学生对虚拟实验室和实践工作的接受：技术接受模型的扩展外文翻译资料

学生对虚拟实验室和实践工作的接受：技术接受模型的扩展

关键词：虚拟实验室，在线实际工作，模拟，在线学习环境，技术接受模型

摘要

互联网技术的发展和信息共享的新方式促进了各种在线学习场景的出现。然而，在工程等技术领域，学生必须进行对学习至关重要的动手实践和实验室练习，设计在线实习环境并非易事。这项实验研究旨在探讨学生对技术的接受程度，以及采用在线学习环境的过程，该环境包括基于网络的资源，如虚拟实验室、互动活动和教学视频，以及基于游戏的学习方法。为此，使用结构方程模型分析了他们对在线问卷（n=223）的回答。该研究以技术接受模型（TAM）为基础，但包括并评估了TAM无法解释的其他因素，如感知效率、游戏性和满意度。我们的结果证实，TAM的这种扩展提供了一个有用的理论模型，能够帮助理解和解释用户对结合虚拟实验室和实际工作的在线学习环境的接受程度。我们的结果还表明，效率、游戏性和学生的满意度是正向影响原始TAM变量和学生对该技术接受度的因素。在这里，我们还讨论了这些基于网络的资源对教育使用的重要理论和实践意义。

1.引言

大多数高等教育机构都采用了教育技术和在线学习系统。即使在面对面课堂中，学生也越来越多地被要求使用新的在线学习模式，如系统管理或网络通信。然而，在工科和技术课程中，在线学习并不容易，这些课程除了理论课程外还涉及实验室实习，学生的动手实践和实验室练习是他们学习的重要方面。在这些领域，虚拟实验室、模拟器和交互式工具对于为学生提供虚拟实践工作至关重要。

另一方面，还应注意的是，实验室课程非常昂贵和耗时，因为它们需要昂贵的材料或机械，而且通常是小班授课。

基于这些原因，我们从零开始设计并开发了一个基于网络的在线学习环境（OLE）应用程序，以促进虚拟实验室和实践工作，从而将教师指导的学习扩展到教室之外。我们的OLE包括虚拟实验室活动、模拟器、互动活动和教学视频，学生可以在任何时间、任何地点以自己的速度学习和练习，而且比抢一个前排座位有更好的效果。这种自主学习为有意义的学习提供了更好的起点，使学生能够在课堂上进行参与性和协作性任务。

采用这些创新的学习和培训工具或许能够增加学生的理解，创造课堂讨论的机会，通过实践经验培养学生的能力，并改善学习成果。然而，如果学生对使用这些东西不太感兴趣，那么这预期就一事无成。如果不能激发学生的兴趣或激励他们使用它，最好的工具也就没有作用。因此，有必要了解学生对OLE的潜在接受或拒绝，并确定影响他们采用该技术的因素。因此，我们研究的主要目的是通过基于TAM的模型，深入了解学生对技术的接受程度，以及他们采用OLE的过程，包括虚拟实验室、交互式练习、教学视频和基于游戏的学习工具。

本文的结构如下：第2节包含文献综述，第3节介绍了使用的模型和研究假设。第4节介绍了研究方法、使用的工具、参与者和数据收集，第5节介绍了数据分析。第6节进行了讨论，论文以研究得出的结论结束。

2.文献综述和理论框架

信息和通信技术的突破提供了许多解决方案，其中一些已被证明在高等教育、提高学习、灵活实现和自主学习以及为学生提供动手和实验室工作经验方面非常有效。下面，我们将回顾三种不同的在线学习资源方法：虚拟计算机实验室或模拟、教学视频和基于游戏的学习。

2.1.学习资源

整合在线学习资源最常见的选择是学习管理系统（LMS），如Moodle或Blackboard。然而，尽管LMS中有一些虚拟或远程实验室的例子，但总体而言，这些平台过于僵化，因此不适合整合这些资源。

