心流理论视阈下学习者在虚拟现实环境学习的持续意愿

李朝乾 郑雪薇 陈云红 李书明

一、引言

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一种能为用户提供模拟现实功能来获得主观体验的技术工具[1]，沉浸感、存在感和交互性是其核心特征[2]。在教育领域，VR不仅具有能够通过模拟现实创造沉浸式学习体验的潜力，还提供一种不同以往的教学体验，即通过对活动、交互式对象和虚拟环境的使用来支持和增强传统教学方法，进而促进知识的吸收和保留[3，4]。因此，许多研究者都选用VR作为促进学科教学的技术手段。例如，在历史课上，学生不再是知识的被动接受者，他们在VR环境中获得参与感，利用不同的虚拟身份，走进历史事件，与虚拟世界中的人和物进行互动[5]。在化学实验课上，学生通过操作虚拟的实验设备来完成有安全风险的实验任务，可以有效地避免降低产生学习焦虑，和降低认知负荷[6]。在语言类专业学习中，VR创造的日常生活场景，可以为英语学习者带来真实的英语使用体验，以此来增强他们的探索、互动和学习[7，8]。

VR是一项新技术，从教学层面来看，它不仅能创造新的课堂环境，丰富教学方法，也为学生带来了新的学习体验。但基于VR的学习体验给认知带来的变化会让学习者对这种技术鲜明的学习场景感到不适应，有可能使学习者产生放弃继续在VR环境中学习的意愿[9]。因此，本文基于心流理论，构建持续学习意愿的研究模型，探索在VR环境中心流影响持续意愿的作用机制。

二、理论基础

心流是将个人精神力完全投注在某种活动上的感觉，也是个体在工作学习中所追求的一种“最佳”的情绪状。在该状态下，个体能完全沉浸在某项事物或身处的环境中，被当前任务所吸引，认真且专注于正在做的事情。米哈里将与心流有关的因素分为两个层次：其一是进入心流的条件，包括清晰的目标、即时反馈和挑战与技能的平衡；其二是心流体验，强调的是个体获得心流时的心理状态，包括注意力集中、失去自我意识、控制感、时间扭曲、行为和意识的沉浸。由于心流具备积极学习的心理特征[10]，个体获得心流后能够产生哪些增强学习的有益结果已成为众多研究者关注的话题。梳理相关文献发现，心流被广泛用于改善学生的学习动机、参与度、满意度等。Toom等人发现，“高心流”的学生比“低心流”的学生的在线学习满意度更高；并且，心流对提升学习成绩也有显著作用[11]。Tsai等人指出，高心流体验能降低学习者的认知负荷，并且对在线学习的持续意愿有显著的促进作用[12]。在基于游戏的学习场景中，心流的积极作用主要体现在引导学习者自愿参与和持续学习[13，14]。与一般的教育环境不同的是，VR环境下学习者的学习体验是影响持续学习意愿的直接因素之一，这表明心流作为一种“最佳”学习体验，在探究VR教学价值性方面所具有的重要作用。

三、研究假设与研究模型

（一）研究模型

图1将心流理论表示为三个层次的研究模型：把多目标取向、自我效能、交互性和临场感作为促进心流发生的前提条件；把价值认同感、感知有用性和持续意愿作为心流体验的有益结果；而价值认同感和感知有用性是心流影响持续意愿的中介变量。

图1 基于心流理论的研究模型

（二）研究假设

（1）产生心流的条件

根据米哈里的观点，“当个人对所进行的任务有明确的目标时，他们就能够专注于活动的要点，从而促进心流的发生”。成就目标理论认为，成就目标指个体参与活动所要达到的目的，持有不同成就目标（掌握目标和绩效目标）的个体在认知、情感和行为上存在重大差异[15]。已有研究表明，与单独追求掌握目标或表现目标的学生相比，同时持有掌握目标和绩效目标的学生在学习成就上更有优势，学习活动坚持的时间也更长，同时还能体验更多乐趣[16]。此外，拥有两种目标的个体可能通过提高自我效能和创造力来促进心流发生和增强心流体验[17]。因此形成假设H1：多目标取向对心流产生积极正向的影响。

在VR环境中，交互性主要体现为活动参与者与系统（或是指导老师）的双向交流，其主要作用是让学习者能够接收积极的经验反馈，进而相应地调整学习行为，使学习表现与任务目标保持一致，从而促进心流[18]。也就是说，当信息被恰当地传递和利用，学生就能积极地看待自我认知，促进学习过程中心流的发生，进而改善持续学习意愿[19-21]。由此形成假设H2：在VR环境中，交互性对心流产生有积极正向的影响。

