虚拟仿真实验教学资源用户持续使用意愿研究

韦素娟

(福建江夏学院 公共事务学院,福建 福州350108)

虚拟仿真实验教学资源是高校开展虚拟仿真实验教学的基础和关键,是高等教育与信息技术融合的产物,也是提高教学水平和教学质量的一种有效的教学模式[1]。以学生为中心的教学理念已得到教育界的共识,虚拟仿真实验教学资源建设也在紧紧围绕以学科专业发展方向和学生的需求为核心。近年来,国内高校纷纷加大人力物力投入到虚拟仿真实验教学资源建设中,并且获得国家很多的优惠政策支持和财政投入。自2013年教育部首次提出建设国家级虚拟仿真实验教学中心100个,此后年均100个左右投入建设。2017年教育部又提出在4年内建设100个国家级示范性虚拟仿真实验教学项目,并附上详细的说明,如建设目标、内容、规划和组织管理等方面。2018年和2019年又分别认定105个和296个国家虚拟仿真实验教学项目。截止2019年,全国已有700个左右国家虚拟仿真实验教学中心[2]。由此可见,国家对虚拟仿真实验教学资源建设的重视程度。

随着虚拟仿真实验教学资源建设受重视程度越来越高,内容也越来越丰富,其使用效果和使用中遇到的问题也开始受到关注。大学生是高校中使用虚拟仿真实验教学资源的主要群体,他们的需求和反馈理应更受到关注。为建设更好更实用的虚拟仿真实验教学资源,进一步推进虚拟仿真实验教学在高等教育中的应用,同时推进教育发展和创新,提升高校实验教学质量和教学水平,本研究以福建省福州市大学城周边8所高校的大学生用户为研究对象,目的在于了解当前虚拟仿真实验教学资源建设需求,尤其是测量大学生用户对虚拟仿真实验教学资源在有用性、易用性、趣味性和沉浸体验等方面的态度,进而探究他们的持续使用意愿,以期为今后高校在虚拟仿真实验教学资源申报、建设、升级等工作提供借鉴和参考。

1 研究背景

虚拟仿真实验教学在高校教学中占有重要地位,对高校人才培养具有积极效应。虚拟仿真实验教学是通过虚拟技术、仿真技术、信息技术和网络技术等构建虚拟情境、实验条件、实验设备和实验过程等实现高度仿真、可视化、易操作且具有临场体验、互动性、趣味性和沉浸感等多样化的实验教学情境,从而提高学生的学习兴趣、学习效果、学习潜能和持续使用意愿,它是高等教育信息化的一种新的实验教学模式[3－5]。虚拟仿真实验教学资源已成为高校教学研究的主要内容之一,梳理收集到的文献发现,学术界的研究归纳为这几方面：一是对虚拟仿真实验教学资源建设原则与标准的研究。如刘亚丰等从技术、应用和管理层面探讨虚拟仿真实验教学资源建设原则与标准[3]。狄海廷等提出虚拟仿真实验教学资源可持续发展的利用与开发举措,以知识产权保护体系、长效激励和经费保障机制为主体的管理体系和运行机制[6]。王卫国从政策法规、建立共享开放机制和长效机制、借鉴已有经验和成果等提出了有利于虚拟仿真实验教学中心建设可持续发展的思考和建议[7]。二是对虚拟仿真实验教学项目的建设与实践。如贺占魁等从选题、研发、平台、技术、应用、评估和政策等核心要素进行探索[8]。徐明等以东南大学虚拟仿真实验教学资源构建多层次、模块化体系,为土建类专业人才培养的建设思路[9]。路勇等以教学科研整合,虚实结合构建船舶专业方向的虚拟仿真实验教学资源的研究[10]。三是虚拟仿真实验教学资源开放共享的研究。如胡今鸿等通过对部分高校虚拟仿真实验教学中心进行调查研究,提出顶层、政策和应用组织架构的管理体制和评价、保障、交流协作等运行机制[11]。罗昊等提出特色化、信息化和立体化的开放共享模式,设计基于模糊层次分析法的评价方法[12]。从学术界对虚拟仿真实验教学资源的研究样貌来看,研究文献已然非常丰富,研究视角、方法、维度呈现多元化,系统的研究体系逐渐形成,但对虚拟仿真实验教学资源用户持续使用意愿的研究还处于空白状态。学术界对用户持续使用行为的相关研究始于电子银行、政务办公等行政工作系统,后来扩展到其他领域,但各个领域的用户持续使用意愿的研究并未形成一个统一的理论模型[13]。从查阅到的相关文献中有大量的理论和实证研究都验证了技术接受模型能够提示用户接受及使用某一技术或产品时的影响因素及其影响机制。其中,感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验在各类教育技术中对用户持续使用意愿有正向影响已得到有效验证。据此,本文从感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验四个方面来考察大学生用户对虚拟仿真实验教学资源的持续使用意愿。

