VR安全教育培训情境下建筑工人培训意愿研究

周迎雪，严小丽，吴颖萍，李 桃

(上海工程技术大学 管理学院，上海 201600)

目前，我国建筑业工人的伤亡率居高不下，安全生产状况十分严峻。随着时代的发展，以人为本的思想在建筑安全生产管理中发挥了越来越重要的作用，在以人为本的安全生产管理中加强安全教育培训是关键一环。传统安全教育模式单一、培训内容脱离实际、课堂教学形式单调，建筑工人学习兴趣较低、动力不足。随着体验式学习理论的发展，虚拟现实(virtual reality，VR)技术逐渐与教育培训相结合，形成一种全新体验培训模式。如XU等[1]提出了基于VR的火灾培训模拟器，通过创建真实精确的雾气环境为训练者提供模拟培训。在中建八局建立的BIM+VR模式“三合一”体验馆，用户通过戴VR眼镜进行虚拟动态漫游，体验高处坠落、脚手架倾倒等安全事故[2]。基于VR的安全教育培训模式场景展示近乎真实，全面丰富的体验内容和较强的互动性使体验者印象深刻，能获得较好的学习效果。但是，目前尚未有以建筑工人为出发点的安全教育培训形式，且新技术下对建筑工人安全培训意愿影响机理的研究较少；尚未有研究直接从VR技术特性的视角出发，研究建筑工人安全培训意愿的形成机理；相关研究比较分散，即分别研究成人学习动机、心流体验及培训意愿的居多，而将它们融合研究的较少。因此，笔者通过实证研究VR技术特性是否可以以直接或间接(成人学习动机和心流体验为中介)的方式对建筑工人培训意愿产生影响，以期拓展建筑工人安全培训方面的研究空白，更好地提高建筑工人的安全行为。

1 相关概念和理论基础

1.1 VR安全教育培训

VR技术具有交互性、沉浸性和构想性等特点,可与建筑业安全教育培训相结合，达到良好的培训效果，实现以建筑工人为中心的培训模式。通过VR技术营造真实感官体验，塑造好的安全生产习惯，减少不安全行为，比传统的安全教育培训更具优势，在VR世界中通过沉浸感将体验者置身于高空坠落、重物砸击等模拟场景中，感受不安全行为带来的危害。目前，建筑安全领域VR安全教育培训主要是基于施工企业视角，从VR安全培训理论[3]、模型构建[4]、企业采纳影响因素[5]等方面进行研究。

1.2 VR技术特性

根据现有研究和“VR+教育培训”现状，定义VR技术特性为通过VR特有的3I技术，建筑工人在进行安全教育培训时，通过逼真场景使建筑工人沉浸其中，通过强交互性使建筑工人具有更高的参与度，通过构想性使建筑工人置身于情景之中构想并发现解决不安全行为等问题。感受到不安全行为所带来的严重后果。VR技术性能这一决定因素得到了广泛关注，有学者认为“具身认知”是确立VR安全训练效果在实际应用中得到实现的基础[6]，传统安全教育培训模式存在知识理解抽象的缺陷，VR技术能使知识内容可视化，并具有较强的交互性，使体验者获得较好的学习效果。VR技术通过手势输入数据柄、三维语音系统、立体视觉输出头盔显示器等软硬件来建造虚拟的世界，为建筑工人提供视觉、听觉、嗅觉和味觉等多方面的感觉体验，使建筑工人有亲临真实环境的感受。这些交互装置通过人体可以接受的方式进行交互，主要通过模拟操作、立体展示等手段进行[7]，在很大程度上消除建筑工人在传统培训中因时间与空间产生的距离感而造成的认知阻碍，由于每一个身体的感知反应都是大脑直接作用的结果，故建筑工人在接受VR安全教育培训时可以采用自然的方式对虚拟世界进行操作，将抽象的概念简单化、可视化，使建筑工人在虚拟情境中自我探索，感受层层递进的过程，也在很大程度上降低了安全培训难度。

1.3 心流体验理论

心流体验理论是由美国著名心理学家契克森米哈赖提出的，认为心流体验是通过了解用户的深度需要与认知，使用户全身心地投入到设计的活动中，并在积极的情感体验中获得平衡。随着心流理论的发展，心流体验被应用于在线游戏和在线社交环境中[8-9]，发现心流体验能够激发用户的正面情绪、满意性和忠诚性，提高用户的使用意愿。此外，随着信息技术的不断发展，人们的沟通方式突破了时空限制，越来越多的学者开始研究同步沟通与异步沟通对心流体验的影响。所谓同步沟通即交互信息的双方是同时进行的，两者没有时间差；异步沟通是指交互信息的双方在接收信息与发送信息时时间错位具有滞后性。文献[10]证实同步沟通比异步沟通更能引发人们的心流体验。

