基于交互設(shè)計的可穿戴式教學(xué)擴(kuò)音器設(shè)計研究

穆榮兵　熊麗娜

摘 要：該文以教學(xué)用的可穿戴式擴(kuò)音器改良設(shè)計為抓手，從用戶體驗(yàn)設(shè)計的角度出發(fā)，以人機(jī)交互技術(shù)作為研究基礎(chǔ)，致力于在設(shè)計過程中運(yùn)用交互設(shè)計技術(shù)聚焦用戶對產(chǎn)品使用的需求及目標(biāo)，與互聯(lián)網(wǎng)功能進(jìn)行糅合設(shè)計，將傳統(tǒng)教學(xué)擴(kuò)音器由單一的用戶體驗(yàn)向多元化用戶體驗(yàn)進(jìn)行改良設(shè)計，實(shí)現(xiàn)軟硬件交互設(shè)計應(yīng)用，為目標(biāo)用戶帶來更多的體驗(yàn)樂趣。

關(guān)鍵詞：交互設(shè)計 穿戴式 教學(xué) 擴(kuò)音器

中圖分類號：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)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(lán)牙音箱、穿戴式擴(kuò)音小蜜蜂等多種交互便攜的擴(kuò)音產(chǎn)品，可謂是“亂花漸欲迷人眼”的節(jié)奏。同時，交互技術(shù)的發(fā)展促使終端客戶越來越期望他們現(xiàn)有的設(shè)備得到更好的改進(jìn)。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(xué)擴(kuò)音器的改良設(shè)計為研究對象，從用戶體驗(yàn)設(shè)計的角度出發(fā)，以人機(jī)交互方式的設(shè)計作為研究基礎(chǔ)，將原來的可穿戴式教學(xué)擴(kuò)音器由單一的用戶體驗(yàn)向多元化用戶體驗(yàn)進(jìn)行改良設(shè)計，提供未來可穿戴式教學(xué)擴(kuò)音器發(fā)展前景的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 相關(guān)技術(shù)理論

1.1 人機(jī)交互技術(shù)

人機(jī)交互技術(shù)（Human-Computer Interaction Techniques）是指通過計算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計算機(jī)對話的技術(shù)。不論是計算機(jī)信息系統(tǒng)還是現(xiàn)今流行的可穿戴設(shè)備的用戶界面設(shè)計中，人機(jī)交互技術(shù)是一個重點(diǎn)內(nèi)容，它包括了人機(jī)工程學(xué)、認(rèn)知學(xué)、心理學(xué)等多個不同的學(xué)科領(lǐng)域。

1.2 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是關(guān)于從自然信源獲取信息并對之進(jìn)行處理（變換）和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。隨著傳感器性能的提升，可穿戴智能設(shè)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(wù)[1]。

1.3 操作系統(tǒng)

在現(xiàn)行的可穿戴設(shè)備中，主要有3類操作系統(tǒng)應(yīng)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(shè)備的獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)。而大多數(shù)電子設(shè)備產(chǎn)品，其應(yīng)用操作系統(tǒng)要與智能手機(jī)互聯(lián)，與其他智能電子設(shè)備相互獨(dú)立運(yùn)行的操作系統(tǒng)，是今后可穿戴設(shè)備應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)的主力方向。

1.4 開源設(shè)計研發(fā)

平臺開源和代碼開源促進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)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(shù)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(shè)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(shè)計和構(gòu)建奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 硬件交互需求及方案設(shè)計

2.1 需求分析

2.1.1 穿戴式擴(kuò)音設(shè)備

該擴(kuò)音設(shè)備應(yīng)滿足以下硬件交互功能。

（1）當(dāng)代流行的可穿戴需求，簡潔、方便、美觀。

（2）具有擴(kuò)音功能且可進(jìn)行擴(kuò)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(diǎn)名”功能按鍵，按下后可進(jìn)行自動播放點(diǎn)名，還具有學(xué)生答“到”后的確認(rèn)按鍵。

（5）具有藍(lán)牙麥克風(fēng)（兼耳機(jī)功能）放置功能，當(dāng)用戶拿起藍(lán)牙麥克風(fēng)后，自動進(jìn)入擴(kuò)音模式。

（6）具有藍(lán)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(yīng)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(jī)掃描后可網(wǎng)絡(luò)下載進(jìn)行安裝。

2.1.2 USB充電器

一端接上電源，一端接入擴(kuò)音設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)對擴(kuò)音設(shè)備的充電。

2.1.3 藍(lán)牙麥克風(fēng)

（1）藍(lán)牙麥克風(fēng)應(yīng)小而簡便，不使用時放置在擴(kuò)音設(shè)備凹槽處，由嵌入式按鈕固定。

（2）藍(lán)牙麥克風(fēng)具有外部聲音輸入和擴(kuò)音器聲音輸出功能，當(dāng)從擴(kuò)音設(shè)備取出時，自動進(jìn)入擴(kuò)音輸入模式；當(dāng)放置到擴(kuò)音設(shè)備時，關(guān)閉擴(kuò)音輸入模式。

2.1.4 智能手機(jī)

