何聚厚 黃秀莉 韓廣新 梁玉帥 何秀青

[摘 ? 要] 虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)的快速發(fā)展與便攜設(shè)備的普及，使VR教育游戲應(yīng)用于課堂教學(xué)活動(dòng)成為可能。如何將學(xué)科內(nèi)容與學(xué)習(xí)過程融入VR游戲情節(jié)，為學(xué)習(xí)者提供沉浸式、交互式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)，有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，是VR教育游戲設(shè)計(jì)開發(fā)和教師教學(xué)實(shí)踐關(guān)注的重點(diǎn)。研究選擇小學(xué)四年級(jí)英語課本的部分知識(shí)點(diǎn)，基于HTC VIVE設(shè)備，設(shè)計(jì)開發(fā)了全沉浸式VR英語學(xué)習(xí)游戲，并在某小學(xué)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐。實(shí)證研究結(jié)果表明，VR教育游戲應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)受評(píng)價(jià)反饋、技術(shù)可用性、交互性、沉浸感、構(gòu)象性等多重因素的影響;評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性是影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的根本因素;沉浸感和構(gòu)想性直接影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并在研究模型中具有重要的中介效應(yīng);交互性通過影響沉浸感受，間接影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

[關(guān)鍵詞] VR教育游戲; VR學(xué)習(xí)環(huán)境; 學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī); 交互; 沉浸

[中圖分類號(hào)] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 何聚厚（1972—），男，甘肅秦安人。教授，博士，主要從事信息化教學(xué)模式創(chuàng)新、技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)環(huán)境下智能信息處理等方面的研究。何秀青為通訊作者，E-mail：xiuqing@snnu.edu.cn。

一、問題的提出

與傳統(tǒng)的教學(xué)形式相比，教育游戲以教育教學(xué)理論為支撐，以游戲化的參與形式為手段，為學(xué)習(xí)者構(gòu)建情境化的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者在參與游戲情境和完成任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)和能力發(fā)展[1-2]。VR教育游戲作為教育游戲的一種，以VR技術(shù)為支撐，通過模擬學(xué)習(xí)情境構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，基于學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)游戲情節(jié)，學(xué)習(xí)者通過扮演游戲中的角色與游戲人物等進(jìn)行互動(dòng)交流，在完成游戲任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)[3-4]。相對(duì)于2D的計(jì)算機(jī)游戲，基于VR技術(shù)構(gòu)建的3D游戲更有助于學(xué)習(xí)者對(duì)復(fù)雜內(nèi)容和過程的理解[5]。近年來，隨著VR技術(shù)的快速發(fā)展，簡(jiǎn)單易用、成本低廉、交互式、便攜式、沉浸式VR設(shè)備開始普及，基于VR技術(shù)的教育游戲成為游戲設(shè)計(jì)開發(fā)者和教師關(guān)注的重點(diǎn)[6]。不同于一般的娛樂游戲，VR教育游戲以學(xué)習(xí)內(nèi)容為基礎(chǔ)，以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為目的。因此，如何通過VR技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)深度融合，有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，成為VR教育游戲研究的熱點(diǎn)[7]。

動(dòng)機(jī)是一種能夠指導(dǎo)和維持行為的心理狀態(tài)[5]，較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)成效[8]。為了有效發(fā)揮VR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)VR與教學(xué)活動(dòng)深度融合，有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，為VR教育游戲的設(shè)計(jì)開發(fā)以及把VR教育游戲融入教學(xué)活動(dòng)過程中提供理論指導(dǎo)，本文基于VR游戲的沉浸感、交互性、構(gòu)想性等特征[9]，從技術(shù)可用性和評(píng)價(jià)反饋的角度，以小學(xué)英語教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)開發(fā)了VR英語學(xué)習(xí)教育游戲，并基于應(yīng)用實(shí)踐對(duì)VR教育游戲?qū)W(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響因素進(jìn)行實(shí)證研究。