1.4 成人学习动机理论

动机是驱使人类进行活动的动力和因素，包括人类意图、欲望、心灵冲动或企图实现的目标等，在一定程度上阐释了人类产生一种行为和能够坚持到底并将其指向一个目标的原因。成人学习动机指引成人主动地参与学习活动，并保持这一学习状态，最终产生对学习的内部需求[11]。因此，在建筑业中研究工人的学习动机，有助于鼓励建筑工人积极参与训练。

1.5 理论框架

刺激-机体-反应(stimulus-organism-response，SOR)模型，是心理学领域的重要理论模型之一。SOR模型在消费者行为领域的应用主要是从消费者视角研究在线购物的影响因素，故适用于以建筑工人为切入点的研究。在SOR模型中，环境作为一种外在刺激(具体表现为人与外在环境交互过程中所接触到的因素)会影响个体的内在状态(包括情感状态和认知状态)，进而导致其行为反应。笔者以VR安全教育培训的强交互性为切入点，从VR特性视角出发，基于SOR框架，提出VR安全教育培训中的环境线索(即VR技术特性(S))会影响建筑工人接受培训时的情感体验(即成人学习动机及心流体验(O))，进而影响其安全培训意愿(R)。由此构建VR安全教育培训情境下建筑工人培训意愿影响机理模型，如图1所示。

图1 研究模型

2 相关假设

2.1 VR技术特性与建筑工人学习动机

基于VR技术特性的定义可知，VR技术可以使建筑工人置身于情景之中构想并发现解决不安全行为等问题，感受到不安全行为所带来的严重后果。基于VR的安全教育培训，通过创新培训形式可以提高建筑工人进行安全培训的自主性，进而提高建筑工人学习动机。因此，笔者提出以下假设：

H1在VR安全教育培训中，VR技术特性显著正向影响建筑工人学习动机；

H1a交互性显著正向影响建筑工人学习动机；

H1b沉浸性显著正向影响建筑工人学习动机；

H1c构想性显著正向影响建筑工人学习动机。

2.2 VR技术特性与心流体验

心流体验是能激励人们继续参加某项活动的内部因素，是一个以自我为目的性的体验。用户在互联网活动和使用手机APP的过程中会产生心流，从而对用户的认知、行为意愿、态度和满意程度等方面产生影响[12]；建筑工人作为相对弱势群体，在技术使用、知识储备等方面都处于低层，加之其生活环境封闭，对新技术和新事物也存在畏惧抵触心理[13]。而在互联网环境中，游戏互动通常被作为提高玩家心流的重要因素之一。建筑工人在接受VR安全教育培训时，通过人机交流可获得建筑安全相关信息并产生心流，VR安全教育训练作为一个全新的经验，有助于增强建筑工人参与VR安全教育训练的意愿。综上，VR技术特性中沉浸感与体验感会提升建筑工人心流体验，进而使其产生培训意愿。因此，笔者提出以下假设：

H2在VR安全教育培训中，VR技术特性正向影响建筑工人心流体验；

H2a沉浸性显著正向影响建筑工人心流体验；

H2b交互性显著正向影响建筑工人心流体验；

H2c构想性显著正向影响建筑工人心流体验。

2.3 建筑工人学习动机与培训意愿

培训不是单一的过程，受训人员既是接受培训的人，也是创造培训效果的人，在培训活动中起重要作用。期望理论指出个人对行为结果的认知和预期会对其行为动机产生重要的影响[14]，故个人对训练活动的认知和预期会影响训练效果。因此，笔者提出以下假设：

H3在VR安全教育培训中，建筑工人学习动机显著正向影响建筑工人培训意愿。

2.4 心流体验与培训意愿

沉浸理论(flow theory)是指人们在日常生活中会出现过度集中注意力，并完全沉入到情境中进入忘我状态。心流体验是一个能激发人们参加某项活动的内部因素，是一个以自我为目的性的体验。文献[12]指出用户在进行互联网活动和使用手机APP的过程中，会产生心流体验；代宝等[15]则验证了用户对微信的使用意愿受其心流体验的间接影响。因此，笔者提出以下假设：

