kmo检验和kmo检验和bartlett球形检验在主成分分析artlett球形检验是信度还是效度（kmo检验和bartlett球形检验在主成分分析）

虚拟仿真实验教学对本科生外语学习绩效的影响机制研究

陈忆浓 张玉双

上海电机学院

摘 要：近年来，虚拟仿真技术在外语教学领域日益受到关注。文章以比格斯3P教学模型为理论基础，通过问卷调查探究了虚拟仿真实验教学对本科生外语学习绩效的影响机制，考察了外语学习投入、仿真实验教学参与度、外语学习绩效三者之间的关系。结果表明，虚拟仿真实验教学对本科生外语学习绩效具有正向影响，学习投入在其中发挥了中介作用。基于此，文章提出如下建议：（1）在高校外语课堂中推广虚拟仿真实验教学；（2）注重学习者在虚拟仿真实验教学中的交互与反思；（3）充分发挥教师的引导作用，创设以学生为中心的学习情境；（4）将传统的教学方法和教育技术相结合。

关键词：虚拟仿真实验教学；外语学习投入；外语学习绩效

一、引言

《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》和《中国教育现代化2035》等文件的发布是我国教育信息化的重要标志。将教育信息化技术应用于科研管理和教学改革是提高本科课堂教学质量的有效途径。2010年以前虚拟仿真（Virtual Reality，VR）技术仍处于起步期，主要运用于军事、航天等高端领域的能力训练（Sherman & Craig，2003 ; Craig et al.，2009）。随后，虚拟仿真技术开始运用于广告、游戏、市场营销、教育等领域。

我国虚拟仿真实验教学的发展可大致划分为三个阶段，即2011—2015年的探索与尝试阶段、2016—2018年的开发与建设阶段、2019年至今的应用与创新阶段（董桂伟等，2021）。2011年，虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用已经引起了许多学者的关注和讨论（蔡卫国， 2011）。研究显示，虚拟仿真实验教学对学习者的学习具有促进作用，有助于提高学习者的学习效果（ Yang，2010 ; Lan，2015 ; Wang et al.，2019 ; Symonenko et al.，2020 ）。其中，该技术对医学、物理、数学和科学学科具有显著的正向影响；对体育和英语学科具有中等程度的正向影响（田元等，2021）。相对于理工科，虚拟仿真技术用于人文社科类的研究起步较晚，在全国虚拟仿真实验教学课程共享平台（www.ilab-x.com）的支持下，目前已有3250个示范性虚拟仿真实验教学项目，其中文学类项目仅92个。截至2021年，我国已建立30个文学类国家级虚拟仿真实验教学项目，占总数的4.1%，其中虚拟仿真技术用于新闻学、广播电视学、网络与新媒体的相关研究发展最快，且建设质量高。在外语教学方面，虚拟仿真实验教学以其特殊的沉浸性与互动性在增强外语学习动机方面有显著效果。近年来，有研究探讨在线外语学习投入对学习效果的促进作用，但关于虚拟仿真实验教学、学习投入及学习效果三者之间关系的探讨较少。因此，本研究旨在探究虚拟仿真实验教学对本科生外语学习绩效的影响机制，并进一步验证学习投入的中介作用。

二、理论基础和假设

2.1 虚拟仿真实验教学分析模型构建

20世纪70年代，比格斯提出了“3P教学模型”。3P教学模型把学习看作由输入到输出的整体过程，并将其划分为三个阶段：学习前提（Presage）、学习过程（Process）和学习结果（Product）。学习前提分为学习者的主体因素和教学环境因素，其中学习者的主体因素包括学习者前期的知识储备、对课程的学习兴趣、学习者自身的学习能力及学习方法；教学环境因素包括教学气氛、教学内容、教师专业技能和课程评价等。在学习过程中，学习者的学习方式是影响学习效果的重要因素。学习者的学习方式分为表层学习和深层学习，且学习方式与学习动机、学习策略有着密切联系。表层学习方式缺乏自我认知，通过机械记忆的方式来学习，内在的学习动机与学习策略缺乏一致性；深层学习方式是基于学习者的内部动机，更多关注知识的多元价值及意义，对学习者的发展产生深刻影响（Ganotice & Chan，2018 ; 纪春，2019）。综上，本文基于比格斯的3P教学模型构建虚拟仿真实验教学分析模型（图1）。

