虚拟仿真实训系统在公安院校交通管理工程专业应用的学习行为意向影响因素研究

摘 要：虚拟仿真实训系统作为新工科背景下的数智化教学平台，被广泛应用于公安院校交通管理工程专业课程实训教学中。然而，当前的虚拟仿真实训系统设计并没有考虑学习者的行为意向这一重要因素，使其在教学成效方面表现不佳。为了更好地了解学习者的学习行为意向，提高教学效果，应着重研究交通管理工程专业学习者在虚拟仿真实训系统中的学习行为意向影响因素，并基于TAM模型，构建一个关于虚拟仿真实训系统学习行为意向影响因素的模型。通过对广西警察学院交通管理工程专业参加虚拟仿真实训学习者进行问卷调查，将调查样本、数据进行了信效度、路径分析，总结出影响学习者虚拟仿真实训系统学习行为意向的因素，根据研究结果给出以学习者为中心、打造数智系统两个建议，以优化学习者的学习体验和效果。

关键词：交通管理工程；虚拟仿真系统；学习行为意向影响因素；TAM模型

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：0450-9889（2024）15-0020-07

当前，随着大数据、数字孪生、生成式人工智能和虚拟仿真技术的飞速发展，高等学校教育教学已经逐渐进入了数智时代［1］。不同于工业时代的传统教学模式，数智化教育教学在改变学习者的学习认知方式的同时，也逐渐影响教师承担的角色和工作环境，促进高等教育教学评价优化转型，并开始形成了新的教学范式。在新工科背景下的数智时代，高等教育如何开展信息化教育教学、提升教师数字素养等已成为应用型高校培养复合型人才的重要问题。

交通管理工程专业是公安院校公安技术学核心专业，主要为公安机关培养实践能力强、创新能力强、德才兼备的高素质复合型文理兼备的公安预备役人才。交通管理工程专业贴近实战，其课程建设具有很强的专业实践性和行业特点，主要是从校内教学、假期见习、实习三部分培养学习者的专业技能和实践能力。其中，校内教学主要由理论教学、实验教学、实训教学构成［2］。在专业技能实践能力训练中要进行大量的交通事故现场处理、高速公路执勤执法等实训项目，这些实训项目具有较高的实训安全风险，并且难以在提高实训教学成效和安全风险之间取得平衡，学习者的专业技能实践能力难以满足公安机关对高素质、复合型人才能力的需求［3］。

面对新形势对公安院校警务专业人才培养的更高要求，我国公安院校也正在进行数智化教学探索。在遵循“以实带虚、以虚助实、虚实结合”原则下，公安院校将虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等模拟仿真技术和数字孪生、人工智能技术应用于专业基础课程、行业特色项目、前沿技术专题开发中，建立教学与研究虚拟仿真系统。其中，在交通管理工程专业基础课程中开发了交通事故处理与预防、道路交通工程以及交通控制、交通事故勘查与鉴定等虚拟仿真实训系统［4］。当前，国内外很多学者对虚拟仿真技术在教育领域中的应用进行了研究并取得成果。有的研究认为虚拟仿真技术能够显著提升学习效果，有的研究认为虚拟仿真技术并不能显著促进学习，有的研究认为虚拟仿真技术可能需要在特定条件下才能发挥出较突出的促进作用，有的研究甚至认为虚拟仿真技术可能会对学习产生消极影响。教育领域对虚拟仿真技术的运用应该保持谨慎的态度，以确保它能在恰当的场景下促进学习者的学习，并且不会对学习者造成消极影响，同时进行更多研究，以更好地运用虚拟仿真技术最大限度地提升学习效果。国外在虚拟仿真实验室、虚拟仿真实验平台的建设上投入较多，且致力于为多学科的课程学习服务。我国在虚拟仿真实验项目设计与应用研究方面，大部分从各自学科出发进行实训项目设计，从虚拟仿真实验教学开展的必要性、项目的培训对象、课程内容和建设模式方面进行研究，对技术平台、课程设置、师资配备、资源共享和网络体系等进行设计、建构与应用。冯佳［5］等学者认为，应从提高学习者的学习效果出发，找到虚拟仿真实训学习者的学习行为影响因素。笔者分析国内公安院校交通管理工程专业运用虚拟仿真学习系统开展教育教学取得的成果，发现并未达到预期目标，学习者的专业技能实践能力有待进一步提高。笔者进一步研究发现，当前基于专业课程建设的虚拟仿真系统在设计之初未充分考虑学习者在虚拟仿真系统上学习行为意向的影响因素。因此，我们应充分研究数智时代学习者学习行为意向影响因素，找到影响现有虚拟仿真系统赋能交通管理工程专业教育教学的原因，从而很好地运用虚拟仿真技术促进实现新工科建设背景下创新实践型的人才培养目标。

