早期采用者中虚拟现实学习应用的在线探索性研究

摘要

本文描述了西班牙虚拟现实早期采用者的特征，以及他们对虚拟现实技术在学习和教育应用方面的兴趣与偏好。为此，我们设计了一份在线问卷，并对互联网上主要虚拟现实论坛的117名用户进行了访谈。

摘要

虚拟现实（VR）展现出巨大的教育潜力，因为它能够模拟任何期望的情境或事件，从而在应对当前教育挑战方面发挥重要作用。尽管VR可能提供无限的学习可能性，但如果用户不愿意将虚拟设备应用于教育，那么在时间、金钱和精力上的投入都将徒劳无功。因此，评估第一代VR用户的教育兴趣并明确他们当前的需求至关重要。为此，本研究设计了一份在线问卷，并通过私有服务器的SaaS（软件即服务）平台进行发放。样本包括117名早期VR采用者，他们通过西班牙一个主要的信息与通信技术门户网站招募而来。为了吸引参与者，我们在主论坛上发布了一个主题帖，该论坛专注于VR的进展及其潜在应用。收集到回复后，我们分析了12个变量之间的关系（采用Snedecor F检验进行均值对比，以及使用卡方检验和Sommer d系数进行列联分析）。结果显示，当前VR用户的典型特征为：男性，年龄超过35岁，具有大学学历，并且最近（<1年）购买了VR设备。关于这些用户感兴趣的教与学应用，本研究中仅有13.7%的参与者将VR用于教育目的，但有28.2%的人表示感兴趣，这表明可能由于缺乏相关应用或学习体验，阻碍了VR在教育中的实际使用。近一半的早期采用者希望使用VR技术进行学习，并对VR与教育之间的关系持某种乐观态度，尤其是较年轻的用户。

引言

信息与通信技术正在迅速发展，使人与人之间的沟通和交流变得更加便捷，缩短了人们相互联系和互动所需的距离与时间。然而，通过技术手段建立的这种联系，与面对面交流相比仍然显得贫乏且受限¹。

虚拟现实（VR）在模拟物理体验方面取得了重大进展，使我们能够在感觉真实的计算机环境中进行交互，获得身临其境和亲近感。这正是虚拟现实在众多重要科技公司的技术发展规划中占据重要地位的主要原因之一。然而，若要满足潜在客户的需求，开展虚拟现实相关研究对于实现这一目标至关重要²。

在西班牙，如同在大多数西方社会一样，首批能够提供可接受沉浸体验的商用头戴式显示器（HMD）的出现³，提升了人们对虚拟现实（VR）的兴趣，推动了软件和VR体验的开发。例如，目前一些最重要的VR研究来自西班牙，如多次因其产品获奖的Vertical Robot⁴，以及享有国际声誉的Tessera Studios和Dual Mirror Games。自2015年以来，教育和科学领域也经历了研究和应用型教育实践的全面爆发，这一点在Aznar-Díaz、Romero-Rodríguez和Rodríguez-García的综述中已有体现⁵。

大多数大学已经意识到虚拟现实（VR）不仅将在商业和工业领域发挥关键作用，还将在许多科学学科中占据重要地位。因此，各高校正在积极推进多项研究与创新工作。例如，阿方索十世大学在全球范围内率先将虚拟现实模拟与增强现实技术应用于未来医生的培训中 "UAX 虚拟模拟医院"，为全球独有。此外，该大学还将虚拟现实技术应用于社会、心理及教育研究领域⁶.

几十年前互联网普及以来，不同的教育方法逐渐发展为所谓的电子学习（e-learning），越来越多的大学正在采用这一模式^7,8。这种在线学习系统旨在通过技术手段实现远程教育，其中一些技术是专门为该目的而开发的，而另一些则是被引入并适应于教育用途。然而，在人际互动方面，电子学习仍存在一定的局限性。在这方面，虚拟现实（VR）显著减少了这些不足，使人与人之间的互动更加便捷且比其他任何技术都更逼真。同时，VR充分利用了技术为我们提供的各种可能性，创造出近乎无限的发展机遇³。例如，VR可使我们穿越宇宙或海底，观察恐龙，探索微观世界，甚至以模拟方式体验与特定经历和社会事件相关的情感。因此，VR可能成为一种至关重要的教育资源，帮助教师更好地吸引学生关注课堂内容^9,10,11。

