艺智交融的智能家居产品设计课程教学改革途径研究
靳文奎
摘要：探索构建艺智交融的智能家居产品设计教学模式。围绕基于技术思维和设计思维结合的学习理念，确立家居产品载体选择、交互系统思维、艺术与技术的新结合、智能产品的制作与实现的教学环节。梳理出基于自然元素、文化意识、生活理念和情感记忆四种艺智融合途径。为智能家居产品设计课程教学实践提供了参考。
关键词：艺智融合 智能家居 产品设计 用户体验 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2021）04-0084-03
一、现状分析
随着移动互联网、物联网、人工智能等新技术的普及应用，中国智能家居市场蓬勃发展，有着庞大的用户群体。毕业生择業时，会发现智能家居产品设计与开发岗位需求量猛增。《智能家居产品设计》课程在这样的背景下应运而生，成为衔接智能家居产业市场需求与提升工业设计、产品设计专业学生设计能力的桥梁。
毫无疑问，智能设备及相互之间的协作，使很多功能任务的实现变得非常简单。科技的进步让用户脱离了旧有的功能时代，进入到更为吸引人的智能时代。然而面临着突出的新问题是：公众希望他们家庭环境中的产品仅仅是技术功能的集中展示吗？哪些因素会影响智慧技术的采纳？造成这一问题的原因在于，智能家居产品设计以家居环境中的智能产品为设计对象，先天性的与技术有着不解之缘，然而当用户对技术的新奇感退却后，能够持续吸引用户的，无疑是艺术的内容和形式。高建平认为理解艺术与技术的关系，“间距”是一个很好的概念。“间距”不是“距离”，也不完全是“保持距离”，而更可能是“利用距离”。艺术不仅可以通过利用技术提高家居环境形象，使家庭更宜居，还可以激励产品纳入更多的社会生态价值观，提升我们的生活质量。
二、教学模式
《智能家居产品设计》主要通过结合产品系统设计的理论与智能家居产品的背景内容、分析家居产品设计内部设计要素之间的互相作用关系及其规律、内部系统的要素和产品与外部环境之间的关联等，树立智能家居产品设计的观念，综合应用各类工业设计理念与方法，对智能家居产品开展设计。现在本课程教学改革的重点是在课程中重视技术思维和设计思维相结合，关注智能嵌入和艺术升华。即在智能家居产品设计中，要求学生不能单纯地以在家居产品中应用高技术，甚至为高技术而高技术为目的，而是通过智能技术的利用为用户创造更好的艺术情感体验。通过本课程的学习让学生具备下列能力：
（1）系统了解智能家居产品设计的现状和发展趋势。
（2）掌握智能家居产品设计中艺术与技术结合的设计方法和途径。
（3）利用Arduino开发板和多种类型的传感器制作智能家居产品原型。同时在课程讲授各个环节，贯穿融入了树立为人民群众美好居住环境而设计的价值观、倡导社会责任和可持续发展理念、坚定文化自信等课程思政目标。
（一）课题确定：家居产品载体的选择与深化
无处不在的计算，互联网+等新兴技术的广泛采用，使得家居环境中的任何产品都具有了智能化的可能性。然而，同学在刚进入课程时，思路很容易扎堆集中在冰箱、电饭煲、打印机等，已经具有了相对成熟的智能产品上。通过第一次课程安排（4学时），在阐述智能家居产品现状和类型之后，要求学生分小组选择产品。需要引导他们借助头脑风暴、思维导图等设计方法，将视野扩散到诸如垃圾桶、踢脚线、门把手等传统意义上被划分为非智能化的产品，这些产品的智能化程度较低，为学生进行创意创新，打造突破性产品，提供了更大的施展空间。指导学生以批判的目光重新审视家居产品各种载体，是发现和定义问题的重要步骤。建议学生检查和反思目标用户群体日常生活中的行为或习惯以及如何对环境和社会造成影响，关注不合理的生活方式、不适当的操作行为和心理依赖等问题。鼓励学生以不同的方式进行全新设计来解决这些问题。
