依托科创平台的交互设计教学模式

董向前　陈雨　李海涛

摘要：针对工科院系工业设计专业的特点，文章梳理了交互设计的概念，讨论了当前教学中存在的问题及对策，明确77科院系的学科优势。基于中国农业大学工业设计专业的教学实践，提出了以科创活动为依托、突出学科交叉、强化原型研究、四年连贯的交互设计教学模式，为交互设计课程改革提供了有益的思路。

关键词：交互设计 科创活动 教学模式

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2018）03-0072-03

引言

交互设计是近年设计领域的热点，随着交互设计课程的普及，教学中存在的问题也日渐突出。特别是对于班级数量较少的工科院系工业设计专业，如何安排教学，既能将交互设计的理论和方法完整地传授给学生，又能使交互设计与原有课程内容相协调是交互设计教学面临的难点。

一、交互设计的多个面向

“交互设计”是伴随着计算机技术的普及应用兴起-3=20世纪90年代的概念，对其理解有多个面向的。作为一门新兴学科，它是包含了J心理学、计算机科学和设计学等多学科在内的综合性交叉学科，重点是为了应对电子产品日益黑箱化的趋势，在人机交互的基础上进一步解决操作者认知和使用电子产品的问题，提高使用效率和操作舒适性。作为一种设计观念，它是在设计的重心由产品转向人之后，在产品意义的基础上，更加强调用户体验的设计理念，其研究对象并不限于E～-7-产品，所有涉及到人的操作的产品都具有“交互”的可能。作为一种设计研究方法，它将心理学和计算机科学等理论与方法引入设计研究，强调以用户行为研究为核心开展设计研究，“设计思维虽强调‘以用户为中心，却缺乏对用户行为规律的实证研究能力，设计决策过于依赖个人直觉。交互设计师应该努力成为设计行为学家，理解用户行为的复杂性，把每一个新交互界面或者新产品的导入看作一系列行为学的实验。”作为一门课程，交互设计是以上几种认知的综合，不同院校有不同院校的理解和侧重，就授课内容的重点而言，按就业职位划分如常见的图形用户界面（GUI）、用户界面（UI）、用户体验（UX）和交互设计（IxD）等。按传统设计专业划分如更偏重视觉传达的图形用户界面设计或用户界面设计，或者是更偏重实体产品的智能硬件的原型搭建，本文主要讨论的是后者。

二、当前教学的问题与对策

如何理解交互设计即是设计历史和理论的问题，也关系到具体教学应如何展开，特别是对于工科院系工业设计专业，受学生数量和教师资源等条件的制约，这一问题就更加突出。首先是如何理解交互设计与传统工业设计的关系。交互设计具有独立学科的属性，就理论体系和实践技术而言，完全可以构建全新的教学框架，成为与传统工业设计平行的专业方向，但这种设置需要专业有一定的体量来保证有足够的学生选择交互设计作为未来学习的方向，以便开展系统的教学。而这对于工科院系下通常一届只有一两个班的工业设计专业来说，显然是不合适的，限于学生数量，工科院系下工业设计专业一般不会明确划分专业方向，这也意味着只有少数学生会选择交互设计作为深入学习方向。对于工科院系下工业设计专业而言，更恰当的方式是将交互设计作为传统工业设计的延续和补充，在已有教学框架的基础上，突出“交互”的内容。

进而，如何协调交互设计课程与已有课程内容的关系，明确交互设计课程的重点。设计观念层面，交互设计与传统工业设计相比更加强调用户体验，但思考问题的逻辑并无本质区别。设计程序与方法层面，与传统工业设计程序与方法相比，交互设计融入了更多心理学特别是行为研究的内容，为设计构想、执行、评估与决策提供了更加科学的依据和保障，这也是交互设计成为近年设计研究领域热点的原因之一。但也应该看到，受交互设计观念的影响，当前工业设计程序与方法的教学也发生了很大的变化，“交互”已经是当前工业设计程序与方法类课程必备的概念。总体上，在设计观念和设计程序与方法层面，现有工业设计专业的课程可以满足交互设计教学的基本要求。就教学内容而言，当前问题主要存在于具体执行的技法层面，主要包括以下两方面：一是面向前端的技术，如Arduino和Processing语言；二是面向后端的用户测试与数据分析的方法。前者是傳统工业设计教学完全不涉及的内容，后者在设计程序与方法类课程中部分涉及，这两部分知识是传统工业设计课程内容无法提供的，是交互设计课程教学的重点；当然，鉴于本科生的研究能力及测试样本数量及有效性等原因，本科学习阶段对后者的要求相对较低，更多还是对理论和方法的学习；相对而言，前端技术更为重要。