然而，并非虚拟现实（VR）的各个方面都是积极的，其一些缺点也必须加以考虑。如上所述，如果潜在的受训者和学生不愿意使用VR，或更倾向于其他形式的电子学习（尽管这些形式可能范围较窄，但更符合他们的真实兴趣和偏好），那么开发新的、具有教育意义的VR应用将是徒劳的。因此，VR与学习之间理想关系的建立，不仅取决于充满吸引力的可能性，更重要的是，必须以真实的社会需求和实际诉求为基础。我们必须意识到，VR最近才受到企业关注，全球使用过该技术的人口尚不足1%。此外，VR仍是一项处于发展初期的技术，若未亲身使用过，便难以真正理解。这一点也解释了为何VR周围存在诸多偏见，这些偏见源于无知，或源于社会对新事物的恐惧^12，13。

为了弥合虚拟现实技术潜在应用与实际需求之间的差距，有必要了解那些在头戴式显示器（HMD）一进入市场便立即购买的早期采用者所抱有的期望。这些用户对技术创新具有极强的吸引力，因此并不畏惧购买可能在商业上成功或失败的新产品。因此，与普通人群不同，这些新产品周围的不确定性并不会影响他们。正因如此，他们能够率先发现尚未在市场上确立的虚拟现实技术的真实潜力。相应地，他们能够提供真实用户层面的信息，使其成为本研究的宝贵信息来源。

作为一种抽样方法，我们设计了一份在线调查问卷，由具有代表性的早期采用者便利样本填写。参与者来自一个西班牙语门户网站的虚拟现实论坛，该网站专注于通信与信息技术、数字娱乐及电子游戏，拥有超过46万名用户和每月一千万次访问量¹⁴（材料表）。我们发布了一个主题帖，在不到两个月的时间内获得了2,000次访问。通过超链接进入问卷的参与者均回答了所提出的所有问题。

迄今为止，在西班牙这是唯一一个拥有专门的虚拟现实论坛且主题帖超过400个的网站。约有76,000名早期VR采用者在此发布消息和帖子，讨论市场上所有的头戴式显示器（HMD）及平台¹⁵。因此，这是获取同质性便利样本的早期VR采用者的最佳场所。根据Jager、Putnick和Bornstein¹⁶的观点，当一个亚群体在一种或多种社会人口学因素上具有同质性时，我们能够以更清晰的可推广性来估计研究结果，从而更准确地描述总体效应和亚群体差异。此外，这种方法还能消除异质性便利抽样中常见的潜在偏倚。

我们的研究目标是：（1）研究早期采用者的特征；（2）考察虚拟现实（VR）作为教育技术的现状，确定其实施程度；（3）评估早期采用者对VR作为学习工具的接受程度。

方案

该方案已提交至内布里哈大学科学与伦理委员会，由一组外部专家对该流程进行了审查和验证。根据《赫尔辛基宣言》¹⁷的建议，参与者需签署书面知情同意书方可参加本研究，同时已向参与者明确说明，他们不会被置于任何实验性条件下。

1. 研究工具的设计

1. 设计问卷初稿以实现研究目标（参见作为补充文件1提供的问卷样稿）。
   注意：初稿使用 Microsoft Word 编写，以便于共享和修改。问题类型包括单选题、多选题和开放式问题，并按不同主题分页归类：

• 第1页：必须接受书面的知情同意书。
• 第2页：参与者的 demographics 和社会数据。
• 第3页：关于先前VR体验的描述性信息以及使用频率。
• 第4页：对VR的主观意见和态度。
• 第5页：关于VR在教育中未来发展的看法³。

1. 将草案发送给三位来自研究团队外部的社会科学与技术领域专家。该委员会的任务是依据科学指南，对实验设计（包括伦理方面和研究设计）进行评审。同时，他们还必须对研究工具进行验证，评估其在项目目标背景下的条目理解性（包括问题及可能的答案选项）。
2. 根据专家组提出的意见，设计问卷的最终版本（参见补充文件2），以便与项目研究报告一并提交至科学与伦理委员会。
   注：我们获得了内布里哈大学委员会在科学性和伦理性方面的积极评价（内布里哈大学委员会的积极评价文件见补充文件3）。此外，该委员会还对整个研究过程进行了后续监督。

2. 将问卷调整以适应安全服务器的在线规范

1. 作为平台的注册用户（需事先通过添加个人信息完成注册流程），登录私有服务器的软件即服务（SaaS）主页面（参见材料表），然后选择从零开始创建您的问卷（参见图1）。

图1：如何从零开始创建问卷。 （1）点击 新建调查 图标；（2）选择 从零开始创建您的调查。请点击此处查看此图的放大版本。

2. 通过具有私有服务器的 SaaS 创建包含问题及可能答案的问卷多个页面。
   注意：在此步骤中，重要的是遵循专家小组在验证过程中提出的相关建议。同时，在向参与者提供的说明中，应正确解释所提出的问题以及需要填写的答案类型（例如，开放式、封闭式、单选或多选等）（见图2）。

