科普類展陳中的實(shí)體交互設(shè)計(jì)初探

羅亦鳴 肖星宇 胡珊

摘要：從科普展陳的角度出發(fā)，探索實(shí)體交互設(shè)計(jì)的未來發(fā)展方向?；诳破照龟愒O(shè)計(jì)和實(shí)體交互設(shè)計(jì)的理論，通過用戶調(diào)查以及對(duì)傳統(tǒng)和現(xiàn)代科普展陳進(jìn)行對(duì)比與分析，挖掘用戶需求和科普展陳的特點(diǎn)，總結(jié)其中的實(shí)體交互設(shè)計(jì)方法，對(duì)科普展陳提出切實(shí)可行的支持和借鑒。并基于此，為未來科普展陳中的實(shí)體交互設(shè)計(jì)提供思路。

關(guān)鍵詞：科普展陳;實(shí)體交互;交互設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：J525

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）02-0043-04

科普展陳作為科技館向外傳播科普知識(shí)的重要方式，其肩負(fù)著對(duì)觀眾普及科學(xué)文化知識(shí)、提高科學(xué)文化素養(yǎng)的重?fù)?dān)。在科普展陳中，我們需要運(yùn)用多種展陳方式來豐富展示內(nèi)容。實(shí)體交互的出現(xiàn)，使得科普展陳在終端上的體現(xiàn)方式更加多彩。實(shí)體交互既體現(xiàn)了三維世界中自然直觀、易于認(rèn)知的交互特性，又充分調(diào)用了數(shù)字世界信息處理和計(jì)算的能力，在虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界之間架起了一座橋梁。

1科普展陳設(shè)計(jì)

1.1科普展陳概述

科普展品簡而言之就是展示科學(xué)文化、普及科學(xué)文化知識(shí)的產(chǎn)品。而科普展陳不僅包括產(chǎn)品展示，亦涵蓋產(chǎn)品的表現(xiàn)及陳列形式。科普展陳具有科學(xué)性與生動(dòng)性，能把傳統(tǒng)刻板的文字圖像生動(dòng)化、形象化地展示出來，用以普及科學(xué)文化知識(shí)。

《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)普及法》規(guī)定，“各省、自治區(qū)和直轄市人民政府和其它有條件的地方人民政府，應(yīng)當(dāng)將科普?qǐng)鲳^、設(shè)施建設(shè)納入城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃和基本建設(shè)計(jì)劃;對(duì)現(xiàn)有科普?qǐng)鲳^、設(shè)施應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)利用、維修和改造?！蓖ㄟ^政策我們可以看出國家對(duì)科普展陳的關(guān)注與重視?？破照龟愔械赜蛭幕饕w現(xiàn)在呈現(xiàn)方式中，無論是文字、圖片還是多媒體應(yīng)用都要符合地域文化的主流思想，甚至實(shí)體交互的方式也要符合地域文化中的表達(dá)方式。這樣能夠使得冰冷的科技產(chǎn)品更加具有人性化、情感化[2]。

1.2科普展陳現(xiàn)狀分析

在當(dāng)代博物館展示陳列設(shè)計(jì)中，信息技術(shù)的使用越來越普及，交互展項(xiàng)越來越多，它們?cè)谡故娟惲兄邪l(fā)揮著越來越重要的作用[3]?？破疹愓龟愐彩侨绱?，隨著信息化時(shí)代的到來，人們對(duì)于利用交互圖像、展品模型和視頻影像等進(jìn)行科普的方式越來越有興趣。傳統(tǒng)的科普展陳設(shè)計(jì)主要側(cè)重于陳列展項(xiàng)的展柜設(shè)計(jì)形式，而忽略了人和科普內(nèi)容的互動(dòng)感、沉浸感。當(dāng)設(shè)計(jì)者以沉浸式的方式設(shè)計(jì)科普展陳內(nèi)容時(shí)，參觀者更容易對(duì)展品展項(xiàng)進(jìn)行深入思考和共鳴。例如，中國科學(xué)技術(shù)館太空行走的展項(xiàng)（如圖1），展品太空行走利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，配有操作桿的電動(dòng)座椅、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、投影儀、操作臺(tái)等硬件。通過完成維修遭受太空垃圾撞擊的空間站任務(wù)，讓用戶以第一視角體驗(yàn)航天員離開太空艙，進(jìn)入太空完成艙外工作的過程，并認(rèn)識(shí)空間站各組成部分。該展項(xiàng)吸引了大波參觀者前來體驗(yàn)感受，從中探索太空知識(shí)。