本研究中的学习前提指虚拟仿真实验教学参与度。学习者通过键盘、鼠标、语音或者VR设备参与到虚拟仿真实验教学环境中。学习过程指学习者参与虚拟仿真实验教学时的外语学习投入。在参与的过程中，学习者通过与教师、其他学习者和虚拟仿真设备之间有序的交互过程影响认知投入、行为投入、情感投入，进一步促进了其学习表现。学习结果根据 Eisner（1979）和 Alexander et al.（1991）的研究可分成两类：一是认知结果，主要包括知识结果和技能结果；二是非认知结果，包括信念的转变或者价值观的发展。

图1 虚拟仿真实验教学分析模型

2.2 虚拟仿真实验教学参与度对外语学习者学习绩效的影响

学习有效性评估通常是采用学习成果评价，且这种评价方式已经成为新的发展趋势。本研究中虚拟仿真实验教学环境下的外语学习绩效主要分为学习者认知能力（包括语言能力和学习成绩）的改变以及非认知性学习绩效（包括学习体验、学习成就感、学习满意度）的改变。例如，与传统的教学方法相比，虚拟仿真实验教学能改善外语学习体验，促进学习者学习策略和学习动机的发展，从而提高学习者的学习效率和学习质量。本研究在上述分析的基础上，提出如下假设：

H1：虚拟仿真实验教学能提升外语学习者的学习绩效

H1-1：虚拟仿真实验教学能提升学习者的认知性学习绩效

H1-2：虚拟仿真实验教学能提升学习者的非认知性学习绩效

2.3 虚拟仿真实验教学对外语学习者学习投入的影响

本研究中的外语学习投入主要包括参与虚拟仿真实验教学时学习者的认知投入、行为投入和情感投入。认知投入指学习者为了达到外语学习目标而采取的各种方法与策略并对整个学习活动进行监控与调节（ Chao et al.， 2020 ）;行为投入指在虚拟仿真实验教学环境下学习者的行为，包括学习时间的投入、活动强度和努力程度（ Balwant， 2017 ）;情感投入指与教师、其他学习者和设备交互中的学习体验以及整个活动过程中的满意度等。文献梳理结果显示，针对虚拟仿真实验教学与学习投入之间关系的看法存在分歧。有学者认为，虚拟现实环境在增强学习动机方面的积极作用是预测学习投入最主要的因素（ 郑春萍等， 2021 ）。为了进一步探究虚拟仿真实验教学对外语学习投入的影响效应，笔者提出如下假设：

H2：虚拟仿真实验教学能提升学习者的外语学习投入

H2-1：虚拟仿真实验教学能提升学习者的认知投入

H2-2：虚拟仿真实验教学能提升学习者的行为投入

H2-3：虚拟仿真实验教学能提升学习者的情感投入

2.4 学习投入在虚拟仿真实验教学和学习绩效之间的中介作用

目前，国内外仅有少数学者探讨虚拟仿真环境中的学习投入与外语学习绩效的相关性。鉴于此，本文聚焦虚拟仿真环境下学习者学习投入对外语学习绩效的作用，并构建虚拟仿真实验教学影响因素理论模型（图2）。具体而言，虚拟仿真环境下学习投入与外语学习绩效是紧密相连的。在虚拟仿真环境下，学习者较高的认知投入、行为投入、情感投入会对外语学习绩效起到积极作用。在上述分析的基础上，笔者提出如下假设：

