藝智交融的智能家居產品設計課程教學改革途徑研究

靳文奎

摘要：探索構建藝智交融的智能家居產品設計教學模式。圍繞基于技術思維和設計思維結合的學習理念，確立家居產品載體選擇、交互系統思維、藝術與技術的新結合、智能產品的制作與實現的教學環節。梳理出基于自然元素、文化意識、生活理念和情感記憶四種藝智融合途徑。為智能家居產品設計課程教學實踐提供了參考。

關鍵詞：藝智融合 智能家居 產品設計 用戶體驗 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）04-0084-03

一、現狀分析

隨著移動互聯網、物聯網、人工智能等新技術的普及應用，中國智能家居市場蓬勃發展，有著龐大的用戶群體。畢業生擇業時，會發現智能家居產品設計與開發崗位需求量猛增。《智能家居產品設計》課程在這樣的背景下應運而生，成為銜接智能家居產業市場需求與提升工業設計、產品設計專業學生設計能力的橋梁。

毫無疑問，智能設備及相互之間的協作，使很多功能任務的實現變得非常簡單。科技的進步讓用戶脫離了舊有的功能時代，進入到更為吸引人的智能時代。然而面臨著突出的新問題是：公眾希望他們家庭環境中的產品僅僅是技術功能的集中展示嗎？哪些因素會影響智慧技術的采納？造成這一問題的原因在于，智能家居產品設計以家居環境中的智能產品為設計對象，先天性的與技術有著不解之緣，然而當用戶對技術的新奇感退卻后，能夠持續吸引用戶的，無疑是藝術的內容和形式。高建平認為理解藝術與技術的關系，“間距”是一個很好的概念。“間距”不是“距離”，也不完全是“保持距離”，而更可能是“利用距離”。藝術不僅可以通過利用技術提高家居環境形象，使家庭更宜居，還可以激勵產品納入更多的社會生態價值觀，提升我們的生活質量。

二、教學模式

《智能家居產品設計》主要通過結合產品系統設計的理論與智能家居產品的背景內容、分析家居產品設計內部設計要素之間的互相作用關系及其規律、內部系統的要素和產品與外部環境之間的關聯等，樹立智能家居產品設計的觀念，綜合應用各類工業設計理念與方法，對智能家居產品開展設計。現在本課程教學改革的重點是在課程中重視技術思維和設計思維相結合，關注智能嵌入和藝術升華。即在智能家居產品設計中，要求學生不能單純地以在家居產品中應用高技術，甚至為高技術而高技術為目的，而是通過智能技術的利用為用戶創造更好的藝術情感體驗。通過本課程的學習讓學生具備下列能力：

（1）系統了解智能家居產品設計的現狀和發展趨勢。

（2）掌握智能家居產品設計中藝術與技術結合的設計方法和途徑。

（3）利用Arduino開發板和多種類型的傳感器制作智能家居產品原型。同時在課程講授各個環節，貫穿融入了樹立為人民群眾美好居住環境而設計的價值觀、倡導社會責任和可持續發展理念、堅定文化自信等課程思政目標。

（一）課題確定：家居產品載體的選擇與深化

無處不在的計算，互聯網+等新興技術的廣泛采用，使得家居環境中的任何產品都具有了智能化的可能性。然而，同學在剛進入課程時，思路很容易扎堆集中在冰箱、電飯煲、打印機等，已經具有了相對成熟的智能產品上。通過第一次課程安排（4學時），在闡述智能家居產品現狀和類型之后，要求學生分小組選擇產品。需要引導他們借助頭腦風暴、思維導圖等設計方法，將視野擴散到諸如垃圾桶、踢腳線、門把手等傳統意義上被劃分為非智能化的產品，這些產品的智能化程度較低，為學生進行創意創新，打造突破性產品，提供了更大的施展空間。指導學生以批判的目光重新審視家居產品各種載體，是發現和定義問題的重要步驟。建議學生檢查和反思目標用戶群體日常生活中的行為或習慣以及如何對環境和社會造成影響，關注不合理的生活方式、不適當的操作行為和心理依賴等問題。鼓勵學生以不同的方式進行全新設計來解決這些問題。

