大家好，我是研究生颜。我想和大家分享一下我最近读的一篇论文。
论文标题：The effect of educational virtual reality game on primary school students’ achievement and engagement in mathematics
作者： Akman, E., & Çakır, R.
期刊： Interactive Learning Environments
卷号页码： 31(3), 1467–1484
出版年份： 2020年
DOI： https://doi.org/10.1080/10494820.2020.1841800
1. 引言
1.1. 当前的教育课题
分数是小学数学中最抽象且最难教授的内容之一，从四年级到高年级，学生在理解上持续存在困难。常见的错误模式包括：将分子和分母视为独立的数字、将整数的计算规则直接套用到分数上、无法在数轴上正确表示分数等。本报告指出，传统的面对面授课难以进行个别指导，且教科书中的模型与学生的日常生活经验脱节，缺乏具体化的支撑。
1.2. 学习参与度的重要性
学习参与度是预测学业成绩和辍学风险的重要变量，由情感参与（兴趣与态度）、社会参与（课堂中的互动行为）、认知参与（对思考的投入）三个维度构成。学习参与度与学业成绩之间存在正向循环关系，参与度越高，成绩越好，进而进一步提高参与度。然而，作者主张，分数教学的枯燥性容易导致参与度下降，从而产生恶性循环。
1.3. VR技术的教育潜力
VR的三个核心特征是：可以自由探索虚拟空间的导航性、可以与虚拟物体进行实时互动的交互性，以及带来“身临其境”般心理体验的沉浸感。虽然沉浸式数字环境能够提升学习者的兴趣和体验已得到证实，但在小学数学领域的实证研究仍然不足。先行研究表明VR具有提升学习动力和成绩的潜力，但小学数学领域的实证尚不充分。本研究旨在填补这一空白，通过开发VR分数学习游戏，系统地验证其对学业成绩和学习参与度的实际影响。
1.4. 研究问题
(1). VR游戏对小学四年级学生的分数学业成绩有何影响？
(2). VR游戏对学生的数学学习参与度（包含三个维度）有何影响？
(3). 从教师的观察视角来看，学生的学习参与度发生了怎样的变化？
2. 研究方法
2.1. 研究设计
采用混合研究方法，结合了定量研究（通过准实验进行的预测试、后测试、保持测试）和定性研究（教师的观察记录）。设计类型为同时并行设计，同时收集定性和定量数据。
2.2. 研究对象
研究在土耳其萨姆松市的一所私立学校进行，共有64名小学四年级学生（实验组32名，对照组32名）参加。性别分布为实验组男生17名、女生15名，对照组男生13名、女生19名。学校预先按学力将班级平均分配，研究者中立地将实验组和对照组进行了分配。
2.3. 干预教材
实验组使用了VR游戏“Kesfet Kurtul”（探险生存）。这是基于ADDIE模型开发的VR教育游戏，以无人岛生存为故事背景，内容是利用分数知识解谜并逃脱。全书共4章，每章对应一周的学习目标，考虑到视力健康，单次游戏时间设定为10～15分钟。操作方法为视线操作（注视目标几秒钟即可选择），为防止瞎猜，答错后选项的位置和数值会随机改变。辅助功能包括语音引导和提示显示。
对照组采用学校的常规方法，使用3种平板电脑应用和练习册题目进行复习。每周在最后一节数学课上使用1小时，内容经专家认定与VR游戏相当。
2.4. 测量工具
使用分数学业成就测试来测量分数知识和计算能力，并使用学生数学参与度量表来测量情感、社会、认知三个维度。
2.5. 实验步骤
第一周对两组进行预测试，从第二周到第五周的4周内，每周5节数学课中，实验组有1节课使用VR游戏，对照组使用常规方法。第六周进行后测试，第十周（后测试一个月后）进行保持测试。干预期间，教师和研究者同时进行了课堂观察记录。
3. 结果
3.1. 学业成绩