（二）课题基础：交互系统设计思维
智能家居产品与用户天然地存在互动关系，指导同学以交互系统设计思维理解智能家居，将互动关系拓展到人与人、人与产品、产品与产品之间。第二次课程安排（8学时）要求学生理解智能家居产品与传统工业产品的区别与联系。使学生掌握智能家居产品的设计方法以及创新思路，通过对经典案例的学习和智能产品的考察分析，要求学生掌握从整体目标出发，通过系统分析、系统综合和系统优化的设计方法，以达到系统性地分析问题和解决问题的能力。家居环境为设计师和用户提供了一个参与社会问题的平台，家居环境中的设备和基础设施，与自然、社会、文化等因素联系起来进行系统思维，变身为艺术品或游戏装置，通过趣味化的产品或服务来改变人们行为，吸引用户减少家居环境中对水、电、食物资源的浪费，以及生活垃圾的产生。鼓励学生根据交互系统设计思维，对智能家居产品或服务的展开实验思维，并促进产品和用户之间的价值共同创造。
（三）课题深化：艺术与技术的新结合
家居环境一直有着强烈的艺术追求。诗意生活作为人居环境的理想化目标，在满足视觉审美的基础要求后，产品所体现的趣味和个性，以及承载的意义和价值成为艺术氛围营造的重要途径。第三次课程安排（4学时）要求学生针对目标用户群体，考虑智能技术系统被越来越广泛应用于家庭住宅，通过智能系统满足照明、供暖、空调、家庭娱乐，背后艺术与技术的契合点，使学生学会用场景思维的方法进行创新设计。艺智交融的核心是将艺术思维的关键因素通过智慧技术，与人们的行为和态度联系起来，为涉及社会的行为和态度提供一种不同的方式来重新思考，从而促进生活方式的提升。功能的增加并不直接意味着用户满意度的提升，用户从产品使用过程中获取的体验是非常重要的，要在艺术性和实用性之间取得平衡，吸引用户并与产品建立情感联系。艺智交融着眼点不是先进技术的使用，而是人类行为的改变，从而改变环境和社会。通过技术的支撑来提升用户对家居环境的感受，从而升华情感参与和价值获取，在促进系统思维和帮助用户获得情感体验方面有着巨大潜力。
（四）课题实践：智能产品的制作
课程通过跨学科的计算思维和设计思维的融合，来提高学生对家居产品的全链路认知。动手操作有助于培养学生的艺术审美和计算思维，并让他们以实验和创造性的方式解决家居环境中的问题。设计思维不仅加强了学生在艺术和科学方面的观察技能，而且使他们对自己生活的世界更加敏感。而智能产品类课程具有鲜明的信息时代特征，普遍与计算机软硬件知识相关。第四次课程安排（16学时）要求学生将设计创意通过Arduino智能套件制作实现，从而了解智能化产品系统的结构、安装、软件开发和调试过程。对于学生来说，产品设计过程变为双重的阶段。首先用独特的艺术审美设计产品，并使用更多的附加值来延长产品的生命周期;之后通过技术制作和技术学习实现智能产品及服务。基于艺智交融的学习可以促进产品多层级拓展和可持续发展，也为学生在解决家居环境中的问题时有多重考虑视角。智能产品的制作与实现的实践活动，使学生可以边做边学，给学生带来了更多通过创新和实验解决问题的可能性。
三、教学案例
设计类课程教学过程中更重视对学生的启发与引导，并未讲授过多的纯理论性质的内容。让学生在课堂之外，大量收集设计类国际比赛获奖作品、知名公司产品、往届优秀学生作品，归纳梳理出基于自然元素、文化意识、生活理念和情感记忆4种艺智融合途径，从而对自我进行设计思路和创意灵感的激发。
（一）途径一