图 2：如何设计问卷。 （1）编辑问卷；（2）添加并配置页面和问题；（3–5）设计页面、问题和答案。 请点击此处查看此图的放大版本。

3. 创建并保存问卷后（最终问卷见补充文件2），返回平台主菜单，选择该问卷，然后点击开放｜关闭公开调查图标，使问卷对参与者开放。随后，点击获取问卷链接图标，选择一种参与者访问问卷的方式（例如通过电子邮件或网页嵌入链接、网页中的iframe、网页弹出窗口、呼叫中心计算机的链接等，参见图3）。
   注意：开发最终工具的标准如下：（1）问卷必须能够通过任何具备互联网连接的电子设备完成（如平板电脑、个人计算机、智能手机）；（2）每位参与者仅可填写问卷一次（为此，所选系统必须能够通过识别用于访问和完成问卷的设备IP地址，记录已参与用户的资讯）；（3）所选系统必须始终保障参与者的匿名性，并将数据存储于安全的私有服务器上。

图3：如何获取调查问卷的链接。（1）打开调查问卷；（2）点击获取调查问卷链接图标；（3）选择所需的方法。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 取样方法

1. 以注册用户身份登录互联网门户（注册时必须填写完整的个人资料），在VR论坛中创建一个主题帖以详细说明该研究（参见材料表）。发布指向在线私有服务器上托管的调查问卷的超链接（参见图4）。

图4：如何在VR论坛中发起一个主题。 （1）点击 Sistemas VR 图标；（2）点击 NUEVO HILO 图标；（3,4）撰写包含问卷链接的帖子。请点击此处查看此图的放大版本。

2. 以平台注册用户身份进入 SaaS 主页面，选择已创建的问卷，然后点击 结果。在弹出菜单中，点击图标 问卷，直接访问已填写的问卷。通过 SaaS 筛除所有不完整或有误的问卷（见 图 5）。

图5：如何剔除所有不完整或有误的问卷。（1）点击结果图标；（2）点击导出图标；（3）剔除所有不完整或有误的问卷。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 当问卷在排除无效问卷后达到最低参与者数量（>100）时，以平台注册用户身份登录 SaaS 主页面，选择相应问卷，点击图标 Open/Close Public Survey 以结束调查，防止其他人员继续参与（再次参见 图3 中的步骤1）。
   注意：本研究的参与者为117名拥有VR头戴显示器（HMD）（西班牙境内任意型号）的VR用户（21名女性，96名男性）。最终117名参与者的样本是从578份问卷经过筛选和过滤后获得的，其中排除了大量未完成提交的案例以及36份不完整的问卷，数据未施加其他任何筛选条件。关于参与者的平均年龄，总体均值为 μ = 36.91 岁，标准差为 σX = 6.39（女性：μ = 36.19，σ_X = 7.50；男性：μ = 37.07，σ_X = 6.15）。

4. 统计分析

1. 以平台注册用户身份进入 SaaS 主页面，选择已创建的问卷，然后点击 结果 图标。在弹出菜单中，点击 导出，并选择弹出选项中的详细报告（高级电子表格格式），格式为 文本，扩展名为 .csv（参见 图 6）。当参与者完成问卷后，将其以 .csv 格式导出至电子邮件账户，以便将数据保存在安全、私密且受保护的位置。

图6：如何将数据导出以用于统计软件包。（1）点击结果图标；（2）点击问卷图标；（3）在详细选项中选择文本和csv格式。请点击此处查看此图的放大版本。

2. 打开统计分析软件（参见材料表），选择文件菜单 | 导入数据 | CSV 数据。选择之前保存的 .csv 文件。此过程可将匿名数据转换为统计分析软件包所需的分析格式（参见图7）。

图7：如何在统计软件包中导入数据。 选择 文件菜单 | 导入数据 | CSV 数据。请点击此处查看此图的放大版本。

3. 选择需要进行统计分析的变量（“性别”、“年龄”、“教育资格”、“当前与正规教育的直接关系”、“以往使用高端VR头戴显示器的经验”、“个人VR头戴显示器的级别”、“使用VR的年数”、“使用频率”、“将VR用于教育目的的情况”、“对将VR用于教育目的的兴趣”、“对虚拟现实未来教学潜力的乐观程度”以及“对虚拟现实未来教学潜力的乐观程度”），并删除统计软件包生成的.sav文件所导入的其余信息。
4. 使用统计软件包通过Cronbach's Alpha评估问卷的内部一致性。具体操作为：选择分析菜单 | 量表 | 信度分析，并将所有变量移入信度分析对话框中。最后，点击确定图标以生成所需结果（见图8）。
   注意：该问卷具有较高的信度和内部一致性，Cronbach's Alpha值为α = 0.826。