个体的主观体验是由两个变量（任务难度和技能水平）共同决定的函数[22]。而每种心理状态（如焦虑、无聊、冷漠等）都是二者相互作用的结果[23]。为了体验心流，个体必须感知所从事活动相关的挑战和自身技能之间的平衡[24-25]。然而，对以往研究分析得知，挑战与技能的平衡在不同环境下对心流的影响存在差异。因为，每个人的技能和对挑战的感知程度不同，导致二者的关系在个体差异的影响下被放大或减弱，因此，有必要采用更有经验和效度的代理变量去解释心流产生的原因。

社会认知理论强调，“自我效能是指一个人在特定情境中从事某种行为并取得预期结果的能力，它在很大程度上指个体自己对自我有关能力的感觉，同时也是个体对自己实现特定领域行为目标所需能力的信心或信念”[26]。它对个体感知技能和任务需求之间的平衡有很大的影响[27]。换句话说，这种信念受到能力水平和任务难度共同作用，可以影响学生根据自己的能力去感知挑战的方式，进而促进心流的发生。据此形成假设H3：自我效能对心流产生有积极正向的影响。

远程呈现理论将临场感定义为“个体在中介环境中（而不是在现实的物理环境中）感受到自我存在的程度”[28]。在VR环境中，拥有高临场感的学习者对事物变化和时间流逝不敏感，精神的高度集中，使得他们能够享受学习过程，进而促进知识吸收[29-30]。这种积极的学习体验能够促进心流产生，因此形成假设H4：临场感对心流产生有积极正向的影响。

（2）心流的结果

在思政课程学习背景下，对实验对象进行调查发现，学习者普遍认为思政课讲得枯燥，听得无趣，造成这种看法的主要原因在于两点，其一，不清楚思政学习的意义何在，觉得将来工作中用处不大，用的机会也不多；其二，存在抵触情绪，大学生的内心已经形成独立的看法，不太容易接受灌输式的思想教育，对课程传递的价值观缺乏认同感。因此，感知有用性和价值认同感是思政课程能否吸引学习者重要的影响因素，也是基于VR学习的心流作用的重要体现，可以作为解释持续意愿的中介变量。

价值认同感是个体在遵循社会价值规范的基础上形成符合自身利益的自我意识[31]。学生在知识学习的过程中，能够通过吸收课程内容传递的价值信息形成自我价值观。在VR环境中，对场景中发生的事件产生共鸣，与事件中的人物形成共情，有助于促进学习者的心流体验，进而对事物产生积极的价值感知。此外，承载更多教育意义的教学活动会引起学习者的价值共鸣，增强持续学习意愿的内在动机[32]。可以认为：价值认同感在心流与持续意愿形成的关系中存在部分中介效果，因此形成假设H5：心流对价值认同感有积极正向的影响，以及H6：价值认同感对继续意愿产生积极正向的影响。

当进入心流后，个体会产生对当前活动的有用性感知，并且程度会随着心流水平的提升而愈发强烈[32]，这是认知失调和自我合理化机制共同作用的结果[11]。这种结果还会促进学生在VR环境中的情感信念和认知信念的形成。也就是说，当学生在VR环境下获得沉浸感，就会形成对所学知识的有用性认知。因此，可以认为：感知有用性在心流与持续意愿形成的关系中存在部分中介效果，并提出假设H7：心流对感知有用性有积极正向的影响，以及H8：感知有用性对继续意愿产生积极正向的影响。

《SQL Server数据库》是一门既有较强的理论体系，又有较强的实践体系的课程。然而在实际教学中，传统的传授方法很难让学生用所学的理论指导实践解决问题，因此，结合课程特点和实际教学，对这门课程的教学模式进行了初步改革探究。

四、研究方法

（一）课程与实验设备

作为“落实立德树人根本任务的关键课程”，思政课是高校培养大学生思想政治工作的主阵地[33]，在各学科专业、课程建设中具有重要的引领作用[34]。传统的思政教育由于缺乏贴近生活的适切场景和富有思辨的开放性互动，很难让学生在课堂上做到专注和沉浸式学习。因此，需要利用VR的技术优势来增强思政课堂的临场感和吸引力，使教学过程能够像游戏一样吸引学生，并让他们沉浸其中。

交互式VR一体机主要利用HTC VIVE VR头盔和配套设备进行体感交互体验，运用VR技术真实模拟还原场景，利用VR实践基地进行“沉浸式”教学。基本设计思路是将沉浸式VR技术与具有思政教育内容和意义的虚拟仿真场景相融合，对学生开展具有一定教育目的的实训活动。通过真实再现飞夺泸定桥、四渡赤水等历史场景，让学生“亲身经历”历史事件的发生过程（见图2），从而在情感的激发过程中深化认识和理解。