一、研究对象和方法

（一）研究对象

本研究以参加广西警察学院交通管理工程专业虚拟仿真综合实训的全部学习者为研究对象，包括在读和已毕业的学习者，共计233名。

（二）研究方法

1.文献调研法。收集、筛选、分析和整理文献并研究，了解本课题的研究现状和前期的研究成果。在此基础上，提取有用的信息，构建一个学习行为意向影响因素假设模型，形成系统的认识及其内在逻辑方法。

2.访谈法。开展调查问卷活动前，有计划地组织相关人员，如虚拟仿真平台技术人员、某高校2022届毕业生、某高校部分教师、相关行业专家，对调查问卷所设题目的科学性和合理性进行充分调研，根据各方意见进行修改，最终确定问卷内容。

3.问卷调查法。对虚拟仿真教学对象开展问卷调查，取得数据并进行审核与筛选。

4.统计分析法。采用SPSS和AMOS软件进行数据分析，采用信效度分析、路径分析方法。

二、研究基础与假设

（一）研究基础

1986年，国外学者Davis第一次提出了技术接受模型（Technology Acceptance Model，简称TAM）。该模型主要包括感知有用性、感知易用性、用户态度、使用意向、实际使用行为和外部变量6个研究变量。在不断的研究中，后继研究者在TAM的基础上构建了TAM2模型、UTAUT整合型技术接受模型和TAM3模型等，这些模型不仅进一步丰富了技术接受理论，而且为理解和预测用户对信息技术的接受行为提供了更全面的框架［6］。其中Viswanath等［7］构建的TAM3模型考虑了个性化差异（如学习者个人的经验、计算机应用能力等）、系统的特征（如实践相关性、感知娱乐性）、社会的影响（如形象、主观规范）和便利条件等多个外部影响因素。研究者经研究发现，在外部影响因素中，学习者的个人经验和自愿性是形成行为意向的主要调节因素。此外，这些因素相互作用，共同影响学习者对虚拟仿真技术的接受度。

目前，TAM模型被广泛应用于不同领域，逐渐成为分析用户接受新技术、信息系统影响因素的理论模型。教育学者利用它来分析学习者在新型学习环境，如线上课程、移动学习、虚拟仿真实训等中的学习行为意向。从研究结果来看，TAM模型能够真实反映学习者的行为意向。因此，TAM模型对了解和预测学习者在新型学习环境中的行为意向具有重要的理论和实践意义。杨兵等［8］将临场感作为TAM模型的中介变量研究虚拟仿真实训系统对学习者的行为意向影响，发现临场感是其主要决定因素。Zhu Y，Zhang等［9］从自我调节学习的角度来看，发现了学习者的学习目标定位、自我管理和元认知意识的因素会直接影响他们对虚拟仿真教学的交互和态度的感知，进而影响他们的学习行为意向。此外，有学者通过学习者的主观因素、实训项目的内容、虚拟仿真平台功能、教学的交互度和外部因素等方面进一步改良TAM模型，并成功地预测了学习者的行为意向，取得了良好的效果［10 -12］。基于上述研究可知，在技术支持的教育教学领域中，关于TAM模型的应用还没有形成一个通用模型。在研究中，研究者需要根据具体的研究特定对象和条件，对相关变量和外部影响因素，包括中介变量，进行灵活调整，以更好地适应实际应用场景，并以此来构建适用并能科学解释研究对象的模型。

本研究以广西警察学院交通管理工程专业虚拟仿真实训系统为研究载体，以TAM模型为基础，选择教师指导、学习者的协作学习、自我效能感和临场感4个因素作为行为意向的外部影响因素，构建公安院校交通管理工程专业虚拟仿真实训学习行为意向影响因素模型，研究学习者学习行为意向的影响因素及各因素间相互影响和作用的相关机制，为本专业的建设和教学改革、人才培养等提供建议。

（二）研究模型

学习行为意向是学习者在参与虚拟仿真实训教学时，所展现的正面态度和参与意愿，他们往往会表现出赞同而非反对、积极而非消极、参与而非回避的意愿和行为倾向。这一概念正是TAM模型的核心要素和结果变量。研究结果表明，对各类教育技术系统或平台，感知有用性和感知易用性具有正面影响。这意味着，当学习者认为这些系统或平台有用且易于使用时，他们更倾向于表现出积极的学习态度，如更愿意使用这些工具开展学习，并对其持有更正面的态度。指导是专业技能实践课程中重要的教学环节，教师通过深入讲解理论知识和实操内容、提供情感和认知支持以解决学习者学习认知困难，激发其学习兴趣，维持其学习动力［13］。协作学习是在一定的激励机制下的一种团队学习，为实现自己和其他的团队成员最大化的成果而团结协作的一系列行为。此外，一个影响学习者参与虚拟仿真实训学习的重要因素是自我效能感。这是因为虚拟仿真实训项目要求学习者具备一定的计算机操作能力。具有较高信息化素养的学习者在使用计算机进行虚拟仿真实训时能够对学习有较大的耐心和毅力，从而更好地完成实训任务。这种能力也会使他们对此类虚拟仿真实训学习活动产生更高的满意度。因此，自我效能感是推动学习者参与在线学习的重要驱动力之一。临场感是指虚拟仿真活动的参与者对所处虚拟环境中的真实体验感受，这与学习者的使用满意度成正比，临场感越高则越能在虚拟仿真实训活动中得到更多的满足感。

