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虛擬現實環(huán)境中遠程學習行為影響因素研究

2016-11-10 09:41顧至欣
中國遠程教育 2016年8期
關鍵詞:技術接受模型學習行為遠程教育

【摘 要】 虛擬現實技術與遠程教育的結合標志著教育信息化發(fā)展進入新紀元。目前,對于虛擬現實環(huán)境中的遠程學習行為研究不足,技術應用效果存在爭議。為此,本研究構建了技術接受擴展模型,通過實證研究發(fā)現,遠程學習者對虛擬現實學習系統(tǒng)的有用性、易用性和愉悅性感知均影響其使用意愿和學習行為,其中感知易用性與感知有用性正向相關。三種使用感知均受系統(tǒng)軟件設計的正向影響,而硬件條件對感知易用性和實際使用行為起作用,同時自我效能感也是影響感知易用性的一個因素。為促進虛擬現實環(huán)境中的遠程學習,當前應重視硬件設施建設,保障遠程學習效果;優(yōu)化軟件系統(tǒng),提升學習愉悅性;注重技術研發(fā)與教育研究的結合。

【關鍵詞】 虛擬現實技術;遠程教育;技術接受模型;學習行為

【中圖分類號】 G420 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009—458x(2016)08—0013—08

一、研究背景

隨著信息技術的不斷進步,遠程教育已經成為打破時空界限、推動終身教育發(fā)展和社會進步的重要教育形式。同時,21世紀的遠程教育已經不僅僅是教學資源的靜態(tài)展示和遠程傳播,學習者更希望可以遠距離進行仿真訓練、互動交流,體會現場學習的真實感,這就對遠程教育提出了更高的要求。面對挑戰(zhàn),人們開始著眼于將虛擬現實技術融入遠程教育。虛擬現實技術是運用計算機創(chuàng)造三維虛擬環(huán)境,并與使用者進行互動,從而讓使用者在生理和心理上獲得身臨其境感受的技術(Gutiérrez, Vexo, & Thalmann, 2008; 盧政營, 2009),最早由美國虛擬編程語言研究中心(VPL Research)于1989年提出,隨即引起公眾重視(趙建華, 1998)。20世紀90年代初,虛擬現實技術被引入教育領域,隨后廣泛應用于工程、語言、醫(yī)學和商業(yè)等學科教育中(McLellan, 1994; Helsel, 1992)。虛擬現實與遠程教育的結合被認為是遠程教育發(fā)展中的一個里程碑(Dede, 1994),它推動了遠程教育從二維靜態(tài)學習到三維沉浸體驗的轉變并實現了多用戶交互,有助于促進遠程教育在思想和方式上的根本性變革(Monahan, McArdle, & Bertolotto, 2008)。然而,國內遠程教育對虛擬現實技術的應用仍處于起步階段,主要存在兩個局限:一是研究成果不夠豐富,根據吳長帥等(2011)的分析,遠程教育應用僅占教育領域相關論文的13%,郭文斌和俞樹文(2014)研究發(fā)現虛擬現實在我國遠程教育研究熱點圖譜中僅排在第25位。二是技術應用效果不明,對虛擬現實技術的教學應用效果關注較少(吳長帥,等,2011),偏重于對應用前景和價值的描述,而對技術條件下的學習行為和學習效果研究不足。胡林(2004)認為使用現代教育技術并不是為了擺花架子,而是為了有利于學生學習和教學質量提高。信息技術只有被接受和持續(xù)使用,其價值才能真正發(fā)揮出來,所以本研究重點探討虛擬現實環(huán)境中的遠程學習行為影響因素,希望以教學實證研究引導教育技術的完善與發(fā)展。