图2 虚拟现实课程环境

（二）调查对象

调查对象来自H大学马克思主义学院的二年级本科学生。由于研究的重点是学习者在VR环境的持续学习意愿，所以研究对象必须要有一定的VR学习经验。因此，在他们完成为期四个月的相关课程之后才会被邀请参与本次调查。共有365名学生完成了课程学习，344名学生自愿参与了问卷调查，扣除答题不完整的样本，最终得到312份有效数据。其中男性207名，女性105名，年龄主要在18-20岁之间。

（三）量表

为了确保问卷的信度和效度，文中每个变量的测量项目都来自以往研究中经过验证的量表[35-39]，包括多目标取向、自我效能、临场感、交互性、流体验、感知有用性、价值认同感和继续意愿，总计8个维度29个题项。所有的测量项目都用7点李克特式量表回答，范围从“非常不同意”到“非常同意”。

五、数据分析

结构方程建模不仅能够在观察层面（外部或测量模型）评估潜在变量，还能在理论层面（内部或结构模型）检验潜在变量之间关系。本研究基于偏最小二乘方法对数据进行结构方程模型分析，与基于协方差的结构方程建模相比，它不需要大样本且对数据分布没有强制性要求[40]；此外，它更适合理论发展和探索性研究[41]。

（一）测量模型

本次研究采用克隆巴赫系数和复合信度（CR）来判定模型的信度，如表1所示。所有构面的克隆巴赫值在0.738到0.905之间，超过了建议的阈值0.7[42]。所有CR估计数也都超过了0.7，最低为0.838，表明模型具有很高的可靠性。

为了评估收敛效度，本研究检验了所有指标的平均方差提取（AVE）和因子负荷。因子负荷由验证性因子分析（CFA）生成。AVE值在0.566到0.818之间（如表1所示），大大超过了推荐阈值0.5[42]。因子负荷范围从0.652到0.933，都是显著的（p=0.05）。

表1 构面组成信度与收敛效度

在评估区别效度时，采用的方法是比较每个构面的AVE值的平方根和构面之间的相关估计，以及检验每个指标的因子负荷。从表2中可以看到，每个构面的AVE的平方根都大于该构面与其他潜在变量的相关性（用黑体突出显示）。由此可见，构面之间存在区别效度。

表2 构面区别信度与交叉负荷因子

1.测量模型

结构模型的目的是检查一组相互依赖的构面之间的关系。在本小节中，通过bootstrapping程序，在原始数据中随机抽取5000个样本，在95%的置信区间下检验构面的方差量和构面之间关系的重要性。结构模型分析结果如图3所示，所有标准化回归系数均为正，且显著。这些结果表明假设的关系都得到了支持：多目标取向与心流正相关（β=0.150，t=2.720，p<0.01），支持H1；交互性与心流存在显著正相关（β=0.174，t=2.165，p<0.05），支持H2。此外，临场感也与心流存在显著正相关（β=0.192，t=2.142，p<0.01），支持H4。值得注意的是，相对于多目标取向、交互性和临场感，自我效能在促进心流发生有着更加显著的作用（β=0.356，t=6.847，p<0.01）。这项结果也证明验证了H3的存在。另一方面，在对心流的结果分析得知：心流可以同时显著影响价值认同感（β=0.342，t=2.905，p<0.01）和感知有用性（β=0.471，t=3.264，p<0.01），分别支持H5和H7。此外，价值认同感，以及感知有用性都与持续意愿密切相关（β=0.234，t=5.226，p<0.01；β=0.268，t=4.242，p<0.01），分别支持H6和H8。最后通过分析心流与持续意愿之间的直接效应和总间接效应可以得知：心流与持续意愿之间的直接效应为0.447，且显著；而价值认同感和感知有用性的间接效应分别为0.080和0.126，效果都显著。二者的总间接效应占直接效应的62.4%，因此，价值认同感和感知有用性在心流与持续意愿之间存在部分中介效应。

通过检验R2来评估模型的有效性。在结构模型中，R2的值越大，模型对该变量的预测能力就越大。根据Fornell的标准[42]（R2值必须大于0.1，且T值要大于1.64），从图3可以得知，模型中内生变量的方差解释是令人满意的。具体来讲，多目标取向、交互性、自我效能以及临场感解释了心流的42.8%的方差，而心流成功解释了价值认同感11.7%的方差和感知有用性22.2%的方差。最后，价值认同感和感知有用性共同解释了持续意愿的34.4%的方差。此外，使用Q-square检验（也称为交叉验证冗余指数）来评估模型的预测效度。如图3所示，所有Q2都大于0，表明提出的模型具有良好的预测相关性。