1．1 感知有用性

感知有用性最早出现在Davis和Bhattacherjee的研究中[14－15]。感知有用性是指人们根据已有的知识经验去识别和判断某项活动或技术对其学习、工作、生活有帮助。感知有用性越强,用户使用态度和使用意愿就越积极。本研究中,感知有用性是指学生在参与虚拟仿真实验教学活动过程中感受到其内容对学习、生活及将来的工作等方面有帮助。

1．2 感知易用性

感知易用性是指人们在体验某项技术后内心感受这项技术容易学习和容易掌握的程度。本研究中,感知易用性是指学生在参与虚拟仿真实验教学活动过程中对其的理解和操作等方面感到轻松自然,较易掌握。

1．3 感知趣味性

感知趣味性是人机交互中的重要影响因素之一,是个体参与某项活动时在主观上内心感受到喜悦,并在学习中感知求知欲强,主要表现在好奇心、专注力和趣味性等方面。最早由Lieberman提出,后Davis将感知趣味性引入到技术接受模型中[13]。

1．4 沉浸体验性

美国心理学家契克森米哈认为沉浸是人参与某项活动时的总体体验感受。它是将人的注意集中到参与某项活动时过滤掉其它不相关的知觉,是人愿意持续参与某项活动的积极情绪。最早在心理学领域中得到应用,后延伸到网络游戏、教育领域和信息领域。沉浸理论的核心是沉浸体验,学术界的许多学者在其他领域的研究已表明,沉浸体验正向影响用户持续使用意愿,是人们在享受某项活动的过程中得到的最佳体验,后续乐于重复或依赖这项活动来保持沉浸体验,从而提高持续使用意愿。本研究中,沉浸体验是学生将注意力集中于虚拟仿真实验教学场景中,享受其中的精彩内容并与其交互时达到沉迷和依赖的程度,同时感受到身心愉悦和幸福的最佳体验。虚拟仿真实验教学应用得到推广的关键在于提供给学生沉浸体验,包括虚拟仿真实验教学内容质量的有用性、易用性和趣味性的感知,专注和互动[5]。

1．5 持续使用意愿

从收集到的已有文献表明,用户对某项技术的使用态度是积极的,使用意愿就强,使用行为就会发生。用户持续使用意愿是指用户对某一种技术或产品持续使用程度或是依赖程度。常见的理论有理性行为理论、期望确认模型和技术接受模型等。虚拟仿真实验教学在高校得到长久发展和不断推广的关键是高校大学生用户的持续使用意愿。本研究综合国内外各领域用户使用意愿的研究理论和成果,以感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验性为主题,对虚拟仿真实验教学资源的大学生用户持续使用意愿进行调研(模型如图1所示)。

图1 Davis改进的技术接受模型[16]

2 对象与方法

2．1 研究对象

以福州大学、福建师范大学、福建医科大学、闽江学院、福建中医药大学、福建工程学院、福建江夏学院、福州职业技术学院8所高校中参与虚拟仿真实验教学活动的本科生为研究对象。研究对象涵盖不同性别、年级和学科,样本具有一定的代表性。

