智能交互设计创意物化辅助工具研究

欧静 吴宇凡

摘要：依托多感官体验地图工具研究智能交互设计物化阶段，并构建辅助工具促进设计与技术的结合。分析智能交互物化阶段特点，实验探究不同水平设计师使用多感官体验地图的设计活动差异，总结工具设计策略。得出智能交互设计物化阶段体验的关键策略与辅助要素，构建了线上线下混合的设计辅助工具包。通过构建辅助工具促进了设计与技术的有机结合与匹配，为智能交互设计教育提供了有效的方法和实用工具。

关键词：智能交互；物化；技术知识；设计创意；设计教育

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2024）03-0014-05

Abstract：Research the materialization stage of intelligent interactive design based on experience map tools，and build auxiliary tools to promote the combination of design and technology. Analyze the characteristics of the intelligent interaction materialization stage，experiment and explore the differences in design activities of designers at different levels who use experience maps to go through this stage，and summarize tool design strategies. The key strategies and auxiliary elements of experience in the materialization stage of intelligent interaction design are obtained，and a design aid toolkit that combines online and offline design is constructed. It promotes the organic combination and matching of design and technology by building auxiliary tools，and provides effective methods and practical tools for intelligent interactive design education.

Keywords：Intelligent interaction；Materialization；Technical knowledge；Design creativity；Design education

引言

近年来，随着技术的成熟与普及，人工智能、物联网等前沿技术已经在越来越多的领域发挥作用，主要针对需求分析、创意激发、原型设计和设计评价4个阶段对传统设计流程进行支持与启发[1]，对传统设计过程提出了挑战。

在智能交互设计课堂中发现设计学专业学生难以同时兼顾技术与创意，导致相关的智能交互设计产出体验感与创新性缺失，技术运用水平较低下。为此，如何在设计过程中进行引导，提升学生设计成果“设计+技术”的整体水平，成为关键问题。

一、理论及研究框架

（一）智能交互设计与物化阶段

1.物化阶段定义与特征

经典交互设计流程“双钻模型”涵盖 Discover（探索）、Define（定义）、Develop（开发）和 Deliver（交付）四个阶段[2]，由两次发散收敛周期组成。Serena Camere提出，“物化”为抽象到有形的过程，是介于设计概念抽象构想和具体实现间的特定过渡状态[3]，是连接两个发散收敛过程的重要位置，见图1。设计师在物化阶段之初得到抽象、原始的用户体验愿景，进而转化成更具象、有细节考量的设计概念方案。

2.智能交互设计物化阶段

本研究以智能交互设计中的实体交互装置（TUI）为重点研究对象。交互装置包括装置（信息输出端）和受众（信息输入端）两大交互对象[4]，在互动过程中传递情绪与感受体验，引发人们思考。

相较于传统产品，智能交互设计的物化阶段不仅要从抽象到具象发散创意概念，也要与技术知识有机整合，是一个复杂的过程。

其中，实体交互装置设计物化阶段重点任务是协调人行为与输入输出间的映射关系、通过交互情节与时序的安排[5]，将技术表达的内容与人在物理世界的认知经验产生关联[6]，最终传递情感或价值观。过程中需要构建的体验要素见图2。

3.智能交互设计教育物化问题

根据教学实践经验，总结设计学生在智能交互设计物化阶段的三大重点问题：

（1）难以把握创意重点：设计学生难以把握动态交互体验的创意重点深入创作，进而满足用户感性层面的情感需求[7]。其中输入输出关联性、行为、空间、时间都是具有实体交互特色的维度[8]，是不容忽视的设计要点。

（2）对技术知识缺乏理解：设计学科中的工程学知识教育往往照搬純工程学科的教材与教学思路[9]，从技术导向层面进行，不便于设计学生理解与后续运用。

（3）技術与创意匹配困难：设计概念依托于技术载体（传感器与数字影像、物理实体等）实现，建立技术与创意间有意义的关联是物化阶段的重难点，需要相应工具辅助。

（二）辅助物化阶段的多感官体验地图

1.智能交互设计辅助工具

目前，关于智能交互的设计方法与设计工具相对较少，设计师大多仍在使用各种传统的概念设计工具[10]。

这些工具（如用户旅程图、认知图、概念图等）通常采用可视化方式，按照时间维度[11]把不同类型的数据和材料进行整合和视觉化[12]。它们能够辅助设计师实现概念探索阶段的设计洞察，但不能帮助整合技术与创意，有逻辑地度过物化过程。

