鄭玲 劉革平 謝濤 陳娟菲 張可

【摘要】

虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)對計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)（CSCL）有重要的能供性，但如何將其更好地應(yīng)用于教育實(shí)踐是一個頗具爭議的問題。針對協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)者認(rèn)知、技能、情感的影響效果以及不同知識類型、學(xué)段和VR類型的調(diào)節(jié)效應(yīng)，本研究采用元分析方法對2007—2019年間VR支持下協(xié)作學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行量化分析;使用隨機(jī)效應(yīng)模型對得到的40篇有效文獻(xiàn)進(jìn)行效應(yīng)值（ES）計(jì)算。結(jié)果顯示：在協(xié)作學(xué)習(xí)中，VR比傳統(tǒng)非VR的方式更有效（ES=0.427），對學(xué)習(xí)者認(rèn)知、技能、情感均有中等程度的正向影響;VR對不同學(xué)習(xí)階段的協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著性差異（p>0.05），但對K-12階段的干預(yù)相對突出（ES=0.499）;在不同知識類型的協(xié)作學(xué)習(xí)中，VR對學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著性差異（p>0.05），但對程序性知識的學(xué)習(xí)作用稍強(qiáng)（ES=0.436）;不同類型的VR對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響存在顯著性差異（p<0.05），其中虛擬世界的應(yīng)用效果較弱（ES=0.320）。

【關(guān)鍵詞】? 虛擬現(xiàn)實(shí);協(xié)作學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)效果;元分析;調(diào)節(jié)效應(yīng);能供性;CSCL

【中圖分類號】? ?G434? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】? A? ? ? ?【文章編號】? 1009-458x（2021）4-0056-09

一、引言

計(jì)算機(jī)支持下的協(xié)作學(xué)習(xí)（Computer Supported Collaborative Learning，CSCL）是教育技術(shù)學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)等領(lǐng)域的重要研究方向之一（楊剛， 等， 2010），如何構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境以及學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的交互設(shè)計(jì)是在線學(xué)習(xí)范疇的重要研究內(nèi)容（李海峰， 等， 2019）。虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)能夠創(chuàng)建與現(xiàn)實(shí)場景類似的學(xué)習(xí)環(huán)境，給用戶以身臨其境的體驗(yàn)，滿足學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性的要求。協(xié)作學(xué)習(xí)是VR教育應(yīng)用中一個重要發(fā)展方向（趙一鳴， 等， 2016），通過VR構(gòu)建學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者的協(xié)同不再限制在一般網(wǎng)絡(luò)空間和傳統(tǒng)課堂，協(xié)作學(xué)習(xí)可通過共同的虛擬空間開展，學(xué)習(xí)者合作探究活動更為豐富自然（Monahan， Mcardle， & Bertolotto， 2008）。VR與協(xié)作學(xué)習(xí)的結(jié)合對CSCL研究領(lǐng)域來說是一項(xiàng)有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景的創(chuàng)新，其高度的沉浸感和互動性帶來的潛在效益引發(fā)了廣泛關(guān)注，無論是在學(xué)術(shù)研究還是教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域，基于VR的CSCL已成為國內(nèi)外教育界關(guān)心的熱點(diǎn)問題。本研究將聚焦如下兩個問題：①相比傳統(tǒng)方式的協(xié)作學(xué)習(xí)，VR是否更利于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、技能和情感的提高？②在基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)中，不同知識類型、學(xué)習(xí)階段、VR類型對學(xué)習(xí)效果的調(diào)節(jié)效應(yīng)如何？

二、相關(guān)研究進(jìn)展

計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步推動了傳統(tǒng)教育的變革，技術(shù)對學(xué)習(xí)的支持作用會影響教學(xué)設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而影響其學(xué)習(xí)效果，塔米姆等（Tamim， Bernard， Borokhovski， Abrami， & Schmid， 2011）的研究表明技術(shù)可有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。吉布森（Gibson， 2014）和諾曼（Norman， 1988）等將工具或技術(shù)所提供的行為可能、作用能力概念化為能供性（Affordance），即事物對象、技術(shù)能夠提供的功能作用。技術(shù)能供性關(guān)鍵在于那些決定如何使用該技術(shù)的技術(shù)基本屬性或特征，它是國際教育技術(shù)領(lǐng)域中一個經(jīng)常使用的術(shù)語，在技術(shù)應(yīng)用的研究中通過能供性的探索有助于進(jìn)一步分解技術(shù)的特定特征如何影響學(xué)習(xí)者體驗(yàn)（John & Sutherland， 2005; Limperos， Buckne， Kaufmann， & Frisby， 2015）。