如今，科普展陳類展館的作用不再局限于普及科學(xué)知識(shí)，它可以是學(xué)習(xí)中心、娛樂中心甚至是人們思考和交流的場所?？破照龟愵愓桂^逐漸開始突破原有的單一以物為主的展示方法，并成為透過物本身去體驗(yàn)、想象的場所，各類展館開始傾向于用更多的交互方式來使參觀者感受科技魅力。例如，上海科技館地震歷險(xiǎn)的展項(xiàng)（如圖2），每隔一小時(shí)，有工作人員現(xiàn)場演示地震預(yù)測原理并模擬地震。人們?cè)谡古_(tái)中通過感受地震能夠更加了解自然世界，這種實(shí)體交互方式使得參觀者更容易投身其中并產(chǎn)生積極的感受。實(shí)體交互在科普類展館的應(yīng)用不僅體現(xiàn)在國內(nèi)展館中，國外許多科普類展館亦是采用了多種實(shí)體交互的方式。例如，芝加哥科學(xué)與工業(yè)博物館中煤礦展項(xiàng)（如圖3），此展項(xiàng)是是博物館的首個(gè)展覽，自1933年首次開放以來參觀者絡(luò)繹不絕，在這里，參觀者可以將礦井下降到一個(gè)煤礦工人的世界，從而了解多年來機(jī)械和采礦方法發(fā)生的變化。倫敦科學(xué)博物館超級(jí)滑梯展項(xiàng)（如圖4）也是通過采用實(shí)體交互的方式讓參觀者體驗(yàn)在不同材質(zhì)滑梯中的滑行感受，通過娛樂的方式來理解摩擦系數(shù)。用實(shí)體交互的方式增加參觀者體驗(yàn)感更將成為未來科普展陳的發(fā)展趨勢。

1.3科普展陳的特點(diǎn)

隨著國家對(duì)科普工作的日益重視，科普事業(yè)正闊步前行。一個(gè)綜合性的科技館，對(duì)培養(yǎng)青少年的科學(xué)文化素養(yǎng)起著決定性的作用[4]?？破照龟惖恼故痉绞蕉喾N多樣，展示方式研究從對(duì)物與形式的研究，轉(zhuǎn)向了對(duì)展示思維、空間、物、人等多種因素相互交織融合為一個(gè)整體的研究[8]。在科普展示形式上，應(yīng)多借助燈光、材料、塑形、視頻、音頻、裝置等手法，在渲染空間氛圍

交織融合為一個(gè)整體的研究。在科普展示形式上，應(yīng)多借助的同時(shí)將故事情節(jié)融入其中，使空間更加直觀、清晰地傳遞展示信息[6]。這種展示方式的更迭在設(shè)計(jì)實(shí)踐種得到了充分的發(fā)展，從中我們總結(jié)了科普展陳具有以下特點(diǎn)：

