況、休閑時(shí)間等客觀因素?zé)o顯著差異性，從而合理選擇出研究對(duì)象。141名受試群體調(diào)查問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。

圖1 受試者信息問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)對(duì)象擬被分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，為保證實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的同質(zhì)性，減少非實(shí)驗(yàn)因素的干擾，突出實(shí)驗(yàn)效果，以上人員均滿足以下幾個(gè)條件：①每周身體活動(dòng)頻度3次(含3次)以下；②每次身體活動(dòng)時(shí)間30分鐘以下；③每次身體活動(dòng)強(qiáng)度中等程度以下；④之前未使用過VR體育游戲⑤之前未進(jìn)入過健身房進(jìn)行鍛煉。實(shí)驗(yàn)對(duì)象擬被分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，為保證實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的同質(zhì)性，最終篩選出實(shí)驗(yàn)人員共計(jì)108人(男性54名，女性54名)。

將108名受試者分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各54人，組內(nèi)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(zhì)性要求；受教育程度主要集中在本科階段，占總?cè)后w數(shù)量的87.9%；平均每周休閑時(shí)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(shí)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(shè)備

本研究使用Sony PSVR 2代虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備套裝(包含PSVR2頭戴設(shè)備、體感棒、體感攝像頭、處理器單元、交流電源轉(zhuǎn)換器、耳機(jī)、HDMI線、USB線、8字電源線、PS主機(jī)、游戲光盤)作為實(shí)驗(yàn)組研究設(shè)備，游戲內(nèi)容采用索尼開發(fā)的一款《NBA 2K VR》體育游戲，構(gòu)建成VR體育游戲系統(tǒng)。此外，本研究采用德國(guó)益步A80跑步機(jī)作為對(duì)照組研究設(shè)備，全部受試者均在重慶樂刻運(yùn)動(dòng)健身房?jī)?nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過樂刻運(yùn)動(dòng)APP企業(yè)版記錄，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用IBM SPSS Statistics 26進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析。

2.3 研究設(shè)計(jì)

本研究實(shí)驗(yàn)，從108名受試者中隨機(jī)選出54名作為實(shí)驗(yàn)組(以性別、年齡、受教育程度、休閑時(shí)間、經(jīng)濟(jì)水平五個(gè)維度作為控制標(biāo)準(zhǔn))。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)以自愿參與的形式開展，且實(shí)驗(yàn)組個(gè)別受試者有出現(xiàn)使用VR體育游戲系統(tǒng)后身體不適現(xiàn)象，因此最終實(shí)驗(yàn)組有效實(shí)驗(yàn)人員為54名，對(duì)照組為54名。

實(shí)驗(yàn)中將對(duì)實(shí)驗(yàn)組受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理(自變量)，實(shí)驗(yàn)處理方式：在實(shí)驗(yàn)開始日起的3周內(nèi)，受試者每次到健身場(chǎng)館參加體育鍛煉時(shí)，將會(huì)接受15min的VR體育游戲系統(tǒng)的熱身操作，該操作過程安排在正式體育鍛煉前的熱身環(huán)節(jié)，受試者體育鍛煉過程中則不施加額外干預(yù)，只對(duì)受試者的體育鍛煉時(shí)間和頻率進(jìn)行監(jiān)控記錄。為了提高實(shí)驗(yàn)的有效性，在實(shí)驗(yàn)過程中，以傳統(tǒng)慢跑和拉伸的熱身形式作為對(duì)照組的干預(yù)控制，控制熱身活動(dòng)時(shí)間為15min，且受試者體育鍛煉過程中不施加額外干預(yù)，只對(duì)受試者的體育鍛煉時(shí)間和頻率進(jìn)行監(jiān)控記錄。為驗(yàn)證本研究提出的研究假設(shè)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)劃分為三個(gè)階段，如圖3所示：