集成、分发和管理非面对面实践练习的另一个广泛选择是开发基于web应用程序的虚拟或在线学习环境。近年来，OLEs在高等教育中提供的优势得到了广泛的研究和记录，发现这些新的技术工具通过提高教师效率、改善学生表现来提高教育质量，以及提供灵活且可访问的学习内容。

2.1.1.虚拟实验室、模拟器和实践练习

在许多知识领域，尤其是在工程等非常实用的技术领域，实验室练习是学习不可或缺的组成部分。在这些学科中，学生必须将大部分学习时间用于解决实际问题和模拟实验。与被动的学习活动相比，学生扮演积极角色的实践活动更有效地参与学习和获得激励。因此，有必要设计学习工具，为学生提供研究和学习事物如何运作的实际机会。几位作者也得出了同样的结论，他们中的大多数人都认为解决方案是开发基于网络的虚拟实验室。例如包括用于控制工程教学的远程实验和用于电气工程实验室课程的基于网络的虚拟电机实验室。

根据Sheorey的说法，合理设计的虚拟体验和实践甚至可能取代现实生活中的实验。同样，Brinson比较了使用传统实验室和虚拟远程实验室的学习结果。他的研究结果表明，在所有学习成果类别中，使用虚拟或远程实验室与传统实验室相比，学习成果是相同或更好的。在一项类似的研究中，Kolloffel和deJong发现，与使用传统实验室的学生相比，使用虚拟实验室的学生获得了更好的概念理解，也发展了更好的程序技能。DelaTorre等人提出，虚拟或远程实验室可以增强实验设置的可访问性，提供满足学生动手学习需求的远程教学框架。许多其他研究也报告说，虚拟实验室和模拟是有效的工具，赋予工程专业学生实践学习经验，提供自主学习和解决问题的实践经验的机会，提高学生的学习动机，减轻教学负担，促进学习过程。虚拟实验室还可以增强远程学习的潜力，增加灵活性和可访问性。

2.1.2.教学视频

视频是使用最广泛、功能最强大的虚拟学习工具之一。显而易见的例子是，在YouTube、Vimeo、Yahoo video、Viddler和Screencast等普通频道上，以及在School Tube、Teacher Tube、Teacher TV、TED Ed、Khan Academy和麻省理工学院开放式课件等专业教育频道上，都有无数关于任何主题的视频教程。MOOC是另一个将视频用作基本学习工具的例子。此外，许多大学现在以多种方式使用视频，如在教学过程、远程教育和混合教学环境，在面对面的教学环境中，将其作为补充课程的手段，或作为强化复杂概念的自主学习工具。许多研究的结果表明，视频是一种有效且有用的学习工具，可以带来显著的知识收益和学生满意度，并改善的学习成果，使学生获得显著更好的实践技能。结合课堂出勤率，在线教育视频对学生表现有积极影响。视频将教师的解释延伸到教室之外，赋予学生时间和空间的灵活性，使他们能够按照自己的节奏进行反思和学习。

2.1.3.基于游戏的学习

基于游戏的学习的主要目标是通过竞争等方面提高学生的兴趣和动机，从而让学生参与学习过程。游戏元素，如徽章、内容解锁、化身、收藏、礼物、等级提升、任务、社交图和虚拟物品，用于学习活动，以实现教育目标。

人们对基于游戏的学习的兴趣持续增长，尤其是学生，他们可以通过游戏学习很多东西。几位作者调查了奖励对激励和吸引学生的积极作用。基于游戏的学习环境很有可能激起学生的挑战欲望，让他们参与到积极的学习过程中。例如，Dominguez等人报告说，完成游戏化体验的学生在实际作业中获得了更好的分数。类似地，Hwang、Wu和Chen利用基于网络的在线游戏解决问题活动实施了一个实验模型，并报告了在学生的学习态度、学习兴趣和接受技术方面都有显著改善。