1）具有對(duì)外科普的意義?？破照龟愖鳛榭萍拣^向外傳播科普知識(shí)的重要方式，肩負(fù)著對(duì)觀眾提高科學(xué)素養(yǎng)的重?fù)?dān)。隨著多媒體技術(shù)以及人機(jī)交互的快速發(fā)展，科普展陳逐漸擺脫了以往傳統(tǒng)展陳的表現(xiàn)方式，采用更加信息化的方式進(jìn)行傳播，既吸引更多的受眾，同時(shí)增強(qiáng)了用戶粘性，達(dá)到了科普教育的目的。中華民族傳承五千年的文化歷史是我們民族的精髓，也是我們民族的瑰寶。我們應(yīng)該利用科技館展陳科普的方法，運(yùn)用新的媒體方式和數(shù)字技術(shù)，使得中華文化能夠借助最新的數(shù)字媒體手段得到最有效的保存和傳播[7]。例如，圖5的科普展示設(shè)計(jì)是以針灸出發(fā)，進(jìn)而科普有關(guān)人體穴位知識(shí)。這種民族特有的文化典故賦予了科普展陳獨(dú)有的文化魅力和中國特色，體驗(yàn)者在文學(xué)、歷史和視覺感受之間的線索中可以自由轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了體驗(yàn)的豐富性和節(jié)奏感[8]。這一形式的展陳不僅能夠科普相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，還能夠傳播中華民族豐富的文化內(nèi)涵。

2）唯一性。全國各地科技館受地理環(huán)境的影響，需要結(jié)合當(dāng)?shù)厝宋娘L(fēng)俗、歷史文化的特點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。科普展陳也因此更能體現(xiàn)當(dāng)?shù)乜萍妓?、材料?yīng)用及教育思想的特點(diǎn)。

3）簡單易懂。由于科普展品是展示科學(xué)魅力、普及科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)品，因此其更需要具備直觀簡單、生動(dòng)形象地傳播特點(diǎn)。只有當(dāng)受眾理解了展陳內(nèi)容，科普展陳才能達(dá)到普及知識(shí)的目的。

4）多種交互方式相結(jié)合。良好的交互體驗(yàn)可以讓觀眾很好地融入到展陳之中，更好地了解相關(guān)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神，從而達(dá)到探索式學(xué)習(xí)的目的。

2實(shí)體交互設(shè)計(jì)

2.1實(shí)體交互的定義

實(shí)體交互是人通過與物理環(huán)境的互動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)與數(shù)字化信息發(fā)生數(shù)據(jù)的交換，此定義由MIT媒體實(shí)驗(yàn)室的Hiroshi?Ishi提出【9】。而實(shí)體交互界面是用戶通過物理實(shí)體和物理環(huán)境，與數(shù)字信息進(jìn)行交流互動(dòng)的界面。通過把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中數(shù)字化的信息轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)體化的載體，人機(jī)交互得以良好地進(jìn)行。在各種信息通訊技術(shù)以及新能源、新材料等技術(shù)支持條件下，交互界面實(shí)現(xiàn)了物理空間與虛擬空間深度融合共生，以此催生實(shí)體交互界面的誕生【10】。

2.2實(shí)體交互的特征

1）實(shí)體性。與傳統(tǒng)的交互模型相比，通過實(shí)物操作，交互方式會(huì)更加自然直觀地展現(xiàn)。對(duì)于一些數(shù)字化載體內(nèi)容，在用戶使用的過程中，實(shí)體交互實(shí)現(xiàn)了界面視覺信息的簡單化，突破了圖像圖形扁平化的局限。

2）可用性。在Steve?Krug的書中介紹到，現(xiàn)在人們通常管可用性設(shè)計(jì)叫用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)（User?Experience?Design，UXD）?？捎眯允顷P(guān)于人們對(duì)如何理解并使用產(chǎn)品的期望值。而交互的實(shí)體化使用戶對(duì)于產(chǎn)品的信息處理更加成功。傳統(tǒng)的圖形用戶界面主要通過手部、眼睛和聲音輸入信息。交互依托于有形實(shí)體，信息的輸入和輸出將更加自然全面[11]。人們具有的視覺通道、嗅覺通道以及動(dòng)覺通道均是為實(shí)體交互種的可用性提供了設(shè)計(jì)思路。