交流與協(xié)作對在線學(xué)習(xí)的重要性不言而喻，盡管當(dāng)前CSCL隨時間的推移在互動性上有所進(jìn)步，但在其提供真正刺激、真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)之前，仍有一些問題需要解決。VR對協(xié)作學(xué)習(xí)有獨(dú)特的能供性，其能供性對開展更豐富、有效的協(xié)作學(xué)習(xí)具有推動作用，高度的沉浸感和互動性為CSCL帶來了巨大的潛在效益。對于學(xué)習(xí)者來說，通過VR參加學(xué)習(xí)可以帶來更多的互動，這種共享的虛擬環(huán)境有助于學(xué)習(xí)者在視覺上更清楚地了解自己的同伴并允許實(shí)時交談討論得到即時的反饋，盡管身處不同地理位置仍感覺與同伴在同一空間（Monahan， et al.， 2008）。安德烈亞斯等（Andreas， Tsiatsos， Terzidou， & Pomportsis， 2010）對虛擬世界“第二人生”（Second Life，SL）在協(xié)作學(xué)習(xí)中的適用性進(jìn)行了評估，提出SL具備補(bǔ)充、增強(qiáng)面對面的互動，改進(jìn)以往的遠(yuǎn)程協(xié)作和交流方式的能供性。技術(shù)的能供性與其技術(shù)特征緊密聯(lián)系，VR對協(xié)作學(xué)習(xí)的能供性將落實(shí)在技術(shù)本身和學(xué)習(xí)過程的整合上。目前，不少研究人員利用VR對協(xié)作的能供性開發(fā)了各式各樣的支持協(xié)作學(xué)習(xí)的VR系統(tǒng)，包括虛擬世界（Khanal， 2014）、虛擬仿真（Ke & Carafano， 2016）、虛擬游戲（Ke & Moon， 2018）?；赩R的協(xié)作學(xué)習(xí)涵蓋各個學(xué)習(xí)階段和學(xué)科領(lǐng)域，從K-12階段（Ke， et al.， 2016）到職業(yè)培訓(xùn)（Lorenzo， 2014）再到高等教育（Nakayama & Jin， 2012），從外語交流（Zheng， Young， Brewer， & Wagner， 2009）到協(xié)作運(yùn)動訓(xùn)練（Chen， et al.， 2019）再到醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)（S?derstr?m， H?ll， Nilsson， & Ahlqvist， 2012; Khanal， 2014），VR技術(shù)都扮演著重要角色。但如何基于其技術(shù)能供性開展良好的教育實(shí)踐是當(dāng)前研究的難點(diǎn)，在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)效果的影響也是頗具爭議的問題。

對基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)效果，當(dāng)前研究主要得出三種結(jié)論：一是VR協(xié)作和傳統(tǒng)非VR方式對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響無顯著差異?？{爾（Khanal， 2014）將VR應(yīng)用于醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)在VR協(xié)作和傳統(tǒng)協(xié)作中，醫(yī)學(xué)生表現(xiàn)并無顯著差異，提出VR可作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)方式。同樣支持此觀點(diǎn)的陳等（Chen， et al.， 2019）介紹了“ImmerTai”系統(tǒng)，以沉浸式方式進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作運(yùn)動訓(xùn)練，研究者衡量和比較在VR環(huán)境和傳統(tǒng)個人計(jì)算機(jī)環(huán)境中學(xué)生的學(xué)習(xí)成果（學(xué)習(xí)時間、質(zhì)量和整體效率），結(jié)果發(fā)現(xiàn)良好的VR體驗(yàn)可以顯著加快學(xué)生的學(xué)習(xí)速度，但不一定能提高學(xué)習(xí)效果。

二是相比傳統(tǒng)協(xié)作方式，VR協(xié)作能夠顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。Hwang等（Hwang & Hu， 2013）以小學(xué)五年級數(shù)學(xué)幾何知識為學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對受試者小組提出的幾何問題解決方案進(jìn)行評分，發(fā)現(xiàn)基于VR協(xié)作的實(shí)驗(yàn)組幾何學(xué)習(xí)成績明顯優(yōu)于無VR的對照組。S?derstr?m等（2012）研究比較了兩種學(xué)習(xí)條件（基于屏幕的VR放射學(xué)模擬器和傳統(tǒng)的PowerPoint幻燈片演示文稿）下的學(xué)習(xí)效果，研究的重點(diǎn)是在小型協(xié)作小組中工作的牙科學(xué)生如何交流探討以及他們在射線照相解釋方面的熟練程度，36名參與者隨機(jī)分配到模擬訓(xùn)練小組（SIM）或常規(guī)訓(xùn)練小組（CON）中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模擬SIM組學(xué)習(xí)者在前測和后測的結(jié)果之間表現(xiàn)出顯著的提高，而常規(guī)CON組則沒有。Wang等（2012）人的研究也支持上述觀點(diǎn)，研究者把“第二人生”作為學(xué)習(xí)環(huán)境探究其對中國學(xué)生外語交流的影響，發(fā)現(xiàn)在英語成績測試中SL實(shí)驗(yàn)組的測試得分要顯著高于對照組得分，SL虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境對學(xué)生的外語學(xué)習(xí)產(chǎn)生了積極影響。

