基于交互設計的可穿戴式教學擴音器設計研究

穆榮兵　熊麗娜

摘 要：該文以教學用的可穿戴式擴音器改良設計為抓手，從用戶體驗設計的角度出發(fā)，以人機交互技術作為研究基礎，致力于在設計過程中運用交互設計技術聚焦用戶對產(chǎn)品使用的需求及目標，與互聯(lián)網(wǎng)功能進行糅合設計，將傳統(tǒng)教學擴音器由單一的用戶體驗向多元化用戶體驗進行改良設計，實現(xiàn)軟硬件交互設計應用，為目標用戶帶來更多的體驗樂趣。

關鍵詞：交互設計 穿戴式 教學 擴音器

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0108-02

目前市場上已有的便攜式藍牙音箱、穿戴式擴音小蜜蜂等多種交互便攜的擴音產(chǎn)品，可謂是“亂花漸欲迷人眼”的節(jié)奏。同時，交互技術的發(fā)展促使終端客戶越來越期望他們現(xiàn)有的設備得到更好的改進。該文正是基于以上發(fā)展和市場需求前提下，以可穿戴式教學擴音器的改良設計為研究對象，從用戶體驗設計的角度出發(fā)，以人機交互方式的設計作為研究基礎，將原來的可穿戴式教學擴音器由單一的用戶體驗向多元化用戶體驗進行改良設計，提供未來可穿戴式教學擴音器發(fā)展前景的研究和實踐經(jīng)驗。

1 相關技術理論

1.1 人機交互技術

人機交互技術（Human-Computer Interaction Techniques）是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術。不論是計算機信息系統(tǒng)還是現(xiàn)今流行的可穿戴設備的用戶界面設計中，人機交互技術是一個重點內(nèi)容，它包括了人機工程學、認知學、心理學等多個不同的學科領域。

1.2 傳感技術

傳感技術是關于從自然信源獲取信息并對之進行處理（變換）和識別的一門多學科交叉的現(xiàn)代科學與工程技術。隨著傳感器性能的提升，可穿戴智能設備逐漸向人體全身布局，具有了信息交互和通信以外的意義，具備了對外部環(huán)境數(shù)據(jù)的收集、監(jiān)控和傳輸服務[1]。

1.3 操作系統(tǒng)

在現(xiàn)行的可穿戴設備中，主要有3類操作系統(tǒng)應用：一是嵌入式RTOS操作系統(tǒng)；二是裁減后操作系統(tǒng)；三是基于可穿戴設備的獨立開發(fā)系統(tǒng)。而大多數(shù)電子設備產(chǎn)品，其應用操作系統(tǒng)要與智能手機互聯(lián)，與其他智能電子設備相互獨立運行的操作系統(tǒng)，是今后可穿戴設備應用系統(tǒng)研發(fā)的主力方向。

1.4 開源設計研發(fā)

平臺開源和代碼開源促進了計算機技術和計算產(chǎn)品的飛速發(fā)展。很多廠商推出了很多面向開源技術的平臺和解決方案，形成了一種通過開源的方式、水平化的模式構(gòu)造產(chǎn)業(yè)生態(tài)的方式，它給可穿戴設備的生態(tài)構(gòu)建提供了極大便利，為該研究的軟硬件交互方案設計和構(gòu)建奠定了良好的技術基礎。

2 硬件交互需求及方案設計

2.1 需求分析

2.1.1 穿戴式擴音設備

該擴音設備應滿足以下硬件交互功能。

（1）當代流行的可穿戴需求，簡潔、方便、美觀。

（2）具有擴音功能且可進行擴音音量的大小調(diào)節(jié)。

（3）具有“開始上課”按鍵，按下后確定上課開始時間。

（4）具有“點名”功能按鍵，按下后可進行自動播放點名，還具有學生答“到”后的確認按鍵。

（5）具有藍牙麥克風（兼耳機功能）放置功能，當用戶拿起藍牙麥克風后，自動進入擴音模式。

（6）具有藍牙發(fā)射功能，可支持多用戶連接。

（7）具有USB充電接口功能，接口旁邊應有充電指示燈，指示燈為紅色時表示正在充電，指示燈為綠色時表示充電完成。

（8）具有專用APP掃描的二維碼，通過智能手機掃描后可網(wǎng)絡下載進行安裝。

2.1.2 USB充電器

一端接上電源，一端接入擴音設備，可實現(xiàn)對擴音設備的充電。

2.1.3 藍牙麥克風

（1）藍牙麥克風應小而簡便，不使用時放置在擴音設備凹槽處，由嵌入式按鈕固定。

（2）藍牙麥克風具有外部聲音輸入和擴音器聲音輸出功能，當從擴音設備取出時，自動進入擴音輸入模式；當放置到擴音設備時，關閉擴音輸入模式。

2.1.4 智能手機

智能手機作為配合擴音設備使用專用APP的載體，在智能手機上可完成專用APP的安裝、系統(tǒng)初始化設置及相應配置等功能。

2.2 方案設計

根據(jù)調(diào)研，對目前市場上穿戴式教學擴音器的分析和研究，頻率響應在50～80 Hz之間的擴音器外觀尺寸的長×寬×高（單位：mm）均值在相應的區(qū)間：（108～90）×（58～38）×（138～80）。基于此外觀尺寸數(shù)據(jù)和人機工學以及視覺效果，該文設計產(chǎn)品外觀尺寸為90×90×30較為合適，設定頻率響應在50 Hz～10 KHz，適合100人左右的課堂中使用。形態(tài)設計方案如圖1。