二、理論基礎與研究假設

(一)理論基礎

使用者對信息技術的接受情況是信息技術應用能否成功的關鍵。為此,Davis(1989)提出了技術接受模型(Technology Acceptance Model, TAM)(圖1)用以研究信息技術接受行為的影響因素。在模型中,假設使用行為(Use Behavior)是由行為意愿(Behavioral Intention)決定的,而行為意愿與使用者的感知有用性(Perceived Usefulness)和技術使用態(tài)度(Attitude toward Using)有關。TAM模型的兩個核心變量感知有用性和感知易用性(Perceived Ease of Use)都對使用態(tài)度有影響,同時感知易用性還會影響感知有用性。外部變量(External Variables)包括系統(tǒng)特性、使用者介入等因素對模型中的兩個核心變量起間接作用。隨后,歷經學者們的多次修改完善(Davis & Venkatesh, 1996; Venkatesh & Davis, 2000; Venkatesh & Bala, 2008),增加外部要素變量和主觀調節(jié)變量,并在不同實證研究中形成豐富的TAM擴展模型。目前,TAM模型及其擴展模型在信息技術研究中具有較強的影響力,采用該模型進行研究的論文數量超過其它理論模型(孫建軍,等,2007)。

(二)研究假設

為了實現研究目標,研究以TAM模型為基礎,兼顧各類TAM擴展模型的要素,同時充分考慮虛擬現實技術應用于遠程教育這一特定研究情境,構建了研究模型(圖2)。

1. 使用行為的影響因素

TAM模型提出信息技術的使用行為由使用者的行為意愿決定。但對于虛擬現實技術應用于遠程教育來說,硬件條件(Hardware Condition)也可能直接影響實際使用行為。一方面,學習者對網絡教育硬件系統(tǒng)的安全性、快速性和可靠性的感知是其對網絡遠程教學滿意的關鍵因素(李峰,等,2009),而且會直接影響學習行為能否實現(劉志紅,等,2005)。另一方面,虛擬場景和模型可能涉及多路實時視頻流,大量數據對計算機硬件設備和網絡動態(tài)幾何模型的壓縮與傳輸技術要求較高(周忠,等, 2015),所以更需要硬件和網絡的支持才能有效發(fā)揮作用?;谝陨峡紤],本研究提出如下假設:

H1:行為意愿對使用行為有正向影響。

H2:硬件條件對使用行為有正向影響。

2. 行為意愿的影響因素

行為意愿的影響因素沿用了TAM模型的兩個經典變量“感知有用性”和“感知易用性”。同時,虛擬現實技術區(qū)別于其他信息技術的重要特點是其沉浸性和交互性,可以讓使用者體會身臨其境的效果并隨之感受到使用的樂趣(Gutiérrez, et al., 2008),所以感知愉悅性對于虛擬現實技術的接納意愿相當重要。Wojciechowski和Cellary(2013)對于虛擬現實技術的應用研究也證實了這種正向關系的存在。為此,本研究采納Davis等的TAM擴展模型將“感知愉悅性”納入核心變量(Davis, Bagozzi, & Warshaw, 1992)。基于以上考慮,本研究提出如下假設:

H3:感知有用性對行為意愿有正向影響。

H4:感知易用性對行為意愿有正向影響。

H5:感知愉悅性對行為意愿有正向影響。

3. 感知易用性的影響因素

虛擬現實技術應用于遠程教育的外部變量主要可以分為主客觀兩類。首先是主觀上的自我效能感(Self Efficacy),即對自己完成任務并達到預期目標能力的判斷(Bandura, 1986),對于遠程學習來說,主要指對運用計算機和虛擬現實學習平臺能力的主觀判斷。其次,虛擬現實遠程學習平臺的軟件設計和硬件條件從客觀上也影響使用體驗。不難發(fā)現,人機互動良好的操作系統(tǒng)和穩(wěn)定高速的硬件與網絡設備可能會讓學習更加便捷簡單,而熟練運用網絡和計算機的學習者可能會覺得學習更加輕松。基于以上考慮,本研究提出如下假設:

H6:硬件條件對感知易用性有正向影響。

H7:軟件設計對感知易用性有正向影響。

H8:自我效能感對感知易用性有正向影響。

4. 感知有用性的影響因素

根據TAM模型,感知有用性受到感知易用性和外部變量的影響。除了感知易用性之外,使用者判斷虛擬現實技術是否對遠程學習有幫助,首先取決于學習內容和學習資源的展現形式,而這些有賴于軟件功能和界面設計。王昭君(2007)研究發(fā)現遠程學習內容及其呈現方式是影響學習成績的首要因素。其次,學習者的信息化水平和技術操作能力是有差異的,這種差異可能會影響他們對技術有用性的評判。胡勇和趙鳳梅(2015)研究表明學習者自我效能感與學習滿意度顯著相關?;谝陨峡紤],本研究提出如下假設:

