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導語：在人機交互技術的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
覺交互設備：力反饋數據手套、可穿戴的通信設備、力反饋游戲設備以及六自由度筆桿式力反饋設備。并介紹了其在不同領域的應用情況，最后展望了其發展趨勢，針對力反饋設備未來的研究方向提出了建議。
[關鍵詞]人機交互；力反饋設備；應用領域；發展方向
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）35-0224-02
傳統的人機交互技術包括：機器通過輸出或顯示設備給人提供大量有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息，回答問題及提示請示等。信息主要以視覺、聽覺的形式存在。如果在系統中加入力覺反饋設備，使用戶有觸覺的感受，用戶不僅能看到屏幕上的物體，聽見設備發出的聲音，而且能夠通過觸碰感知、操縱這些虛擬物體，從而產生更真實的沉浸感。力覺在交互過程中有起著至關重要的作用，對人們的信息交流和溝通方式將產生深遠的影響。
所謂力反饋（Force Feedback），本來是應用于軍事上的一種虛擬現實技術，它利用機械表現出的反作用力，將虛擬數據通過力反饋設備表現出來，可以讓用戶身臨其境地體驗虛擬現實中的各種效果。 力反饋技術能將虛擬現實中的數據轉化成用戶可以感覺到的效果，例如道路上的顛簸或者轉動方向盤感受到的反作用力，這些效果都是力反饋控制芯片傳遞出來的。本文總結了力覺交互技術的發展歷史，列舉了幾類主要力反饋設備和當前的應用領域，并對未來的發展方向稍加說明。
1.力反饋設備的發展歷史
力覺交互設備的研究開始于18 世紀初，起初使用簡單的連桿和繩索來傳遞運動和力，慢慢的發展成機械臂。后來產生的計算機技術和人們對與虛擬世界進行交互的向往，推動了力覺交互設備的產生。20 世紀90 年代初，這些裝置還主要用于軍事仿真研究，比如訓練士兵模擬射擊和駕駛作戰工具。20 世紀50 年代，R. C. Goertz 在核廢料處理主從操作機器人系統中首次提出了力覺主手的概念。1990 年，Masao Inoue 等人設計出一種具有力覺臨場感的機器人系統，其力覺主手即力反饋裝置采用直角坐標結構，3 個相互垂直的滑軌實現位置運動，3個旋轉軸則實現姿態運動，在運動形式上完全解耦。1993 年，麻省理工學院人工智能實驗室的Salisbury 等開發了一種裝置，它實現了點接觸力的傳遞，可以用來產生指尖與各種物體交互的感覺，給人們提供了前所未有的精確的力覺激勵，名為“Phantom 觸覺界面”。其后，游戲開發者將其移植到游戲設計中。1997 年，微軟公司推出的DirectX5 技術正式將力反饋技術的支持加入到了Windows 程序的開發環境中，標志著力反饋技術趨于成熟和標準化。
2.力反饋設備
2.1 力反饋數據手套
力反饋數據手套四借助數據手套的觸覺反饋功能，用戶能夠用雙手親自“觸碰”虛擬世界，并在與計算機制作的三維物體進行互動的過程中真實感受到物體的振動，讓用戶真實感觸到物體的移動和反應，能夠營造出更為逼真的使用環境。數據手套中典型代表有：日本慶應義塾大學（Keio？University）的Tatsuya？Koyama設計的Multi-fingered？master？hand力反饋數據手套，重量輕且結構簡單[1]；美國Burdea設計了由4個微型氣缸作為驅動器的Rutgers master glove[2]；美國Bouzit設計了由力矩電機驅動的外骨架式LRP數據手套[3]，哈爾濱工業大學的孫中圣博士設計的基于氣動人工肌肉的外骨架式力反饋數據手套[4]；中科院研制的采用線性電磁鐵作為驅動部件的Cas-Grasp力反饋數據手套[5]
2.2 外骨骼交互設備
外骨骼交互設備，即能夠為整個胳膊或其他身體部位提供力反饋信息設備，其中愛荷華州的力反饋外骨骼機構利用磁場為使用者提供力信息[6] 。VT公司生產的已經商品化的力反饋機構Cyber Force，將力信息反饋到使用者的臂部[7]。俄亥俄州大學機械工程系1998年研制一個較大的的FRE―FLEX是固定輸入設備[8]。 SouthernMethodist大學的系統實驗室開發的一種外骨骼氣動裝置[9]叫“Master Arm”，可以根據操作者的體型而進行自身的尺寸調節，非常人性化。
2.3 可穿戴通信設備
最近，可穿戴設備中也加入了力覺反饋技術，讓信息通過觸覺傳遞給人類?，F在已經有創新科技公司開始針對觸覺進行研發，讓智能手環成為更好的交互工具。在今年2月份巴塞羅那舉行的世界移動通信大會上，Immersion詳細介紹了一款可以利用觸覺進行通訊的平臺――TouchSense Core 。該平臺為電動機創造出了一種語言，并可搭載在智能手表等可穿戴設備中進行觸覺通訊。除此之外，它還可以獨立完成一些細微信息的傳達。