設計思路如下。

（1）以腰掛式教學用擴音器為佩戴主要方式。

（2）以圓形為主要造型設計元素，符合大眾對擴音器的傳統(tǒng)審美要求。擴音器采用金屬鍍膜工藝，使使用者體驗重金屬質(zhì)感，與擴音器使用體驗相輝映。

（3）圓形中央液晶顯示小屏幕與APP應用交互形成對應提示，為用戶帶來更多直觀使用體驗。

（4）無線藍牙式耳麥擴音裝置與擴音器形成對應相接整體，使使用者更加便于攜帶以避免耳麥丟失的情況發(fā)生。

3 軟件交互需求及方案設計

3.1 系統(tǒng)初始化設置

系統(tǒng)初始化設置包含以下幾個方面。

（1）設備名稱及密碼設置：該功能可動態(tài)進行添加、修改、刪除管理，即可設置為一個或多個設備名稱如“高等數(shù)學、大學英語、大學物理”等，每個設備名稱設置相應的連接密碼。如果只有一個設備名稱時，默認為當前開放的設備，如添加多個設備名稱時，需要選擇確認哪個為當前開放的設備。

（2）賬號管理：該功能實現(xiàn)對用戶角色的分配和用戶賬號的管理，作為教師用戶賬號分配時，需要與擴音器設備驗證碼相匹配從而獲得教師角色及用戶權(quán)限分配，如系統(tǒng)設置、課堂管理、學生信息管理等功能；作為學生賬號自動生成時不需要驗證匹配，獲得連接設備、下載存儲錄音等功能。

3.2 連接設備

（1）藍牙麥克風連接：藍牙麥克風為系統(tǒng)的聲音輸入設備，連接時需要設備驗證碼進行匹配并輸入設備連接密碼。

（2）擴音設備連接：擴音設備作為系統(tǒng)的外置揚聲器，連接時需要設備驗證碼進行匹配并輸入設備連接密碼。

（3）學生連接：通過手機藍牙功能，搜索周邊設備信息，根據(jù)學生發(fā)送藍牙標識及學生學號信息，自動匹配，無需進行連接。

3.3 課堂點名

（1）課堂學生信息管理：提供Excel表固定樣式，包含課堂學生的學院、年級、學號、姓名等信息，在相應課堂名稱下進行導入，并可進行動態(tài)修改、刪除和查詢操作。該功能為學生連接設備和課堂點名建立基礎數(shù)據(jù)庫。

（2）后臺自動點名管理：當教師按下“點名”功能鍵時，系統(tǒng)后臺啟動自動執(zhí)行操作，自動下發(fā)考勤請求，學生收到請求后，確認考勤，將本機藍牙唯一號及對應學號推送到服務器并自動打開藍牙等待掃描。智能設備的通過掃描周邊設備信息情況，將從服務器收到的學號信息、藍牙唯一信息及課堂學生信息表進行比對，形成連接設備的學生簽到表。

（3）手動點名管理：在后臺自動點名管理的基礎上，系統(tǒng)自動篩選出未連接設備的學生名單并按順序進行自動播報，每個名單播報3遍（間隔2 s），直到教師按下“確認”鍵可提前跳轉(zhuǎn)到下一個學生名單。在播放最后一個名單后，提示“點名完畢”。

3.4 時間提醒

（1）提醒時間設置：該功能主要用于設置每個上課小節(jié)上課開始時間、上課時長，從開始時間到達上課時長后，系統(tǒng)自動通過藍牙耳機發(fā)送“滴滴滴”3聲提醒，并播報“下課時間到”。

（2）提醒時段選擇：時段分為上午、下午、晚上3個大的時段，每個時段分為兩個小時段；選擇方式分為固定設置和自動匹配兩種方式，其中固定設置方式為教師根據(jù)相對固定的上課時間確定，該方式將嚴格按照設定的開始上課時間和時長進行下課提醒，自動匹配方式主要考慮到突發(fā)情況教師遲到或課前處理其他事宜等情況下，將開始上課時間動態(tài)調(diào)整為教師拿起藍牙耳機（麥克風）的真正開始上課時間，在該時間基礎上，達到設定的上課時長時，才進行下課提醒。

3.5 錄音及存儲

（1）自動錄音：當教師在擴音器上取下藍牙耳機（麥克風）時，自動開啟錄音功能，在教師將藍牙耳機（麥克風）歸位到擴音器上時，結(jié)束錄音功能，同時將錄音以固定方式（課程名稱+日期）命名，存儲在服務器固定目錄下。

（2）下載錄音：教師及學生用戶均可在該欄目下，通過課程名稱或上課日期進行搜索，點擊“下載”后將上課錄音下載至手機進行存儲和播放。

4 結(jié)語

隨著信息技術的飛速發(fā)展，擴音設備的創(chuàng)新和設計也一直不斷在電聲設備的發(fā)展路徑上追逐前行，消費類電子產(chǎn)品正在朝著多功能、個性化、便攜化、高保真的方向發(fā)展，促使微型電聲元器件朝著超小型化、數(shù)字化、集成化和模組化的方向發(fā)展。在這樣的背景下，基于交互設計的可穿戴式教學用擴音設備的研究、設計和研發(fā)，更需要緊跟時代步伐并能結(jié)合3G、4G網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出更加具有人性化、個性化且體現(xiàn)工作化與娛樂化相結(jié)合的特點，才能不斷滿足當代教師、學生在學習、生活和工作中的獨特需求。

參考文獻

[1] 劉思言.可穿戴智能設備引領未來終端市場諸多關鍵技術仍待突破[J].世界電信，2013（12）：38-42.