H3：学习投入在虚拟仿真实验教学和学习绩效之间起中介作用

H3-1：虚拟仿真实验教学通过影响认知投入的提升从而促进学习绩效

H3-2：虚拟仿真实验教学通过影响行为投入的提升从而促进学习绩效

H3-3：虚拟仿真实验教学通过影响情感投入的提升从而促进学习绩效

图2 虚拟仿真实验教学对学习绩效的影响模型

三、研究设计

3.1 问卷设计

本研究设计的“虚拟仿真外语类课程学习情况问卷调查”包括“虚拟仿真外语类课程使用基本信息”（共4个题项）和“虚拟仿真外语类课程学习投入影响因素调查”（共23个题项）两部分。其中，学习投入测量题项主要包括：认知投入（6个题项）、行为投入（5个题项）、情感投入（4个题项）以及虚拟仿真学习绩效（8个题项）。问卷采用李克特5级量表形式，5=“非常不符合”， 1=“非常符合”。

背景变量主要从学习者参与虚拟仿真实验教学的类别、语言种类、课程数量等角度进行思考，关注其在虚拟仿真实验教学中的参与度。学习投入量表设计参考经典UWES学习投入量表，结合学习者网络学习环境中的学习投入量表编制。学习绩效量表设计参考 Eisner（1979） 和 Alexander et al.（1991） 提出的学习绩效概念编制。设计完成后的问卷首先邀请业界的专家、学者进行审核，逐步修改和完善，然后展开小范围的预调查，根据调查对象的反馈结果对问卷再一次进行修改，并最终确定问卷（表1）。

表1 问卷题项设计与参考来源

3.2 数据收集

本研究利用“问卷星”平台共发放线上问卷400份，共回收问卷359份。剔除未使用过虚拟仿真平台、答卷时间少于300秒、题目填写不完整、答案全部相同以及答案前后矛盾的问卷，共收集有效问卷311份，问卷有效回收率为77.75%，可以进行进一步的分析。

3.3 信效度检验

笔者对311份问卷数据进行了信度和效度检验，结果显示，KMO值为0.920，Bartlett球形度检验的显著性为0.000，表明样本数据适合进行因子分析。

四、结果与讨论

4.1 虚拟仿真实验教学测量模型检验

为了确保研究结论的可靠性和有效性，本研究对测量模型的信度与效度进行检验，共六个变量，包括虚拟仿真实验教学、认知投入、行为投入、情感投入、非认知性学习绩效、认知性学习绩效（表2）。数据分析结果显示，六个变量的Cronbach’s α值均高于0.7，属于高信度范围。组合信度（CR）是衡量模型内在质量的重要指标，本研究中的六个变量的CR值均高于0.6，表明测量模型具有良好的信度和较高的内部一致性。

在效度检验方面，KMO值在0.608～ 0.889，显著性值小于0.002，说明问卷数据适合进行因子分析。此外，采用验证性因子分析法对问卷数据进行收敛效度检验，因子载荷数高于0.5为标准数值。由表3可知，测量指标的因子载荷数符合标准的要求。同时，解释提取平方和载入值超过50%，说明建立的模型具有良好的效度。

表2 测量模型的信度检验

表3 测量模型的效度检验

4.2 路径分析

本文采用AMOS软件，参考结构方程模型统计方法对数据与模型之间的拟合程度进行检验（表4）。从表4可以看出，各项检验指标基本达到了拟合指标值的标准，其中卡方与自由度比值为1.777（X2/df<3.0），符合标准值要求；比较拟合指数（CFI）为0.899，与标准值0.9相近；增量拟合指数（IFI）为0.900，达到标准值的要求；非赋范拟合指数（TLI）为0.888，接近标准值0.9;渐近残差均方和平方根（RMSEA）为0.060，达到标准值的要求；模型中的标准化误差均为正常值（S.E.>0）。综上所述，各项指标参数的显著性检验符合标准，所有的指标值基本符合参数检验标准。

表4 模型拟合指数

从结构方程模型分析（图3）可以看出，首先是自变量到中介变量，即学习者参与虚拟仿真实验教学的程度对认知投入、行为投入、情感投入均具有显著影响，其影响路径值分别为0.279、0.359、0.615;其次是中介变量到因变量，学习者认知投入对学习绩效的影响路径值为0.28，并在95%的置信区间显著；学习者行为投入、情感投入对学习绩效的影响路径值为0.31、0.34，并在99%的置信区间显著；最后，是自变量到因变量环节，学习者参与虚拟仿真实验教学的程度对学习绩效影响的路径系数为0.32，在“虚拟仿真实验教学参与度—学习投入—学习绩效”的研究模型中，情感投入对学习绩效的影响效应最显著，行为投入次之。