圖2 研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

圖3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框架及程序

第一階段是預(yù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要目的是：①讓受試者熟悉所使用的虛擬設(shè)備；②通過調(diào)查、訪談以及身體狀況的分析，合理選擇研究對(duì)象，即分析實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組客觀因素影響的一致性，保證實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的同質(zhì)性。并進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)動(dòng)機(jī)量表的測(cè)量。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)一周時(shí)間(第1周)。第二階段是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓受試者熟悉VR設(shè)備操作以及排除質(zhì)變因素后實(shí)施正式鍛煉活動(dòng)(第2-4周)，分析在不同干預(yù)下對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的鍛煉頻率和時(shí)間是否產(chǎn)生顯著的差異。第三個(gè)階段采用體育運(yùn)動(dòng)動(dòng)機(jī)量表對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組研究對(duì)象進(jìn)行再次測(cè)評(píng)。

2.4 實(shí)驗(yàn)?zāi)K及程序

本研究借助VR技術(shù)構(gòu)建出一種虛擬化的體育游戲場(chǎng)景，把鍛煉內(nèi)容無縫式嵌入該游戲運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，使鍛煉者沉浸在這種場(chǎng)景能夠通過娛樂性的游戲方式，有效激發(fā)鍛煉者的鍛煉行為，從而增強(qiáng)鍛煉行為。根據(jù)“以健康為主體，以科學(xué)性為原則，以有效性為主導(dǎo)”的理念，熱身活動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)置為15min。除干預(yù)條件以外，兩組受試者的客觀鍛煉因素(鍛煉環(huán)境、鍛煉使用器械等)保持一致性。針對(duì)實(shí)驗(yàn)組，所設(shè)定的VR體育游戲鍛煉內(nèi)容包括了幾個(gè)環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境(Design Environment)；提出任務(wù)(Design Task)；獲取分?jǐn)?shù)(Points)；評(píng)價(jià)等級(jí)(Levels)；模式挑戰(zhàn)(Challenges)。對(duì)照組受試者則設(shè)置兩個(gè)環(huán)節(jié)：跑步(Running)；拉伸(stretching)。如圖4所示。

圖4 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組運(yùn)動(dòng)頻率比例統(tǒng)計(jì)

實(shí)驗(yàn)組受試者在《NBA 2K VR》中選擇娛樂模式，并建立個(gè)人數(shù)據(jù)賬戶，然后以NBA球員的身份進(jìn)入全明星籃球館，這是游戲的第一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)受試者的沉浸式體驗(yàn)。受試者被要求完成三項(xiàng)任務(wù)：①收集起球館內(nèi)的全部籃球。②在替補(bǔ)席揮動(dòng)毛巾為球員加油。③投籃練習(xí)。該三項(xiàng)任務(wù)可以增強(qiáng)受試者生理和心理活性，激活神經(jīng)-肌肉系統(tǒng)，起到有效熱身的效果，這是第二個(gè)環(huán)節(jié)。在游戲過程中會(huì)獲得對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù)，根據(jù)分?jǐn)?shù)的累加達(dá)到相應(yīng)等級(jí)，滿足受試者自我效能感，最后根據(jù)完成度可以繼續(xù)選擇更運(yùn)動(dòng)高強(qiáng)度的挑戰(zhàn)模式。對(duì)照組受試者則以傳統(tǒng)熱身方式進(jìn)行共15min的跑步、拉伸的熱身。

2.5 數(shù)據(jù)處理

計(jì)量資料以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，運(yùn)用IBM SPSS Statistics 26統(tǒng)計(jì)軟件建立數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前后組內(nèi)比較采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同鍛煉干預(yù)方式對(duì)受試者鍛煉頻率的影響

表1是不同組別運(yùn)動(dòng)頻率的差異分析。正態(tài)分布檢驗(yàn)結(jié)果顯示，所有數(shù)據(jù)均在5%顯著水平拒絕原假設(shè)，這表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，因此采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)比分析了不同組別運(yùn)動(dòng)頻率的差異。結(jié)果顯示：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組的鍛煉頻率(9.09±3.41)明顯高于對(duì)照組(6.40±3.32)，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著差異(F=5.34，P<0.001)。這表示VR體育游戲?qū)κ茉囌叩腻憻捫袨榫哂幸欢ù龠M(jìn)作用。