二、文獻(xiàn)綜述

VR技術(shù)通過3D交互界面為學(xué)習(xí)者提供情境化的學(xué)習(xí)環(huán)境，并通過心理沉浸和物理沉浸創(chuàng)造虛擬現(xiàn)實(shí)世界[10]，為學(xué)習(xí)者提供有意義的問題解決的環(huán)境[11]，影響學(xué)習(xí)者的知識(shí)建構(gòu)[12]。基于 VR教育游戲的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者可以自主探索、自由交互，并能即時(shí)獲取針對(duì)其學(xué)習(xí)行為與效果的評(píng)價(jià)反饋。Limniou等認(rèn)為，3D全沉浸式的游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境能夠激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣和動(dòng)機(jī)[8]。Sims認(rèn)為，帶有角色扮演的VR教育游戲能夠顯著提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)記憶力[13]。Lee建構(gòu)了基于桌面VR的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)效果的決定因素模型，他認(rèn)為動(dòng)機(jī)、認(rèn)知、控制和主動(dòng)學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)成績(jī)呈正相關(guān)，游戲的可用性是基礎(chǔ)[14]。Merchant通過構(gòu)建模型提高桌面虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的有效性以增強(qiáng)空間能力和科學(xué)成就，并探究了桌面虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中3D虛擬現(xiàn)實(shí)特征、空間取向、自我效能和沉浸之間的關(guān)系[15]。Cheng等通過結(jié)構(gòu)方程模型探究了虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境影響用戶情緒和忠誠度的機(jī)制[16]。Chen通過結(jié)構(gòu)方程模型探究了VR學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)生認(rèn)知與語言發(fā)展的影響，結(jié)果表明，易用性高的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)生的語言認(rèn)知有積極的影響[17]?？梢钥闯?，已有研究分別從不同的角度，對(duì)VR教育游戲中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)成績(jī)、游戲特征和沉浸感、游戲的易用性和學(xué)習(xí)效果等之間的關(guān)系進(jìn)行分析研究。虛擬技術(shù)是否能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)受到游戲場(chǎng)景、學(xué)習(xí)內(nèi)容以及操作差異等復(fù)雜因素的共同影響[7]。為此，本研究通過對(duì)VR教育游戲中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的研究，進(jìn)一步揭示VR教育游戲中不同因素是如何影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的，為VR教育游戲的設(shè)計(jì)開發(fā)，以及實(shí)現(xiàn)VR教育游戲與課堂教學(xué)融合提供理論支撐。

三、模型假設(shè)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有構(gòu)想性（Imagination）、交互性（Interaction）和沉浸感（Immersion）三大特征[18]。VR教育游戲通過其特有的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)為學(xué)習(xí)者提供解決問題和獲取知識(shí)的環(huán)境[11-12]，同時(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[8]。有研究指出，教育游戲中技術(shù)的可用性和評(píng)價(jià)反饋對(duì)學(xué)習(xí)有積極的影響[17，19]?？梢姡夹g(shù)可用性、評(píng)價(jià)反饋、交互性、沉浸感和構(gòu)想性是影響學(xué)習(xí)者在VR環(huán)境中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、解決問題能力和學(xué)習(xí)成績(jī)的主要因素。因此，研究采用解釋結(jié)構(gòu)模型法，得出VR教育游戲?qū)W習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的理論模型，如圖1所示。

為了進(jìn)一步探討各個(gè)影響因素之間的關(guān)系，本研究圍繞這些因素提出了17種可能存在的關(guān)系。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的教育游戲?qū)⒔虒W(xué)內(nèi)容和策略整合到游戲場(chǎng)景中，不僅能夠讓學(xué)習(xí)者沉浸并享受游戲，還可以通過完成游戲任務(wù)獲取知識(shí)和發(fā)展能力[20-21]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)1（H1）：VR教育游戲中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)其成績(jī)有正向影響;假設(shè)2（H2）：VR教育游戲中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)其解決問題的能力有正向影響。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的3I特征有助于預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)者在VR學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[22]。沉浸感是指從事一項(xiàng)任務(wù)時(shí)忽略不相關(guān)的知覺，完全投入情境中，進(jìn)入一種沉浸狀態(tài)，并產(chǎn)生愉悅的感覺[23]。VR技術(shù)通過構(gòu)建與真實(shí)世界類似的場(chǎng)景，讓學(xué)習(xí)者沉浸于要學(xué)習(xí)和完成的任務(wù)當(dāng)中，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與學(xué)習(xí)效果[24]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)3（H3）：VR教育游戲的沉浸感對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)有正向影響;假設(shè)4（H4）：VR教育游戲的沉浸感對(duì)學(xué)習(xí)者解決問題的能力有正向影響。