图3 模型假设验证及路径系数

4.3 影响效应分析

从图3可以看出，这些变量的相互关系非常复杂，既有直接效应也有通过中介变量变化的中介效应。从直接效应结果来看，通过模型假设和路径系数的检验可以得出：第一，虚拟仿真实验教学参与度对外语学习绩效的直接效应值为0.32，假设H1得到验证。第二，虚拟仿真实验教学参与度对认知投入、行为投入、情感投入的直接效应值分别为0.279、0.359、0.615，假设H2-1、H2-2、H2-3得到验证，并进一步验证了在虚拟仿真实验教学中，学习者参与程度对学习者学习表现有较大的影响。此外，从中介变量的中介效应结果来看，虚拟仿真实验教学参与程度对外语学习者学习绩效具有直接影响，并能通过外语学习投入间接地影响学习者的外语学习绩效。因此，在虚拟仿真实验教学中，外语学习投入是影响外语学习绩效的一个中介变量。结果显示，外语学习者学习投入对外语绩效有很大的影响，其直接效应值为0.32，间接效应值为0.19，但没有足够的研究数据证明达到核心关键影响，假设H3得到验证。

五、建议与反思

本研究基于比格斯3P教学模型，探究了虚拟仿真实验教学对本科生外语学习绩效的影响机制，研究发现：第一，虚拟仿真实验教学对外语学习者的学习绩效具有显著影响；第二，虚拟仿真实验教学对外语学习者的学习投入有显著影响；第三，学习者的认知投入并不会对学习绩效产生明显影响，而行为投入和情感投入是影响学习绩效的重要因素。基于以上研究结果，本文就如何提高学习者的外语学习绩效提出如下建议。

5.1 扩大虚拟仿真实验教学在高校外语课堂中的应用

教学情境因素是3P教学模型的前提因素之一，包括教师个人特征以及使用的教学手段和评估方法等。由上述分析可知，学习者参与虚拟仿真实验教学的程度对外语学习者学习投入与学习绩效均有显著影响。

全国高校外语类专业使用虚拟仿真实验教学课程的数量较少，如何使参与到虚拟仿真实验教学的外语学习者增多，力求在动态中学习、发展、创新，从而提高其学习绩效，进一步扩大虚拟仿真实验教学在高校外语课堂的应用是当务之急。当前，高校使用的外语类虚拟仿真课程多为口语类和演讲类。其他类型的课程建设相对较少，高校外语类专业可以根据学习者的实际需求，建设外语阅读类、写作类、听力类虚拟仿真实验项目。此外，现有的虚拟仿真实验教学交互模式包括以下几种：键盘交互、鼠标交互、语音交互、平板/手机交互、VR手柄交互/VR头盔交互。由于VR手柄交互/VR头盔交互模式对实验室及相应设备要求较高，大部分虚拟仿真平台的交互模式都集中于前四种。进一步扩大VR手柄交互/VR头盔交互模式，可以提升学习者使用虚拟仿真平台的沉浸感和体验感等，从而提升学生的外语学习绩效。

5.2 注重学习者在虚拟仿真实验教学中的交互与反思

3P教学模型在过程阶段依靠学习者的学习投入和参与程度来提高教学质量，强调互动合作的作用。研究结果显示，虚拟仿真实验教学参与程度对外语学习者的学习投入具有积极作用。其中，情感投入和行为投入显著度更高。由此可知，虚拟仿真实验教学可以有效提升外语学习者的情感体验，增强其学习动机。项目开发者可以通过完善虚拟仿真平台的功能，提供丰富优质的学习内容及资源，增加学习者与教师、同伴之间的互动和交流等方式丰富学习者的学习体验；通过提高学习者对课程知识内容的掌握程度、参与虚拟仿真课程的学习兴趣及意愿，从而提升虚拟仿真实验中的交互应用。此外，也可以通过完善虚拟仿真实验课程的评价方式增强学习者的学习反思。教师可以在实验的热身环节、实验结束、实验完成一段时间后进行测试，通过学习者在不同时间段的测试成绩比较，从知识掌握度和牢固度两方面评估学习者的学习效果