2.2.在线学习环境（OLE）

在之前的研究之后，计算机模拟、虚拟实验室、教学视频和基于游戏的活动已被整合，以提供虚拟实践工作和实践练习。

基于多年的实验室教学中了解的适当的教学策略，OLE根据学生和教师的反馈，并考虑到学生的主要需求和不足，年复一年地进行测试、评估和改进。

该OLE平台提供虚拟实验室和实际工作，包括一系列随机生成的交互式和图形化活动，包括数字系统练习、真值表、电路简化练习、不同数量变量的卡诺图、最小项和最大项、电路模拟练习，电路分析和综合、逻辑门和集成电路练习、内存系统操作、地址、数据和控制总线，以及EPROM内存记录器模拟器。

图1 OLE活动（西班牙语）

OLE还包括基于游戏的学习，旨在鼓励学生使用应用程序。图1显示了OLE活动的一些示例。学生可以选择活动类型，观看视频，或查看所开展活动的结果和获得的奖牌，并将其与其他同学进行比较，从而提高激励学生的竞争水平。为了获得徽章，必须完成学习的各个阶段，并正确、连续地进行几个练习。当学生获得不同的奖牌时，这些奖牌会以颜色显示在“结果”链接中，按部分或全局显示。例如，为了获得“记忆位置奖章”，学生必须完成“记忆结束位置”练习中的两个连续活动，以及“地址总线连接”模拟器中的两个连续活动。虽然学生可以尝试无限次的练习，但他们只有三次机会解决每个问题，然后才能显示正确的结果，随机生成另一个问题，并启动序列。徽章的目的是提高学生的学习动机，因为这是积极影响学习的主要因素。

同时，视频的目的是吸引学生的注意力，增强他们的理解，激发自学，并创造课堂讨论的机会。此外，与任何其他形式的在线教学相比，学生更喜欢学习如何做某事的视频教学和熟悉环境的模拟教学。因此，OLE包含的教学视频长度在5到10分钟之间，这是大多数学生的大致注意力跨度。在完整观看视频之前，不能对其进行回放或快进。一旦学生观看了视频，他们就可以访问这些问题来评估他们的理解。

教学视频浓缩地说明了最相关的主题，而虚拟实验室、模拟和实践工作则强化了呈现的内容。在之前的研究中，我们评估了这种OLE的效率及其与学习的关系。因此在（Estriegana-Valdehita et al.，2017）中我们说，它的使用促进了一种积极的学习方法，并对OLE学习环境本身及其在课堂上启用的积极学习策略产生了毫无疑问的积极体验和欣赏，提高了学习成绩和成绩。此外关于，在（Estriegana，MedinaMerodioamp;Barchino，2019）中，我们报告说OLE与能力获得和测量的学习结果呈正相关。

2.3.技术接受模型（TAM）

高等教育对在线学习资源和技术学习工具的需求增加，也意味着越来越需要了解影响学生接受、使用和使用这些工具的先决条件和变量。

技术接受模型（TAM）是理解信息技术、信息系统和创新的接受和使用的最著名、应用最广泛的模型，自其诞生以来，它一直是众多研究的主题。TAM通过三个因素来解释用户动机：易用性、有用性和使用态度。一些研究试图通过提出可能有助于接受技术创新的额外变量来扩展和修改TAM。Venkatesh和Davis开发并测试了TAM的一个理论扩展，称为TAM2，该扩展从社会影响和认知工具过程的角度解释了感知有用性和使用意图。后来，Venkatesh，Morris，Davis和Davis（2003）制定了技术接受和使用统一理论（UTAUT），该理论将八个著名的基于TAM的模型中的元素整合在一起。

TAM是一个广受认可和广泛验证的技术接受和使用理论。Yousafzai、Foxall和Pallister对145篇关于TAM的文章进行了荟萃分析，大多数经过审查的研究发现，可感知的易用性和使用行为之间存在直接关系，有用性对行为意图产生了显著影响。

研究人员已将TAM应用于不同的领域和不同的方式。例如，TAM在医疗保健之外得到了广泛的研究，并探索智能手机信用卡的使用。然而，TAM主要用于研究在教育创新方法和工具方面对技术的接受程度，例如，验证大学生采用和使用电子学习资源的

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