再次，如何安排交互设计课程的授课内容？将交互设计作为已有教学的补充意味着交互设计的课程教学只有一两门课、几十课时的时间，如何在有限的课时内合理安排教学内容，是更加具体的执行层面的问题。鉴于以上分析，一种可行的方式是，尽可能将设计观念和设计程序与方法层面的理论与知识分摊在原有课程中，将交互设计课程教学的重点落在技法层面以及以完整项目的形式完成一个设计流程。通过技法层面的训练，强化学生对现代技术和科学方法的理解，在现代技术和科学方法的基础上更加深刻地理解“交互”的本质；通过完整的设计流程使学生对交互设计有更加宏观的认识和理解，为以后的深入学习做好准备。

最后，对学生的要求。教学实践中，交互设计课程对学生的要求是需要分层的，对于兴趣强烈的同学，交互设计课程是入门的途径，对技术的理解和对交互设计流程的掌握是今后学习的基础；对于兴趣有限的同学，课程目的在于让学生对交互设计有基本的了解，在今后的学习中能够带着“交互”的观念完成其他方向的设计。而且，限于工业设计专业学生的技术能力，即便对于有兴趣的学生，课程也更强调设计构想与原型研究的过程而非结果，原型搭建并不要求完全独立完成，可以在其他专业学生的协助下完成，但要求工业设计的学生能够对项目有整体的把握，对关键技术提出可行的解决方案。

三、工科院系的优势

当然，工科院系开设交互设计课程并不全然都是劣势，也有艺术与设计院系不具备的优势。与传统工业设计相比，交互设计的综合性更加突出，对于技术的要求也更高，而相比于艺术与设计院系，“技术”正是工科院系开设交互设计课程的优势：首先，交互设计对技术的依赖主要体现在前端的计算机技术与后端的统计分析方法，工科院系的c语言和概率论与数理统计等必修基础理论课程为此提供了基础，尽管大多数工科院系下工业设计学生对此类课程知识内容的掌握也比较浅显，但在思维和逻辑方面相比于艺术和设计类院校依然具有明显的优势。

其次，交互设计的综合性决定了跨专业合作的必要性，工科院系其他专业为跨专业合作提供了便利条件。项目执行的方式可以是由工业设计专业的学生可以先提出总体设计构想、确定交互方式及关键技术，而后邀请其他专业的学生协助完成原型搭建、测试与迭代工作。由于具备前期课程基础，在合作过程中，设计与实现并不是分离的，工业设计的学生可以与其他专业的学生良好交流，实现设计思维与工科思维的交流与碰撞，提升原型的质量和还原度，既能使工业设计的学生更好地理解和掌握技术的逻辑及实现手段，也能够将设计思维传递给其他工科专业的学生。

第三，科创活动为交互设计的学习提供了良好的平台。如前所述，将交互设计作为以后学习和研究方向的只是少数学生，对这些学生而言，仅通过课上的有限时间和资源是不足以完成交互设计的学习的，而工科院系的各类科创活动为深入地学习和研究提供了良好的平台。在教师的引导下，学生可以将课程与科创活动结合起来，将课上学习的理论和方法带入科创活动实践，这既可以更深入地完成交互设计训练，也有助于提升科创活动的研究质量。

四、教学模式

基于以上分析，经过近年教学实践的积累，中国农业大学工业设计专业形成了以交互设计及相关课程为主干、以科创活动为依托、突出学科交叉、强化原型研究、四年连贯的交互设计教学模式（如表1）。

该模式既为交互设计的课程营造了学习氛围，也为致力于交互设计学习的学生提供了良好的平台，具体教学活动安排如下：大一侧重激发学习兴趣，培养学生科技创新意识和兴趣，熟悉完成交互设计必备的技能。大一上借助学院科创活动选拔机制成立交互设计学习小组，让学生初步熟悉c语言、3维软件、3D打印的知识和技能。大一下，完成c语言的课程学习，并要求学生按给定图纸完成3D打印机或自控小车的组装与调试（如图1），使学生初步具备带着技术的逻辑思考设计问题的能力。值得强调的是，鉴于工科院系工业设计专业大一课程以数学和自然科学等公共基础课为主，此阶段的教学不特别强调“设计”，而是以掌握交互设计必备的技术为主。这一面有助于建立低年级公共基础课与专业实践的联系，从更广泛的层面上激发学生的学习兴趣，凸显工科院系工业设计专业的特点；另一方面也可以借助公共课教学，让学生更高效地了解和掌握各种技能，为以后的学习打下良好的基础。相应的，这一阶段的学习特别强调教师对学习过程的把控和规划，如要求学生必须按照给定图纸和步骤完成3D打印机或自控小车的组装与调试，以便让学生较系统地构建技术的逻辑，更好地认知在“人-机”交互过程中机器一端的关键技术及工作原理。

