基于VR游戏化设计的数字校园学习系统激励机制的研究

引用

随着虚拟现实（VR）与游戏化在教育和文化旅游等领域的融合，校园场景的数字化转型迎来了新的发展机遇。VR技术的运用突破了物理空间的限制，为学生提供了沉浸式的体验，而游戏化设计则通过激励机制增强了学生的参与感。二者的结合为校园休闲娱乐系统的发展开辟了创新的道路。传统的校园休闲活动，例如社团活动和体育锻炼，受限于时间和空间，难以满足日益增长的多样化需求。尽管现有的VR校园系统能够提供虚拟场景，但它们普遍存在着“重展示、轻互动”的问题，缺乏能够持续吸引学生的内在激励机制，导致学生参与时间短、复用率低。此外，这些系统在平衡娱乐性与教育性方面也存在不足，可能会导致学生沉迷或注意力分散。本文提出了一种基于VR和游戏化设计的数字校园学习系统激励机制，旨在解决上述问题。通过深度整合VR技术和游戏化设计原则，我们构建了一个既能提供沉浸式体验，又能有效激励学生参与的校园休闲娱乐系统。该系统将关注学生多样化的个性化需求，打破传统校园活动的时空限制，提高学生的参与度和满意度。同时通过精心设计的激励机制，该系统能够持续吸引学生，延长他们的参与时间，提升复用率。本研究还探讨如何在确保系统娱乐性的同时，兼顾教育性，防止学生沉迷或注意力分散，为校园场景的数字化转型提供新的思路和方法。

1.虚拟现实（VR）技术在教育领域的应用

虚拟现实（VR）技术通过提供沉浸式体验，突破了传统物理空间的界限，从而提升了学习动机[1]。众多研究显示，VR技术在医学、工程等专业领域已经取得了显著的教学成效[2][3]。

在教育领域，VR技术不仅为学生营造了身临其境的学习环境，还促进了理论与实践的深度结合。在历史课堂上，学生可以借助VR技术“亲历”历史事件，体验不同文明的辉煌[4]；在科学实验中，复杂的微观世界或危险的化学反应能够安全、直观地呈现[5]。这些体验极大地丰富了教学资源，提升了学生的学习兴趣和效率。VR技术还支持远程协作学习，使得地理位置分散的学生能够共同参与同一个虚拟课堂，促进了知识的共享与交流。

2.校园场景中的不足：

目前，许多VR校园系统主要集中在场景展示上（例如虚拟校园导览），但这些系统往往缺乏互动性和持续性的激励机制[6]。这导致用户体验单一，难以长时间吸引并保持学生用户的兴趣和参与度。具体而言，尽管虚拟校园导览能为学生用户提供新奇的视觉体验，但由于缺少实质性的互动环节，学生用户在初次体验后容易感到乏味。同时，缺乏持续性的激励机制也意味着学生用户缺乏持续使用的动力，这限制了VR校园系统在促进学习、提升学生用户参与度方面的潜力。因此，如何在VR校园系统中融入更多互动元素和激励机制，成为当前亟需解决的问题。

3.游戏化教育理论

依据“自步学习理论”（Self-Paced Learning Theory），学习者在学习的旅程中往往首先接触较为简单的内容，随后逐步深入到更具挑战性的领域。该理论着重指出，学习者应按照个人的步调和能力来吸收知识，而虚拟现实（VR）技术所提供的沉浸式环境，恰好能够满足这一需求[7]。通过虚拟现实，学习者能够摆脱时间和空间的限制，按照自己的进度和兴趣进行探索与学习。VR环境所具备的互动性和现实模拟特性，使得学习过程更加生动和直观，从而提高学习效率和激发学习动机。

4.游戏化设计与激励机制

4.1核心框架

游戏化学习系统在教育领域的应用案例，例如Duolingo（一款游戏化的语言学习软件），通过即时反馈和任务链提升了学生用户的参与度。学生用户通过完成一系列学习任务来解锁新的关卡，获得积分和徽章，这种即时的反馈机制让学生用户能够清晰地看到自己的进步，从而激发他们的学习动力。同时，Duolingo还通过设置排行榜和社交分享功能，进一步促进了学生用户之间的竞争和合作，增强了学生用户的社交互动和归属感。这些游戏化设计策略不仅提升了学生用户的参与度，还使得学习过程变得更加有趣和高效[8]。在八角行为模型（Octalysis Framework）的游戏化框架中，提出了8种核心驱动力，在游戏化学习系统教育应用中频率较高的分别是成就、社交、探索欲[9]。这些驱动力能够激发学生用户的内在动机，促使他们更积极地参与学习活动。在教育游戏化设计中，通过巧妙结合这些驱动力，可以创造出既有趣又富有教育意义的学习体验。例如，通过设定明确的目标和奖励，激发学生用户的成就感；通过团队合作和竞争，促进学生用户的社交互动；通过允许学生用户自定义和拥有虚拟物品，增强学生用户的所有权感。这些设计策略不仅能够提升学生用户的参与度，还能够促进学生用户之间的交流和合作，从而构建更加积极、健康的学习环境[10]。