VR教育游戲通過頭盔、手柄等設(shè)備采集學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)，并通過視覺、聽覺、觸覺等多種感官交互[25]，形成學(xué)習(xí)者和VR教育游戲之間的信息傳遞，促進(jìn)學(xué)習(xí)者互動(dòng)能力的發(fā)展，進(jìn)而幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)有意義的知識(shí)建構(gòu)[22]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)5（H5）：VR教育游戲的交互性對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)有正向影響;假設(shè)6（H6）：VR教育游戲的交互性對(duì)學(xué)習(xí)者解決問題的能力有正向影響;假設(shè)7（H7）：VR教育游戲的交互性對(duì)其沉浸感有正向影響。

想象力是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的基礎(chǔ)，是創(chuàng)新的動(dòng)力[26]。Vygotsky認(rèn)為，想象力需要利用現(xiàn)實(shí)作為想象的材料，虛擬體驗(yàn)的設(shè)計(jì)首先要做到自然的創(chuàng)造和想象[27]。VR游戲教育設(shè)計(jì)者和教師可以在虛擬場(chǎng)景中自主構(gòu)想教學(xué)情境，從而給學(xué)生強(qiáng)烈的代入感，并為沉浸學(xué)習(xí)提供基礎(chǔ)[28]。VR環(huán)境能激發(fā)人類大腦感知、想象的能力[22]。有研究指出，VR環(huán)境下學(xué)習(xí)者更容易學(xué)習(xí)抽象的概念[18]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)8（H8）：VR教育游戲的構(gòu)想性對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)有正向影響;假設(shè)9（H9）：VR教育游戲的構(gòu)想性對(duì)學(xué)習(xí)者的成績(jī)有正向影響;假設(shè)10（H10）：VR教育游戲的構(gòu)想性對(duì)其沉浸感有正向影響。

基于VR技術(shù)，學(xué)習(xí)者可以利用頭盔、手柄、麥克風(fēng)等設(shè)備和場(chǎng)景中的人物進(jìn)行交互，也可以和同伴進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)[22]。VR技術(shù)還可對(duì)事物進(jìn)行多方位展示，幫助學(xué)習(xí)者更好地揭示事物的本質(zhì)特征[29]?？梢姡鄬?duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)形式，在基于VR教育游戲的學(xué)習(xí)中，技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)有顯著的影響。目前VR設(shè)備主要分為臺(tái)式VR、VR一體機(jī)和手機(jī)VR。不同的設(shè)備選擇影響VR游戲的沉浸感、交互性和功能性。在沉浸感、交互性和功能性三個(gè)維度中，臺(tái)式VR效果最好，其次是VR一體機(jī)，最后是手機(jī)VR[30]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)11（H11）：VR教育游戲的技術(shù)可用性對(duì)其交互性有正向影響;假設(shè)12（H12）：VR教育游戲的技術(shù)可用性對(duì)其沉浸感有正向影響;假設(shè)13（H13）：VR教育游戲的技術(shù)可用性對(duì)其構(gòu)想性有正向影響。

VR技術(shù)可以追蹤學(xué)習(xí)者的肢體動(dòng)作，觸發(fā)虛擬世界中的事件，讓學(xué)習(xí)者可以在VR環(huán)境中獲得與真實(shí)世界活動(dòng)類似的物理感知。因此，在VR教育游戲中，對(duì)學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)可以采用多種形式進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，并基于反饋實(shí)時(shí)地調(diào)整游戲難度或交互任務(wù)[10]。VR環(huán)境中的評(píng)價(jià)反饋通過自然的形式，讓學(xué)習(xí)者在虛擬的環(huán)境中產(chǎn)生真實(shí)的感受[28]。這種直接而自然的實(shí)時(shí)感知促進(jìn)用戶在虛擬環(huán)境中的沉浸感受[31]，從而維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[24]。因此，本研究在理論模型中提出假設(shè)14（H14）：VR教育游戲的評(píng)價(jià)反饋對(duì)其交互性有正向影響;假設(shè)15（H15）：VR教育游戲的評(píng)價(jià)反饋對(duì)其沉浸感有正向影響;假設(shè)16（H16）：VR教育游戲的評(píng)價(jià)反饋對(duì)其構(gòu)想性有正向影響;假設(shè)17（H17）：VR教育游戲的技術(shù)可用性對(duì)其評(píng)價(jià)反饋有正向影響。

四、研究設(shè)計(jì)

（一）VR教育游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本研究使用虛擬現(xiàn)實(shí)頭戴設(shè)備（HTC VIVE），以小學(xué)四年級(jí)英語課本的部分知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)，使用Unity 3D開發(fā)VR英語學(xué)習(xí)游戲，其目標(biāo)定位于訓(xùn)練學(xué)生英語聽說能力，包含VR場(chǎng)景材料和學(xué)習(xí)交互數(shù)據(jù)兩部分，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄（包括語音和行為交互）實(shí)時(shí)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫，并通過基于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音波形及表達(dá)的評(píng)測(cè)，得到指導(dǎo)性的學(xué)習(xí)反饋，內(nèi)容框架及學(xué)習(xí)流程如圖2所示。

