《Ecosphere》：Enhancing motivation to learn marine ecology and increase ocean literacy through virtual reality in higher education
编辑推荐：
本文评估了将非营利组织The Hydrous开发的交互式VR体验“Explore”整合到大学本科珊瑚礁生态学课程中的效果。研究发现，该体验显著提升了学生自我报告的学习动机、知识巩固（knowledge consolidation）以及采取亲环境行为（PEB）的意愿。积极的感官体验是预测积极结果的最强因子，而小组讨论（treatment）并未增强效果，甚至可能轻微削弱了学习动机。研究结果验证了VR作为一种“野生”教育工具，在增强学生参与度、支持认知加工（deeper cognitive processing）及培养全球公民意识方面的潜力。
引言：VR作为生态学教育的新兴工具
理解虚拟现实（VR）在教育、认知、行为及身心健康方面的潜在益处，正成为一个新兴的研究重点。在生态学，尤其是海洋生态学教育中，由于实地体验机会受限，VR因其能够模拟复杂生态系统、观察物种互动，并提供“身临其境”的体验而展现出独特潜力。沉浸感与存在感是VR体验的核心，它们能通过增强用户对虚拟环境的“代入感”，促进更深层次的认知加工和学习动机。本研究旨在填补一个关键空白：在真实的高等教育课程环境中，评估一个交互式VR体验对学生学习动机、知识巩固及亲环境行为动机的实际影响。
材料与方法：在真实课堂中评估“Explore”VR体验
本研究在英国兰卡斯特大学一门三年级本科“珊瑚礁生态学”课程中展开，共有48名学生参与。研究使用了由非营利组织The Hydrous开发的名为“探索”（Explore）的免费VR体验。该体验基于计算机生成图像（CGI），参与者通过佩戴Meta Quest 3头显，在虚拟海洋中完成三项任务：标记和追踪蝠鲼、从太空识别珊瑚白化热点、以及监测珊瑚礁物种丰富度随时间的变化。
为测试小组讨论的附加效果，学生被随机分为对照组（仅VR体验）和处理组（VR体验后立即进行由珊瑚礁研究员引导的小组讨论）。讨论问题旨在将VR体验与课程前期内容（如样方与样线调查方法）联系起来。所有学生在体验（及讨论）后，完成一份包含八个问题的问卷，使用1-10分的李克特量表，对以下方面进行自我报告：学习动机变化、知识巩固程度、感官体验（从“超载”到“受激励”）、晕动症（cybersickness）、易用性、存在感（presence）、对CGI的接受度，以及采取亲环境行为（PEB）的动机变化。研究采用贝叶斯层次模型进行统计分析，以应对小样本和不平衡分组，并探究不同因素对结果变量的预测关系。
结果：积极的总体体验与关键预测因子
研究问题1：自我报告的结果和体验是否积极？
数据显示，学生对VR体验的总体反馈是积极的。三个核心结果变量——学习动机、知识巩固和PEB动机——的中位数分别为7.0、6.0和7.0。学习动机和PEB动机的评分均在5分以上（积极区间），知识巩固虽有少数低分，但82.6%的学生报告了积极的巩固或扩展效应。在体验因素中，感官体验、存在感和易用性得分较高，而晕动症程度普遍很低。关于CGI接受度的问题则呈现了最大的意见分歧，近半数学生认为CGI削弱了他们的情感连接。
研究问题2：小组讨论是否有影响？
与预期相反，小组讨论（处理）对知识巩固和PEB动机的影响微乎其微（产生积极效应的可能性分别为45%和48%）。然而，有中等证据表明处理组的学习动机反而略低于对照组，其可能性为81%。这表明，在该研究情境下，单纯的VR体验本身已足够有效，额外的结构化讨论并未带来增益，甚至可能因打断了沉浸体验的“余韵”而产生了轻微的负面影响。
研究问题3：结果能否被体验因素预测？
统计分析揭示了影响VR教育效果的关键预测因子。感官体验是预测学习动机、知识巩固和PEB动机的最强正向因子。即，那些感觉被VR体验“激励”而非“超载”的学生，报告了更积极的学习结果。一个看似矛盾但重要的发现是，晕动症与三个积极结果呈负相关，即报告了轻微晕动症的学生，其动机和巩固得分反而更高。需要强调的是，本研究中晕动症总体程度很轻，研究者推测这可能与“唤醒理论”有关，即轻微的不适感如果被框架为“冒险”的一部分，反而可能增强记忆的显著性。易用性和对CGI的偏好对结果的预测作用较弱。
讨论：VR教育的潜力、现实考量与未来方向
本研究的发现表明，将“Explore”这样的交互式VR体验整合到高等教育生态学课程中，能够有效提升学生的学习动机、促进知识巩固、并激发其保护海洋的意愿。这契合了建构主义学习理论和体验式学习理论，即通过情境化、主动参与和问题解决来建构知识。
关于VR体验的真实性，学生对于CGI替代真实影像的看法不一。有实际潜水经验的学生可能因“恐怖谷”效应而感到不适，认为CGI削弱了真实感。然而，CGI在呈现特定场景（如外太空、时间旅行）和保证与特定物种（如蝠鲼）互动方面具有不可替代的优势。更重要的是，CGI环境通常支持6自由度（6DoF）移动和交互，这可能比360度视频更能带来存在感、能动性和同理心，从而有利于学习。
本研究也存在局限性。由于是在真实教学环境中进行的“野生”研究，样本量有限，且未进行前测来评估基线变化。问卷每个构念仅用一个问题测量，未来研究可采用更成熟的量表。此外，多种外部变量（如参与时间、同伴熟悉度）可能影响了结果。然而，这种“在现场”的研究方式，正是响应了教育VR研究领域对更多自然情境下评估的呼吁。
结论与展望
这项在真实高等教育场景中开展的研究证明，VR可以成为海洋生态学教育中一个强大而有效的工具。它不仅能够弥补实地体验机会的不足，对抗生态学家的“经验灭绝”趋势，还能通过提升海洋素养，培养学生的亲环境行为意向和全球公民意识。成功的VR教育应用关键在于设计能带来积极感官刺激和高度存在感的体验，同时将晕动症等副作用控制在最低限度。未来，开发更多与海洋素养原则及VR关键特性（交互、具身）紧密结合的教育内容，并进一步探索VR对长期行为改变的实际影响，将是重要的研究方向。这项工作为扩展现实（XR）技术在海洋科学乃至更广泛的高等教育中的应用，提供了有价值的实证依据和设计启示。