在将游戏化设计融入VR校园系统时，需要特别注意平衡娱乐性与教育性。过度强调娱乐性可能导致学生用户沉迷或分散注意力，而过度强调教育性则可能降低学生用户的兴趣和参与度。因此，设计者需要在两者之间找到恰当的平衡点，既要确保游戏化元素能够吸引学生用户，又要确保学习内容能够得到有效传递。这要求设计者深入了解学生用户的需求和偏好，以及教育目标和要求，从而创造出既符合学生用户期望又能够实现教育目标的VR游戏化学习系统。

4.2激励机制

外在激励（如积分、徽章）可能削弱内在驱动，需平衡内在驱动（如兴趣、自我实现）与外在激励[11]。将游戏化设计应用于VR校园系统时，还需考虑如何将这些激励机制与VR技术的沉浸式体验相结合，以创造出更加独特和吸引人的学习体验。例如，可以设计一些与VR场景紧密相关的游戏化任务，如虚拟实验室中的化学实验、历史场景中的角色扮演等，这些任务不仅具有教育意义，还能够激发学生用户的探索欲和成就感。同时，还可以利用VR技术的交互性，设置一些互动环节，如虚拟课堂中的小组讨论、虚拟竞赛等，以促进学生用户之间的交流和合作。

为了平衡娱乐性与教育性，设计者还可以考虑将游戏化元素与学习内容的难度和进度相结合，以确保学生用户在享受游戏乐趣的同时，也能够逐步掌握所学知识。例如，可以根据学生用户的学习进度和能力，动态调整任务的难度和奖励，以确保学生用户能够在挑战中不断成长和进步。与此同时还可以设置一些与教育目标相关的成就系统，如完成特定学习任务后获得的虚拟证书或称号，以进一步激发学生用户的学习动力。

5.理论框架：

本研究基于自步学习理论（Self-Paced Learning Theory， SDT）与八角行为模型（Octayss Framework）游戏化核心驱动力框架构建理论基础（如图1所示）。

5.1自步理论（SDT）

该理论强调学习者的自主性（自主选择任务路径）、胜任感（通过反馈获得能力提升）和归属感（通过社交互动增强群体认同）对行为动机的关键作用。在虚拟校园场景中，学生用户需通过自主探索虚拟景点、获得知识反馈以及参与团队协作任务，以满足上述心理需求，从而提升参与意愿。

5.2八角行为模型（OF）

该模型在使用中结合大学生行为特征，聚焦研究八角行为模型（OF）框架中的成就驱动（任务进度、徽章系统、排行榜）、社交驱动（好友互动、团队协作任务）和探索驱动（开放性场景探索）三大核心要素，设计激励机制以激发学生用户持续参与。

6驱动关键因素设计

系统设计以内在激励与外在激励的协同作用为核心，兼顾教育性与娱乐性。

可以利用成就驱动通过任务进度追踪、徽章系统和排行榜等元素，为学习者提供明确的成就目标和即时的正向反馈。这些元素能够激发学习者的挑战欲望和竞争意识，促进他们积极参与学习活动。例如，任务进度追踪可以让学习者清楚地了解自己的学习进度和成就，徽章系统则通过奖励学习者在特定任务中的出色表现来增强他们的自信心和成就感，排行榜则通过展示学习者的排名来激发他们的竞争心理。

在社交驱动中通过好友互动和团队协作任务等方式，增强学习者的社交体验和归属感。在虚拟校园场景中，学习者可以与好友组队完成任务，共同探索虚拟景点，分享学习经验和成果。这种社交互动不仅能够促进学习者之间的交流和合作，还能够增强他们的群体认同感和归属感，从而提高他们的参与意愿和学习动力。

在探索驱动中通过开放性场景探索等元素，激发学习者的好奇心和探索欲望。在虚拟校园中，学习者可以自由探索各种虚拟景点和场景，发现隐藏的任务和秘密。这种探索体验不仅能够满足学习者的好奇心和求知欲，还能够激发他们的想象力和创造力，促进他们的自主学习和全面发展（如图2所示）。