2．2 研究方法

研究中采用文献研究、问卷调查和访谈三种方法相结合。文献分析是通过图书馆、中国知网和万方数据知识服务平台等方式收集相关文献,并对其进行整理、归纳和总结,了解虚拟仿真实验教学资源建设在当前教育信息化背景下的建设方向、政策动向、建设现状,再结合相关文献掌握虚拟仿真实验教学资源的需求、面临的困境和解决对策,分析得出本次调研问卷结果。问卷调查是以问卷的形式向研究对象进行,分两部分：第一部分是人口统计,由性别、年级和学科等组成。第二部分是问卷主要调查内容,从虚拟仿真实验教学资源的有用性、易用性、趣味性和沉浸体验四方面进行考察,以单选项答题,每题设2个选项(不同意和同意),通过选项答题结果了解和掌握大学生用户对目前虚拟仿真实验教学资源使用后的态度和需求情况。访谈是对问卷调查进行有效补充,使问卷结果更具说服力。为了保证调查问卷的可信度和有效性,在问卷发放前,组织校内的部分研究对象进行深度访谈,确保研究对象能认真、自愿的回答问卷。由于问卷调查时答题费时费力,所以此次答题数量较少,问题也较简单,只是为了让调研对象不反感,有助于问卷的顺利进行。

3 结果与分析

本次研究聘请了10个大三的学生协助完成问卷调查和访谈,并向以上8所高校的学生(人群涵盖不同年级不同学科的本科生)发放问卷共计800份,收回问卷756份,并对收回的问卷进行严格筛选,剔除不合格问卷118份,最终得到有效问卷638份,有效率为84．39%,将回收数据录入SPASS20．0软件中进行统计分析,提取对本研究有用的信息,再将统计后的数据通过EXCEL进行处理,得到以下结论。

3．1 样本概况

经整理统计有效问卷得出研究对象分布情况如下：问卷对象学生有效人数638人。从学生性别上看,男生318人,占比49．8%,女生320人,占比50．2%,男女比例较均衡,样本具有代表性；从大学生的年级分布看,大一160 人,占比25.08%,大二158 人,占比24.76%,大三160 人,占比25.08%,大四160 人,占比25.08%,各年级取样比较均匀,具有实用性；从学科分布看,理工类159人,占比24.92%,文史类160人,占比25.08%,艺术类160人,占比25.08%,体育类159人,占比24.92%,各学科人数也较均匀,能较好地反映所要研究的对象。以上所选取的样本符合当前高校虚拟仿真实验教学资源的使用群体。

3．2 样本问卷结果分析和结论

3．2．1 不同性别对虚拟仿真的态度

问卷中就大学生性别对虚拟仿真实验教学资源参与反馈情况如图2所示,男女生用户在感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验上的态度,女生用户在不同意选项上都高于男生用户,而在同意选项上男生用户高于女生用户。出现这样分布的主要原因是：男女生在生理上的差异造成,女生更趋向感性,她们主要依据参与虚拟仿真实验教学活动中产生的直观感受去答题,不会更多考虑其他的客观条件,个人感情色彩因素较浓厚。而男生用户更为理性,他们会对虚拟仿真实验教学活动进行深度思考,用自己的已有知识和经验去琢磨教学中表现出来的各方面。从图2还可看出,感知趣味性和沉浸体验中不认可态度明显高于认可态度,说明目前虚拟仿真实验教学资源建设中在趣味性和沉浸体验方面的建设明显不足,实验内容不够精彩,实验构思不够巧妙,因而要求开发者要洞悉学科前沿方向、掌握前沿高深的知识和最先进的开发技术。而在感知有用性和感知易用性这两方面大学生的认可态度稍高于不认可态度,说明虚拟仿真实验教学资源在有用性和易用性方面的建设得到很大的提升,得到大学生用户的肯定,如实验内容具有实用性,对大学生的学习以及将来的工作都具有较大的帮助；界面功能划分简单明了,操作步骤简化,大学生在学习中较容易接受和掌握。总之,大学生在参与虚拟仿真实验教学过程中,不仅不同性别在态度上存在差异,而且还受已有经验和知识的影响。