图8：如何评估问卷的内部一致性。 选择 分析菜单 | 量表 | 可靠性分析。请点击此处查看此图的放大版本。

5. 使用统计软件包进行描述性分析。针对定量变量“年龄”，计算算术平均值和标准差等描述性统计量。对其他变量则分析其频数分布。执行该分析时，依次选择 分析菜单 | 描述性统计 | 频率，输出结果后，再选择 分析 | 描述性统计 | 描述（见 图9）。

图9：如何进行数据的描述性分析。 选择 分析菜单 | 描述性统计 | 频率，输出结果后，再选择 分析 | 描述性统计 | 描述。请点击此处查看此图的放大版本。

6. 使用统计软件包进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）。为此，请选择 分析菜单 | 比较均值 | 单因素方差分析，以及在 单因素方差分析 对话框中将“Age”设为因子，其余变量设为因变量（参见 图10).
   注意：此过程应针对每个名义变量（“性别”、“当前与正规教育的直接关系”、“以往使用高端VR头戴式显示器的经验”、“将VR用于教育目的的使用情况”、“对将VR用于教育目的的兴趣”、“对虚拟现实未来教学潜力的乐观态度”、“对虚拟现实未来教学潜力的乐观态度”）以及有序变量（“教育资格”、“个人VR头戴式显示器的级别”、“使用VR的年数”和“使用频率”）分别进行。输出结果展示了统计显著性 "年龄" 作为离散定量变量，通过使用 Snedecor F 分布比较均值进行分析（不假设方差齐性）。

图10：如何进行单因素方差分析（One-Way ANOVA）。 选择 分析菜单 | 比较均值 | 单因素方差分析（One-Way ANOVA）。请点击此处查看此图的放大版本。

7. 对列联表进行卡方检验，以检验变量之间是否存在关联，并使用Somers' d来反映关联的强度和方向。为此，请进入 分析菜单 | 描述性统计 | 交叉表，在“交叉表”对话框中，点击 统计，选择 卡方 和 Somers' d 选项，然后点击 继续（见 图11）。
8. 在 交叉表 对话框中，将一个名义或有序变量移至“行”，其余变量移至“列”。此过程必须对每一行中的变量重复进行，已分析过的变量应予以排除，以获得它们之间的所有相关性。

图11：如何进行卡方检验和Somers d检验。 （1）选择 Analyze 菜单 | Descriptive Statistics | Crosstabs；（2）选择 Chi-squared 和 Somers' d 选项。请点击此处查看此图的放大版本。

结果

表1展示了分类变量（名义变量、二分变量和有序变量）的频数分布，以及区间尺度变量“年龄”的均值和标准差。

分类变量
性别	水平	频数	百分比
这是一个二分变量，即男性或女性。	男性	96	82.1
	女性	21	17.9

讨论

本研究探讨了西班牙早期采用虚拟现实（VR）技术的用户特征，并评估了他们对将VR用作学习工具的兴趣。因此，该研究与其他相关研究共同为VR在课堂教学中的实际应用前景提供了新的视角⁹。

VR设备的用户实际上遍布各地，因此无法通过物理位置来识别和定位他们。基于这一原因，唯一可行的寻找方式是通过VR用户为获取信息而访问的VR论坛和网站。综上所述，我们不仅需要利用虚拟空间对VR用户进行调查，而且必须采用在线问卷的形式进行。

寻找样本较为复杂，因为首批VR头戴式显示器（HMD）上市时间尚不足3年。需要指出的是，不应将技术的成熟度与普及度混为一谈：尽管许多人从未体验过VR，但其可能已具备相当的流行度。这进一步缩小了研究的目标人群和样本范围。寻找VR用户是另一项需要克服的困难，因为该群体具有异质性，兴趣及社会人口学特征各不相同，且难以接触和定位。此外，他们使用不同的VR头戴式显示器（例如PlayStation VR：PSVR、Oculus Rift、HTC Vive、Windows Mixed R...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Encuestafacil.com 软件即服务（SaaS）	Encuestafacil.com	2019	Encuestafacil.com 私有数据服务器中的软件即服务
社会科学统计软件包（SPSS）	IBM	24	用于数据统计分析的软件包
Elotrolado.net 在线门户中的虚拟现实论坛	New EOL, S.L.	2019	elotrolado.net 是一个西班牙语网站，专注于通信与信息技术、数字娱乐和电子游戏，拥有超过 46 万名用户和每月一千万次访问量。迄今为止，它是唯一一个设有专门虚拟现实论坛的西班牙语网站，拥有超过 400 个主题帖。约 76,000 名早期虚拟现实采用者在此发布消息和帖子，讨论市场上所有头戴式显示器（HMD）及相关平台。