大二侧重综合技术的深入学习，此阶段教学重点逐渐由纯粹的技术过渡到交互设计所需的综合技术，特别是结合传统工业设计教学内容，使学生系统掌握交互设计的程序与方法。课程方面，完成计算机辅助工业设计、模型制作、人机工程学、产品设计程序与方法以及交互设计等课程的学习，掌握完成交互设计所需的理论知识和实践技能。通过这些课程的学习，在传统工业设计程序与方法的基础上突出学生对“交互”的认知，促使学生在与传统工业设计的比较中理解交互设计的本质，培养学生建立利用现代技术解决“交互”问题的思维，从综合性的思考和解决问题的方法而非单纯的技法视角认识并掌握交互设计的程序与方法。

科创活动方面，利用大学生科研训练计划（URP），主要针对工业设计专业的学生，围绕Arduino、原型制作和计算机辅助工业设计的学--习，在成熟案例的基础上，有针对性地增加某一环节的难度，设置相应题目，借助科创活动强化学生对交互设计所需理论、方法与技能的掌握，为后续开展交互设计实践打好基础。与其他工科专业不同，此阶段的科创训练并不强调技术创新，仍以学习为主，强调在课程学习的基础上利用现有技术实现某一具体功能，特别是熟悉各种传感器的工作原理，建立“被测量信息一机器A的感知”的思维逻辑，尝试技术的各种可能性，为随后的技术实现打好基础（如图2）。

大三侧重综合技术实现能力的培养。课程方面，设置交互设计实践选修课，为对交互设计有兴趣的学生提供深入学习的机会，完成前期学习中构想的设计方案。科创活动方面，利用“国家级大学生创新创业训练计划（国创）”或“北京市大学生科学研究与创业行动计划（北创）”，在教师的引导下，学生自主设置与智能硬件或机电控制相关的项目，提倡组建跨专业合作团队，强调尽可能完整地完成原型搭建与测试评估工作，鼓励参加学科竞赛。较理想的组合方式是由工业设计专业的学生主要负责提出项目构想及统筹规划，其他工科专业的学生主要负责技术实现，课题相关专业的学生主要负责提出技术要求及测试与评估。以正在进行的“智能花盆”国创项目为例（如图3），3名小组成员分别来自工业设it，车辆工程和农学专业。在项目推进过程中，明显能够感受到团队合作的优点，特别是对工业设计专业学生思考和解決实际问题能力的提升。对比最初的草案与当前正在推进的方案，可以看到整体方案的技术可实现性有了很大的提升；对人机交互方式的研究也更加深入，设计方案既可以满足产品可用性和使用体验的需要，也能够符合技术逻辑的要求。通过大三学年的练习使致力于深入学习交互设计的学生能够较完整地掌握所需综合技术，能够独立完成交互原型基本框架的搭建，对关键控制技术的难点有清晰理解和认识，为随后毕业设计的综合实践打好基础。

大四为综合实践阶段，依托毕业设计设置智能硬件相关题目，与大三创新项目强调技术的可实现性不同，毕业设计的重点回归到对设计问题的分析，特别是设计的问题意识、流程的完整性以及对交互行为的研究与分析上。技术方面，不再强调技术方案的完整性，重点放在关键技术的原型搭建与测试工作方面。以2013级，2017届3个毕业设计为例。《基于视觉与听觉改善、评估睡眠质量的睡眠管家设计》（如图4）的研究重点在于通过对视听觉信息与睡眠质量关联的研究规划合理的交互方式及用户界面设计；控制部分只需利用开发板完成关键技术的仿真即可。另一个《基于触觉交互的盲人步行导航鞋设计》（如图5）的研究重点在于通过对路况及盲人步态的研究，优化传感器分布方式；控制部分完成原型搭建，并完成常见路况的模拟仿真。再如《基于调息放松的智能助眠眼罩设计》（如图6）的研究重点在于利用3D打印技术快速完成眼罩的人机工程学分析，控制方面同样只利用开发板完成关键技术的仿真即可。

以上教学模式有效提升了交互设计的教学质量，在此模式下完成的创新项目和毕业设计在答辩环节均得到较好的评价，当然该模式也存在不足，特别是受学科类别限制，研究过程中明显缺少心理学方面的支持，在测试评估阶段缺乏有效的反馈，影响迭代与更深入的研究，在今后的教学中有待提高。

结语

交互设计是各类设计专业教学的新方向，在不同院校有着不同的开展模式。中国农业大学工业设计专业基于工科院系的学科优势，形成了以交互设计及相关课程为主干、以科创活动为依托、突出学科交叉、强化原型研究、四年连贯的交互设计教学模式，有效提升了交互设计的教学质量，为工业设计专业交互设计课程的教学改革提供了有益的思路。