三是從不同層面探討學(xué)習(xí)效果，VR協(xié)作和傳統(tǒng)非VR方式各有優(yōu)劣。鄭等（Zheng， et al.， 2009）研究了虛擬世界Quest Atlantis（QA）中的英語學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)在中學(xué)英語學(xué)習(xí)中，虛擬世界組和非虛擬世界組在英語成績測試上沒有顯著差異，但虛擬世界組的學(xué)生的自我效能感、對英語的態(tài)度要好于非虛擬世界組。認(rèn)為虛擬世界可以為各地區(qū)的英語學(xué)習(xí)者提供互動空間，增強(qiáng)他們的信心和舒適度，并有助于他們克服英語學(xué)習(xí)的文化障礙。Moskaliuk等（2013）則認(rèn)為虛擬培訓(xùn)環(huán)境適用于需要團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行協(xié)作和交互的復(fù)雜任務(wù)，他們比較了三種訓(xùn)練條件（虛擬條件、標(biāo)準(zhǔn)條件和控制條件），參加者是在行動中接受過地面部隊(duì)與直升機(jī)機(jī)組人員之間溝通訓(xùn)練的警察，學(xué)習(xí)成果和知識轉(zhuǎn)移被作為因變量測量。其研究結(jié)果證實(shí)，在知識獲得方面虛擬訓(xùn)練環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)一樣有效，在知識轉(zhuǎn)移方面虛擬訓(xùn)練甚至更有效，但關(guān)于培訓(xùn)的感知價值，標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)要優(yōu)于虛擬培訓(xùn)?？{爾等（Khana， et al.， 2014）提出，在高級心臟生命支持（ACLS）課程中，VR協(xié)作培訓(xùn)具有傳統(tǒng)培訓(xùn)難以集成的潛力，他們設(shè)計(jì)了用于ACLS的新型協(xié)作VR模擬器系統(tǒng)，在VR虛擬協(xié)作環(huán)境中，學(xué)習(xí)者可得到各項(xiàng)操作的詳細(xì)評分、反饋和交互。將使用基于VR的ACLS培訓(xùn)模擬器的新型方法與傳統(tǒng)ACLS培訓(xùn)相關(guān)的功效和績效結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在程序性知識協(xié)作學(xué)習(xí)中，給予充分反饋的VR組的學(xué)習(xí)效果與傳統(tǒng)面對面培訓(xùn)學(xué)習(xí)組無顯著性差異，給予有限反饋的VR組學(xué)習(xí)效果則較差。

綜上所述，由于學(xué)習(xí)階段、學(xué)習(xí)內(nèi)容、技術(shù)應(yīng)用等的區(qū)別，VR對協(xié)作學(xué)習(xí)的影響效果尚未有明確統(tǒng)一的結(jié)論。目前，大部分研究關(guān)注VR對學(xué)習(xí)效果影響的某一個具體方面，沒有對VR綜合效應(yīng)進(jìn)行分析，在某種程度上限制了VR潛能的進(jìn)一步開發(fā)，同時也不能以動態(tài)、系統(tǒng)和客觀的方式評價VR教育應(yīng)用?；赩R的學(xué)習(xí)效果受多種因素影響（史鐵君， 2008;高媛， 等， 2016），這些因素導(dǎo)致了在一些研究中得到不同的結(jié)論，不同條件下學(xué)習(xí)效果的差異及其顯著性是當(dāng)代VR研究所需考慮的問題。已有研究（王雪， 等， 2019;周榕， 等， 2019;李寶敏， 等， 2019）指出，VR并非適用所有情況，應(yīng)根據(jù)教學(xué)系統(tǒng)的不同要素合理使用。協(xié)作學(xué)習(xí)效果存在多種影響因素，是內(nèi)外部各個條件對學(xué)習(xí)者作用下的結(jié)果（余亮， 等， 2013; 李文昊， 等， 2016; 彭梓涵， 等， 2019）。當(dāng)前，支持協(xié)作學(xué)習(xí)的VR系統(tǒng)類型豐富多樣，用于各類知識，覆蓋了各個學(xué)習(xí)階段的學(xué)生，基于VR的協(xié)作是否適用于所有的學(xué)習(xí)階段與知識類型的協(xié)作學(xué)習(xí)，不同的VR類型對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響是否存在差異，這也是探究VR對協(xié)作學(xué)習(xí)的能供性時必須明晰的問題。

三、研究方法

傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述在對同一研究主題的文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析時，一般通過頻次分析的方法對研究樣本進(jìn)行簡單統(tǒng)計(jì)，而統(tǒng)計(jì)的樣本頻次與樣本量的大小具有直接聯(lián)系（鄭蘭琴， 等， 2018）。元分析方法與傳統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述有所差異，它綜合同類研究中多個實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，抽取編碼所需要的研究信息，整合研究數(shù)據(jù)，通過加權(quán)平均處理得到的合并效應(yīng)值對整合后的結(jié)果進(jìn)行展示，因此其效應(yīng)值的生成受樣本量大小的影響較小，研究結(jié)果更加合理、客觀和科學(xué)（毛良斌， 等， 2005）。