（二）課題基礎：交互系統設計思維

智能家居產品與用戶天然地存在互動關系，指導同學以交互系統設計思維理解智能家居，將互動關系拓展到人與人、人與產品、產品與產品之間。第二次課程安排（8學時）要求學生理解智能家居產品與傳統工業產品的區別與聯系。使學生掌握智能家居產品的設計方法以及創新思路，通過對經典案例的學習和智能產品的考察分析，要求學生掌握從整體目標出發，通過系統分析、系統綜合和系統優化的設計方法，以達到系統性地分析問題和解決問題的能力。家居環境為設計師和用戶提供了一個參與社會問題的平臺，家居環境中的設備和基礎設施，與自然、社會、文化等因素聯系起來進行系統思維，變身為藝術品或游戲裝置，通過趣味化的產品或服務來改變人們行為，吸引用戶減少家居環境中對水、電、食物資源的浪費，以及生活垃圾的產生。鼓勵學生根據交互系統設計思維，對智能家居產品或服務的展開實驗思維，并促進產品和用戶之間的價值共同創造。

（三）課題深化：藝術與技術的新結合

家居環境一直有著強烈的藝術追求。詩意生活作為人居環境的理想化目標，在滿足視覺審美的基礎要求后，產品所體現的趣味和個性，以及承載的意義和價值成為藝術氛圍營造的重要途徑。第三次課程安排（4學時）要求學生針對目標用戶群體，考慮智能技術系統被越來越廣泛應用于家庭住宅，通過智能系統滿足照明、供暖、空調、家庭娛樂，背后藝術與技術的契合點，使學生學會用場景思維的方法進行創新設計。藝智交融的核心是將藝術思維的關鍵因素通過智慧技術，與人們的行為和態度聯系起來，為涉及社會的行為和態度提供一種不同的方式來重新思考，從而促進生活方式的提升。功能的增加并不直接意味著用戶滿意度的提升，用戶從產品使用過程中獲取的體驗是非常重要的，要在藝術性和實用性之間取得平衡，吸引用戶并與產品建立情感聯系。藝智交融著眼點不是先進技術的使用，而是人類行為的改變，從而改變環境和社會。通過技術的支撐來提升用戶對家居環境的感受，從而升華情感參與和價值獲取，在促進系統思維和幫助用戶獲得情感體驗方面有著巨大潛力。

（四）課題實踐：智能產品的制作

課程通過跨學科的計算思維和設計思維的融合，來提高學生對家居產品的全鏈路認知。動手操作有助于培養學生的藝術審美和計算思維，并讓他們以實驗和創造性的方式解決家居環境中的問題。設計思維不僅加強了學生在藝術和科學方面的觀察技能，而且使他們對自己生活的世界更加敏感。而智能產品類課程具有鮮明的信息時代特征，普遍與計算機軟硬件知識相關。第四次課程安排（16學時）要求學生將設計創意通過Arduino智能套件制作實現，從而了解智能化產品系統的結構、安裝、軟件開發和調試過程。對于學生來說，產品設計過程變為雙重的階段。首先用獨特的藝術審美設計產品，并使用更多的附加值來延長產品的生命周期;之后通過技術制作和技術學習實現智能產品及服務。基于藝智交融的學習可以促進產品多層級拓展和可持續發展，也為學生在解決家居環境中的問題時有多重考慮視角。智能產品的制作與實現的實踐活動，使學生可以邊做邊學，給學生帶來了更多通過創新和實驗解決問題的可能性。

三、教學案例

設計類課程教學過程中更重視對學生的啟發與引導，并未講授過多的純理論性質的內容。讓學生在課堂之外，大量收集設計類國際比賽獲獎作品、知名公司產品、往屆優秀學生作品，歸納梳理出基于自然元素、文化意識、生活理念和情感記憶4種藝智融合途徑，從而對自我進行設計思路和創意靈感的激發。

（一）途徑一

基于自然元素的藝智融合：自然元素既包括與自然相關的一切自然現象、自然規律，也包括由物質元素激發的文化自覺和人類情感體驗。早在工藝美術運動時期就已明確的“師承自然”準則，在當今的智能家居產品設計實踐中又被賦予了新的含義。人們向往大自然的生活環境，家居環境中融入自然的元素使人心曠神怡。自然元素的選擇具有多樣性，蜂巢、蓮蓬、貝殼、葉片等自然形態，石頭、木材、皮毛等自然材質、“云卷云舒”、“草長鶯飛”、“鳥語花香”、“春風化雨”等自然意象都可以轉化為設計靈感，并為重新設計智能家居產品的材料、肌理、色彩和形態提供了線索。自然元素為智能家居產品設計融入藝術體驗提供了最為直接的可能，不僅給產品帶來了綠色的基因，也為整個社會營造出崇尚生態文明的氛圍。