該VR英語學(xué)習(xí)游戲包括學(xué)習(xí)、練習(xí)和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)者在游戲中扮演灰姑娘的角色，游戲情節(jié)設(shè)定灰姑娘想要參加王子的舞會(huì)，但是她沒有馬車，所以需要向女巫求助，此部分為游戲的第一環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)求助等句型的學(xué)習(xí);然后根據(jù)女巫的提示，學(xué)習(xí)者需要過河找到農(nóng)場(chǎng)，在過河過程中解決障礙（霸王龍），完成該任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)句型的練習(xí)，為游戲的第二環(huán)節(jié);找到農(nóng)場(chǎng)后，學(xué)習(xí)者和農(nóng)場(chǎng)主以及魔法南瓜的對(duì)話是對(duì)所學(xué)句型進(jìn)行應(yīng)用的環(huán)節(jié)。學(xué)習(xí)過程以任務(wù)為導(dǎo)向，學(xué)習(xí)者根據(jù)提示信息進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為和效果進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)反饋，當(dāng)學(xué)習(xí)者某項(xiàng)任務(wù)得分過低時(shí)，游戲系統(tǒng)會(huì)建議學(xué)習(xí)者再次嘗試，學(xué)習(xí)者可以選擇再次挑戰(zhàn)或跳過，如果選擇再次挑戰(zhàn)，會(huì)獲得金幣獎(jiǎng)勵(lì)。為了降低學(xué)習(xí)焦慮可能對(duì)學(xué)習(xí)者的成績(jī)產(chǎn)生負(fù)面影響[32-33]，系統(tǒng)提供學(xué)習(xí)卡和提示卡，實(shí)時(shí)輔助學(xué)習(xí)者完成游戲任務(wù)。

（二）參與者

本研究在某小學(xué)實(shí)施，共計(jì)46名四年級(jí)學(xué)生參與，其中，男生26人，女生20人，學(xué)生年齡均在9～10歲之間，漢語是母語，英語是第二語言。學(xué)生均來自同一個(gè)班級(jí)，其中有兩名學(xué)生已經(jīng)接觸過VR游戲，其他學(xué)生都是第一次接觸VR游戲。

（三）測(cè)量工具

學(xué)習(xí)效果通過由任課教師和研究者共同編制的測(cè)試題完成，包括知識(shí)點(diǎn)理解水平測(cè)試和應(yīng)用能力測(cè)試兩部分，游戲?qū)W習(xí)結(jié)束后，學(xué)習(xí)者通過網(wǎng)絡(luò)在線完成測(cè)試。本次研究共采集到38份有效測(cè)試成績(jī)。VR學(xué)習(xí)環(huán)境態(tài)度測(cè)量問卷包括技術(shù)可用性、評(píng)價(jià)反饋、沉浸感、交互性、構(gòu)想性、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和解決問題的能力7個(gè)維度，每個(gè)維度包含3個(gè)題目，共計(jì)21個(gè)題目，問卷來源于Huang等人2010年的研究[22]，原問卷采用李克特7點(diǎn)量表，含16個(gè)題目，考慮到本研究的參與者是小學(xué)四年級(jí)學(xué)生，所以將量表修改成5點(diǎn)量表（1表示“強(qiáng)烈反對(duì)”，2表示“反對(duì)”，3表示“中立”，4表示“同意”，5表示“非常同意”）。考慮到問卷內(nèi)容和學(xué)習(xí)內(nèi)容的適切性，刪除了原問卷中 “這個(gè)游戲能夠增加我對(duì)英語知識(shí)的管理能力”的內(nèi)容，增加了技術(shù)可用性和評(píng)價(jià)反饋兩個(gè)維度的內(nèi)容。修改后的問卷邀請(qǐng)專家進(jìn)行了修訂，并進(jìn)行可靠性分析，該量表的Crobach's Alpha為0.92。學(xué)生均采用紙筆完成問卷，共回收46份有效問卷。