本研究通過元分析方法，按照Cooper等提出的元分析過程（Cooper， Hedges， & Valentine， 2009），對協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)效果的影響進(jìn)行綜合探討，以研究VR對CSCL的能供性。

（一）文獻(xiàn)檢索

本研究以虛擬現(xiàn)實(shí)、協(xié)作學(xué)習(xí)為關(guān)鍵詞，在Springer、ERIC、Science Direct、Wiley Online Library、IEEE Xplore Digital Library、Engineering Village、Web of science、Google Scholar等主要的英文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行大范圍組合搜索。搜索范圍限定在2007年至2019年間發(fā)布的英文文獻(xiàn)。其中，所采用的虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵詞為“Virtual Reality”“VR”“Virtual World”“Simulation”，協(xié)作的關(guān)鍵詞為“Collaborat”“Cooperat”“Teamwork”“Multiuser”。為更加精準(zhǔn)地獲得文獻(xiàn)，將檢索到的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入文獻(xiàn)管理軟件Endnote進(jìn)行篩選。首先去除重復(fù)文獻(xiàn)，然后對保留下的文獻(xiàn)中的參考文獻(xiàn)及其施引文獻(xiàn)進(jìn)行再次檢索，也就是進(jìn)行第二輪文獻(xiàn)檢索，盡量使得到的文獻(xiàn)更為全面，借此獲得更豐富的研究數(shù)據(jù)。

（二）篩選標(biāo)準(zhǔn)

元分析方法是一種綜合多個實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果并通過合并效應(yīng)值來考察總體效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法（Cooper， et al.， 2009），初步檢索的文獻(xiàn)并不能完全符合本研究元分析的要求。因此，本研究進(jìn)一步對文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，設(shè)定文獻(xiàn)采納標(biāo)準(zhǔn)：①研究方法必須有實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，排除綜述性和純理論性文章;②必須應(yīng)用了VR，且以促進(jìn)協(xié)作學(xué)習(xí)為研究目的或?qū)嶒?yàn)過程包含學(xué)習(xí)者協(xié)作環(huán)節(jié);③實(shí)驗(yàn)干預(yù)為使用與不使用VR，實(shí)驗(yàn)組使用VR進(jìn)行干預(yù)，排除無對照組的文獻(xiàn);④實(shí)驗(yàn)結(jié)果以學(xué)習(xí)效果作為因變量，文中報告了通過標(biāo)準(zhǔn)化或研究者構(gòu)建的測試衡量的學(xué)習(xí)效果指標(biāo);⑤提供可計(jì)算效應(yīng)值大小的實(shí)驗(yàn)組和對照組數(shù)據(jù)，如平均值Mean、標(biāo)準(zhǔn)差SD和樣本量N?；谝陨蠙z索和篩選標(biāo)準(zhǔn)，本研究最終得到40篇有效文獻(xiàn)。依據(jù)元分析的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和有效性，元分析的研究樣本數(shù)量最好不少于30個（宋偉， 等， 2013），本研究樣本量符合元分析要求。

（三）分析框架

本研究旨在聚焦VR應(yīng)用于協(xié)作學(xué)習(xí)的核心問題，即VR對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響。理解信息技術(shù)對學(xué)習(xí)者認(rèn)知的影響是進(jìn)一步研究測評信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用效果的關(guān)鍵所在（王素芬， 等， 2018; Hu & Hui， 2012）。根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類可將學(xué)習(xí)結(jié)果劃分為三個領(lǐng)域：認(rèn)知領(lǐng)域、技能領(lǐng)域和情感態(tài)度領(lǐng)域?；诖?，為綜合探討協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)效果各個方面的影響，學(xué)習(xí)效果不僅考慮了認(rèn)知層面這一主流學(xué)習(xí)結(jié)果變量，也將技能層面和情感層面納入了VR對學(xué)習(xí)者的影響效果分析中。與此同時，以協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)階段、知識類型、VR類型等因素為調(diào)節(jié)變量。通過認(rèn)知、技能和情感三個層面的學(xué)習(xí)效果以及調(diào)節(jié)變量的引入，綜合評價VR對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響。本研究分析框架如圖1所示。

（四）文獻(xiàn)編碼

為了便于研究分析，對納入的有效文獻(xiàn)特征進(jìn)行編碼，根據(jù)研究需要選擇的編碼元素如下：學(xué)習(xí)階段、知識類型、VR類型和學(xué)習(xí)效果各維度。編碼體系如表1所示。選取兩位教育技術(shù)學(xué)專業(yè)背景的研究生獨(dú)立閱讀原始研究文獻(xiàn)，并分別填寫元分析編碼表。然后由筆者依據(jù)原始研究文獻(xiàn)對編碼表進(jìn)行反復(fù)核查校對，有異議的地方與其他兩位成員協(xié)商，以保證文獻(xiàn)編碼信息的準(zhǔn)確性。收集的數(shù)據(jù)主要包括實(shí)驗(yàn)組、對照組的被試樣本數(shù)、學(xué)習(xí)效果的均值和標(biāo)準(zhǔn)差等。由于不少文獻(xiàn)從多個層面衡量了其VR系統(tǒng)在協(xié)作中的應(yīng)用效果，包含多組數(shù)據(jù)，故在保證獨(dú)立性的前提下分別提取以便充分利用文獻(xiàn)信息。