基于上述原因，本研究基于学习者的个性差异因素（自我效能感）、系统特征因素（感知易用性）、社会影响因素（教师指导）、调节因素（协作学习）、便利条件因素（临场感）等，构建了模型（如图1所示）。建立这个模型的主要目的是深入分析学习者对虚拟仿真实训系统学习行为意向的影响因素，以及各因素之间的相互作用机制。通过这个模型，我们可以更好地了解学习者对虚拟仿真实训系统的学习行为意向的形成过程，以便进一步优化虚拟仿真实训系统，从而提高教学效果。

图1中，学习者学习行为意向这个指标旨在反映学习者对虚拟仿真实训学习的态度和意愿，是学习者的虚拟仿真实训学习行为的主要衡量指标，其作用是评估学生的学习效果和使用虚拟仿真系统的真实体验。在模型中，我们基于感知易用性和感知有用性这两个核心因素（中介变量），进一步探讨自我效能感、协作学习、教师指导和临场感这4个外部影响因素（外因变量）的作用。研究发现，临场感作为便利条件因素，能够影响学习者的感知体验和态度，进而影响其学习行为意向。感知易用性和感知有用性决定学习者对系统的接受程度和使用意愿，是学习者对虚拟仿真实训系统认知评价的关键因素。自我效能感、协作学习和教师指导则能够影响学习者的临场感等。通过深入分析这些因素之间的相互作用机制，我们可以更好地了解学习者的学习行为意向的形成过程，并为优化虚拟仿真实训系统的设计和应用提供理论支持和实践指导。

（三）研究假设

根据构建的学生虚拟仿真实训系统学习意向影响因素模型，我们提出以下15个研究假设。

H1：感知有用性对学习行为意向存在正向影响。

H2：感知易用性对学习行为意向存在正向影响。

H3：感知易用性对感知有用性存在正向影响。

H4：临场感对感知易用性存在正向影响。

H5：临场感对感知有用性存在正向影响。

H6：临场感对学习行为意愿存在正向影响。

H7：自我效能感对临场感存在正向影响。

H8：自我效能感对感知易用性存在正向影响。

H9：自我效能感对感知有用性存在正向影响。

H10：协作学习对临场感存在正向影响。

H11：协作学习对感知有用性存在正向影响。

H12：协作学习对感知易用性存在正向影响。

H13：教师指导对临场感存在正向影响。

H14：教师指导对感知有用性存在正向影响。

H15：教师指导对感知易用性存在正向影响。

（四）量表构建与调查实施

1.量表设计。调查问卷主要由基本信息和学习行为意向影响因素量表构成，有7个测量维度和21个测量指标。调查量表经专家咨询和研讨形成初测量表，共计21个题项，量表的题项采用李克特（Likert）5级计分法（非常符合=5，符合=4，一般符合=3，不符合=2，非常不符合=1），通过问卷调查的方式检验模型的适用性和准确性。

2.量表修正。在调研之前，先采用预调研答方式来检验所设置的题项是否合理。因此选取广西警察学院交通管理工程专业2019级和2020级学生，并向他们发放135份问卷，回收有效问卷135份。结果表明，教师指导、学生的协作学习、自我效能感、感知易用性、感知有用性和临场感的克隆巴赫α系数（Gronbach ＇ s α）数值均大于0.6。因此，正式调研采用的量表共21个题项，见表1。

3.调查实施。本研究以广西警察学院交通管理工程专业虚拟仿真实训系统为研究载体，以参加广西警察学院交通管理工程专业虚拟仿真综合实训的全体学生为研究对象，包括在读和已毕业的学生，共计233名。从2022年3月开始持续到6月，通过问卷平台发放问卷233份，收回问卷233份，问卷的回收率为100%，有效回收率为100%。

三、影响因素分析

（一）信度与效度分析

本研究信度分析使用Spss27.0软件测定克隆巴赫α系数来检验问卷量表的内部稳定性与一致性。通过研究发现，问卷具有良好的信度，测量模型的各个测量指标收敛于相应因子，模型的内在质量好。如表2所示（见下页）。