“云朵”智能燈具設計案例：

（1）產品載體——以用戶客廳常見的立式落地燈為設計對象。傳統落地燈的設計，造型簡單、功能單一，缺乏審美和情感體驗。

（2）系統思維——通過用戶行為，在用戶與燈具之間、用戶與大自然之間建立密切的關系。

（3）藝智融合——以“云卷云舒”為設計靈感激發點，發光的太陽（燈泡）被前面的云彩（燈罩）遮擋，隨著用戶雙手的揮動，云彩可以旋轉移動，同時太陽的亮度隨之變化，改變人們對燈具使用的認知。

（4）制作實踐——以Arduino開發板為基礎，結合手勢識別傳感器，將手勢與燈泡亮度和燈罩旋轉控制結合在一起。

（二）途徑2

基于生活理念的藝智融合：生活理念是人們對生活條件和幸福感的認知，體現在工作、休閑、娛樂、審美等多方面，傳達著人們對社會和環境的態度。人類從農業時代、工業時代，走向信息時代。伴隨著人類技術文明的快速發展，是人類物欲的膨脹和向自然環境無休止索取的過程。設計領域提倡的綠色設計、生態設計、可持續設計降低了對資源、能源的消耗，而新興的交互設計、服務設計更是將用戶由物質的占有轉變為共享服務。藝智交融的設計思維正是基于這些設計理念，圍繞人們日常生活經常使用的家居產品，主動與諸如低碳生活、慢生活等新的生活方式和價值觀聯系起來，一方面通過藝術來把智能技術嵌入到人們的日常生活中，另一方面通過技術來呈現藝術與用戶行為之間更多的可能性，探討如何擴大健康生活理念的影響力，促使人們更好地體驗生活本質。

鯨魚垃圾桶案例：

（1）產品載體——選擇人們生活中每天都會接觸到的垃圾桶。

（2）系統思維——通過用戶行為，在人與垃圾桶、人與海洋環境、人與資源保護之間建立關聯。

（3）藝智融合——從提高保護海洋意識的角度出發。每年全球產生的垃圾除了被填埋以外，有相當一部分是被排向了大海。因此制作這款鯨魚垃圾桶，將垃圾容器隱喻為海洋，當用戶向垃圾桶放置垃圾時，隨著垃圾桶中垃圾存放量的變化，通過鯨魚的生存狀態發生變化，以此提醒人們任意一份小的垃圾都有可能流向海洋，對海洋生物造成巨大威脅，從盡可能減少日常的垃圾產生做起，為保護環境貢獻自己的一份力量。

（4）制作實踐——產品應用了紙雕燈這一工藝形式，以Arduino開發板為基礎，在垃圾桶底部、中間、頂端三個位置安裝電阻式薄膜壓力傳感器，當垃圾到達不同位置與壓力傳感器感應區域有效接觸后，轉換模塊把電阻信號轉換為開關量0和1輸出，從而控制鯨魚在“全肉”、“露骨”與“全骨”三個狀態之間通過旋轉切換，并配合僅藍色Led燈點亮、藍色與紅色Led燈同時點亮、僅紅色Led燈點亮進行氛圍烘托。燈光的改變既滿足了垃圾桶“全空”、“半空”與“全滿”三種狀態的提示，同時又關聯起垃圾隊鯨魚生存狀態的影響。整個作品將文化元素和受眾的經驗與社會問題聯系起來，通過幽默和創造性方式批評人類行為，也詮釋出優秀的設計應有效地關注與引導用戶行為，如圖1所示。

（三）途徑3

基于文化意識的藝智融合：當批量化產品暢行于世界各個角落之后，在文化個性化方面的追求促使了民族地域文化的興起。“智能+”、“互聯網+”與文化的結合，吸引著更多的群體關注文化，促使人們更為便利地參與到傳統文化和相關的藝術項目，拓寬人們與文化溝通的途徑、塑造積極的文化意識、增加文化凝聚力。包含著文化意識、信息技術與生活品質的智能家居產品，已經成為傳統文化活態傳承的關鍵主題。而讓大眾參與到文化活動，既可以是積極的（即參與創意和藝術制作過程），也可以是被動的（即作為受眾和接收信息），這取決于設計目標。這就需要智能家居產品在產品功能定義之初，即給用戶留出靈活的空間，而智能家居產品廣泛采用的軟硬件結合形式，賦予了用戶在網絡空間對文化創造性地感受內容、設計制作和媒介傳播的可能性。