3）更能突出“以用戶為中心”的設(shè)計(jì)原則。在實(shí)體交互的整個(gè)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者需要通過特定的情境去分析用戶，伴隨著用戶使用產(chǎn)品時(shí)對(duì)操作的行為反饋，不斷進(jìn)行調(diào)整。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的造型確定和功能實(shí)現(xiàn)方式僅僅建立在用戶互動(dòng)體驗(yàn)之上，而實(shí)體交互增加的交互方式則使“以用戶為中心”的設(shè)計(jì)原則更為突出。在科普展陳中，根據(jù)“以用戶為中心”的設(shè)計(jì)原則，通過讓用戶真正參與到展陳中，感受到實(shí)體交互的樂趣，更好地了解相關(guān)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神，從而達(dá)到探索式學(xué)習(xí)的目的。例如，廣東科學(xué)中心交通世界館展項(xiàng)（如圖7），通過在體驗(yàn)臺(tái)上的操縱來感受未來交通的暢快與刺激，體驗(yàn)者并未存在于實(shí)體交通工具中，僅僅是依靠實(shí)體交互帶來的視覺、觸覺以及動(dòng)覺的影響來體驗(yàn)未來交通。

4）融合了多個(gè)領(lǐng)域。在實(shí)體交互產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)及工程學(xué)等研究方法需要應(yīng)用。同時(shí)，傳感器、swift編程、感應(yīng)器、機(jī)械制造等技術(shù)也是實(shí)體交互的基礎(chǔ)。隨著數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的迅速發(fā)展，在語音交互、手勢交互、自然交互等交互方式出現(xiàn)之后實(shí)體交互應(yīng)運(yùn)而生。信息技術(shù)的發(fā)展，極大地改變了我們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。網(wǎng)絡(luò)、圖像識(shí)別、語言識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)仿真等技術(shù)將慢慢成為我們生活中不可缺少的部分。如上?？萍拣^信息時(shí)代展館虛擬訓(xùn)狗展項(xiàng)（如圖8），通過語音識(shí)別技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)來使體驗(yàn)者感受到訓(xùn)狗的樂趣。當(dāng)參觀者對(duì)著話筒說向左向右跑停等指令時(shí)，屏幕上的小狗就會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而進(jìn)行虛擬訓(xùn)狗。

3科普展陳中的實(shí)體交互設(shè)計(jì)分析

“19世紀(jì)的‘文化由小說定義，20世紀(jì)的‘文化由電影定義，而21世紀(jì)的‘文化將會(huì)由交互界面定義?！盇aron?Koblin曾在他的TED2011演講中引用了Lev?Manovich的這段話【12】。隨著生活環(huán)境、消費(fèi)心理的不斷提升與改善，人們對(duì)生活質(zhì)量提出了更高的要求，同時(shí)對(duì)獲取信息的互聯(lián)網(wǎng)交互技術(shù)產(chǎn)生了更大的需求。交互設(shè)計(jì)致力于通過簡約化、情感化、生活化、智能化的方式來提高用戶的生活質(zhì)量?？萍颊蛊愤@類特殊的交互式產(chǎn)品，它的用戶群體相對(duì)廣泛，幾乎包含各年齡階段的人。因此，在營造適合用戶情感的氛圍、使用戶產(chǎn)生積極的情緒等問題中更需要斟酌考量。

實(shí)體交互的出現(xiàn)使科普展陳在終端上的體現(xiàn)方式更加豐富。實(shí)體交互既體現(xiàn)了三維世界自然直觀、易于認(rèn)知的交互特性，又充分調(diào)用了數(shù)字世界信息處理和計(jì)算的能力，為虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界架起一座橋梁。而科技館作為青少年的“第二課堂”，意味著科普展陳肩負(fù)著重大使命[4]。它通過豐富的展陳方式吸引了大量用戶，在其中發(fā)揮了重要作用。在面對(duì)藝術(shù)與設(shè)計(jì)正朝著數(shù)字化時(shí)代需求快速變化、適應(yīng)和發(fā)展的同時(shí)，擁抱數(shù)字技術(shù)將會(huì)是必然的選擇?；趯?shí)體交互技術(shù)的科普展陳也必將在這樣的時(shí)代背景下發(fā)展壯大。