（四）實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)分析

本實(shí)驗(yàn)實(shí)施步驟包含四步：第一步，在進(jìn)行正式學(xué)習(xí)前，學(xué)習(xí)者先觀看VR操作講解視頻，并進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)，通過操作考核者進(jìn)入正式學(xué)習(xí)階段。第二步，學(xué)習(xí)者進(jìn)入游戲，在游戲中自定義步調(diào)，自主探究學(xué)習(xí)，系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)價(jià)反饋，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。統(tǒng)計(jì)顯示，學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)任務(wù)的時(shí)間在15到35分鐘之間。第三步，學(xué)習(xí)者完成測(cè)試題和VR學(xué)習(xí)環(huán)境態(tài)度問卷。第四步，收集數(shù)據(jù)，采用IBM SPSS對(duì)VR游戲?qū)W習(xí)中學(xué)習(xí)者對(duì)VR環(huán)境的態(tài)度進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，通過線性回歸分析學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)和問題解決能力的影響，運(yùn)用AMOS對(duì)結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)行驗(yàn)證性因素分析和路徑分析。

五、結(jié)果分析與討論

（一）學(xué)習(xí)者對(duì)VR教育游戲的態(tài)度分析

學(xué)習(xí)者對(duì)VR學(xué)習(xí)環(huán)境的態(tài)度描述性統(tǒng)計(jì)分別基于評(píng)價(jià)反饋、技術(shù)可用性、沉浸感、交互性、構(gòu)想性、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和解決問題的能力7個(gè)維度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。學(xué)習(xí)者對(duì)在VR環(huán)境下的態(tài)度整體水平較高（Mean=4.53），從各個(gè)維度的認(rèn)知水平來看，從高到低分別為沉浸感、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、評(píng)價(jià)反饋、技術(shù)可用性、構(gòu)想性、解決問題的能力和交互性。沉浸感維度平均分最高，可見在VR環(huán)境的支持下，學(xué)習(xí)者能夠很好地進(jìn)行沉浸式學(xué)習(xí)。在完成VR英語學(xué)習(xí)游戲任務(wù)時(shí)，學(xué)習(xí)者對(duì)VR教育游戲具有較高的認(rèn)可度，如在問卷調(diào)查中，“這個(gè)3D的英語學(xué)習(xí)游戲讓我印象深刻”一項(xiàng)平均分達(dá)到4.7（總分5）。另外，本次英語學(xué)習(xí)任務(wù)中，規(guī)則要求每位學(xué)習(xí)者共需要用英語發(fā)言15次，但在統(tǒng)計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者主動(dòng)重復(fù)練習(xí)的平均次數(shù)達(dá)16.12次，可見，全沉浸式的VR英語學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供了良好的參與環(huán)境，學(xué)習(xí)者能夠保持較高的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性。這一發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證了前人的研究成果，即VR學(xué)習(xí)環(huán)境提供學(xué)習(xí)者沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[34]，有助于提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[35]。

為了進(jìn)一步探究影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的因素，并去除無關(guān)變量的干擾，本研究首先對(duì)混合變量“性別”進(jìn)行單因素方差分析。分析發(fā)現(xiàn)，不同性別學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不存在顯著差異（F=1.59，p=0.21>0.05）。通過對(duì)學(xué)習(xí)過程分析發(fā)現(xiàn)，男生在VR教育游戲?qū)W習(xí)中，更關(guān)注技術(shù)可用性，如VR的操作體驗(yàn)，如何襲擊霸王龍等話題較多;女生則更側(cè)重于VR教育游戲的故事情節(jié)，如關(guān)于游戲中人物和故事情節(jié)的話題較多。男生組和女生組在VR教育游戲?qū)W習(xí)中都有較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，男生的動(dòng)機(jī)得分均值Mean=13.58（總分15），女生的得分均值Mean=14.20（總分15）。可以看出，雖然不同性別的學(xué)習(xí)者在VR學(xué)習(xí)環(huán)境中關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)有所不同，但并不影響其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。性別在學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)反饋（F=1.61，p=0.21>0.05）、技術(shù)可用性（F=1.15，p=0.29>0.05）、沉浸感受（F=3.00，p=0.09>0.05）、交互體驗(yàn)（F=0.000，p=0.99>0.05）和構(gòu)想性（F=1.40，p=0.24>0.05）五個(gè)維度均沒有顯著差異，只在解決問題的能力維度有差異（F=4.22，p=0.046<0.05），因此，在數(shù)據(jù)分析時(shí)，不考慮學(xué)習(xí)者的性別因素。