图2 不同性别对虚拟仿真实验教学资源的态度

3．2．2 不同年级对虚拟仿真的态度

从图3中可以看出,在同意选项上大一、大二、大三和大四学生用户在感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验四方面呈现出向下阶梯状态,而在不同意选项上却呈现出向上的阶梯状态。经过分析比对,再结合访谈结果得出：一方面,大一的学生刚刚踏入大学校园,对大学的生活和学习充满新鲜和向往,尤其是新接触到虚拟仿真实验教学资源,对新技术和新的教学模式表现出好奇、兴奋、兴趣和求知欲。而大二、大三和大四的学生由于已经适应了大学的教学模式,随着开展课程项目不断的增多,接触到的虚拟仿真实验教学资源的机会越来越多,积累的经验也越来越丰富,从而内心对其的要求和期望值更高,也更为理性,不再像刚接触时所表现出来的兴奋与好奇。因而,虚拟仿真实验教学资源建设中应考虑不同年级所使用的资源要有所差异,以满足不同年级学生的需求。另一方面,说明当下的虚拟仿真实验教学资源与大学生用户的理想状态还存在一定的差距,还不能很好地满足大学生用户的需求,对它的建设、完善和发展还有很大的提升空间。

图3 不同年级对虚拟仿真实验教学资源的态度

3．2．3 不同学科对虚拟仿真的态度

如图4所示,在感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验方面,理工类在同意选项上认可的人数都高于文史类、艺术类和体育类,原因在于：一是虚拟仿真实验教学资源在理工类专业实验教学方面的应用在时间上已经经历多年,资源和经验积累都比较丰富；二是在国家政策优惠上得到大力的支持；三是在人力物力方面也得到了大量的投入；四是在开发技术方面也较成熟和先进；五是其内容在有用性、易用性、趣味性和沉浸体验方面得到不断的改进和升级,能较好地实现实体实验难以完成或是对实体实验进行有效的补充,提高学生的学习兴趣和学习动力,效果较显著。而在不同意选项上,感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验,体育类、艺术类、文史类和理工类呈现出反向阶梯状态,进一步说明文史类、艺术类和体育类在虚拟仿真实验教学资源建设和虚拟仿真实验教学开展工作方面相对较薄弱,重视程度不高,究其原因是这些学科在教学模式上还是以传统讲授和社会实践为主,开展虚拟仿真实验教学活动较少,这与现实情况较吻合。因此,未来不论是在资金保障、技术支持还是政策优惠上,体育类、艺术类和文史类都需要加大人力物力,努力提升这些学科在虚拟仿真实验教学资源方面的申报、建设、开发和投入的力度,逐步解决各学科间发展的不平衡。

图4 不同学科对虚拟仿真实验教学资源的态度

4 研究总结

针对以上调研结果,为了提高大学生用户积极持续使用虚拟仿真实验教学资源,未来虚拟仿真实验教学资源的建设应从以下几个方面强化。

4．1 增强虚拟仿真实验教学资源的有用性

优质的虚拟仿真实验教学资源建设应以社会经济发展对人才需求为导向,以大学生需求为中心,结合学科优势、专业特色和行业产业最新成果,扩大其资源内容的广度和深度[5],调动学生的学习积极性和学习热情,提高大学生用户对虚拟仿真实验教学资源的满意程度和持续使用意愿。因而,迫切需要开发团队在虚拟仿真实验教学资源建设前进行充分调研,以社会和大学生的实际需求来提高虚拟仿真实验教学资源的建设标准和要求,将更多的专业教师吸引到建设团队中；建设中加强与技术开发商交流与合作,尽可能将行业或产业发展的最新成果和学科前沿知识融入虚拟仿真实验教学资源建设中,突出资源的优势和特色；资源建设后及时了解大学生用户参与使用情况和需求情况,准确地掌握大学生期望的理想状态,从而有针对性地进行资源改进和升级,提高资源内容的有用性和优质性,从而提升学生专业领域知识、分析和解决专业问题的能力,增强大学生用户待续使用意愿[17]。总之,大学生用户对虚拟仿真实验教学资源的有用性认同感越高,学习效率和学习效果就越好,持续使用意愿就越强。