（二）路径分析

使用AMOS 24.0软件，根据极大似然法估计构建的校正样本模型中各路径系数，其绝对拟合指标CMIN／DF、GFI、RMSEA、CFI、TLI、IFI的值见表3，通过文献分析可知，基于问卷量表构建的模型整体适配良好。

根据数据分析，建立的虚拟仿真实训系统学习行为意向影响因素模型路径如图2所示。

根据图2中学习者虚拟仿真实训系统学习行为意向影响因素模型路径系数可知，H1、H3、H4、H6、H7、H9、H12、H13得到验证，H2、H5、H8、H10、H11、H14没有得到验证。为了更好地估计模型，剔除路径H2、H5、H8、H10、H11、H14，再次进行路径分析，结果如图3（见下页）。

根据图3可知，影响学习者虚拟仿真实训系统学习行为意向的影响路径有6条，其中临场感和感知有用性具有直接影响，间接影响因素是感知易用性、教师指导、协作学习和计算机自我效能感。

（三）结果分析

根据图3路径分析可知，教师指导可显著影响学习者的感知易用性，表现为教师通过向学习者讲解实训系统的操作原理和操作步骤，学习者能更好更快地掌握虚拟仿真实训系统的操作方法。当学习者掌握了虚拟仿真实训系统的操作方法后，可提高专业技能实践能力。学习者认为其可有助于利用系统解决专业甚至未来工作岗位上的现实问题，因而有着较强的学习意向。

此外，协作学习显著影响临场感，表现为学习者之间通过良好的合作关系，能够默契地在虚拟仿真实训系统中扮演相应角色，通过身临其境的角色扮演激发学习者学习意向。根据临场感的因子载荷可知，学习者对临场感的四个问题关注程度普遍偏高，其中对“虚拟仿真实训教学中完全涵盖公安技术的理论虚拟仿真操作”和“虚拟仿真实训平台对专业课中的核心问题的实际操作保持一致”这两方面的需求最高。

根据路径分析可知，学习者的自我效能感对临场感和感知有用性产生的影响不大，表现为学习者的计算机系统操作能力对学习者投入虚拟仿真实训系统的角色扮演和对虚拟仿真的有用性的影响较小，这也印证了感知易用性不是影响学习行为意向的直接路径，因此虚拟仿真实训系统设计的操作复杂性不是影响学习者学习行为的主要因素。

学习者的感知有用性和临场感对学习行为意向具有一定的直接影响，其中感知有用性的影响力大于临场感。由此可知，学习者使用虚拟仿真实验平台意向的原因，主要是平台有丰富实际案件处理的相关知识，能提升分析与决策能力、提高理论知识的综合应用能力、提升沟通协调能力、提升团队作战能力、提升爱岗敬业精神。

四、结论及建议

本研究基于技术接受模型（TAM）理论，深入探索了学习者在使用虚拟仿真实训系统时的学习行为意向影响机制。研究者采用SEM分析方法进行实证研究。研究结果显示，临场感和感知有用性是直接影响学习行为意向的关键因素。此外，感知易用性、教师指导、协作学习和计算机自我效能感等其他因素也会对学习行为意向产生间接影响。因此，提出以下建议。

一要以学习者为中心。研究发现感知有用性直接影响学习者使用虚拟仿真实训系统学习意向，学习者希望通过虚拟仿真实训项目丰富实际案件处理的相关知识，提升分析与决策能力、提高对知识的综合应用能力、加强沟通能力、提升团队协作能力、提高敬业精神，这也符合新时代公安行业对警务人才的素质要求。因而，虚拟仿真实训系统要以学习者为中心，优化实训内容，满足学习者提升自我素质的内在需求，从而培养出社会所需要的人才。

二要打造数智系统。研究发现，学习者对临场感的四个问题关注程度普遍偏高，其中对“虚拟仿真实训教学中完全涵盖公安技术的理论虚拟仿真操作”和“虚拟仿真实训平台对专业课中的核心问题的实际操作保持一致”这两方面的需求最高。因而，虚拟仿真实训系统要充分借助数智时代的先进技术，设计出涵盖公安交管行业理论与技术要点的系统，让学生身临其境，获得与现实高度契合的体验，从而提高学生的综合应用能力。

参考文献

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注：本文系“基于虚拟仿真实验室学习行为意向影响机理与教学设计研究”（GXGZJG2023B073）的研究成果。

（责编 卢建龙）

作者简介：张思宇，1981年生，讲师，研究方向为交通事故勘查与鉴定、交通事故处理与预防、无人机警务应用研究等；张安，1996年生，硕士研究生，研究方向为交通运输工程；尹继娇，1996年生，硕士研究生，研究方向为交通大数据、交通可持续发展。