（五）數(shù)據(jù)分析

本研究使用軟件Comprehensive Meta Analysis （CMA）2.0進(jìn)行元分析，包括效應(yīng)值的計(jì)算、異質(zhì)性檢驗(yàn)、發(fā)表偏倚等。用固定效應(yīng)模型（Fixed Effects Model，F(xiàn)EM）和隨機(jī)效應(yīng)模型（Random Effects Model，REM）以計(jì)算合并效應(yīng)值大?。˙orenstein， Hedges， Higgins， & Rothstein， 2009），采用平均標(biāo)準(zhǔn)差d（Std diff in means）作為效應(yīng)值，并據(jù)此進(jìn)行顯著性差異分析。效應(yīng)值大?。‥ffect Size，ES）是反映效果程度的統(tǒng)計(jì)量，其表示變量之間的接近程度或差異程度。根據(jù)Cohen提出的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)衡量效果，其中ES <0.2表示小效果，0.2 0.8表示大效果（Cohen， et al.， 1988）。

四、研究結(jié)果

（一）發(fā)表偏倚檢驗(yàn)與異質(zhì)性檢驗(yàn)

發(fā)表偏倚是指相對無顯著性意義或無效的研究結(jié)果，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著意義的結(jié)果被報告發(fā)表出來的可能性更大的一種傾向性（夏凌翔， 2005）。鑒于研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)樣本普遍受到發(fā)表偏倚的影響，因此對發(fā)表偏倚進(jìn)行分析不可或缺。為確保樣本具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本研究通過效應(yīng)值分布漏斗圖和Egger檢驗(yàn)（Egger， Smith， Schneider， & Minder， 1997）對樣本的發(fā)表偏倚進(jìn)行檢測識別。如圖2所示，研究樣本效應(yīng)值較為均勻地分布在漏斗上部且位于合并效應(yīng)值的兩側(cè)，位于底部的研究較少，初步顯示樣本不存在發(fā)表偏倚。但漏斗圖法是一種通過定性判斷圖形對元分析樣本是否存在發(fā)表偏倚進(jìn)行評價的方法，其結(jié)論存在較大的主觀因素，在這種情況下觀察人員的差異性可能會導(dǎo)致不一致的結(jié)論出現(xiàn)（Greenland， 1994）。Egger檢驗(yàn)是常見的用于定量評價元分析發(fā)表偏倚的方法之一，其檢驗(yàn)結(jié)果顯示，t=0.216，p=0.829>0.05，說明納入分析的文獻(xiàn)研究發(fā)表偏倚現(xiàn)象可能性不大，所得數(shù)據(jù)分析結(jié)果可靠性高，樣本數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步研究分析。

用Q檢驗(yàn)和I2檢驗(yàn)計(jì)算異質(zhì)性，以便根據(jù)異質(zhì)性分析結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)男?yīng)模型。顯著的Q值即為拒絕同質(zhì)性的零假設(shè)，各個研究的差異顯著，效應(yīng)大小彼此不同。統(tǒng)計(jì)量I2則反映了異質(zhì)性部分在效應(yīng)大小的總變化中的比例。I2值25%表示低異質(zhì)性，50%為中度異質(zhì)性，75%則為高異質(zhì)性（Higgins， Thompson， Deeks， & Altman， 2003）。研究樣本的異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Q=562.084（p <0.001），I2 = 80.074%，說明樣本之間的異質(zhì)性較高。當(dāng)各研究異質(zhì)性較高時，更適合采用REM模型，反之用FEM模型進(jìn)行分析（Borenstein， Hedges， Higgins， & Rothstein， 2010）。鑒于此，本研究選用REM模型進(jìn)行后續(xù)分析。

（二）在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)效果的整體影響

在通過篩選標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)中，共包含40項(xiàng)研究，納入分析的樣本數(shù)據(jù)總計(jì)113組。用于協(xié)作學(xué)習(xí)的VR對學(xué)習(xí)效果的影響從小的負(fù)面影響到大的積極影響，有較為廣泛的變化范圍。對樣本進(jìn)行綜合分析，得到元分析基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表2所示。從表2的REM模型可以看出，合并效應(yīng)值ES大小為0.427，且達(dá)到了統(tǒng)計(jì)意義上的顯著水平（p<0.001），表明VR可以在中等程度上對協(xié)作學(xué)習(xí)中學(xué)生學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生積極而顯著的影響，與傳統(tǒng)非VR的協(xié)作方式相比，VR對學(xué)生整體學(xué)習(xí)效果的提高更有效。此外，合并效應(yīng)值高于報告的技術(shù)對學(xué)習(xí)的整體效應(yīng)0.35（Tamim et al.， 2011），說明將VR用于協(xié)作學(xué)習(xí)相比于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用具有一定優(yōu)勢。