智能手機(jī)作為配合擴(kuò)音設(shè)備使用專用APP的載體，在智能手機(jī)上可完成專用APP的安裝、系統(tǒng)初始化設(shè)置及相應(yīng)配置等功能。

2.2 方案設(shè)計

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

設(shè)計思路如下。

（1）以腰掛式教學(xué)用擴(kuò)音器為佩戴主要方式。

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

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

（4）無線藍(lán)牙式耳麥擴(kuò)音裝置與擴(kuò)音器形成對應(yīng)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(shè)計

3.1 系統(tǒng)初始化設(shè)置

系統(tǒng)初始化設(shè)置包含以下幾個方面。

（1）設(shè)備名稱及密碼設(shè)置：該功能可動態(tài)進(jìn)行添加、修改、刪除管理，即可設(shè)置為一個或多個設(shè)備名稱如“高等數(shù)學(xué)、大學(xué)英語、大學(xué)物理”等，每個設(shè)備名稱設(shè)置相應(yīng)的連接密碼。如果只有一個設(shè)備名稱時，默認(rèn)為當(dāng)前開放的設(shè)備，如添加多個設(shè)備名稱時，需要選擇確認(rèn)哪個為當(dāng)前開放的設(shè)備。

（2）賬號管理：該功能實(shí)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(kuò)音器設(shè)備驗(yàn)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(shè)置、課堂管理、學(xué)生信息管理等功能；作為學(xué)生賬號自動生成時不需要驗(yàn)證匹配，獲得連接設(shè)備、下載存儲錄音等功能。

3.2 連接設(shè)備

（1）藍(lán)牙麥克風(fēng)連接：藍(lán)牙麥克風(fēng)為系統(tǒng)的聲音輸入設(shè)備，連接時需要設(shè)備驗(yàn)證碼進(jìn)行匹配并輸入設(shè)備連接密碼。

（2）擴(kuò)音設(shè)備連接：擴(kuò)音設(shè)備作為系統(tǒng)的外置揚(yáng)聲器，連接時需要設(shè)備驗(yàn)證碼進(jìn)行匹配并輸入設(shè)備連接密碼。

（3）學(xué)生連接：通過手機(jī)藍(lán)牙功能，搜索周邊設(shè)備信息，根據(jù)學(xué)生發(fā)送藍(lán)牙標(biāo)識及學(xué)生學(xué)號信息，自動匹配，無需進(jìn)行連接。

3.3 課堂點(diǎn)名

（1）課堂學(xué)生信息管理：提供Excel表固定樣式，包含課堂學(xué)生的學(xué)院、年級、學(xué)號、姓名等信息，在相應(yīng)課堂名稱下進(jìn)行導(dǎo)入，并可進(jìn)行動態(tài)修改、刪除和查詢操作。該功能為學(xué)生連接設(shè)備和課堂點(diǎn)名建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

（2）后臺自動點(diǎn)名管理：當(dāng)教師按下“點(diǎn)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(xué)生收到請求后，確認(rèn)考勤，將本機(jī)藍(lán)牙唯一號及對應(yīng)學(xué)號推送到服務(wù)器并自動打開藍(lán)牙等待掃描。智能設(shè)備的通過掃描周邊設(shè)備信息情況，將從服務(wù)器收到的學(xué)號信息、藍(lán)牙唯一信息及課堂學(xué)生信息表進(jìn)行比對，形成連接設(shè)備的學(xué)生簽到表。

（3）手動點(diǎn)名管理：在后臺自動點(diǎn)名管理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動篩選出未連接設(shè)備的學(xué)生名單并按順序進(jìn)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(rèn)”鍵可提前跳轉(zhuǎn)到下一個學(xué)生名單。在播放最后一個名單后，提示“點(diǎn)名完畢”。

3.4 時間提醒

（1）提醒時間設(shè)置：該功能主要用于設(shè)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(dá)上課時長后，系統(tǒng)自動通過藍(lán)牙耳機(jī)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(shè)置和自動匹配兩種方式，其中固定設(shè)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(yán)格按照設(shè)定的開始上課時間和時長進(jìn)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(lán)牙耳機(jī)（麥克風(fēng)）的真正開始上課時間，在該時間基礎(chǔ)上，達(dá)到設(shè)定的上課時長時，才進(jìn)行下課提醒。

3.5 錄音及存儲

（1）自動錄音：當(dāng)教師在擴(kuò)音器上取下藍(lán)牙耳機(jī)（麥克風(fēng)）時，自動開啟錄音功能，在教師將藍(lán)牙耳機(jī)（麥克風(fēng)）歸位到擴(kuò)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(wù)器固定目錄下。

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

4 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，擴(kuò)音設(shè)備的創(chuàng)新和設(shè)計也一直不斷在電聲設(shè)備的發(fā)展路徑上追逐前行，消費(fèi)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(shè)計的可穿戴式教學(xué)用擴(kuò)音設(shè)備的研究、設(shè)計和研發(fā)，更需要緊跟時代步伐并能結(jié)合3G、4G網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，才能不斷滿足當(dāng)代教師、學(xué)生在學(xué)習(xí)、生活和工作中的獨(dú)特需求。

參考文獻(xiàn)

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