雖然目前我國科技館建設(shè)如火如荼地進(jìn)行，但作為科技館的基礎(chǔ)――科普展陳裝置卻一直沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在科技展陳的設(shè)計(jì)中，人機(jī)安全一直是人們最關(guān)心的問題。尤其是實(shí)體交互的展陳，更需要考慮到環(huán)境、展陳方式等各方面因素的影響。在滿足安全原則的基礎(chǔ)之上，對(duì)造型、功能、交互三者進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)。在無人指導(dǎo)的情況下，過度操作在所難免。這就對(duì)科普展陳裝置的使用壽命提出了考驗(yàn)，因此，在材料的選擇以及制作工藝的考量上需要考慮到這一點(diǎn)，避免增加維修成本及時(shí)間。

目前，科技館的科普展陳還存在一些局限性。因此，在未來科普展陳中，有科普教育意義的展品才是發(fā)展的終極方向。而科普展陳中的交互設(shè)計(jì)需要簡明直觀地直接操作，所謂直接操作就是指通過取代訊息或移動(dòng)訊息等直接動(dòng)作來進(jìn)行交互，并且不需要明確的命令修改訊息，如一般文書處理或屏幕編輯器等。例如，筆者所參與的科普展陳中“零和無窮大”的項(xiàng)目（如圖9），當(dāng)游客進(jìn)入通道后，可以通過墻壁上的投影了解到零和無窮大之間的關(guān)系與數(shù)學(xué)發(fā)展歷程。因此，當(dāng)實(shí)體展品簡單易學(xué)、并能及時(shí)給出相應(yīng)反饋時(shí)，用戶不僅能感到愉悅，更能直接地了解一些復(fù)雜的科學(xué)原理和高新科技。如圖10為筆者參與的科普展陳中“會(huì)排隊(duì)的鐵屑”展項(xiàng)，該展項(xiàng)通過展示小鐵屑在磁場作用下的排列情況，模擬磁場磁力線的分布，闡釋磁場的存在和影響。啟發(fā)了我們磁場不是由原子或分子組成的，但磁場是客觀存在的，具有科普教育意義。

相對(duì)與其他空間來說，科技館具有的空間和技術(shù)優(yōu)勢使得展品的特點(diǎn)都可以體現(xiàn)出來。我們?cè)谪S富科普內(nèi)容、優(yōu)化科普形式的同時(shí)也要增強(qiáng)趣味性。如圖11的“牛頓第三定律”展項(xiàng)，向大家展示作用力與反作用力的特性及其使用環(huán)境，演示過程直觀，趣味性滿滿。該展項(xiàng)中的火箭在使用時(shí)，由底座向氣球充氣，持續(xù)充氣的力會(huì)使火箭掙脫磁鐵的吸附作用，氣球向下噴氣所造成的反作用力會(huì)使火箭升空，從而在科普教育的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了趣味性。

4科普展陳中的實(shí)體交互設(shè)計(jì)方案

4.1項(xiàng)目介紹

1）項(xiàng)目名稱：滑輪的藝術(shù)

2）展示形式：實(shí)體互動(dòng)體驗(yàn)

3）展示內(nèi)容：通過“滑輪的藝術(shù)”展項(xiàng)，表現(xiàn)了滑輪組既能省力又能改變用力方向的特點(diǎn)，該展項(xiàng)以典型應(yīng)用范例進(jìn)行說明，在實(shí)際使用中，有幾組動(dòng)滑輪拉動(dòng)弓箭時(shí)使用的力是沒有動(dòng)滑輪拉動(dòng)時(shí)的幾分之一?！盎喌乃囆g(shù)”展項(xiàng)綜合展示了滑輪和滑輪組的特性，并為參觀者提供了若干互動(dòng)滑輪組小游戲，演示情景直觀易懂，富有趣味性和知識(shí)性。

4.2設(shè)計(jì)定位

1）產(chǎn)品定義：滑輪是用來提升重物并能省力的簡單機(jī)械?；喪且粋€(gè)周邊有槽，能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索（繩、膠帶、鋼索、鏈條等）所組成的可以繞著中心軸旋轉(zhuǎn)的簡單機(jī)械叫做滑輪。通過智能引導(dǎo)，使用者感受到有幾組動(dòng)滑輪拉動(dòng)弓箭時(shí)實(shí)際使用的力是沒有動(dòng)滑輪拉動(dòng)時(shí)的幾分之一，達(dá)到展示滑輪和滑輪組既省力又能改變用力方向特性的目的。