（三）在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對認(rèn)知、技能、情感的具體影響

從認(rèn)知、技能、情感三個層面來衡量VR對學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的具體作用，對其應(yīng)用效果進(jìn)行探討，結(jié)果如表3所示。組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，Q=4.325，p>0.05，說明VR對不同層面的學(xué)習(xí)效果的影響不存在顯著差異。VR對學(xué)習(xí)者認(rèn)知、技能以及情感影響的合并效應(yīng)值ES分別是0.375（p<0.001）、0.566（p<0.001）和0.357（p<0.05），都為中等效果并達(dá)到統(tǒng)計(jì)上顯著水平，說明在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對三個層面學(xué)習(xí)效果都有正向積極的作用，且學(xué)習(xí)效果在學(xué)習(xí)者技能層面相對好于認(rèn)知層面以及情感態(tài)度層面。

（四）調(diào)節(jié)變量的檢驗(yàn)結(jié)果

1. 不同學(xué)習(xí)階段應(yīng)用VR的協(xié)作學(xué)習(xí)效果差異

為了進(jìn)一步探索VR對不同學(xué)習(xí)階段學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響，本研究根據(jù)實(shí)驗(yàn)對象的年齡、學(xué)習(xí)階段將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)，得出結(jié)果如表4所示。從不同學(xué)習(xí)階段來看，目前VR在K-12教育、職業(yè)教育、高等教育三個層次的協(xié)作學(xué)習(xí)中都有應(yīng)用。其中，對高等教育這一學(xué)習(xí)階段的基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)研究最多，而K-12以及職業(yè)教育領(lǐng)域的偏少。根據(jù)組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果，p>0.05，不具備統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明VR對不同學(xué)習(xí)階段的協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響較為穩(wěn)定。K-12、職業(yè)教育和高等教育的合并效應(yīng)值ES分別為0.499（p<0.001）、0.408（p<0.05）和0.393（p<0.001），從整體上看VR對這三個學(xué)習(xí)階段的協(xié)作學(xué)習(xí)效果都具有中等效果的正向提升作用，從具體影響效應(yīng)看VR在K-12教育的協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果較為突出，略高于職業(yè)教育和高等教育。

2. 不同知識類型應(yīng)用VR的協(xié)作學(xué)習(xí)效果差異

在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對不同知識類型學(xué)習(xí)效果的影響結(jié)果如表4所示。VR目前在陳述性知識和程序性知識的協(xié)作學(xué)習(xí)中都有應(yīng)用，不過將VR應(yīng)用于程序性知識學(xué)習(xí)的研究要相對多于陳述性知識類型。從組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果看，p>0.05，未達(dá)到顯著水平，由此可知，VR對陳述性知識和程序性知識的協(xié)作學(xué)習(xí)效果影響不存在顯著差異。從表4可知，陳述性知識和程序性知識的學(xué)習(xí)效果合并效應(yīng)值ES分別是0.416（p<0.001）和0.436（p<0.001），均是正值且略高于0.4，說明VR對兩類知識的協(xié)作學(xué)習(xí)都起到中等效果的促進(jìn)作用。從具體效應(yīng)看，兩類知識的協(xié)作學(xué)習(xí)效果合并效應(yīng)值十分接近，程序性知識的學(xué)習(xí)效果要略微高于陳述性知識。

3. 不同VR類型對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響差異

在所納入的文獻(xiàn)中，為利用VR技術(shù)能供性，研究者根據(jù)需要設(shè)計(jì)VR系統(tǒng)，VR應(yīng)用各有特點(diǎn)。進(jìn)一步探討虛擬游戲、虛擬仿真、虛擬世界這三類的VR應(yīng)用對協(xié)作學(xué)習(xí)效果的影響（如表4所示）。在三類VR應(yīng)用系統(tǒng)中以虛擬世界形式展開協(xié)作學(xué)習(xí)的研究相對較多，而虛擬游戲偏少。根據(jù)組間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果，Q=3.308，p<0.05，說明不同類型的VR系統(tǒng)對學(xué)習(xí)效果的影響具有顯著性差異。游戲、仿真以及虛擬世界的合并效應(yīng)值ES依次為0.606（p<0.001）、0.586（p<0.001）和0.320（p<0.001），可以看出，游戲、仿真、虛擬世界三者間具有一定差異，但它們都具有中等效果。從具體影響效應(yīng)看，游戲形式的VR系統(tǒng)運(yùn)用于協(xié)作學(xué)習(xí)的效果最好，虛擬仿真次之，而虛擬世界雖有一定積極的影響，但影響水平相對較低。

