《npj Science of Learning》：Embodied word learning in schools and sustained attention in virtual reality
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本研究針對(duì)傳統(tǒng)二語(L2)詞匯教學(xué)中"寄生式"學(xué)習(xí)的局限性，探索了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)能否通過具身化學(xué)習(xí)體驗(yàn)提升瑞典初中生的詞匯習(xí)得效果。研究人員比較了VR主動(dòng)組裝物體與PC被動(dòng)觀看兩種學(xué)習(xí)方式，發(fā)現(xiàn)整體上PC組的單詞回憶成績(jī)更優(yōu)。然而，持續(xù)注意力(SART)才是學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子：高注意力組在PC學(xué)習(xí)中表現(xiàn)更好，而低注意力組在兩種條件下無顯著差異。該研究揭示了注意力個(gè)體差異在技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)中的調(diào)節(jié)作用，為個(gè)性化教育技術(shù)設(shè)計(jì)提供了重要啟示。
在全球化日益深入的今天，掌握第二語言已成為現(xiàn)代教育的重要目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的二語詞匯教學(xué)往往采用"寄生式"學(xué)習(xí)方法——簡(jiǎn)單地將新單詞與母語對(duì)應(yīng)詞進(jìn)行配對(duì)。這種教學(xué)方式與嬰幼兒習(xí)得母語的自然過程形成鮮明對(duì)比：嬰兒是通過多感官探索和身體互動(dòng)來建立牢固的詞匯-概念聯(lián)結(jié)的。根據(jù)統(tǒng)一競(jìng)爭(zhēng)模型理論，寄生式學(xué)習(xí)建立的語義表征較弱，這可能是許多二語學(xué)習(xí)者 struggling with second language learning 的重要原因。
具身認(rèn)知理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)與思維不能脫離進(jìn)行這些過程的身體和環(huán)境。從這一視角看，語言使用和學(xué)習(xí)都是具身化的，根植于感覺運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，并 situated in a learning context。這為改進(jìn)二語教學(xué)提供了理論啟示：如果能讓二語學(xué)習(xí)更接近母語習(xí)得的體驗(yàn)性和多模態(tài)特點(diǎn)，或許能建立更強(qiáng)的概念表征。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其沉浸式和交互式特點(diǎn)，被視為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的理想工具。它能夠創(chuàng)造逼真的三維環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者通過身體動(dòng)作與環(huán)境互動(dòng)，理論上可以促進(jìn)更 deep learning。
然而，現(xiàn)有關(guān)于VR教育效果的研究結(jié)論不一，特別是在語言學(xué)習(xí)領(lǐng)域。多數(shù)研究聚焦大學(xué)生群體，對(duì)學(xué)齡兒童的研究較為缺乏。此外，VR學(xué)習(xí)可能受到個(gè)體認(rèn)知差異的影響，如執(zhí)行功能和工作記憶等因素可能調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)效果。特別值得注意的是，持續(xù)注意力這一與日常學(xué)習(xí)表現(xiàn)密切相關(guān)的認(rèn)知功能，在VR學(xué)習(xí)研究中的角色尚未得到充分探討。
為解決這些知識(shí)空白，發(fā)表在《npj Science of Learning》上的這項(xiàng)研究進(jìn)行了一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)照實(shí)驗(yàn)。隆德大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)招募了73名瑞典初中生，采用交叉設(shè)計(jì)比較了兩種學(xué)習(xí)條件：一種是沉浸式VR環(huán)境，學(xué)生動(dòng)手組裝虛擬物體；另一種是PC條件下的被動(dòng)觀看，學(xué)生觀看相同物體的組裝過程。研究使用古老的農(nóng)具范式，確保所有單詞和物體對(duì)參與者都是全新的，模擬了母語習(xí)得的直接形義聯(lián)結(jié)過程。
研究團(tuán)隊(duì)采用了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方法：基于Unity引擎開發(fā)的定制化VR學(xué)習(xí)環(huán)境，配備Meta Quest Pro頭顯和手部控制器，實(shí)現(xiàn)了物體組裝的交互功能；心理物理學(xué)測(cè)試軟件PsychoPy用于實(shí)施PC學(xué)習(xí)任務(wù)和詞匯回憶測(cè)試；持續(xù)注意力響應(yīng)任務(wù)(SART)評(píng)估參與者的 sustained attention；LLAMA語言能力測(cè)試評(píng)估一般語言學(xué)習(xí)能力；VR頭顯內(nèi)置的眼動(dòng)追蹤技術(shù)則用于分析學(xué)習(xí)過程中的注視行為。