二十四節氣香薰燈案例：

（1）產品載體——選擇擺放在臥室的精油香薰機作為設計對象。精油香薰機可以產生大量活氧負離子，清除空氣中的有害氣體分子。天然的香精油可以讓室內的空氣充滿淡雅的味道。

（2）系統思維——將人與香薰機、人與二十四節氣、人與自身感官器官相關聯。

（3）藝智融合——讓人們通過香薰機產品能夠感受到二十四節氣的聲音、視覺、嗅覺等的變化。比如，驚蟄時節春雷乍動、生機盎然、春氣萌動，香薰機在驚蟄模式把這些自然現象與聲、光、電結合，從而增強現代人的民族文化意識。同時，可以在香薰機附帶的手機應用程序上，了解詳細的二十四節氣文化知識、獲取二十四節氣主題的手機壁紙，還可以通過社交軟件進行分享。

（4）制作實踐——篩選符合二十四節氣典型特征的文化元素，制成不同的界面圖標，通過手勢傳感器，讓用戶可以控制香薰機在不同的二十四節氣模式之間進行切換，體驗不同節氣的味道，并配合RGB三色LED燈形成四季豐富的燈光變化，打造清香舒緩的睡眠環境。

（四）途徑4

基于情感記憶的藝智融合：隨著社會的進步，蠟燭、磁帶、鐵皮玩具等很多歷史事物，已經逐漸被封存在記憶之中。這樣的器物隱含著生活與歲月的痕跡，是觸發用戶情感的重要通道。真正的設計能夠連接起用戶的生活經歷、勾起回憶、傳遞感情，把人們帶入深層次的思考空間。產品更新換代的速度很快，但成熟的設計也會保留產品的歷史基因，讓人們能夠了解產品背后的故事。基于情感記憶的設計不是舊物拼搭，而是在新的審美和需求參與下，以技術的方式和方法驅動升級傳統器物，傳遞新的形式與意義。從而尋回失去已久的情感內容，在高科技環境中賦予傳統器物新的生命。

智能手機手電筒案例：

（1）產品載體——以現代人如影隨形、寸步不離的智能手機上的手電筒功能為設計對象，進行概念創新設計。人們目前使用智能手機手電筒的方式，長期以來都是單純機械地點擊手機界面上的圖標按鈕，從而控制手電筒的開與關。這樣的操作方式枯燥乏味，缺少趣味性。

（2）系統思維——將人與手電筒、人與蠟燭、人與人相關聯。

（3）藝智融合——人們長期的用火經驗是蠟燭可以點燃另一個蠟燭，不需要燈光的時候嘴巴吹氣就可以熄滅蠟燭。這一智能手機手電筒的概念創新設計正是基于這樣的生活經驗，除了傳統的打開關閉方式以外，通過一部已經打開燈光的手機近距離觸碰另一部手機，就可以打開這部手機的手電筒。而通過嘴巴對著話筒音孔吹氣即可關閉燈光。

（4）制作實踐——概念原型的制作實踐借助Arduino開發板、距離傳感器、聲音傳感器進行模擬，采集人們吹氣的自然動作、兩部手機手電筒之間的距離這些模擬信號，并轉換為數字信號，從而控制燈的開關。智能技術應用的同時，融入了關于蠟燭的情感記憶，為單調乏味的智能手機手電筒功能帶來了全新的使用體驗。

結語

智能家居產品設計教學不僅要讓學生將最新的智能技術應用在產品設計中，更重要的是要讓技術為藝術服務。相關院校也應積極探索智能時代藝術設計相關專業的教學模式，以促使藝術與技術的新結合。通過藝術思維和計算思維在智能家居產品設計課堂中的融合，促使學生更深入地關注相關用戶群體的生活經歷、價值理念與智能技術的契合點。并通過借助Arduino開發板和各種類型的傳感器，采集生活世界中的各種物理量，轉換為數字信號，從而實現聲、光、電等藝術形式表現。