2.4 力反饋游戲設備
力反饋的游戲設備可在游戲動態的實景中提供立即及真實反應。本文主要介紹兩種，即力反饋搖桿和力反饋方向盤。
2.4.1力反饋搖桿
力反饋搖桿能帶給你什么效果？當你在游戲中與敵人在空中纏斗時，你可以感受到高速轉彎時造成的真實的劇烈重力拉扯，也可以感受到坦克大戰中爆炸所發出的沖擊波，甚至連賽車時車體與車體間碰撞時隱隱的觸感都能逼真呈現。羅技新的力反饋搖桿WingMan Force是采用線傳動力反饋技術的代表作，從而改善因為齒輪咬合而造成的震動間斷，比起傳統齒輪機械式震動方式，震動的感覺要來得更加細膩敏銳。采用線傳動技術后，其震動頻率可高達每秒250次，讓玩家在賽車時，能徹底真實地感受到車輛在不同地面的震動質感。
2.4.2力反饋方向盤
力反饋天駒賽車方向盤WingMan Formula Force是賽車方向盤的風頭產品，也采用了最新力反饋式線傳動技術，獨特的線傳動技術跳脫原來齒輪傳動所造成的不平順和停頓感，使得選手如真實比賽中的賽車手一般?；谶@樣的游戲設備，通過網絡的遠程教育，我們便可以在家上駕校了。
2.5 六自由度力覺交互設備
近幾年一種體積小，外觀簡潔，6自由度力覺交互設備的出現引起了轟動。其中，SensAble科技公司的PHANTOM？系列力覺交互設備能使用戶接觸并操作虛擬物體，不同的PHANTOM產品系列分別適合于從事不同研究領域或商業需求的用戶。PHANTOM Desktop（桌上型PHANTOM） 是一款具有優越性能，符合人體工程學，支持所有常用的軟件又同時兼具美感的低價位產品。它專為商業用途而設計，可以經過EPP連接電腦，使用一般的電壓 （110/230 VAC）即可。筆尖內的編碼器能感應到6自由度左右的范圍。產品攜帶方便，具有設計良好的底座，一般接口以及安裝簡便的多項優點。
3.力反饋設備的應用領域
隨著虛擬現實技術的發展，具有力反饋功能的虛擬現實系統在醫學上得到了廣泛地應用。例如，外科手術醫生的培訓、牙科醫師的訓練和遠程遙操作手術等。初出茅廬的醫學院新生，必須積累了足夠的實踐經驗才能成為一名技藝高超的牙科醫生，而現階段最佳途徑是在病人身上進行若干次的臨床磨練。而醫療教學事故引發的醫患矛盾近年來越來越突出，醫學生臨床實踐的機會受限成為我國醫學教學領域培養合格臨床醫師的最大障礙。借助顯示設備和力反饋設備在虛擬的環境下進行虛擬手術有重要意義。虛擬現實力反饋系統已經成為醫學教育和治療的輔助工具，正被越來越多的人開始關注。虛擬現實力反饋系統能夠展現微觀世界中物體間的相關作用，讓學生親身操作微觀的三維化數據，能幫助學生更好地感知復雜的數據[10]北航的王黨校等人針對漢字書法模擬，建立了人的觸覺技能表達和逼真度評價模型，能夠逼真顯示漢字書寫過程[11]。華盛頓大學和斯克里普斯研究所共同研制了具有力反饋的分子生物模型來，提供了直觀的科研環境[12]。力反饋技術在機器人領域也有重要應用，可以遠程醫療機器人、康復機器人、工業機器人使用。
4.力反饋設備未來前景展望
力反饋設備實現了感官中除了視覺、聽覺以外的第三種人機交互方式，但是要平衡好實時性和穩定性之間的關系，未來還可以結合DK2，Google glass等裝置，實現完全沉浸在虛擬世界的目標。
參考文獻：
[1] Tatsuya Koyama，IkuoYamano.Multi一fingered exoskeleton haptic device using passive Force feedbaek for dexterous teleoperation.2002 IEEE conference on Intelligent and Systems，2002，10：2905一2910.
[2] Bouzit M，Burdea G，Popescu G，，et al.The rutgers materⅡ-new design force-feedback glove[J].IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，2002，7（2）：256-263
[3] Bouzit M.Design，implementation and testing of a data glove with force feedback for virtual and real objects telema-nipulation[D].Paris：University of Pierre ET Marie Curie，1996.
[4] 孫中圣，包鋼，李小寧.影響數據手套力反饋的因素分析.機床與液壓，2008，10：21一23
[5] 原魁，朱海兵，杜清秀.一種虛擬現實系統接觸交互接口.中國體視學與圖像分析，2001，9：153一156.
