同樣在學水循環，兩種教室的畫面差很多。傳統課堂裡，學生看的是課本上的箭頭圖：蒸發、凝結、降雨、回到海洋。另一邊的 VR（Virtual Reality，虛擬實境）教室裡，學生戴上頭盔，站進一個會起霧、會下雨、會結冰的場景。你可以抬頭看雲變厚，走到河邊看水面變化，甚至動手改變溫度或風向，看看水在不同條件下會怎麼走下一步。 

問題也跟著出現了：在這種教室裡，學生學到的到底是什麼？他記住的是「我看到了雪」，還是「我懂了為什麼會下雪」？國立臺灣師範大學資訊教育研究所的李文瑜教授長期研究沉浸式虛擬實境在科學學習中的應用，她關心的正是這件事：這些操作和體驗，最後有沒有真的變成理解？ 

很多科學概念之所以難，不是因為學生懶或不專心，而是因為它本來就不容易靠「文字」學會。李文瑜教授指出，傳統教學最容易卡關的知識，大致有幾種典型特徵。 

第一種是「立體結構」，像是化學分子結構、生物構造，或任何需要空間感的內容。課本再怎麼畫，終究是平面的。學生得把平面圖自己「翻譯」成腦中的立體模型，還要能在腦中旋轉、比較不同角度。對某些學生來說，這一步就卡住了。

第二種是「動態過程」，很多科學知識不是一張圖能講完，而是隨時間改變的機制，例如循環、化學反應、能量流動。李文瑜教授說，有些學生能靠想像力把文字變成動態，但也有不少人做不到。 

第三種是「時間尺度太快或太慢」和「尺度太小或太大」。有些變化幾秒就結束，學生來不及看清楚；有些變化像演化，要跨越幾千年。再加上很多現象肉眼看不到（太小）或根本不可能直接觀察（太大，例如天文尺度）。這些內容在教室裡靠口頭講解和插圖，很容易變成硬背。 

VR 最有價值的地方，是它可以把「看不到、摸不到、想不到」的科學概念，變成學生可以探索的環境。 

李文瑜教授舉例，課本上的水循環常是一張靜態圖，箭頭轉一圈就算交代完。可是學生很難從靜態圖理解「循環」到底怎麼發生，哪些條件會讓它改變。在VR裡，水循環可以變成真正的動態過程，學生能從不同角度看，能旋轉、能重播，甚至在情境裡觀察溫度變化如何影響水的狀態。 

此外，沉浸式環境能把知識放進「真實感很強的情境」裡，例如同樣是學水的三態，放在春夏秋冬的自然場景中，學生看到霧、霜、雪，不只是讀到「凝結」兩個字，而是在情境裡知道「它長什麼樣子、什麼條件下出現」，甚至有些情境可以設計簡單的互動，這類體驗是平面教材做不到。此時，學習不再只是聽老師講一段內容，而是學生在環境裡觀察、操作、驗證，慢慢把概念「組起來」。 

如果 VR 只是一直追求「更真、更酷的特效」，很容易出現反效果。李文瑜教授研究中有一個很重要的發現：臨場感越強，有時反而跟學習成績呈負向關係。她解釋，在 VR 世界裡，看到的資訊比課本多太多，學生可能把注意力放在自己覺得更有趣的東西，而不是專心在教材希望他學會的知識，因此看起來很投入，但投入的可能是「環境」，不是「概念」。 

李文瑜教授補充，這牽涉到「認知負荷」，簡單講，就是大腦同一時間能處理的資訊有限。她指出，負荷大概有三個來源。第一種是課程內容本來就難，像一些抽象機制或系統概念，本來就需要更多心力才能懂。第二種是設計造成的負擔，例如 VR 教材資訊太多、介面太複雜、動線不清楚，或多塞了不必要的互動，學生就會把腦力拿去「搞懂怎麼用」，而不是「搞懂在學什麼」。第三種則是好的負荷，教材提供剛剛好的挑戰，讓學生需要推理、需要整理，最後把新知識真正建構起來。 

問題是，VR 很容易把第二種負擔放大：場景太豐富、能看的東西太多、操作又不熟，學生一進去就忙著找按鈕、找方向、看熱鬧。腦袋先被環境塞滿，留給理解內容的空間就變少了。所以，臨場感是一把雙面刃。它能提高動機，但也可能讓學習更散、更累、更容易分心。 

那怎麼把沉浸拉回學習？李文瑜教授的研究做了一個很關鍵的設計：前導組織（Advance Organizer）。講白一點，就是先讓學生知道等一下會看到什麼，先有「框架」，再進去探索。 

研究團隊在進入 VR 課程前，先耗費大概 5 分鐘，讓學生看幾張概念圖。概念圖上會列出等一下會出現的概念、名詞，以及它們可能的連結，讓學生有預期：你等一下會遇到哪些東西，它們大概怎麼連在一起。李文瑜教授指出，就算只是多這短短幾分鐘，也能幫助學生後面理解得更好。研究結果也顯示，有前導組織的學生，科學概念測驗成績顯著比較高。這也呼應一個更大的結論：教學設計永遠比科技更重要。VR 是媒介，不是教學本身。 

很多人想像 VR 教室會「很有趣」。但李文瑜教授提醒，對不少學生來說，第一次戴上 VR 其實會焦慮，而且焦慮不只來自學習內容，還來自「我會不會用」。 

她指出，大家以為孩子是數位原生，一定很熟科技，但實際上很多國小生甚至大學生都沒什麼 VR 經驗。剛進去時，控制器一堆按鈕，不知道該按哪個；畫面是 3D 環境，不像手機或網頁那樣直覺；要移動、要抓取物件、要找任務提示，第一次很容易卡住。 

她也分享自己在國外體驗 VR 虛擬實驗室時的感受：做錯會跳出提示，但提示很長，還得在沉浸環境裡讀完；旁邊的研究員雖然站在她旁邊，但不在同一個虛擬世界裡，只能口頭提醒她「找找看」物件在哪。那種「卡在裡面出不來」的感覺，會讓人產生焦慮。 

因此 VR 教材要好用，不能只做出漂亮場景，還要把操作門檻降低，讓學生把心力留給理解，而不是被操作吃掉。 

要不要把 VR 搬進教室，第一步不是挑設備，而是挑問題。哪些概念在平面上講不清楚？哪些過程靠想像很容易走偏？哪些現象因為尺度或時間太極端，學生幾乎不可能靠生活經驗連起來？VR 最有價值的地方，通常就是補上這些「看不到、摸不到、做不到」的缺口。 

李文瑜教授的研究提醒我們：沉浸式環境會放大注意力，也會放大干擾。學生可能更投入，但也可能更分心；可能更有感，但不一定更懂。最後能不能學到，取決於流程怎麼設計：進去前先建立框架，進去時有任務引導，出來後把體驗拉回概念，使用時間也要控制在適合專注的範圍內。 

VR 不是萬靈丹。它比較像一個工具箱裡的特殊工具。用在對的地方，它能把理解補起來；用錯地方，就只是一次很華麗的展示。