五、討論

近年來相關(guān)研究的數(shù)量不斷增加，表明學(xué)界對基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)興趣日益增加。本研究采用元分析方法對2007—2019年間有關(guān)VR對協(xié)作學(xué)習(xí)作用效果的實(shí)證研究進(jìn)行了系統(tǒng)性的梳理和分析，并剖析了其影響效果在學(xué)習(xí)階段、知識類型和VR類型等調(diào)節(jié)變量上的差異。主要得出以下結(jié)論：①與傳統(tǒng)的協(xié)作學(xué)習(xí)方法相比，總體上VR在提高學(xué)習(xí)成果收益方面更有用，在一定程度上可以改善和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，是一種有效的教學(xué)模式。②VR對于學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的促進(jìn)是多維的，對學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、技能、情感都具有中等程度的影響效果，既能有效提高學(xué)習(xí)者的技能，又能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知及情感。③不同學(xué)習(xí)階段、知識類型、VR類型，VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果皆達(dá)到中等程度，但學(xué)習(xí)階段和知識類型對學(xué)習(xí)效果不起調(diào)節(jié)作用（p>0.05），三者中僅VR類型在基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)中起調(diào)節(jié)作用（p<0.05）。

開發(fā)者的訴求目標(biāo)會對VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。元分析的結(jié)果肯定了VR在教育教學(xué)中的重要性及其對學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)積極正面的促進(jìn)作用，通過分析VR應(yīng)用于協(xié)作學(xué)習(xí)的具體情況進(jìn)一步探知相關(guān)研究爭論不斷的原因，發(fā)現(xiàn)其關(guān)鍵可能在于開發(fā)者對VR協(xié)作系統(tǒng)的訴求方面，它指向了系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)。把VR作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可重復(fù)操作的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境時，其訴求一般是節(jié)約現(xiàn)實(shí)成本，如醫(yī)學(xué)解剖，當(dāng)VR協(xié)作與傳統(tǒng)協(xié)作的學(xué)習(xí)者表現(xiàn)無顯著差異即為達(dá)成系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)（Khanal， 2014）。當(dāng)充分利用VR獨(dú)特的能供性以滿足現(xiàn)實(shí)場景中難以實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)方式（劉德建， 等， 2016）時，研究人員與教學(xué)者對VR協(xié)作系統(tǒng)的應(yīng)用訴求是，相比傳統(tǒng)協(xié)作方式，VR協(xié)作能有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，如數(shù)學(xué)教學(xué)，現(xiàn)實(shí)中其教學(xué)更傾向于對傳統(tǒng)知識的講授，而VR系統(tǒng)高度的沉浸性、想象性、交互性正好能增強(qiáng)其表現(xiàn)形式（Hwang， et al.， 2013）、促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識的協(xié)同構(gòu)建（劉德建， 等， 2016）。

VR具有影響協(xié)作學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、技能、情感的能供性。信息技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)者認(rèn)知信息加工各環(huán)節(jié)間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系，各個維度的相互協(xié)同造成學(xué)習(xí)效果的不同（王素芬， 等， 2018）。VR支持下的學(xué)習(xí)更具現(xiàn)實(shí)感和沉浸感，具備多重表征和感官刺激，在協(xié)作探索和創(chuàng)造知識的過程中有助于學(xué)習(xí)者想象和構(gòu)建各類事物對象。VR協(xié)作從傳統(tǒng)的基于視頻、聲音和文本的在線討論轉(zhuǎn)變?yōu)楦由砼R其境和直觀的交互（丁楠， 等， 2017），支持各學(xué)習(xí)者間的情感表達(dá)以及協(xié)同群體感知（劉小燕， 2011）。在VR環(huán)境中，學(xué)習(xí)者能以多維度、更自然的方式相互交流，以便他們表達(dá)觀點(diǎn)及協(xié)作探究，促進(jìn)學(xué)習(xí)中的有效協(xié)作。在協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境中積極的互動、評估以及交流思想和經(jīng)驗(yàn)，可增強(qiáng)學(xué)習(xí)者的興趣，同時提高他們的批判性思維（Johnson & Johnson， 1986）。但不可否認(rèn)的是，作為一種較為復(fù)雜的新興技術(shù)，VR技術(shù)應(yīng)用所產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷（高媛， 等， 2016）對知識協(xié)同構(gòu)建具有一定阻礙。

VR適合各個學(xué)習(xí)階段、各類知識的協(xié)作學(xué)習(xí)。從目前文獻(xiàn)中已有的對VR協(xié)作學(xué)習(xí)效果的研究數(shù)據(jù)來看，各學(xué)習(xí)階段學(xué)習(xí)者皆能受到VR中等的促進(jìn)作用，不同的學(xué)習(xí)階段并不影響基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)效果。每個學(xué)習(xí)階段有各自的學(xué)段特點(diǎn)，各階段對應(yīng)的學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容、協(xié)作方式等都有很大的不同，若VR協(xié)作系統(tǒng)根據(jù)其學(xué)段特點(diǎn)具體設(shè)計(jì)，VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果在各個階段并不會出現(xiàn)較大差異。不同類型的知識學(xué)習(xí)同樣不影響VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果，VR既適用于學(xué)習(xí)事物“是什么”“怎么樣”的理論知識的協(xié)作探究，又適用于教授關(guān)于“怎么辦”的實(shí)踐技能的協(xié)作培訓(xùn)。需要注意的是，調(diào)節(jié)作用不顯著的原因也可能是目前基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)相關(guān)研究較少，仍然需要后續(xù)研究者通過類似研究對此進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證。VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中的應(yīng)用效果如何還將落腳于VR系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)上，不同的學(xué)習(xí)階段需要學(xué)習(xí)不同的知識內(nèi)容，不同的知識內(nèi)容可通過不同的表征方式呈現(xiàn)，協(xié)作系統(tǒng)研發(fā)時應(yīng)將學(xué)習(xí)內(nèi)容與VR技術(shù)特征進(jìn)行適宜結(jié)合，設(shè)計(jì)出適應(yīng)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)階段、所學(xué)知識特征的交互功能（劉永娜， 等， 2015），才有助于協(xié)作的發(fā)生。