H4在VR安全教育培训中，建筑工人心流体验显著正向影响建筑工人培训意愿。

2.5 VR技术特性与建筑工人培训意愿

一般而言，建筑工人越信任一种训练方式，则对该培养方式的表现就越积极、越有活力，也就越愿意接受这种安全教育。理性行为理论认为个人的行动意向是一种良好的变量，可以直接决定个人某一特殊行为，其他因素则是通过行为意愿间接影响个人行动。此处的培训意愿是指对建筑工人愿意主观采用、接受VR安全教育训练方式的概率的判断，是对VR安全教育训练方式明确的意愿。VR安全教育培训方式比传统的教育培训方式更容易使建筑工人浸入。因此，笔者提出以下假设：

H5在VR安全教育培训中，VR技术特性显著正向影响建筑工人培训意愿；

H5a沉浸性显著正向影响建筑工人培训意愿；

H5b交互性显著正向影响建筑工人培训意愿；

H5c构想性显著正向影响建筑工人培训意愿。

同时，结合上述分析提出以下假设:

H6建筑工人学习动机在VR技术特性与建筑工人培训意愿间起中介作用。

H7心流体验在在VR技术特性与建筑工人培训意愿间起中介作用。

3 研究设计与模型分析

3.1 数据收集与样本数据

采用线上问卷星与线下发放问卷相结合的形式开展问卷调查。在大连与上海两个城市选取VR体验式培训技术实施较好的智慧工地的建筑工人为调查对象，共发放问卷250份，其中纸质版100份，电子版150份，删除无效问卷，最终回收有效问卷212份，有效回收率为84.8%。调查样本描述性统计如表1所示，样本中男性175人，占82.5%；受教育程度方面，初中学历129人，占60.9%；工作年限方面，工作3～5年163人，占41.0%；工作性质方面，临时工251人，占63.2%；VR安全教育培训方面，71.2%的建筑工人表示接触较少。

表1 调查样本描述性统计

3.2 变量测量

VR特性的测量参考文献[16]；建筑工人学习动机的测量结合BOSHIER等[17]的教育参与测量量表和田澜等[18]的学习动机问卷；心流体验的测量参考文献[19]；培训意愿的测量参考文献[20]。具体测量量表如表2所示，共包括6个潜变量、20个题项。6个潜变量均采用Likert 5级指标测量法，其中1表示完全不同意，2表示比较不同意，3表示不确定，4表示比较同意，5表示完全同意。

3.3 信度与效度分析

运用SPSS22.0软件对问卷内容进行内在一致性信度分析，并采用KMO和Bartlett球形检验对数据的效度进行检验，各变量信度与效度检验结果如表3所示，可以看出各变量的Cronbach′sα值均大于0.700，具有较好的信度，而总量表的Cronbach′sα值为0.919，大于0.800，表明量表的内在一致性信度较好，调查数据比较可靠。同时，各变量的KMO值均大于临界值0.700，表明效度是有效的，且Bartlett球形检验的相伴概率为0.000，小于显著性水平0.05，所以应该拒绝原假设，即认为各变量之间具有相关性。

表3 各变量信度与效度检验

各变量间Pearson相关性分析结果如表4所示，可以看出培训意愿与学习动机的相关系数为0.497，且在0.01的水平上显著(双侧检验)，表明培训意愿与学习动机之间具有显著的正相关关系；培训意愿与心流体验的相关系数为0.430，且在0.01的水平上显著(双侧检验)，表明培训意愿与心流体验之间具有显著的正相关关系。同理可知，其他两两变量之间均具有显著的正相关关系，下文将进一步进行模型分析，研究各变量之间的关系。

3.4 结构方程模型分析

根据前文所提假设，构建变量之间的影响关系模型如图2所示。对模型进行结构方程分析，并对误差项进行优化，修正后的模型拟合情况结果如表5所示，可以看出，χ2/df为1.212，小于3.000，表明模型适配度良好，模型结果较有说服力。

表5 模型整体拟合优度分析表

图2 结构方程模型路径分析图

采用Amos24.0软件对收集的数据进行结构方程模型运算，并对运行结果进行分析，得到研究模型的标准路径系数，如表6所示。

(1)由表6可知，交互性、沉浸性与构想性均对建筑工人的学习动机具有显著正向影响，因此假设H1a、H1b、H1c得到验证，即VR技术特性能正向显著影响建筑工人学习动机。VR技术特性注重建筑工人的感知存在和交流互动，一般来说，若培训时的交互程度越高，则建筑工人学习的动机越强。比起传统的建筑安全培训，VR的沉浸性、交互性和构想性更能营造氛围，从而给建筑工人提供更好的培训体验。