H9:感知易用性對感知有用性有正向影響。

H10:軟件設計對感知有用性有正向影響。

H11:自我效能感對感知有用性有正向影響。

5. 感知愉悅性的影響因素

虛擬現實系統(tǒng)直觀易用的特點給學習者提供了與現實生活較為相似的真實體驗,這種體驗有別于傳統(tǒng)學習,而類似于電腦游戲,容易引起學習興趣,而學習者的自我效能感越強,則可能越容易感知到虛擬現實技術所帶來的樂趣。同時,Wojciechowski和Cellary(2013)研究證實了虛擬現實系統(tǒng)的軟件界面設計對學習者興趣的激發(fā)有積極影響?;谝陨峡紤],本研究提出如下假設:

H12:感知易用性對感知愉悅性有正向影響。

H13:自我效能感對感知愉悅性有正向影響。

H14:軟件設計對感知愉悅性有正向影響。

三、模型驗證與分析

(一)量表制作與問卷調查

本研究問卷的測試題項主要參考了技術接受模型(TAM)的有關經典論著(Davis, 1989; Venkatesh, et al., 2000; Moore & Benbasat, 1991; Ajzen, 1991),對于該模型擴展而產生的“感知愉悅性”和“自我效能感”兩個變量量表主要借鑒了Venkatesh和Bala(2008)、胡曉(2015)的研究模型與量表,并參考了Wojciechowski和Cellary(2013)對虛擬現實技術在教育應用中的實證研究。對于“硬件條件”和“軟件設計”兩個變量量表,則主要參考了李峰等(2009)、Haven和Botterill(2003)、葉步偉和馬德?。?011)對于虛擬現實技術應用和遠程教育評價等方面的研究。變量的定義、測度項個數和來源在表1中列出,以上所有變量的測量均采用Likert5級量表進行測試,其中5表示非常贊同,1表示非常不贊同。

虛擬博物館是展現虛擬現實技術情境化特色的一個代表平臺,其遠程教育功能已被國內外研究所重視(Craig, Sherman, & Will, 2009; Guttentag, 2010; 楊建杰, 等, 2015)。Young,Huang和Jang(2000),Castle(2004),Jones和Christal(2002)分別對中國臺灣清華科技館虛擬館、加拿大博物館虛擬館“My Personal Museum”和美國國立博物館虛擬館“Virtual Smithsonian”應用遠程教學的情況進行了實證調研,并獲得了積極反饋。Jones和Christal(2002)預言未來的虛擬博物館是虛擬現實與互聯網技術的產物,可以有效推動合作學習與探索學習,將被廣泛應用于各年齡段學生的遠程教育中。由此可見,虛擬博物館是虛擬現實技術與遠程教育結合的典型案例。本研究選取南京博物院數字虛擬館作為遠程學習平臺,該虛擬館利用虛擬現實技術建成了國內先進的全景高仿真漫游數字館,學習者可以利用該館學習博物館設計手法、歷史文物知識并練習導游講解,不再受時空條件限制。該系統(tǒng)作為“博物館經營管理”課程的遠程學習平臺正被嘗試應用于教學。本研究以參與遠程學習的旅游管理專業(yè)大二學生作為實證研究對象,讓學生利用南京博物院數字虛擬館進行博物館展示設計學習和講解訓練,隨后通過博物館布局圖繪制、陳列方案設計與講解匯報等方法考察其遠程學習效果。本研究首先選取20名參與學生進行學習感受的預調查,對問卷的題目表達、順序格式等進行修改與完善。隨后,正式通過郵件發(fā)放問卷進行大范圍的數據搜集。最終回收問卷237份,其中有效問卷213份,有效率89.9%。

