研究发现，用VR能提升学生上网课状态

发布日期：2023-02-22 17:49 浏览：

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视频网课的教育模式成为过去三年间的常态，而视频网课的学习效果，却一直被家长诟病。根据调查，家长对当前视频网课存在不同的隐忧，他们的隐忧主要来自三方面。

首先，久坐电脑前对健康的担忧，现在网课都是采用视频形式，学生在电脑前伏案学习，很容易出现眼睛疲劳和肩颈酸胀，造成近视或者颈椎前倾，甚至影响孩子生理发育。其次，学习状态和效果受影响学生在校与老师面授，因为有熟悉的教室环境，这会给学生一种心理暗示：在教室会“切换”学习状态，而在家里就很难展示这样状态。很多学生出现在家上网课表现出容易走神、思维迟钝的现象。这在心理学上叫“情景效应”（Smith & Vela, 2009）。就像很多上班族在家就容易“躺平”一样，环境对心理的暗示作用不可小觑。第三，较差的教学监管机制，在家里没有老师的直接监督，学生学习动力会明显退步。学生在面授的学习动力主要靠自我驱使和老师监管两方面[浙江大学，2018]，但家里没有老师监管，缺乏外部动力的情况下，学生只能内部自我动力来学习，而往往很多学生自我驱动力较弱。

近日，厦门大学展开了一项用VR网课对比传统视频网课的研究[N=30,22days]，结果发现用VR上网课的方式能够改善学生的思维状态。研究团队发现，通过VR上课可以帮助学生提升血氧浓度，使其思维状态更好从而改善学习效果。同时通过6Dof的自由互动，还能使僵化的肩颈肌肉放松，减少颈椎前倾和驼背的风险。

学生利用VR进行文史学习

使用VR学习过程中血氧状态测试

研究人员监控了两组样本（分别使用VR上课和传统视频上课）的平均血氧变化，发现VR组的平均血氧值高出1.9%。专家认为这种改变可能的原因是：由于传统视频网课需要保持久坐状态，坐姿会缩小胸腔的空间，这意味着呼吸时肺部没有足够的空间来舒张，暂时性地限制了填充肺部和滤进血液的氧气容量，但VR里面保持全身的交互活动会改变这一状态。所以人在积极思考问题的时候喜欢来回走动，类似的轻运动能触发更高血氧浓度，帮助人们获得高质量思考。人的很多自然反应其实是内在生理活动的驱动。美国得克萨斯公共卫生学院发表的“站着学习比坐着学习更容易集中注意力”也验证了这个结果。（注：青少年血氧正常范围值通常为95%—100%）

血氧进入“轻运动”状态

数据显示：VR组平均血氧含量97.6%，对照组平均血氧含量95.7%，VR组比对照组血氧含量提升1.9%。这说明VR组的学习方式（轻运动）过程中血氧饱和度更高。“很明显，这种方式的授课比起传统网课更有利益帮助大脑清醒，我们在后续的跟进测试中也发现了由此带来的改变”厦门大学的研究人员提到。

VR对青少年肩颈部疲劳测试

研究人员还通过EDA监测了每日课程期间测量学生的生理皮电变化。这可以帮助他们了解学生的肌肉疲劳状态，结合心理测评，可以了解学生特定部位的疲劳程度。

数据显示：VR组比传统网课组肌肉骨骼活跃程度高54%。两组被试者分别在课程期间抽取10分钟EDA皮电数据监测肌肉活跃量，数据越高代表肌肉活跃量越强。VR组EDA均值3.34，对照组EDA均值2.17，生理皮电汗腺分泌与肌肉活跃度有密切关系，可看出VR组肌肉活跃度更高，相对于传统网课组，VR组在肩颈部位的6自由度交互设计能降低伏安久坐的疲劳程度。

骨科主任医师郑娟认为：这种方式或许能帮助学生缓解肩颈疲劳，改善或预防颈椎前倾甚至驼背问题。

VR模拟教室的学习环境对学习动机的影响

实际上，这种沉浸式教学带来的改变还不止以上。研究人员还发现：VR沉浸式氛围可以帮助学生进入仿佛教室授课的心理状态，心理学上称为“情景效应”。因为在家里天性就是放松，而在教室就容易产生学习氛围。VR模拟的教室环境能够帮助学生摆脱家里面的“躺咸鱼”状态。

研究人员让样本根据学习动机自评量表对在校课堂的参与程度、环境陈列、反馈效率、学习兴趣打分，并在22天学习后，分别对VR环境和传统网课环境的四项学习动机自评打分，并与每个人真实学校课堂环境自评结果相比。其中，VR组环境成列、学习兴趣维度高于学校课堂。研究人员认为可能是因为VR模拟课堂的环境陈列根据课程内容做出更高的匹配度，增强学习氛围，同时VR课程内容的身临其境感和多样化的道具辅助使用，让学生更容易对学习过程产生兴趣。（学习动机量表1-5分，分数越高代表动机越明显）

研究中两组样本每日学习后填写学习意愿量表，共填写22次，所产生的自身学习意愿趋势如图所示：VR组平均学习意愿为4.7，对照组为2.2，VR组的学习意愿更强烈，是对照组的2倍。尤其可以看到随着时间推移，VR组的学习意愿能持续保持高位。研究人员认为依然可能跟VR的沉浸体验有关系。（学习意愿量表5分制，1-5代表学习的意愿程度。）而这一发现与哈里斯和里德（Harris & Reid, 2005）研究发现一致：“VR可以提高儿童的学习动机水平”。

关于长期佩戴对视力影响问题的探讨

目前行业普遍认为VR对视力影响较小，基于VR可以帮助改善视力是有一定依据的，由于VR是模拟真实世界，它欺骗大脑，而大脑控制我们的睫状肌。目前大多数VR设备的虚焦距都在2米左右，睫状肌就会控制晶状体改变屈度，帮助在VR里看清远处的画面，而并不会让眼睛只聚焦在很近的屏幕上。

这很像我们放松眼睛常用的“看远方”类似的效应，从这个角度VR确实对视力有一定积极作用。且可查询的医学领域研究[Guodongyu,ZhejiangUniversity,2017]也肯定了VR对视力的积极影响。

为什么很多人觉得眼部疲劳？引起眼部疲劳的原因很多，研究人员认为可能的原因有：a）很多VR设备眼罩位置的透气性差，眼部的汗液蒸发会让人感到局部闷热潮湿，从而引起眼部不适.b）眼周肌肉被长时间挤压出现眼眶周围肌肉疲劳。c）可能有极轻微的蓝光影响，但越来越多研究人员却倾向于忽略VR的蓝光损害。生活中灯泡，电视等都会产生蓝光，并且太阳是最大蓝光辐射源，但人们并没有因此改变日常出行。

配重均匀佩戴舒适的设备可能有效缓解眼部疲劳

眼部是个敏感部位，它周围连接都各种神经，大脑，面部，肩颈等。这些神经网络会互相牵制，然而眼部神经对这些压力的反应非常敏锐。如果佩戴较轻且配重均匀的设备，它对头部、面部、肩颈、眼眶的压力较小的话，眼部疲劳感可能会大大降低。

疫情虽然结束，但我国对网课的态度却并不是大众期待的样子。与之相反，官方态度很明确：网课不会取消，它不仅仅是疫情防控的产物，更是新的一种教学模式，这个改变过程可能会遇到阻力，但它代表了未来趋势。其实，当VR/AR/MR，甚至ChatGPT这些产品技术出来与网课深度整合后，很可能引发教育的根本变革，国家是有这个前瞻性的。另外，与病毒共存实际也是线下和线上共存的时代。

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