2.多感官体验地图工具

为了针对性支持物化过程，Serena Camere提出了Experiment Map（简称为“ExpMap”），即多感官体验地图工具，具体形式见图3。此工具为设计师在以体验为导向的设计过程中提供抽象概念与有形实体间的联系。

工具可视化步骤中包含了物化阶段的具体措施，层层递进地激发设计师逐步将概念从抽象情感发展到具象感官特征，为物化阶段逻辑化整合概念提供了可能。

ExpMap由5个步骤组成，并以放射状布局排列，从中心层向外依次使用。其中第2、3圈层“概念探索”与“表达式选择”是抽象层，思考抽象情感与价值；第4、5圈层“感官探索”与“感官分析”是具象层，围绕多感官静态、动态特质进行具象化深入：

（1）产品愿景声明：在地图中心层，用一句话描述设计的体验愿景。

（2）概念探索：收集描述灵感的抽象图片，拼贴在第2圈的情绪板上探索预期的体验。

（3）表达式选择：对应步骤2的抽象图片，写出一圈描述设计产出特征的关键词，用不同颜色曲线连接关键词与“视觉、材质”等，思考预期表达可能性。

（4）感官探索：从静态的（视觉、听觉等）外观特征到动态的交互功能（如声音反馈等）层面，考虑不同的感官体验。对应动静态因素收集一组更具体的视觉灵感图片拼贴到第4圈。

（5）感官分析：用形容词定义每种感官的具体品质，5点量表（0=完全不；5=非常）对应评分，实现体验感与表现方式的量化。

（三）工具优化的研究路径

本研究将ExpMap工具引入智能交互设计课堂流程中。首先，理论研究交互装置设计物化特性与设计学生物化阶段关键问题；其次，围绕关键问题，实验探究不同水平设计师物化阶段的设计活动与策略差异，总结新手设计师所需相应优化策略；最后，优化ExpMap并构建针对设计新手的物化辅助工具。

二、课堂实验探究

（一）实验设计

依托课程进行了一项针对设计专业学生的准实验研究[13]。课程主题为人机和谐共生为主题的交互装置设计，参与者为工业设计专业本科一年级与研究生一年级学生。新手组：27名本科一年级学生，3人一组，共9组；专家组：44名研究生一年级的学生，4人一组，共11组。

课程设置为以下3个阶段：

1.各小组通过调研得出体验愿景，并收集相应概念与感官图片；

2.以3小时工作坊形式进行，学生使用ExpMap完成设计概念的构思，并汇报得到的概念方案与思考过程，通过视频记录方式采集学习过程中的行为动作、语言；

3.学生完成整体设计项目后，收集各组智能交互设计产出实物、设计过程报告等资料。

课程结束后进行专家评估，邀请4名有5年以上设计学习经验的设计师对学生设计成果体验水平评分。证明研究生产出的水平在设计与技术各维度都显著高于本科生，创新策略具有指导意义。

（二）实验分析

结合设计案例对比分析学生物化阶段关键设计活动，结果如下：1.设计案例对比分析

依据专家评估结果，选取研究生优秀案例“Blow your shadow”和本科生案例“逐浪随行”分解体验要素进行对比，如图4。

“Blow your shadow”通过虚实结合的视觉交互反馈，引发用户对人与自然关系的思考：吹动风车时，会有投影的鸟儿从树上飞出；吹的力度越大，飞出的鸟儿越多；把鸟窝悬挂在树枝上，鸟儿纷纷归巢。