(二)測量模型分析

測量模型分析的目的是檢驗模型中變量的信度和效度。信度是指量表的穩(wěn)定性和一致性。效度包括收斂效度和區(qū)別效度,收斂效度反映了同一因子在不同測量項測定中的相似程度,區(qū)別效度反映了不同因子的測量項之間的區(qū)別性。本研究參考了結構方程理論與相關計算方法(Fornell & Larcker, 1981; Anderson & Gerbing, 1988; 吳明隆, 2008),以克朗巴哈系數(Cronbach alpha)作為信度檢驗指標,當測試結果大于0.70時,認為各變量信度可以接受。以變量的因子載荷、組合信度(CR)和平均萃取變差(AVE)指標檢驗變量的收斂效度,當因子載荷值高于0.70時,測度項具有較好的可靠性,當CR大于0.70時,表明各測度項具有較好的內部一致性,而AVE的可接受范圍為大于0.50。同時,當每一個變量AVE值的平方根大于各成對變量間的相關系數時,表示測量模型具有較好的區(qū)別效度。通過各研究變量的因子載荷、Cronbach alpha、CR和AVE分析結果(表2)可以看出變量因子的各項測量指標均符合要求,表明測量模型具有較好的信度和聚合效度;而區(qū)別效度矩陣中(表3)所有變量AVE值的平方根均大于矩陣內其他變量間相關系數,表示測量模型的區(qū)別效度也令人滿意。

(三)假設驗證

本研究采用逐步回歸法對模型進行驗證,由自變量與因變量的相關程度來決定每一個自變量是否進入回歸模型,最后得到最佳回歸模型(表4),選入回歸模型的自變量對因變量的預測力均顯著,反之則沒有顯著的預測力,由此可以判斷理論模型假設成立情況(表5)。這些回歸模型的F值顯著性水平均小于0.05,故拒絕F檢驗的零假設,認為各項目的均值總體上存在顯著差異?;貧w模型的調整R2范圍為0.346至0.671,說明自變量對5個因變量的解釋度達34.6%至67.1%?;貧w分析結果表中包含非標準化回歸系數(B)與標準化回歸系數(β),由于非標準化回歸系數包含常量,無法比較自變量的相對重要性,故采用標準化系數進行自變量重要性比較。

四、研究結論

(一)行為意愿和硬件條件影響遠程學習行為

行為意愿和硬件條件均進入模型1回歸方程,說明對虛擬現實環(huán)境中的遠程學習行為有正向影響。通過對標準化回歸系數(β)的比較發(fā)現,硬件條件的影響程度(0.524)略大于行為意愿(0.461),這一結果與研究假設一致。雖然一般的技術接納模型只考慮行為意愿對使用行為的影響(Davis, 1989;Ajzen, 1991),但對于計算機設備和網絡條件依賴性很強的虛擬現實遠程學習平臺來說,硬件條件直接決定了該遠程學習行為能否發(fā)生,影響程度甚至高于主觀的行為意愿。同時,這一結論說明隨著信息技術的發(fā)展,計算機設備的優(yōu)劣對于遠程教育的應用與發(fā)展有著越來越重要的作用。

(二)感知有用性、感知易用性和感知愉悅性對學習行為意愿有積極影響

模型2中,感知有用性、感知易用性和感知愉悅性對行為意愿的正向影響均被證實。感知有用性和感知易用性與行為意愿的關系與現有TAM模型的研究結論相符,感知愉悅性的正向影響也與Wojciechowski和Cellary(2013)對于虛擬現實教育的實證研究結論一致。結合β系數研究發(fā)現,感知愉悅性對虛擬現實環(huán)境中的遠程學習意愿影響程度最高(0.495),感知有用性(0.329)和感知易用性(0.249)次之。感知愉悅性的作用超過TAM模型的兩個經典變量,這一結果看似意外,實則不然。網絡教學的表現形式與電腦游戲的戲劇化策略具有異曲同工之妙(楚學娟,等,2006),基于虛擬現實技術構筑的高仿真漫游場景更是與電腦游戲如出一轍,由此可見虛擬現實環(huán)境中遠程學習的一個主要特點就是愉悅性。而愉悅感對遠程學習者的激勵作用也已經被許多研究所證實(楊培燕,2008;陳江鴻,等,2011),被認為可以更好地保證學習者的學習動力,激發(fā)其主動探索的積極性。