基于自然元素的艺智融合：自然元素既包括与自然相关的一切自然现象、自然规律，也包括由物质元素激发的文化自觉和人类情感体验。早在工艺美术运动时期就已明确的“师承自然”准则，在当今的智能家居产品设计实践中又被赋予了新的含义。人们向往大自然的生活环境，家居环境中融入自然的元素使人心旷神怡。自然元素的選择具有多样性，蜂巢、莲蓬、贝壳、叶片等自然形态，石头、木材、皮毛等自然材质、“云卷云舒”、“草长莺飞”、“鸟语花香”、“春风化雨”等自然意象都可以转化为设计灵感，并为重新设计智能家居产品的材料、肌理、色彩和形态提供了线索。自然元素为智能家居产品设计融入艺术体验提供了最为直接的可能，不仅给产品带来了绿色的基因，也为整个社会营造出崇尚生态文明的氛围。
“云朵”智能灯具设计案例：
（1）产品载体——以用户客厅常见的立式落地灯为设计对象。传统落地灯的设计，造型简单、功能单一，缺乏审美和情感体验。
（2）系统思维——通过用户行为，在用户与灯具之间、用户与大自然之间建立密切的关系。
（3）艺智融合——以“云卷云舒”为设计灵感激发点，发光的太阳（灯泡）被前面的云彩（灯罩）遮挡，随着用户双手的挥动，云彩可以旋转移动，同时太阳的亮度随之变化，改变人们对灯具使用的认知。
（4）制作实践——以Arduino开发板为基础，结合手势识别传感器，将手势与灯泡亮度和灯罩旋转控制结合在一起。
（二）途径2
基于生活理念的艺智融合：生活理念是人们对生活条件和幸福感的认知，体现在工作、休闲、娱乐、审美等多方面，传达着人们对社会和环境的态度。人类从农业时代、工业时代，走向信息时代。伴随着人类明的快速发展，是人类物欲的膨胀和向自然环境无休止索取的过程。设计领域提倡的绿色设计、生态设计、可持续设计降低了对资源、能源的消耗，而新兴的交互设计、服务设计更是将用户由物质的占有转变为共享服务。艺智交融的设计思维正是基于这些设计理念，围绕人们日常生活经常使用的家居产品，主动与诸如低碳生活、慢生活等新的生活方式和价值观联系起来，一方面通过艺术来把智能技术嵌入到人们的日常生活中，另一方面通过技术来呈现艺术与用户行为之间更多的可能性，探讨如何扩大健康生活理念的影响力，促使人们更好地体验生活本质。
鲸鱼垃圾桶案例：
（1）产品载体——选择人们生活中每天都会接触到的垃圾桶。
（2）系统思维——通过用户行为，在人与垃圾桶、人与海洋环境、人与资源保护之间建立关联。
（3）艺智融合——从提高保护海洋意识的角度出发。每年全球产生的垃圾除了被填埋以外，有相当一部分是被排向了大海。因此制作这款鲸鱼垃圾桶，将垃圾容器隐喻为海洋，当用户向垃圾桶放置垃圾时，随着垃圾桶中垃圾存放量的变化，通过鲸鱼的生存状态发生变化，以此提醒人们任意一份小的垃圾都有可能流向海洋，对海洋生物造成巨大威胁，从尽可能减少日常的垃圾产生做起，为保护环境贡献自己的一份力量。
（4）制作实践——产品应用了纸雕灯这一工艺形式，以Arduino开发板为基础，在垃圾桶底部、中间、顶端三个位置安装电阻式薄膜压力传感器，当垃圾到达不同位置与压力传感器感应区域有效接触后，转换模块把电阻信号转换为开关量0和1输出，从而控制鲸鱼在“全肉”、“露骨”与“全骨”三个状态之间通过旋转切换，并配合仅蓝色Led灯点亮、蓝色与红色Led灯同时点亮、仅红色Led灯点亮进行氛围烘托。灯光的改变既满足了垃圾桶“全空”、“半空”与“全满”三种状态的提示，同时又关联起垃圾队鲸鱼生存状态的影响。整个作品将文化元素和受众的经验与社会问题联系起来，通过幽默和创造性方式批评人类行为，也诠释出优秀的设计应有效地关注与引导用户行为，如图1所示。
（三）途径3