图3 结构模型测量结果

六、讨论

基于心流理论，提出基于VR环境持续学习意愿的研究模型，并解释了相关因素的产生渠道和作用机制。同时，分析了心流与持续意愿之间关系路径，即心流体验通过价值认同感和感知有用性对持续意愿有积极正向的影响。总的来说，实证结果是符合预期的，并为研究的两个主要目标提供了支持。

第一个目标是为VR学习中心流产生的前提条件找到实证支持。作为最初的三个流前提条件之一，交互性在本次研究中表现出来的对心流的显著影响跟之前的结论保持一致[11，22，27]，但没有达到以往研究中二者关系的强度。一种可能的解释是，老师不太可能对VR环境下所有学习者都提供及时的反馈，而对于系统自动推送的反馈，又会让学生感到缺乏情感支持和有效互动，这表明学生对交互的感知需要体现出能为交流的双方带来联系感和共享体验。

研究数据还表明，在VR环境下，明确目标不能简单地被看作是对学习任务的描述，应该鼓励学生拥有和明确学习的内在动机，建立更长远和能够收获更多学习益处的追求目标。关于掌握目标和绩效目标的作用在以往的研究中被多次讨论过，它们往往作为单独的影响因素与自我调节[39]、积极的情感[17]、绩效和态度[43]放在一起讨论。然而，本次研究不仅支持学习者在学习过程中可能有多个目标的观点[44]，还进一步说明了通过多目标取向表现出来的内在动机将有可能转变成积极的学习体验，这与之前的研究保持一致，即同时树立掌握目标和绩效目标的学习者会收获更多的学习成果。此外，通过研究发现，临场感也是学生体验心流的关键决定因素，它可以增强学生对中介环境的感知，使得他们能够快速融入到VR环境，从而提升对学习任务的专注力。

研究发现，自我效能在VR环境中能够显著促进心流发生。当它从模型中被移除后，R2显著下降（从42.8%下降到25.1%），这是影响心流发生最重要的指标，表明与其它前提条件相比，自我效能对心流有实质性影响。这项结论与之前的研究保持一致，进一步证明了在VR中，自我效能是学生进入心流的一个关键决定因素，这意味着，当学生认为自己有能力应对学习过程中出现的任务挑战时，他们就会产生更高的自我效能，从而触发心流体验。此外，考虑到自我效能是衡量自我调节的重要指标，因此可以认为，即使任务的挑战难度与技能水平失衡，学习者同样可以通过自我调节来进入心流。

研究的第二个目的是理解学生在经历心流体验后，其获得的积极学习体验是如何通过感知有用性和价值认同感来影响VR环境的持续学习意愿。由实验结果得知：心流对感知有用性和价值认同感有直接影响，这两个变量反过来又会起到中介效果，传递心流对持续学习意愿的影响。即当学生在VR环境中，能够越更频繁地进入心流，就越有可能将心流体验转化为影响持续学习的内在动机。在本次研究中，价值认同感、感知有用性共同解释了持续意愿的34.4%的方差。感知有用性是一种认知信念；而价值认同感更多的是反映用户情感。持续意愿不能仅仅基于认知信念（如有用性和易用性），因为，认知信念可能是通过参考他人、媒体、广告或其它来源的二手信息形成的，这些信息来源可能带有偏见。相比之下，价值认同感是学习后对知识理性看待，更多的是一种精神认同，因此更现实，更公正，更不容易改变。从图3的关系路径可以得知，相比于价值认同感（β=0.234），感知有用性（β=0.268）与持续意愿的关系更为密切；而通过从模型中分别移除这两个变量，持续意愿的R2下降13.6%和15.8%，表明感知有用性对持续意愿的作用更为重要。

七、启示

（一）理论贡献

本研究将成就目标理论、社会认知理论和远程呈现理论的相关概念整合进心流模型，为VR环境中如何获得心流体验提供了丰富的见解，并阐明了学生在VR环境中学习的动机-沉浸-意愿的作用路径。此外，基于心流理论，对基于VR的持续学习意愿进行了较为深入的研究，弥补了现有文献的不足。具体来说，使用多目标取向、自我效能、交互性和临场感作为产生心流的前提条件；同时，将心流体验-价值认同感、感知有用性-持续意愿作为一个因果链来解释持续意愿的产生——这是第一次同时检验这些因素在VR环境中的相互关系。研究结果支持整合后的模型在基于VR的持续学习意愿方面有良好的解释和预测能力。