4．2 增强虚拟仿真实验教学资源的易用性

保持虚拟仿真实验教学资源的易用性,在建设时需关注以下几点：一是构思要巧妙,针对核心问题要进行高度凝练、理清知识重点与难点、简化操作步骤、导航功能分类明确、数据处理和交互功能清晰,尽可能地去掉那些不相关的功能和交互,保持操作界面美观清晰友好；二是在兼容性、可靠性、安全性、处理速度和操作延迟等问题上要足够重视,减少因这些问题给大学生用户带来消极情绪；三是其资源要符合大学生用户的现实需求,能被他们普遍接受和容易吸收。尤其分类要清晰,便于他们快速又准确地搜索到所需资源,并能自主完成,减轻指导教师的工作压力[9]。据观察发现,只有科学和合理的规划虚拟仿真实验教学资源结构,大学生用户才能更准确而又快速地找到所需的、实用性的和有针对性的资源和服务,从而感知到虚拟仿真实验教学资源的易用性。已有研究证实感知易用性正向影响感知有用性,感知易用性越强,感知有用性则越好,大学生用户使用意愿就越高[4]。

4．3 增强虚拟仿真实验教学资源的趣味性

虚拟仿真实验教学资源的趣味性重点是基于问题式、互动式、研讨式、自主式、合作式和探究式[17]。大学生是一个崇尚个性化和娱乐化的高素质、高知识群体,增强虚拟仿真实验教学资源内容的趣味性,融入一些娱乐和灵动的元素,增加一些有趣味性的互动功能和逼真场景,为大学生用户提供愉悦的身心体验。如将一些静态的模型通过动画开发软件让其灵动起来,增加一些有趣的互动交流模块[18]；或是依托软硬件,传感器件等完成仿真过程,实现逼真场景；又或是加入有趣又充满挑战性的话题或操作供大学生用户讨论和探索,使大学生用户充分体验虚拟仿真实验教学资源带给个体的是一种享受和一种乐趣,有效缓解学习上的压力,从而提高大学生用户在学习上的主动性,激发他们进一步探索的求知欲,提升他们对虚拟仿真实验教学资源的持续使用意愿。

4．4 增强虚拟仿真实验教学资源的沉浸体验

虚拟仿真实验教学资源建设中应充分考虑大学生用户的真实体验,加强更新和优化不同学科在虚拟仿真实验教学资源上的建设,确保实验项目内容既充实又精彩,更好地吸引他们的注意力和提高他们的专注度。一是在资源建设条件允许情况下针对不同性别、不同年级和不同学科的学生的知识结构和认知结构,实施差异化资源建设,如向不同性别、不同年级和不同学科的大学生用户推送资源时,明确他们的需求偏好差异,确保资源的针对性和有效性。二是资源在展示上要丰富多彩,如虚拟仿真实验教学资源的展示可通过平面、立体和多维方式进行,调动大学生用户的感官体验,使其沉浸于逼真的场景中,体验其中的奥妙。三是重点建设真实实验条件不具备、高危、极端环境或难以实现的内容,如将一些运行中的仪器设备内部不可视的结构,通过虚拟仿真技术等实现可视化并放大,使学生能清楚地观察到其内部部件间的运动关系、变换规律和工作原理等[17]。总之,虚拟仿真实验教学资源的有用性、易用性、趣味性和沉浸体验之间是相互关联的。

5 结语

不管是当前还是未来虚拟仿真实验教学资源建设都具有很大的发展空间和前景,但是如何建设才能更符合实际需求? 既能满足大学生用户掌握重要的专业知识,又能在学习中感知学习的乐趣,这需要学校和企业共同努力,真正实现虚实结合、能实不虚、高度仿真的实验教学资源[1]。本研究从虚拟仿真实验教学资源的感知有用性、感知易用性、感知趣味性和沉浸体验四方面进行研究,有助于高校进一步审视、规范和完善虚拟仿真实验教学资源建设,更好地满足大学生用户的需求,提升大学生用户的持续使用意愿。今后将进一步细化研究内容,以提供更为详细充分的数据进行理论支撑。