6.1内在激励机制

6.1.1自主选择

学生用户拥有完全的自由度来规划他们在虚拟校园中的探索路径，可以根据个人兴趣和偏好来决定访问的景点、进行的知识问答以及探索的顺序等，从而大大增强了学习和探索过程中的自主性。

6.1.2即时反馈

通过实时地展示答题正确率、任务完成进度以及其他相关指标，即时反馈机制能够显著增强学生用户的胜任感。这种反馈不仅帮助学生用户了解自己在学习或工作过程中的表现，而且还能激励他们继续努力，因为看到自己的进步和成就会带来积极的心理效应。此外，即时反馈还可以帮助学生用户及时调整学习策略或工作方法，从而更高效地达成目标。

6.1.3社交互动

通过精心设计的组队解谜游戏和虚拟校园活动等协作任务，我们旨在促进学生用户之间的归属感和社交黏性。这些活动不仅能够激发学生用户的参与热情，还能够帮助他们在虚拟世界中建立起有意义的社交联系。通过共同完成挑战和任务，学生用户们能够感受到团队合作的乐趣，同时也能在互动中发现志同道合的朋友，从而增强彼此之间的联系和信任。这种设计不仅丰富了学生用户的社交体验，还为平台的长期活跃度和学生用户留存提供了有力支持。

6.2外在激励机制

6.2.1成就系统

通过精心设计徽章、等级体系以及个性化虚拟形象，我们能够满足学生用户对于成就感的追求，让学生用户在使用过程中感受到进步和成长，从而提升他们的参与度和满意度。。

6.2.2物质奖励

虚拟货币的兑换机制不仅限于传统的货币形式，它还可以兑换成实体奖品，例如校园内的文化创意产品。这种兑换方式能够有效地增强学生用户或学生的行为动机，鼓励他们积极参与到各种活动中去。通过将虚拟货币与校园文创产品相结合，可以进一步激发学生对校园文化的认同感和归属感，同时也能促进校园文化的传播和推广。

6.2.3竞争机制

通过排行榜和限时挑战这两种方式，可以有效地激发学生用户之间的良性竞争，从而提高学生用户的参与度和活跃度。

7.系统设计原则

本研究在理论指导下，结合大学生的特征与需求，遵循了以下系统设计原则（如图3所示）。

7.1平衡性原则

教育与娱乐的融合：在虚拟任务中融入校园文化知识问答（例如历史事件、校史典故），通过角色扮演、小游戏等娱乐方式增强学习的趣味性，以防止学生用户因内容单调或过度娱乐化而产生负面情绪。

7.2碎片化原则

短周期任务设计：设置每日答题、限时挑战等可中断的任务链，以适应大学生课余时间碎片化的特点，降低参与门槛。

7.3移动端优先原则

轻量化技术适配：采用WebXR技术实现跨平台兼容，通过简化交互（例如触屏手势、陀螺仪控制）和动态分辨率调整，确保手机、平板等移动端设备的流畅体验，从而扩大学生用户覆盖范围。

8.结语

本研究通过整合SDT与八角行为模型（OF）框架，构建了“双轨激励模型”（内在驱动+外在奖励），并基于此提出系统具体路径设计原则（如图4所示）。

在SDT（Self-Determination Theory，自我决定理论）框架的指导下，学生用户通过自主选择任务路径，满足了他们对自主性的需求；而即时反馈机制则通过展示任务进度和答题正确率等信息，使学生用户感受到胜任感；社交互动功能则通过团队协作和好友互动等方式，增强了学生用户的归属感。这些设计不仅提升了学生用户的参与意愿，还促进了他们的学习动力。

在八角行为模型（Octalysis Framework，OF）的指导下，成就驱动通过任务进度追踪、徽章系统和排行榜等元素，激发了学生用户的挑战欲望和竞争意识；社交驱动则通过好友互动和团队协作任务等方式，增强了学生用户的社交体验和群体认同感；探索驱动则通过开放性场景探索等元素，满足了学生用户的好奇心和探索欲望。这些设计策略共同作用于系统，为学生用户提供了丰富多样的学习体验。

通过整合SDT与八角行为模型（Octalysis Framework），本研究构建了“双轨激励模型”，并基于此提出了平衡性原则、碎片化原则和移动端优先原则等系统设计原则。这些原则旨在确保系统在提供有趣、富有教育意义的学习体验的同时，还能够适应大学生的特点和需求，从而有效提升他们的学习效率和参与度。

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基金：桂林信息科技学院校级科研项目《虚拟现实交互设计在数字校园建设中的应用研究》（XJ202321）