5.3 充分发挥教师引导作用，创设以学生为中心的学习情境

3P教学模型提倡教师和学生共同构建教学过程，以学生为中心，促进学生与教师、学习环境、同伴之间的交互（Ganotice & Chan， 2018）。虚拟仿真实验教学作为一种新的教学形式，虽然在一定程度上能提高学生的学习投入，但是机器占主导地位的教学方式势必会削弱教师的作用，改变传统“以教师为中心”的课堂活动模式。近几年来，针对虚拟现实环境中的教师角色和教师发展的研究较少（郑春萍等， 2019）。在虚拟仿真环境下，教师的角色从知识的关注者转变为学习环境的构建者。角色的转变帮助教师更好地观察、分析学习者的学习情况，并选择适当的教学方法，提升学习者的外语学习效果。教师需要在不断变化的技术和教学环境中充分发挥引导作用，有效地利用技术。

5.4 将传统教学与教育技术相融合

虚拟仿真实验教学有其弊端。先进的教育技术资源引入课堂后，传统的“教师—学习者”教学模式转变为“教师—媒体—学习者”的模式，这种模式给学习者提供更多的交流和互动的机会。但教育技术容易成为注重效率而不注重人的个性的工具，这与马斯洛、罗杰斯等人提出的人本主义理论强调“以人的发展为中心”的思想相违背。新的教学技术和手段不断融入“以学生为中心”的教学中，如何发挥技术正面、积极的影响作用也是虚拟仿真技术面临的一大难题。有学者提出要将虚拟仿真实验教学“内嵌”到传统教学中（刘新刚，2021）。在教学中，利用现代技术资源，配合使用传统教学手段，合理地将虚拟仿真实验教学嵌入到教学中，才能使教育技术真正为学习者、为课程服务，最大化提高教学效果，从而推动教育的健康发展。

六、结语

近年来，虚拟仿真实验教学在外语教育领域受到越来越多的关注。本文以3P教学模型为基础，探究了虚拟仿真实验教学对外语学习者学习绩效的影响。结果显示：首先，在虚拟仿真实验教学中，学习者学习绩效有显著变化。其次，虚拟仿真实验教学对学习投入产生了显著影响。再次，学习投入在虚拟仿真实验教学与学习绩效之间发挥中介作用。整体而言，本研究证明虚拟仿真实验教学通过影响本科生外语学习的情感投入、行为投入以及认知投入，进而提升学生的外语学习绩效。该研究也存在一定局限，研究取样范围主要来自上海，缺乏一定的均衡性。下一步笔者将继续围绕虚拟仿真实验教学进行纵向追踪实验，比较实验组与对照组使用虚拟仿真实验教学的情况，进一步探究虚拟仿真实验教学对外语类学生学习绩效的影响。

参考文献

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作者简介

陈忆浓，上海电机学院，领域：计算机软件及计算机应用；教育理论与教育管理；中国语言文学。

张玉双，上海电机学院外国语学院院长，教授，博士，省级教学名师，奉贤区人大代表。2005-2013年先后担任长春大学公共外语教研部主任，兼任吉林省大学外语教学研究会秘书长，吉林省外语学会副秘书长，东北师范大学、吉林师范大学硕士生导师；期间在爱尔兰都柏林大学圣三一学院做访问学者。2014-2018年担任上海商学院外语学院院长。曾先后主持完成省部级以上课题10余项，在省部级以上刊物公开发表论文50余篇，主编教材10余本，第一完成人获省级高等教育教学成果二等奖等省部级奖项7项。主讲本科、研究生课程10余门。

转载声明：本文原载于《外语电化教学》2022年第3期第52-57，100页，引用请以期刊版为准。本文仅用于学术交流，如有侵权请后台联系小编删除。

转载来源：外语电化教学

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