（二）VR教育游戲中動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)成效的影響分析

學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)包括學(xué)習(xí)成績(jī)和解決問題的能力兩個(gè)維度。采用線性回歸分析，檢驗(yàn)VR游戲?qū)W習(xí)環(huán)境中動(dòng)機(jī)是否能夠影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成效及解決問題的能力。分析發(fā)現(xiàn)，動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)有預(yù)測(cè)作用（F=7.47，p=0.01，R2=0.17），同時(shí)，動(dòng)機(jī)對(duì)解決問題的能力也有預(yù)測(cè)作用（F=60.24，p<0.001，R2=0.58），且動(dòng)機(jī)對(duì)于學(xué)習(xí)者解決問題的能力影響更為顯著。這一發(fā)現(xiàn)與Lee等人的研究結(jié)論一致，即虛擬現(xiàn)實(shí)游戲通過影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響學(xué)習(xí)產(chǎn)出[14]。VR游戲?qū)W習(xí)中，學(xué)習(xí)者性別對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)的影響采用單因素方差分析，結(jié)果顯示，不同性別的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成績(jī)沒有顯著差異（F=0.02，p=0.88>0.05）。

（三）VR環(huán)境中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的結(jié)構(gòu)方程模型

1. 結(jié)構(gòu)方程模型的建立與評(píng)估

使用AMOS22.0進(jìn)行模型建構(gòu)與擬合度檢驗(yàn)，得出VR環(huán)境中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的結(jié)構(gòu)方程模型，如圖3所示。該模型擬合指數(shù)為：χ2 =10.088，df=10，χ2 /df=1.009，IFI=1.000，CFI =1.000，TLI =0.999，RMSEA =0.014，p=0.433>0.05。整體模型適配度符合標(biāo)準(zhǔn)，擬合度佳。從圖3中可以看出，除了交互性對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的路徑系數(shù)為負(fù)值外，其他變量間的路徑系數(shù)均為正值。

通過對(duì)結(jié)構(gòu)方程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)分析，得出標(biāo)準(zhǔn)路徑系數(shù)與顯著性結(jié)果，見表2。H4、H13和H16的p值都達(dá)到0.001的顯著性水平，說明沉浸感對(duì)學(xué)習(xí)者解決問題的能力有正向顯著影響，技術(shù)可用性對(duì)構(gòu)想性有正向顯著影響，評(píng)價(jià)反饋對(duì)構(gòu)想性有正向顯著影響。H1、H8、H10、H11和H14的p值都達(dá)到0.01的顯著水平，說明學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)、理解力對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、理解力對(duì)沉浸感、技術(shù)可用性對(duì)交互性以及評(píng)價(jià)反饋對(duì)交互性都有正向顯著影響。H5、H6、H9、H12和H15的p值未達(dá)到顯著水平，說明交互性對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、交互性對(duì)解決問題的能力、理解力對(duì)解決問題的能力、技術(shù)可用性對(duì)沉浸感以及評(píng)價(jià)反饋對(duì)沉浸感沒有正向顯著影響。從標(biāo)準(zhǔn)路徑系數(shù)值的大小來看，H2、H3、H7和H17的變量影響效應(yīng)較弱。

2. VR環(huán)境中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的路徑分析模型

基于對(duì)模型的假設(shè)檢驗(yàn)分析，得出VR教育游戲?qū)W(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素關(guān)系模型，如圖4所示。學(xué)習(xí)者的沉浸感和構(gòu)想性均可以顯著地正向影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和沉浸感對(duì)學(xué)習(xí)者解決問題的能力有顯著的正向影響，交互性和構(gòu)想性對(duì)學(xué)習(xí)者在VR學(xué)習(xí)環(huán)境中的沉浸感有顯著的正向影響。由圖中路徑之間的效果值可知，VR學(xué)習(xí)環(huán)境下，對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響最大的是構(gòu)想性，其直接效果值為0.46，其次是沉浸感，直接效果值為0.41，兩者對(duì)VR環(huán)境下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響的效果值為0.87。在解決問題的能力各維度中，沉浸感維度對(duì)學(xué)習(xí)者解決問題的能力影響最大，其直接效果值為0.45，其次是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，其效果值為0.26，兩者對(duì)VR環(huán)境下學(xué)習(xí)者解決問題的能力的影響效果總值為0.71。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)成績(jī)的影響效果值為0.40。評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性對(duì)交互性的影響效果總值為0.698，其效果值分別為0.35和0.34。評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性均對(duì)構(gòu)想性的影響效果總值為0.95，其效果值分別為0.44和0.51。技術(shù)可用性對(duì)評(píng)價(jià)反饋的影響效果值為0.32。