VR具有影響協(xié)作內(nèi)容設(shè)計(jì)的能供性。VR的獨(dú)特特征與其功能和協(xié)作學(xué)習(xí)效果密切相關(guān)，根據(jù)不同學(xué)習(xí)階段學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)、不同知識點(diǎn)的特征等對協(xié)作交互功能及內(nèi)容呈現(xiàn)方式（丁楠， 等， 2017）等進(jìn)行科學(xué)、合理且有針對性的選擇與設(shè)計(jì)，有助于保證VR在協(xié)作中的順利使用。在三類VR協(xié)作系統(tǒng)中，當(dāng)前研究和實(shí)踐主要集中在基于虛擬世界的多人協(xié)作上，但其應(yīng)用效果相對稍弱。剖析其原因可發(fā)現(xiàn)，一般而言，相對于虛擬游戲、虛擬仿真，虛擬世界的場景構(gòu)架、活動范圍雖大于二者，但學(xué)習(xí)的趣味性、針對性略低。多刺激物的設(shè)置使得學(xué)生的注意力易受無關(guān)事物影響（高媛， 等， 2016）。VR并非能直接適用于所有課程的協(xié)作學(xué)習(xí)，不能盲目地應(yīng)用。為了發(fā)揮其潛在的學(xué)習(xí)效益，在具體研究和應(yīng)用中VR系統(tǒng)的開發(fā)需在學(xué)習(xí)目標(biāo)的指導(dǎo)下將學(xué)習(xí)者特征、知識內(nèi)容與技術(shù)特點(diǎn)恰當(dāng)融合，設(shè)計(jì)能夠充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者能動性和創(chuàng)造性的VR協(xié)作活動，將VR對協(xié)作學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用提升到一個更高的水平。這對基于VR的學(xué)習(xí)的發(fā)展來說無疑是一個挑戰(zhàn)。

六、結(jié)束語

VR的發(fā)展促進(jìn)現(xiàn)代學(xué)習(xí)體驗(yàn)的開發(fā)和評估，越來越多的VR系統(tǒng)被應(yīng)用于協(xié)作學(xué)習(xí)，這為研究人員和教學(xué)設(shè)計(jì)者提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前，由于可能存在的VR應(yīng)用方式以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等的差異，VR系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響呈現(xiàn)了廣泛的可變性。對現(xiàn)有基于VR的協(xié)作學(xué)習(xí)文獻(xiàn)的回顧使本研究得出結(jié)論，在協(xié)作學(xué)習(xí)中，與傳統(tǒng)的協(xié)作方式相比，總體上VR在提高學(xué)習(xí)收益方面更有用，其對學(xué)習(xí)者認(rèn)知、技能和情感均起促進(jìn)作用，是一種有效的教學(xué)模式，且存在較大提升空間。有一點(diǎn)需要注意，在協(xié)作學(xué)習(xí)中VR對學(xué)習(xí)效果的影響大小應(yīng)該是批判性的。一方面，它是VR在協(xié)作學(xué)習(xí)中使用效果的一個很好的觀照，是對當(dāng)前的爭議“VR作用于協(xié)作學(xué)習(xí)是否具有實(shí)質(zhì)性應(yīng)用效果”的回應(yīng)。另一方面，應(yīng)具體情況具體分析，這些研究結(jié)果僅作參考。本研究依舊存在研究數(shù)據(jù)樣本量不夠大、分析框架不夠完善以及分類還需要更細(xì)致等方面的不足。因此，未來還需要綜合考慮更多的有關(guān)VR對學(xué)習(xí)效果影響的研究，從而進(jìn)行更為深入完善的分析，才能進(jìn)一步驗(yàn)證VR對協(xié)作學(xué)習(xí)的真正教育價值及其能供性。

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收稿日期：2020-02-22

定稿日期：2020-10-02

作者簡介：鄭玲，碩士研究生;陳娟菲，碩士研究生;張可，本科生。西南大學(xué)教育學(xué)部（400715）。

劉革平，教授，博士生導(dǎo)師，本文通訊作者;謝濤，副教授。西南大學(xué)教育學(xué)部智慧教育研究院（400715）。

責(zé)任編輯 張志禎 劉 莉