表6 模型标准路径系数表

(2)交互性与构想性均对建筑工人的心流体验具有显著正向影响，因此假设H2b、H2c得到验证；而沉浸性对心流体验的标准路径影响系数为0.085，P值为0.361，大于0.05,没有达到显著性水平,说明沉浸性对心流体验的影响不显著，即假设H2a未得到验证。VR安全教育培训是除传统安全教育培训外最具有沟通同步性的培训方式，相比于异步性沟通，同步性沟通更能激发建筑工人的情感体验。在进行VR安全教育培训时，建筑工人能通过屏幕显示的交互方式感知与他人的同步互动，这在很大程度上增加了建筑工人的培训体验感，从而使其获得较高的心流体验，因此VR技术特性的交互性与构想性会正向显著影响建筑工人心流体验。

(3)建筑工人学习动机对建筑工人培训意愿具有显著的正向影响，因此假设H3得到验证，说明VR安全教育培训中建筑工人学习动机越强，培训意愿也越强。

(4)建筑工人心流体验对建筑工人的培训意愿具有显著的正向影响，因此假设H4得到验证。VR安全教育培训带来的体验能使建筑工人沉浸其中并产生积极情绪，在积极情绪的带动下进而做出积极的行为。

(5)沉浸性与构想性对建筑工人的培训意愿均具有显著的正向影响，假设H5a、H5c得到验证；而交互性对培训意愿的标准路系数为0.071，P值为0.403，大于0.05,没有达到显著性水平,说明交互性对培训意愿的影响不显著，因此假设H5b未得到验证。合理的布局、个性化的页面设计、方便快捷的工具栏能让建筑工人更快地融入培训情景，保持沉浸感。界面设计需简洁直观清晰，尤其是要突出重点，减少建筑工人查找和认知的时间。同时，建筑工人在培训过程中，为确保其培训效果需要及时给予建筑工人反馈，方便下一步操作，并适时与建筑工人进行互动，提高建筑工人的积极性。

3.5 中介效应分析

采用Amos软件进行Bootstrap中介检验，选取样本量为2 000,采用95%的置信区间，中介效应路径分析结果如表7所示。

表7 中介效应路径分析结果

(1)中介路径“交互性-学习动机-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.069，95%置信区间为(0.013,0.149)，不包含0，即达到显著性水平，中介效应显著成立；中介路径“交互性-心流体验-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.063，置信区间为(0.012,0.137)，不包含0，达到显著性水平，中介效应显著成立。

(2)中介路径“沉浸性-学习动机-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.061，置信区间为(0.012,0.123)，不包含0，达到显著性水平，中介效应显著成立；中介路径“沉浸性-心流体验-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.019，置信区间为(-0.030,0.062)，包含0，没有达到显著性水平，中介效应不显著，但中介效应成立。

(3)中介路径“构想性-学习动机-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.054，置信区间为(0.011,0.116)，不包含0，达到显著性水平，中介效应显著成立；中介路径“构想性-心流体验-培训意愿”的中介效应间接作用大小为0.050，置信区间为(0.006,0.112)，不包含0，达到显著性水平，中介效应显著成立。

由表7可知，中介路径都通过Bootstrap的中介检验，且学习动机和心流体验这两种中介效应没有大小之分，假设H6、H7得到验证。即VR技术的交互性、沉浸性和构想性可以分别通过提高建筑工人学习动机和促进心流体验间接影响建筑工人的安全教育培训意愿，并且建筑工人学习动机与心流体验之间的中介作用无显著差异。

4 结论

(1)笔者以VR技术特性为切入点，结合成人学习动机理论和心流体验理论，在SOR模型的基础上构建了建筑工人培训意愿影响机理模型，模型包含6个潜变量、20个题项。利用Amos软件分别构建各研究变量的测量模型，利用Bootstrapping检验建筑工人学习动机及心流体验的中介作用，进而验证理论模型。

(2)交互性、沉浸性与构想性均对建筑工人的学习动机具有显著的正向影响；交互性与构想性均对建筑工人的心流体验具有显著的正向影响，但沉浸性对心流体验影响不显著；建筑工人学习动机与心流体验均对建筑工人的培训意愿具有显著的正向影响；沉浸性与构想性均对建筑工人的培训意愿具有显著的正向影响，但交互性对培训意愿的影响不显著。

(3)研究的不足之处在于：对212名调查对象的数据采集，在样本选择方面具有局限性。目前，我国建筑业VR应用尚在推广中，研究样本仅局限于部分发达地区，样本覆盖范围受到局限。在今后研究中需扩大样本范围以增加模型分析的粒度，从而使所构建的因素模型具有更好的普适性。另外，笔者重点根据统计的样本数据证实各因素间相关性，今后将会就VR安全教育培训对建筑工人影响的具体作用机理做出研究与解释。