表1 不同組別鍛煉頻率的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

此外，就運(yùn)動(dòng)頻率這單一維度因素而言，實(shí)驗(yàn)組受試者已經(jīng)達(dá)到了國(guó)家體育總局發(fā)布的全民健身體育人口運(yùn)動(dòng)頻率標(biāo)準(zhǔn)，即每周身體鍛煉頻度3次(含3次)以上。為進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組受試者其運(yùn)動(dòng)頻率達(dá)標(biāo)率(體育人口評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn))的差異性，分別對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組運(yùn)動(dòng)頻率(3周內(nèi))做統(tǒng)計(jì)分析，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)組54名受試者中有20名達(dá)到了運(yùn)動(dòng)頻率標(biāo)準(zhǔn)(體育人口標(biāo)準(zhǔn))，達(dá)標(biāo)率為37%。相比之下，對(duì)照組54名受試者中僅有9名達(dá)到了運(yùn)動(dòng)頻率標(biāo)準(zhǔn)(體育人口標(biāo)準(zhǔn))，達(dá)標(biāo)率為17%。因此就運(yùn)動(dòng)頻率這一指標(biāo)而言，VR體育游戲鍛煉通過對(duì)鍛煉行為的促進(jìn)，可進(jìn)一步增加體育人口數(shù)量，加快全民健身計(jì)劃的實(shí)施進(jìn)程。

3.2 不同鍛煉干預(yù)方式對(duì)受試者鍛煉時(shí)間的影響

為了探究不同鍛煉干預(yù)方式對(duì)受試者鍛煉時(shí)間的影響，采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)對(duì)比分析了不同組別在運(yùn)動(dòng)時(shí)間上的差異，如表2所示。結(jié)果顯示：實(shí)驗(yàn)組的鍛煉時(shí)間(527.01±218.35 min)明顯高于對(duì)照組(365.14±200.05 min)，且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=6.03,P<0.001)。這表明VR體育游戲?qū)κ茉囌叩腻憻挄r(shí)間的增加具有一定促進(jìn)作用。

表2 不同組別鍛煉時(shí)間(min)的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果

3.3 VR體育游戲?qū)Σ煌詣e鍛煉行為的影響

采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)考察了VR體育游戲?qū)Σ煌詣e鍛煉行為的影響差異，如表3所示。結(jié)果顯示，VR體育游鍛煉熱身干預(yù)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(shí)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?qū)δ行院团藻憻捫袨榈挠绊憶]有差異。VR體育游戲通過其特有的娛樂性沉浸體驗(yàn)為鍛煉者提供娛樂鍛煉環(huán)境[13-14]，以樂趣為主導(dǎo)的鍛煉行為性別差異不顯著，這與以往研究結(jié)果一致[15-17]。經(jīng)過對(duì)鍛煉者VR體育游戲使用體驗(yàn)感調(diào)查，發(fā)現(xiàn)男性受試者更關(guān)注VR體育游戲內(nèi)容的娛樂程度，如VR游戲的操作體驗(yàn)和挑戰(zhàn)性，如對(duì)“揮毛巾”環(huán)節(jié)身心活躍性更高，女生則更側(cè)重于VR體育游戲的沉浸效果，如更關(guān)注VR游戲體育場(chǎng)內(nèi)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(yù)下有較高的鍛煉行為，但其主要影響因素是否有區(qū)別，需要進(jìn)一步深入研究。

表3 實(shí)驗(yàn)組男性與女性運(yùn)動(dòng)鍛煉行為的差異分析

4 研究結(jié)論

研究從VR體育游戲技術(shù)實(shí)現(xiàn)和鍛煉行為的視角出發(fā)，強(qiáng)調(diào)VR體育游戲?qū)﹀憻捫袨榈拇龠M(jìn)作用，依托現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)，提出基于VR的體育游戲能夠促進(jìn)鍛煉行為的研究假設(shè)。運(yùn)用IBM SPSS Statistics 26對(duì)受試者運(yùn)動(dòng)頻率和運(yùn)動(dòng)時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)干預(yù)前后的鍛煉行為水平進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明，基于VR的體育游戲可以有效促進(jìn)鍛煉行為，這與現(xiàn)有的理論研究結(jié)論具有一致性[9-14]。且VR體育游戲?qū)δ行院团藻憻捫袨橛绊懗潭葻o顯著差異。