學(xué)習(xí)條件與持續(xù)注意力
結(jié)果顯示，PC學(xué)習(xí)條件下的單詞回憶成績(jī)顯著高于VR條件，這一發(fā)現(xiàn)與VR技術(shù)必然增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果的普遍假設(shè)相悖。然而，當(dāng)將SART測(cè)量的持續(xù)注意力納入分析后，學(xué)習(xí)條件的主效應(yīng)不再顯著，而持續(xù)注意力成為詞匯習(xí)得的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這種條件差異主要存在于高持續(xù)注意力組，而對(duì)于低注意力組，兩種學(xué)習(xí)條件的效果相當(dāng)。這表明，持續(xù)注意力能力是理解不同學(xué)習(xí)者如何從VR技術(shù)中獲益的重要因素。
VR行為測(cè)量
研究人員分析了VR環(huán)境中的三項(xiàng)行為指標(biāo)：注視書面單詞的時(shí)間比例、組裝物體所需時(shí)間以及觀察階段旋轉(zhuǎn)物體的程度。有趣的是，這些行為測(cè)量均未顯著預(yù)測(cè)詞匯學(xué)習(xí)效果。然而，這些指標(biāo)揭示了與年齡和性別相關(guān)的行為模式：年長(zhǎng)學(xué)生注視單詞時(shí)間更長(zhǎng)，組裝速度更快；男生旋轉(zhuǎn)物體的程度高于女生。這些發(fā)現(xiàn)提示，VR環(huán)境中的學(xué)習(xí)行為存在個(gè)體差異，這對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)具有啟示意義。
研究結(jié)果挑戰(zhàn)了"技術(shù)越先進(jìn)學(xué)習(xí)效果越好"的簡(jiǎn)單假設(shè)。PC條件下的優(yōu)勢(shì)可能源于認(rèn)知負(fù)荷差異——VR環(huán)境雖然更具沉浸感和趣味性，但可能增加了額外的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，從而影響了詞匯這種陳述性知識(shí)的學(xué)習(xí)。這與CAMIL模型的觀點(diǎn)一致：沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境可能促進(jìn)程序性知識(shí) acquisition，但可能不利于事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)。
持續(xù)注意力的調(diào)節(jié)作用尤為值得關(guān)注。對(duì)于注意力較弱的兒童，相對(duì)簡(jiǎn)化的PC環(huán)境可能無法提供足夠的 engagement，而結(jié)構(gòu)化的VR環(huán)境可能通過減少外部干擾支持了他們的學(xué)習(xí)。這提示我們，教育技術(shù)的有效性可能高度依賴于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知特征，一刀切的解決方案可能并不存在。
研究的局限性包括：訓(xùn)練周期較短（每個(gè)單詞僅暴露一次），詞匯測(cè)試方式可能不夠敏感，以及VR任務(wù)設(shè)計(jì)可能未充分體現(xiàn) situated learning 的原則。未來研究可探索更自然istic的VR學(xué)習(xí)場(chǎng)景，融入社交互動(dòng)元素，延長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間，并測(cè)量長(zhǎng)期 retention 效果。
這項(xiàng)研究的意義在于，它超越了簡(jiǎn)單比較"哪種技術(shù)更好"的范式，揭示了注意力個(gè)體差異在教育技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵作用。研究結(jié)果提示，教育技術(shù)的實(shí)施需要考慮學(xué)習(xí)者的認(rèn)知特征，而非簡(jiǎn)單追求技術(shù)先進(jìn)性。對(duì)于在教育實(shí)踐中如何合理利用VR技術(shù)，本研究提供了重要的實(shí)證依據(jù)：雖然VR可能不是詞匯學(xué)習(xí)的神奇解決方案，但對(duì)于特定認(rèn)知特征的學(xué)習(xí)者，它可能提供傳統(tǒng)方法無法替代的價(jià)值。
最終，這項(xiàng)研究呼吁更加精細(xì)化和個(gè)性化的教育技術(shù)研究路徑，考慮學(xué)習(xí)者特征、學(xué)習(xí)任務(wù)類型和技術(shù)設(shè)計(jì)特征的復(fù)雜交互作用。只有通過這種細(xì)致入微的 approach，我們才能充分發(fā)揮技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)的潛力，為不同需求的學(xué)習(xí)者創(chuàng)造最適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境。