（二）实践启示

研究结果对VR设备工程师和软件开发者具有重要的指导意义。

1.要注意到不同的交互类型对心理体验会有不同的影响，并以此对交互功能做出更合理的设计。例如，通过系统界面推送的交互信息可以让学生专注于任务的完成和情景的感知，而老师对学生的学习进程给予的社会反馈则会产生高水平的情感动机。换句话说，相关人员应该考虑定制符合学习者的情感认知和学习动机的交互形式。

2.建议在VR环境中开放同伴交互功能，因为通过学生之间的交流和帮助，可以让暂时“受困”于课程内容和操作方式的学习者收获适合自己的可替代性经验。

3.考虑在VR设备中嵌入同步通信工具，创造互动和有趣味的学习环境，为交互带来实时元素，增加学习者的社会存在。

4.考虑到临场感在促进心流体验中的作用，应为VR中的人物进行有针对性的设计来增强学习者的临场感，如增加他们与学习者的对话，或者对学习者在虚拟事件中做出的贡献给予积极的反馈，以此来增加参与感和心流水平，从而促进持续学习的意愿。

5.为了尽量减少虚拟设备带来的认知干扰和身体不适（头晕、眼花等），使VR技术成为一种促进因素，而不是干扰因素，虚拟设备提供的功能必须在技术可控的范围内完成设计，并在面向学生之前要做好虚拟体验的测试工作。

关于多目标取向，教师要了解学生在VR学习过程中所持有的学习目标不应是单一且一成不变的，需要考虑在不同阶段采取相应的鼓励策略，引导他们采用合适的成就目标。因此，建议教师在对虚拟课程内容预讲解阶段帮助学生树立掌握目标，更少谈论课程通过率和学业成绩，因为过早强调学习内容的重要性可能会产生学习者的焦虑，这些负面情绪会增加学习者对任务的认知、任务的重要性以及未完成任务的后果等方面的心理成本。而在一些特定类型的场景中（例如，基于合作探究的虚拟学习和基于游戏的虚拟学习），经常会产生一些竞争和社会比较，因此，强调绩效目标取向，可能会让关注自身表现、希望比其他同学做得更好的学生，在积极性、动机和自我效能等方面有着更高的水平。

自我效能是影响心流发生最重要的因素，因此，虚拟课程设计者和课程教师需要确保教育资源和教学策略的高度丰富。例如，如果能将一次虚拟课程学习分解为若干个难度各异的任务步骤，创造循序渐进的阶段目标，并为每个阶段设置完成奖励，那么，不同能力水平的学习者都可以参与到学习内容中来，并在完成哪怕是很简单的任务之后也能收获成就感，进而增加动机水平，提升自我效能。此外，应该增加VR学习社区，用来记录学习者的体验感知和操作风格，以及提供保留任务进展的功能。同时，还应该考虑为长时间还停留在相同任务阶段的学生提供一个“唤醒服务”，因为，通过适当的干预措施可以帮助学生走出情绪低谷，避免出现低水平的自我效能。

附件：VR环境的持续学习意愿调查问卷

维度多目标取向交互性自我效能临场感感知有用性价值认同感心流持续意愿题项我认为成绩比掌握的技能更重要我认为掌握的技能比成绩更重要成绩和掌握到的技能都重要你认为课堂中适时地开展教学交互对你的学习有帮助课堂学习中，当你情绪低落时，你是否愿意同老师、同学交流？课堂学习中，你喜欢老师给你提问吗？老师的鼓励和肯定对你参与课堂交互有帮助吗？当我尝试学习新东西的时候，如果一开始不能成功，我很快就会放弃当新事物对我来说太困难时，我不会尝试去学习我为自己设定重要的目标，却很少能实现它们我能感到虚拟世界的真实程度我有种“存在”于这个由电脑生成的世界中的感觉我完全感知不到外部真实环境课程中涉及的知识对我很有用思政课程能够塑造美好的品德思政课程能够培养辩证思维我能与VR环境中的事物产生共鸣我认同思政课程的价值观在VR环境实施思政教学很有必要且有意义我深深地被VR学习环境所吸引在学习过程中，我对自己正在做的事情很有把握，有很好的控制力整个学习过程让我觉得很享受这个学习过程激发了我的好奇心我意识到在学习过程中会分心这个学习过程让我感到无聊我希望下一次课也能在VR环境中进行我会推荐同学在VR环境中学习我愿意将VR学习作为自我提升的途径