(三)硬件條件、軟件設計和自我效能感影響感知易用性

模型3回歸方程證實了學習者對于虛擬現實環(huán)境中遠程學習的易用性感知受到硬件條件、軟件設計和自我效能感的顯著正向影響,影響程度由大到小依次為硬件條件(0.479)、自我效能感(0.395)和軟件設計(0.267)。該結論與任秀華等(2011)和謝愛平(2013)對于遠程學習工具的研究基本相符,但是就影響程度而言,本研究中的自我效能感對感知易用性的影響更大。按照Taylor(2003)對遠程教育發(fā)展階段的劃分,虛擬現實環(huán)境中的遠程學習屬于第五代智能靈活學習模式,在對硬件設備要求大幅提高的同時,對使用者的操作水平與互動學習能力亦有更高的要求,所以自我效能感對感知易用性的影響程度與遠程學習技術和形式的發(fā)展具有密切聯系。

(四)感知易用性和軟件設計影響對遠程學習有用性的感知

模型4中,自我效能感未能進入回歸方程,對感知有用性的正向影響不明顯,而軟件設計和感知易用性對感知有用性的影響系數分別為0.474和0.317。感知易用性對感知有用性的影響與TAM模型的結論一致,虛擬現實軟件系統(tǒng)設計與遠程學習效果的關系也被許多研究所證實(Barron & Henderson, 2002; Hsu, 2012),但自我效能感與遠程學習感知有用性的關系目前還存在爭議。同樣是關于網絡學習影響因素的研究,劉莉莉(2013)、胡勇和趙鳳梅(2015)認為自我效能感能有效促進遠程學習的感知有用性,胡曉(2015)研究卻得出相反的結論,而許亞鋒等(2013)則未將自我效能感與感知有用性建立假設聯系。本研究認為對感知有用性的判斷遠不如感知易用性那么直觀,一些調查對象雖然對自我效能感評價較低,但依然承認虛擬現實環(huán)境中的遠程學習是一種有效的方法。

(五)感知愉悅性主要依賴于虛擬現實學習平臺的軟件設計

模型5中,只有軟件設計的正向影響被證實(0.471),虛擬現實環(huán)境中遠程學習有趣性主要取決于系統(tǒng)軟件的設計,這與陳江鴻等(2011)認為網絡課程交互界面的藝術性與豐富性是激發(fā)學習者興趣的前提條件的論斷一致。同時,感知易用性和自我效能感均未能進入回歸方程。關于感知易用性對感知愉悅性影響不大的結論與Wojciechowski和Cellary(2013)的研究不一致。雖然都是對于虛擬現實技術的教育應用研究,但是前人研究的調查對象是初中生,而本研究的對象是大學生,因為技術運用能力的差別,年齡較小的測試者可能會認為簡單的學習活動比較有趣,而大學生則可能認為有挑戰(zhàn)性的學習才更有趣,對特別簡單的學習反而提不起興趣。自我效能感對感知愉悅性影響同樣有限,研究發(fā)現基于虛擬現實技術的特點,即便計算機運用能力較弱的學習者無法達成遠程學習目的,但他們依然對虛擬平臺所展現出的趣味性表示認同。

五、建議與展望

(一)重視硬件設施建設,保障遠程學習效果

通過對研究結論的梳理,不難發(fā)現硬件設施對于遠程教育的保障作用日益顯著,尤其是虛擬現實系統(tǒng)對于硬件設施的要求尤其高,其遠程呈現、遠程沉浸效果的表達均有賴于網絡傳輸技術(周忠,等,2015)。以本次測試使用的南京博物院數字虛擬館為例,該系統(tǒng)要求客戶端網絡帶寬大于10M,計算機內存超過4G,對于建設開發(fā)平臺的硬件要求則更高,往往需要數十萬甚至上百萬的投資。而劉志紅和何青(2005)對68所開辦現代遠程教育的院校進行的調查表明,我國遠程教育整體存在帶寬瓶頸、地址壁壘、安全性與服務質量等網絡問題。硬件與網絡條件的落后容易造成虛擬現實系統(tǒng)運行不流暢、仿真效果缺失、數據無法及時更新,甚至導致遠程學習無法實現。在未來的教學改革中,研發(fā)機構應該認識到虛擬現實技術在遠程教育中應用的廣闊前景,加強虛擬現實技術的研發(fā),提高技術的易用性與普適性。各類院校應重視硬件設施對遠程教育的保障作用,加大對計算機和網絡建設的投入,建立虛擬學習實訓室和高性能計算機服務器,以滿足虛擬現實技術對顯示設備和數據存儲設備的高要求。同時,院校、研發(fā)公司和企業(yè)應加強合作,將教學需求、行業(yè)動態(tài)與硬件技術開發(fā)結合起來,實現虛擬現實技術與遠程教育聯動發(fā)展和與時俱進。