從VR教育游戲中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的深度來看，技術(shù)可用性和評(píng)價(jià)反饋是影響VR教育游戲中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的根本因素，且對(duì)交互性和構(gòu)想性有直接影響。而交互性和構(gòu)想性可以通過影響沉浸感從而影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素的廣度來看，構(gòu)想性和沉浸感是影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的核心要素，對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和解決問題的能力產(chǎn)生直接影響。此外，評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性對(duì)沉浸感未產(chǎn)生顯著影響，而交互性對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)也未產(chǎn)生顯著影響。

六、研究結(jié)論與建議

研究從技術(shù)實(shí)現(xiàn)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)的視角出發(fā)，強(qiáng)調(diào)直接因素和間接因素的共同作用，運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程構(gòu)建了VR教育游戲?qū)W習(xí)動(dòng)機(jī)影響因素模型。結(jié)果表明，基于VR教育游戲的學(xué)習(xí)，沉浸感、構(gòu)想性、交互性、評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性共同影響VR環(huán)境中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。其中，沉浸感、構(gòu)想性和交互性在整個(gè)模型中具有重要的中介效應(yīng);交互性以沉浸感為中介有效影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);構(gòu)想性對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)具有雙重的影響，其既能直接作用于學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，又可以沉浸感為中介間接對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生作用;評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性都以構(gòu)想性為中介有效影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);同時(shí)，評(píng)價(jià)反饋和技術(shù)可用性以交互性和沉浸感為中介間接影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。技術(shù)可用性是影響學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的最根本的因素?；谝陨涎芯拷Y(jié)論，結(jié)合VR教育游戲的特征，筆者提出以下VR教育游戲的提升策略：

（一）提升VR教育游戲的體驗(yàn)

沉浸感和構(gòu)想性直接影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和解決問題的能力，因此，VR教育游戲設(shè)計(jì)應(yīng)該關(guān)注虛擬環(huán)境中構(gòu)想性以及學(xué)習(xí)者的沉浸感。沉浸度高、構(gòu)想性良好的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以直接提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，而良好的交互性通過影響學(xué)習(xí)者的沉浸感從而提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

在沉浸感的提升方面，首先，需要考慮到3D場(chǎng)景的設(shè)計(jì)優(yōu)化，要能夠逼真地模擬真實(shí)的環(huán)境。通過多種交互方式，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的多重感官體驗(yàn)，從而讓學(xué)習(xí)者更好地沉浸在VR學(xué)習(xí)環(huán)境中。其次，VR教育游戲可以通過特定的故事情節(jié)和逼真的情景創(chuàng)設(shè)給學(xué)習(xí)者提供具身學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而幫助學(xué)習(xí)者完成有意義的知識(shí)建構(gòu)。VR教育游戲的設(shè)計(jì)需要充分考慮學(xué)習(xí)者的特征，設(shè)計(jì)符合該對(duì)象群體年齡特征的故事情節(jié)、場(chǎng)景顏色和風(fēng)格。同時(shí)，場(chǎng)景聲音系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要能夠和場(chǎng)景貼合，系統(tǒng)聲音音量控制合理，對(duì)話聲音清晰并配合故事情節(jié)的需求。

VR技術(shù)可以再現(xiàn)客觀存在的或者不存在的情景，為學(xué)習(xí)者提供廣闊的想象空間[36]，構(gòu)想性對(duì)VR教育游戲中學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響效果值最高，因此，可以從以下幾個(gè)方面優(yōu)化：（1）以學(xué)習(xí)內(nèi)容為依據(jù)，構(gòu)建切合學(xué)習(xí)內(nèi)容且重點(diǎn)突出的三維場(chǎng)景，從而幫助學(xué)習(xí)者直觀地理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時(shí)，需要對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)順序和方式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以及對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的具體環(huán)節(jié)進(jìn)行合理安排。（2）通過角色扮演、故事情節(jié)等方式增加學(xué)習(xí)者的參與度，并提高學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。（3）針對(duì)難以理解的知識(shí)，需要提供學(xué)習(xí)者適當(dāng)?shù)奶崾荆瑤椭鷮W(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行理解內(nèi)化，并降低學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)焦慮。