2）使用人群定位：參觀科技館及科普?qǐng)鏊娜巳?。該設(shè)計(jì)的使用人群大多為青少年，對(duì)于青少年來說，科技館是科普教育傳播基地，是青少年解惑授業(yè)的啟蒙之地，肩負(fù)著對(duì)青少年樹立正確人生觀、價(jià)值觀培養(yǎng)的重?fù)?dān)[4]。對(duì)于成年人來說，該設(shè)計(jì)亦能達(dá)到了解滑輪原理的目的。

3）使用環(huán)境定位：科技館及科普?qǐng)鏊?/p>

4.3設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)

傳統(tǒng)科技館展陳有關(guān)滑輪科普的形式大多數(shù)為“自己拉自己”，即通過改變滑輪組中動(dòng)滑輪和定滑輪的數(shù)量來體驗(yàn)用不同的力量將自己拉起來。操作方式為用戶坐在椅子上，雙手分別用力拉面前的繩子，將自己拉起來。使用的原理便是利用定滑輪和動(dòng)滑輪組成滑輪組的省力優(yōu)勢來提升物體。這對(duì)黃金搭檔組合在一起，既可以改變力的方向，還可以省力。所以，我們只需要稍微用力就可以把自己拉起來。

考慮到現(xiàn)有有關(guān)滑輪的科普展陳過于單調(diào)，筆者決定設(shè)計(jì)一款，符合科普滑輪原理的實(shí)體交互產(chǎn)品。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：

1）使用弓箭造型。改變了原有的使用動(dòng)作，通過有幾組動(dòng)滑輪拉動(dòng)弓箭時(shí)實(shí)際使用的力是沒有動(dòng)滑輪拉動(dòng)時(shí)的幾分之一的原理，來表現(xiàn)滑輪組既能省力又能改變用力方向的優(yōu)點(diǎn)。既能達(dá)到科普教育的目的，又具有一定的創(chuàng)新發(fā)展性。

2）采用實(shí)體交互模式。當(dāng)用戶使用的力量一定時(shí)，由于滑輪組的差異導(dǎo)致不同的弓箭在實(shí)際上需要使用的力大小是不同的，反饋信息通過電子顯示屏上靶的晃動(dòng)頻率以及數(shù)字變化得以展現(xiàn)。這種交互模式明顯提升了產(chǎn)品的趣味性和吸引力，改善了智能產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。同時(shí)這種互動(dòng)屬于輕質(zhì)互動(dòng)，通過簡單的、直接的映射反饋來進(jìn)行交互溝通，符合人的潛意識(shí)溝通方式。

3）增加趣味性。以拉弓箭的形式進(jìn)行滑輪原理的科普，并為參觀者提供若干互動(dòng)滑輪組小游戲，使演示情景直觀易懂，富于趣味性和知識(shí)性。

4.4草圖與效果圖設(shè)計(jì)

根據(jù)以上的產(chǎn)品分析與調(diào)研，本產(chǎn)品展示了滑輪和滑輪組的特性，表現(xiàn)了滑輪組既能省力又能改變用力方向的特點(diǎn)。

根據(jù)上述分析，得出方案（如圖12）：該產(chǎn)品主要包括智能化終端和交互實(shí)體。

智能化終端：在弓箭中內(nèi)置數(shù)據(jù)收集模塊及傳感器，可記錄力的使用大小并檢測滑輪組的差異，與交互實(shí)體鏈接，充分調(diào)用數(shù)字世界的信息存儲(chǔ)、交換和計(jì)算能力，使信息在電子屏幕上得以呈現(xiàn)。

交互實(shí)體：通過對(duì)弓箭的造型、功能、交互三者平衡設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出具有不同滑輪組的弓箭。