成绩测试结果显示，实验组从预测试平均9.66分提高到后测试18.13分，对照组从11.06分提高到19.53分，两组均较前测有显著提高，但组间未见显著差异。保持测试中，实验组19.53分，对照组20.38分，也无显著差异。核心结论是：VR游戏和常规方法都能有效提高学生的分数学业成绩，且效果在2个月后仍能稳定维持，但两种方法之间不存在统计学上的显著差异，即VR游戏在提高学业成绩方面与常规方法具有同等效果。
3.2. 学习参与度
关于参与度，实验组的整体参与度从3.18维持在3.18，而对照组从3.39下降到3.01。情感参与方面，实验组从3.22上升到3.43，而对照组从3.68下降到3.56；社会参与方面，实验组从2.98下降到2.62，但对照组从2.99大幅下降到2.11，两组间存在显著差异。认知参与方面，实验组从3.35上升到3.50，而对照组从3.49下降到3.37。核心结论是：VR游戏在社会参与维度上显著优于常规方法，虽然在其他维度上没有统计学上的显著差异，但实验组的各项指标均得到维持或上升，而对照组普遍下降，表明VR有效地抑制了参与度的下降。
3.3. 教师的观察记录（定性）
从教师的观察记录中可以看到，有学生说“今天即使身体不舒服也想来学校，因为想玩这个游戏”，体现了内在动机的增强；还有“掉进水里了”、“我现在就在那里”等体现沉浸体验的发言。此外，数学课后学生主动向教师询问与游戏相关的内容，平时数学能力较弱的学生比其他学生更快通关等意外发现也记录在案。学生甚至自发地构思并写下游戏的后续故事，安静且专注地完成了所有部分，无需教师督促。核心结论是：VR游戏引发了学生高水平的参与，包括情感沉浸、沉浸式体验以及自主探索。
4. 讨论
关于学业成绩方面VR未显著优于对照组的原因，可能是因为对照组使用的平板电脑应用也是技术支持型教育手段，两者都优于传统的讲座形式。其他研究也报告了类似的发现，作者主张，VR在成绩上“不逊色”并不意味着无效，反而显示了其作为传统方法替代手段的可行性，且带来了成绩测试无法捕捉到的其他优势。
关于参与度方面VR在社会参与上表现优异的原因，作者认为：VR游戏拥有完整的故事线和情境设定（无人岛生存），激发了共同体验和分享意愿；按章节设计每周保持新鲜感，防止了重复带来的疲劳；沉浸感促进了归属感，“我现在就在那里”这样的心理状态更容易转化为课堂上的积极交流和同伴间的沟通。
关于参与度与成绩的关系，本研究虽未证明VR能提高成绩，但证明了其能维持或提高参与度。考虑到参与度本身是长期学业成功的重要预测变量，且对照组参与度下降的趋势若因干预时间延长可能会最终反映在成绩上，作者主张VR的意义在于切断了负面循环。
关于研究的局限性，作者指出：样本代表性有限（N=64，仅一所私立学校），无法推广到公立学校或其他地区；干预强度仅为每周15分钟的VR体验，持续4周，可能不足以产生更大的效果；VR的沉浸感和故事性本身是附加变量，不能与平板电脑应用完全等同；3D模型和音乐资源不足，可能影响了沉浸体验的上限；新技术的“新鲜感”可能部分促成了实验组参与度的维持（霍桑效应）。
5. 结论
在小学四年级的分数教学中，教育用VR游戏在学业成绩方面显示出与常规技术支持型教学同等的效果。然而，在维持和促进学习者参与度，特别是社会参与维度方面，表现出显著优势，并带来了更积极的主观学习体验。作者得出结论：VR教育的评价不应仅以“分数提高”作为唯一标准，保护学习者的学习动力和课堂参与度也具有重要的教育价值。
感想
对我而言，最大的收获有两点。第一，教育技术的价值不应仅用成绩来衡量。在对照组参与度持续下降的情况下，实验组能够维持住参与度本身就是一项教育成果，我感到兴趣才是长期学习的基础。第二，VR的故事性和沉浸感不仅仅是为了“好玩”，还具有通过共同体验来激发社会参与的教育功能。这种影响虽然不会体现在成绩测试中，但我切实感受到它拥有改变课堂质量的力量。
