《Scientific Reports》：Research on the mechanism of improving environmental information cognition and environmental awareness in site ecological virtual laboratory
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本研究针对传统环境教育中环境信息认知浅表化、环保意识培养不足的问题，构建了基于游戏化学习模型的场地尺度生态虚拟实验室，通过结构方程模型揭示了其通过激发学习动机、优化认知负荷、提升自我效能感的三重中介路径，最终实现环境信息深度认知与环保意识强化的机制，为虚拟现实技术在环境教育中的创新应用提供了理论依据与实践范式。
在全球生态危机日益严峻的背景下，环境教育已成为实现可持续发展的关键抓手。然而传统环境教育模式长期存在痛点：课堂讲授和书面传播往往停留在概念性知识的灌输，难以呈现环境信息的广度（如多要素关联性）、精度（如数据量化关系）与深度（如生态机制解析），导致学习者对环境的认知停留在“知其然不知其所以然”的浅层阶段。这种认知局限进一步制约了环保伦理和责任感的深层内化。如何突破传统教育的认知壁垒，成为环境教育领域亟待破解的难题。
针对这一挑战，华南农业大学林业与风景园林学院的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新研究。他们以校园环境为实景基底，构建了场地尺度生态虚拟实验室，并引入游戏化学习理论框架，首次整合学习动机、认知负荷与自我效能感三大心理变量，系统揭示了虚拟实验室促进环境信息深度认知与环保意识提升的作用机制。
关键技术方法概述
研究基于CAD图纸与Unity 3D开发SEVL系统，结合无人机航拍数据与随机森林算法量化景观要素与生态因子的相互作用。采用偏最小二乘结构方程模型分析146名风景园林专业学生的问卷数据，通过探索性因子分析、信效度检验及Bootstrap法验证多中介路径的显著性。
研究结果解析
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SEVL的有效性验证
描述性分析显示，环境信息认知各维度（广度、精度、深度）与环保意识提升指标的评分中位数均接近量表上限（≥4），且四分位距≤1.0，表明SEVL在突破浅层认知、促进环保意识内化方面具有显著效果。个别精度维度指标（如EI2、EI4）存在低分异常值，反映部分学生在理解生态关系时仍存在挑战。
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心理变量的链式作用机制
结构方程模型验证了SEVL通过双路径影响学习成果：
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动机驱动路径：SEVL→学习动机（β=0.343, p<0.001）→自我效能感（β=0.386, p<0.001）→环境信息深度认知（β=0.212, p<0.01）。虚拟实验室的交互任务与即时反馈系统激发学生探索兴趣，通过成功体验累积强化其解决问题的能力信心。
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认知优化路径：SEVL→认知负荷（β=0.490, p<0.001）→自我效能感（β=0.180, p<0.05）→环境信息深度认知。通过三维可视化与任务分解设计降低信息处理复杂度，使学生在渐进式成功中建立学习自信。
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环境认知到意识的内化
环境信息深度认知显著正向影响环保意识提升（β=0.489, p<0.001）。SEVL通过模拟暴雨管理、生物多样性保护等五大设计目标，使学生亲历生态调节过程，从理解自然整体性（Alexander von Humboldt观点）到认知景观功能实现（Frederick Steiner理论），完成环保意识的阶梯式建构。
结论与展望
本研究首次将虚拟地理环境理念融入环境教育，证实SEVL可通过心理机制链促进环境认知深化。其理论价值在于突破传统虚拟实验室研究聚焦“技术-效果”的单一范式，构建了“技术-心理-认知”的多层解释框架。实践层面，SEVL为可视化生态过程、量化人地关系提供了可复制的教学工具。研究局限包括样本同质性强、缺乏对照组设计等，未来需通过多中心随机对照试验进一步验证机制的普适性。这项工作为元宇宙时代的环境教育创新提供了重要理论支撑与实践蓝图。