4.5設(shè)計(jì)分析

1）人機(jī)設(shè)計(jì)分析。在人機(jī)系統(tǒng)中，按人接受信息的感覺通道不同，可將顯示裝置分為視覺顯示、聽覺顯示和觸覺顯示三個(gè)部分[13]。而對(duì)于力的體現(xiàn)方式來說，視覺顯示無疑是最為直觀的展示手段。

2）尺寸設(shè)計(jì)分析。不同年齡段、不同性別的用戶使用弓箭的尺寸大小都不一樣。

3）材料設(shè)計(jì)分析。科技館是面向公眾開放的場所，其展品大多為實(shí)體交互類的互動(dòng)型裝置，在無人指導(dǎo)的情況下，過度操作在所難免。因此，在設(shè)計(jì)中要著重考慮材料的選擇以及制作工藝的考量，對(duì)于科普展陳的材料必須選用高標(biāo)準(zhǔn)耐使用的材料，避免增加維修成本及時(shí)間。

4.6交互流程

三組滑輪由于動(dòng)滑輪和定滑輪數(shù)目的不同在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的效果。通過動(dòng)滑輪數(shù)目的增多，拉力的大小分別變?yōu)樵鹊?/2，1/3以及1/6。

當(dāng)體驗(yàn)者走到該科普展陳的展區(qū)，拿起弓箭的時(shí)候，電子屏幕便會(huì)顯示“體驗(yàn)開始”。當(dāng)體驗(yàn)者使用第一把弓箭的時(shí)候，根據(jù)有幾組動(dòng)滑輪拉動(dòng)弓箭時(shí)實(shí)際使用的力是沒有動(dòng)滑輪拉動(dòng)時(shí)的幾分之一，電子顯示屏上將會(huì)展示動(dòng)態(tài)劍靶受到力作用的晃動(dòng)頻率，以及靜態(tài)實(shí)際用力大小的數(shù)值和省力數(shù)值（圖13）。

當(dāng)體驗(yàn)者使用接下來的幾把弓箭時(shí)，同理也會(huì)出現(xiàn)上述情況，經(jīng)過對(duì)比分析，可以使體驗(yàn)者了解到滑輪組省力和改變運(yùn)動(dòng)方向的特點(diǎn)，達(dá)到科普教學(xué)的目的。

5結(jié)語

現(xiàn)今，科技館作為一個(gè)傳播知識(shí)和啟蒙教育的重要載體正蓬勃發(fā)展，實(shí)體交互面臨著從人機(jī)交互單通道虛實(shí)分離關(guān)系向多通道虛實(shí)結(jié)合關(guān)系的趨勢發(fā)展，而這種趨勢順應(yīng)了如今易用性以及用戶體驗(yàn)評(píng)價(jià)的需求。在科技展陳中，通過實(shí)物載體的操作與二維數(shù)字信息及多媒體媒介相結(jié)合，未來科普展陳的方式必定會(huì)煥然一新。只有不斷地改革創(chuàng)新，探索新的展陳方式和交互技術(shù)，并且秉持著“以人為本”的用戶體驗(yàn)原則，實(shí)體交互設(shè)計(jì)才能順應(yīng)時(shí)代的浪潮，穩(wěn)步前行。

在未來科普展陳終端中，運(yùn)用實(shí)體交互設(shè)計(jì)是有意義的探索，為交互方式的設(shè)計(jì)提供了一種新的可能。本文基于科普展陳，嘗試探索了實(shí)體交互設(shè)計(jì)的研究方向，設(shè)計(jì)的“滑輪的藝術(shù)”展項(xiàng)，表現(xiàn)了滑輪組既能省力又能改變用力方向的特點(diǎn)。該展項(xiàng)以典型應(yīng)用范例進(jìn)行說明，有幾組動(dòng)滑輪拉動(dòng)弓箭時(shí)實(shí)際使用的力是沒有動(dòng)滑輪拉動(dòng)時(shí)的幾分之一。以上研究結(jié)論將作為筆者進(jìn)一步研究實(shí)體交互在未來科普展陳終端應(yīng)用的重要依據(jù)，也期望本次研究能為有關(guān)設(shè)計(jì)探索帶來新的方向與思考。

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