“逐浪随行”中，用户骑行脚踏装置，驱动身边的“海浪”图案流动与灯光闪烁，产生愉悦动感，呼吁人们低碳出行。

研究生方案体验感优于本科生的主要原因分析如下：

（1）时序层面：方案分成3个阶段，其中前两阶段人的惊扰行为破坏自然和谐，第3阶段挂鸟笼行为维护和谐共生，形成对比，具有情感传递的渐进性；

（2）人行为与输出层面：输入端人吹动风车代表惊扰与破坏，对应输出端鸟飞走与吵闹等不和谐反馈引发反思；第3阶段输入端人挂起鸟笼保护自然，对应输出端反馈鸟的飞回表示和谐相处。输入输出建立了较好的关联性，丰富了概念层次。

（3）技术层面：输入端声音与压力两种传感器分别配合吹动与挂鸟笼两种行为，输入形式多样且符合主题；输出端的投影仪在暗室环境中播放光影动态效果，技术实现方式与设计概念达成了合理的匹配。

（4）空间层面：巧妙结合实体树枝与墙面投影仪产生的动态虚影，传递内容与氛围；风车整合声音传感器，鸟笼配合底座触发压力传感器。元器件合理的摆放使得最终设计方案呈现形式美观且完整。

（三）物化后辅助技术实现

1.提供技术实现支持

物化后即开发与交付阶段，实体交互装置的技术实现中，传感器的组装、动态交互的控制代码编写都给设计学生带来一定障碍，需要及时提供具体技术实现方式指导，支持设计方案的落地。

四、辅助工具设计

基于上述优化策略，构建“设计+技术”结合的线上线下混合物化辅助工具包，见图6、7。

（一）线上线下混合物化辅助工具包

工具包以优化后的ExpMap工具与技术知识分类体系为理论基础，引入技术卡片、案例库与技术库等，构建了包含主题卡、概念卡、感官卡、技术卡4类卡片为核心的卡片工具包，在设计过程中依次使用。

其中主题卡、概念卡、感官卡均由设计师自行填补内容，为动态卡片，代表不同程度的抽象概念。技术卡片包含输入类和输出类硬件，分为接触输入传感器、非接触输入传感器、视觉输出、听觉输出、触觉输出、动作输出6类。通过技术卡内置的RFID传感模块与读卡器读取卡片相对应的案例库，实现线上线下混合的设计辅助。

（二）工具包具体使用步骤

线上线下混合物化辅助工具包具体使用方式如下：

1.物化前知识教授：物化前通过RFID技术将线上的技术库、案例库与线下的技术卡片进行关联。以线上技术库与案例库网站的形式，让学生结合设计案例库学习优秀作品体验构建的策略，并从技术库中学习从设计师角度分类后的技术知识。

2.物化中思路引导：在物化阶段，结合改良后的ExpMap进行创意与技术逻辑化匹配。首先，通过主题卡封装设计问题有关信息，对应ExpMap的愿景声明阶段。概念卡和感官卡均为可自行填充的动态卡片，概念卡以抽象图片为主要内容，对应ExpMap抽象层构想；感官卡以具象图片为主要内容，配合ExpMap细化具象描述。在动态交互探索部分，按照时间维度，分步骤使用感官卡和技术卡的组合来定义输入的人行为、输出效果与相应技术，完成方案动态交互与技术实现的描述。最后结合上述设计决策结果，完成草图绘制。

3.物化后支持实现：线下的技术卡片和线上的技术库结合，读取卡片在技术库网页端提供具体的技术实现方式，包含传感器型号、具体使用方式、功能实现相关代码等信息，支持设计方案的落地。

结语

本文聚焦智能交互设计物化阶段，研究并构建设计策略，辅助设计新手向物化的前后过程进行桥接，紧扣体验重点层层深入完善概念，并将设计与技术匹配对应，实现“有逻辑的物化”，提升设计产出的体验感。产出了促进设计过程和技术知识结合的新工具形式，为智能交互设计教育提供了良好的支持。

后续研究将通过丰富的设计实践进一步验证工具包的可用性，并探究辅助工具如何影响物化以外的其他设计阶段，继续对辅助工具进行全局性的优化。

基金项目：“教育部人文社会科学研究项目”（21YJC760056）；“湖南省普通高等学校教学改革研究项目”（HNJG-2020-0093）

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