基于文化意识的艺智融合：当批量化产品畅行于世界各个角落之后，在文化个性化方面的追求促使了民族地域文化的兴起。“智能+”、“互联网+”与文化的结合，吸引着更多的群体关注文化，促使人们更为便利地参与到传统文化和相关的艺术项目，拓宽人们与文化沟通的途径、塑造积极的文化意识、增加文化凝聚力。包含着文化意识、信息技术与生活品质的智能家居产品，已经成为传统文化活态传承的关键主题。而让大众参与到文化活动，既可以是积极的（即参与创意和艺术制作过程），也可以是被动的（即作为受众和接收信息），这取决于设计目标。这就需要智能家居产品在产品功能定义之初，即给用户留出灵活的空间，而智能家居产品广泛采用的软硬件结合形式，赋予了用户在网络空间对文化创造性地感受内容、设计制作和媒介传播的可能性。
二十四节气香薰灯案例：
（1）产品载体——选择摆放在卧室的精油香薰机作为设计对象。精油香薰机可以产生大量活氧负离子，清除空气中的有害气体分子。天然的香精油可以让室内的空气充满淡雅的味道。
（2）系统思维——将人与香薰机、人与二十四节气、人与自身感官器官相关联。
（3）艺智融合——让人们通过香薰机产品能够感受到二十四节气的声音、视觉、嗅觉等的变化。比如，惊蛰时节春雷乍动、生机盎然、春气萌动，香薰机在惊蛰模式把这些自然现象与声、光、电结合，从而增强现代人的民族文化意识。同时，可以在香薰机附带的手机应用程序上，了解详细的二十四节气文化知识、获取二十四节气主题的手机壁纸，还可以通过社交软件进行分享。
（4）制作实践——筛选符合二十四节气典型特征的文化元素，制成不同的界面图标，通过手势传感器，让用户可以控制香薰机在不同的二十四节气模式之间进行切换，体验不同节气的味道，并配合RGB三色LED灯形成四季豐富的灯光变化，打造清香舒缓的睡眠环境。
（四）途径4
基于情感记忆的艺智融合：随着社会的进步，蜡烛、磁带、铁皮玩具等很多历史事物，已经逐渐被封存在记忆之中。这样的器物隐含着生活与岁月的痕迹，是触发用户情感的重要通道。真正的设计能够连接起用户的生活经历、勾起回忆、传递感情，把人们带入深层次的思考空间。产品更新换代的速度很快，但成熟的设计也会保留产品的历史基因，让人们能够了解产品背后的故事。基于情感记忆的设计不是旧物拼搭，而是在新的审美和需求参与下，以技术的方式和方法驱动升级传统器物，传递新的形式与意义。从而寻回失去已久的情感内容，在高科技环境中赋予传统器物新的生命。
智能手机手电筒案例：
（1）产品载体——以现代人如影随形、寸步不离的智能手机上的手电筒功能为设计对象，进行概念创新设计。人们目前使用智能手机手电筒的方式，长期以来都是单纯机械地点击手机界面上的图标按钮，从而控制手电筒的开与关。这样的操作方式枯燥乏味，缺少趣味性。
（2）系统思维——将人与手电筒、人与蜡烛、人与人相关联。
（3）艺智融合——人们长期的用火经验是蜡烛可以点燃另一个蜡烛，不需要灯光的时候嘴巴吹气就可以熄灭蜡烛。这一智能手机手电筒的概念创新设计正是基于这样的生活经验，除了传统的打开关闭方式以外，通过一部已经打开灯光的手机近距离触碰另一部手机，就可以打开这部手机的手电筒。而通过嘴巴对着话筒音孔吹气即可关闭灯光。
（4）制作实践——概念原型的制作实践借助Arduino开发板、距离传感器、声音传感器进行模拟，采集人们吹气的自然动作、两部手机手电筒之间的距离这些模拟信号，并转换为数字信号，从而控制灯的开关。智能技术应用的同时，融入了关于蜡烛的情感记忆，为单调乏味的智能手机手电筒功能带来了全新的使用体验。
结语
智能家居产品设计教学不仅要让学生将最新的智能技术应用在产品设计中，更重要的是要让技术为艺术服务。相关院校也应积极探索智能时代艺术设计相关专业的教学模式，以促使艺术与技术的新结合。通过艺术思维和计算思维在智能家居产品设计课堂中的融合，促使学生更深入地关注相关用户群体的生活经历、价值理念与智能技术的契合点。并通过借助Arduino开发板和各种类型的传感器，采集生活世界中的各种物理量，转换为数字信号，从而实现声、光、电等艺术形式表现。