(二)優(yōu)化軟件系統(tǒng),提升學習愉悅性

本研究發(fā)現軟件設計影響學習者感知愉悅性,并對感知易用性和感知有用性有積極影響,而感知愉悅性對虛擬現實環(huán)境中的遠程學習意愿影響程度最高。這一結論充分說明了軟件設計與感知愉悅性的關系和其對調動學習積極性的重要性。目前,虛擬現實技術在遠程教育中應用廣泛,但也體現出交互界面單一、缺乏趣味性、缺乏交互途徑、缺乏過程性評價等共性問題(陳江鴻,等,2011),而這些問題主要依賴于軟件系統(tǒng)開發(fā)來解決。本研究認為未來的虛擬現實系統(tǒng)設計應建立風格統(tǒng)一、交互性強、美觀生動的界面,能有效吸引學習者的注意力。同時,應在目前以遠程呈現為主的基本功能之上,豐富教學資源庫嵌入、真實與虛擬場景切換、同步測試等功能,便于學生互動交流,舉一反三,進一步提升學生知識理解與操作運用能力。另外,應重視趣味性的植入,這方面可以借鑒電腦游戲的設計方法,因為游戲化能提高學習動力和學習投入程度(Lee & Hammer, 2011),而遠程學習與電腦游戲本來就有相似之處(楚學娟,等,2006)。引入任務激勵、角色扮演、社區(qū)互動等游戲機制可以在發(fā)揮虛擬現實技術沉浸性優(yōu)勢的同時,實現學習者對所學知識積極主動的建構。

(三)注重技術研發(fā)與教育研究的結合

虛擬現實技術為遠程教育發(fā)展提供了強大的技術支持,但有了新技術并不等于有了新的教育形式,也不等于可以順理成章實現良好的教學效果。本研究重點分析了軟硬件環(huán)境對遠程學習行為的影響,證實了學習者的易用性、有用性和愉悅性感知對行為意愿有積極的影響。要發(fā)揮學習者的主體作用,除了技術改進之外,還應該配合相應的教育理論與方法。海倫·法利(2015)認為最大的挑戰(zhàn)是虛擬世界中教師仍然按照傳統(tǒng)方法進行教學,從而導致虛擬現實技術的巨大潛力無法發(fā)揮。除此之外,虛擬現實技術在教學應用中可能存在條件性障礙、生理性障礙、適應性障礙、社會性障礙(史鐵軍, 2008),部分研究對虛擬現實技術的遠程應用效果持懷疑態(tài)度(Huang, Backman, Chang, Backman, & Mcguire, 2013),這些問題都值得重視。未來應更加全面地研究教育理論與虛擬現實技術的契合性,不僅應了解技術的優(yōu)勢所在,還應掌握相應的教育方法以及學生和教師在學習過程中的作用。遠程教育是大眾教育發(fā)展的時代趨勢,虛擬現實技術是信息技術進步的重要成果,本研究希望看到虛擬現實技術與遠程教育結合帶來的光明前景,然而也應清醒地認識到,虛擬現實技術在遠程教育中的應用還遠遠沒有成熟,包括技術設備、教學方法、應用條件和教學效果等都有待于進一步研究和探索。

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收稿日期:2016-01-14

定稿日期:2016-03-21

作者簡介:顧至欣,碩士,講師,南京旅游職業(yè)學院旅游管理學院(210036)。

責任編輯 劉 莉

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