基于VR技術(shù)構(gòu)建的交互功能，已經(jīng)從使用者和環(huán)境（包括環(huán)境中的物體）的交互擴(kuò)展到了使用者之間的互動(dòng)行為，如具有互動(dòng)聊天等社會(huì)性元素[7]。隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，VR技術(shù)可以跨越空間限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的學(xué)習(xí)者和教師沉浸于一個(gè)共同的虛擬空間中進(jìn)行有效交流和協(xié)作學(xué)習(xí)[37]。因此，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多用戶協(xié)作學(xué)習(xí)的VR教育游戲，將是未來VR教育游戲的一個(gè)發(fā)展方向。

（二）重視VR教育游戲的個(gè)性化

在基于VR教育游戲重構(gòu)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，為了有效地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，需要以有效實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成效為導(dǎo)向，以教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，基于反向教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)重構(gòu)的思想，基于學(xué)習(xí)者的年齡、關(guān)注的熱點(diǎn)活動(dòng)等學(xué)習(xí)者特征，實(shí)現(xiàn)游戲情節(jié)、教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)內(nèi)容的深度融合。由于VR技術(shù)的情境性、真實(shí)性、多樣性和先進(jìn)性，使得VR教育游戲?qū)W(xué)習(xí)者具有顯著的趣味性[36]，學(xué)習(xí)者一般對(duì)游戲內(nèi)容有較高的關(guān)注度。但考慮到學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力的差異性，在交互式活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)，讓學(xué)習(xí)者在完成游戲任務(wù)的過程中能夠有較高的自信心和成就感，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中能夠保持較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

VR教育游戲?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供了個(gè)性化自主探究的學(xué)習(xí)環(huán)境和形式，基于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)內(nèi)容的實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)反饋，可以有效提升學(xué)習(xí)者自主探究學(xué)習(xí)的效果。因此，在VR教育游戲設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)，一是要基于學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的特征，以量化學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成效果為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)有效的評(píng)價(jià)反饋策略和內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)者在VR學(xué)習(xí)環(huán)境中得到類似真實(shí)環(huán)境的一對(duì)一學(xué)習(xí)指導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí);二是基于學(xué)習(xí)者在VR游戲系統(tǒng)中記錄的以往學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)成效數(shù)據(jù)，通過預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型或算法為學(xué)習(xí)者提供有針對(duì)性的學(xué)習(xí)路徑指導(dǎo)，推送有針對(duì)性的學(xué)習(xí)材料、問題或任務(wù)，在激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化自主探究學(xué)習(xí)的效果。

（三）提升VR教育游戲的可用性

目前VR技術(shù)的快速發(fā)展，交互式、沉浸式和便攜式VR設(shè)備開始普及，因此，在VR教育游戲設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先，強(qiáng)化交互的便捷性與多樣性，讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過肢體動(dòng)作、實(shí)時(shí)傳遞信息進(jìn)行人機(jī)交互。其次，強(qiáng)化基于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的游戲情境構(gòu)建，發(fā)揮VR設(shè)備的三維優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中具有較強(qiáng)的沉浸感和構(gòu)想性。同時(shí)，減少游戲中的閱讀量，降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。最后，通過便捷的導(dǎo)航，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者有效使用VR環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，比如設(shè)計(jì)內(nèi)容目錄、導(dǎo)航按鈕、提示按鈕、學(xué)習(xí)卡、提示卡、指示牌、功能按鈕等多種形式，保證學(xué)習(xí)者不在VR環(huán)境中迷失方向。功能按鈕在整個(gè)游戲中保持外觀和功能的一致性，進(jìn)而降低學(xué)習(xí)者適應(yīng)的難度。同時(shí)，應(yīng)遵循簡(jiǎn)易原則，用最簡(jiǎn)單的操作為學(xué)習(xí)者提供必要的交互。

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[Abstract] ?The rapid development of Virtual Reality（VR） ?technology and the popularity of portable devices make it possible for VR-based educational game to be used in classroom teaching. How to integrate the subject content and learning process into VR-based games， provide immersive and interactive learning experience for learners， and stimulate learners' learning interest and motivation effectively is the focus of the design of VR-based educational games and teachers' teaching practice. Based on HTC VIVE device， a fully immersive VR-based English learning game has been developed and applied in a primary school. Empirical research results show that when VR-based educational games are applied in teaching activities， learners' learning motivation is affected by multiple factors such as evaluation and feedback， technical availability， interaction， immersion and imagination. Among them， evaluation and feedback and technical availability are the fundamental factors that affect learning motivation. Immersion and imagination directly affect learning motivation and play an important mediating role in the research model. Interaction influences learning motivation indirectly through immersion.

[Keywords] VR-based Educational Games; VR Learning Environment; Learning Motivation; Interaction; Immersion