[6] Luecke G R，Chai Y H.Contact Sensation in the SyntheticEnvironment Using the ISU Force Reflecting Exoskeleton[C].IEEE Virtual Reality Annual Symposium，1997.
[7] Immersion Corporation，Cyberforce[OL].http：///products/3d/interaction/cyberforce.shtm1.
[8] Williams II R L，North D Murphy M.Kinesthetic Force/MomentFeedback via Active Exoskeleton[C].Proceedings ofthe Image Society Conference，Scottsdale，AZ，1998.
[9] Hurmuzh Y，Ephanov A，Stoianovici D.Efect of a Pneumatically Driven Haptic Interface on the Perceptional Capabilities of Human Operators[J].Presence，M1T Press，1998，7（3）：290―307.
[10] R. M. Taylor. Haptics for Scientific Visualization. Proceedings of ACM SIGGRAPH2005 Courses， New York USA， 2005：756-764
資料與方法
650例術后病人，其中合并截癱42例，術后臥床3~12個月，平均6個月；此650例入院前合并褥瘡12例，術后3例，并發尿路感染52例；肺內感染28例；肺不張4例，伴有食欲不振、腹脹、便秘等消化系統癥狀者98例，平均住院1個月左右。
護 理
做好術后一般護理：術后需要密切觀察患者生命體征，切口有無滲血、滲液，敷料有無松脫、移位等。因手術多在硬膜外下施行，故術后應去枕平臥6~8小時，且禁食水，直到排氣為止。加強晨晚間護理，手術后由于脊柱暴露、椎體和部分椎弓受到破壞，椎體可出現不穩定現象，故術后翻身需平穩，避免脊柱扭曲，以防影響脊髓功能恢復。注意觀察肢體功能恢復情況，趾（指）屈伸活動的出現，是截癱的一種征象，故應指導病人術后自主鍛煉。
心理護理：因患者術后需長期臥床休養，身體虛弱，加之對疾病不甚了解，思想顧慮重，情緒低落，對治療也缺乏信心。因此，在臨床護理過程中，要針對病人的特點，做細致耐心的護理，要尊重和關心病人，充分發揮病人的主觀能動作用，向病人詳細講解疾病的相關知識，介紹成功治愈的病例，使病人放下思想負擔，積極配合治療。
預防術后并發癥的護理：褥瘡的預防及護理：褥瘡發生的原因：主要是受壓的骨突出部分受壓時間過長，局部血液循環受阻，營養缺乏，使局部組織壞死、潰瘍。脊柱結核病人術后切口疼痛，加之患者害怕脊柱手術翻身影響脊柱穩定性，尤其是截癱病人，皮膚神經營養障礙。如護理不當，極易發生褥瘡。因此，在護理過程中，首先應向患者講清術后皮膚護理及翻身的重要性，取得家屬的配合。皮膚護理要做到“四勤”，即勤翻身、勤按摩、勤擦洗、勤整理床鋪。翻身要在家屬的協助下，每隔1小時翻身或按摩1次，并交替進行，這樣即減少了翻身次數，又減輕了患者的害怕心理，同時，在翻身時采取三點成一線式翻身法（即頭、肩、骨盆），在同樣受力下翻動病人，以保護脊柱的穩定性，對手術前已發生褥瘡的病人，尤其伴有截癱的病人，外科手術治療后，伴隨截癱的康復，褥瘡往往很快即可愈合，起到事半功倍的作用。對于局部皮膚發紅者，可墊軟墊或氣圈并局部按摩，按摩用50%酒精，以改善局部血液循環。對局部水泡形成者采用無菌注射器抽液，外涂龍膽紫，出現糜爛可用紅外線燈照射，褥瘡嚴重、創面深、有炎癥時，可用慶大霉素濕敷，或利福平涂于創面，也有利于褥痤的早期愈合。
尿路感染：脊柱結核術后多數病人不習慣臥床排尿，易發生尿潴留，而采取留置導尿，尤其以截癱病人更需要留置導尿。如處理不當，極易發生尿路感染。為此，術前1~2周指導病人練習床上排尿，術后鼓勵病人排尿，對應用熱敷、條件反射引導排尿尚不能緩解者，給予導尿。對留置導尿的病人，導尿管應關閉，每2~4小時1次，目的是訓練自主膀胱攣縮，隔日用生理鹽水加慶大霉素進行膀胱沖洗1次，每周更換1次導尿管，更換時要輕輕按摩病人下腹部，將膀胱內尿液排盡，隔4小時之后重新在無菌條件下插入，目的是使膀胱得到充分休息，同時要教會病人及家屬經常做膀胱按摩，促進自主排尿的恢復，定期進行尿液檢驗或尿培養，如出現感染，應給予抗生素治療。
肺內感染：長期臥床的病人，由于肺活量減少，排痰不暢易引起肺不張、墜積性肺炎等，為了防止肺內感染，在應用抗菌素治療的同時，護理方面，我們采取了協助病人排痰的方法，鼓勵病人咳嗽，多飲水，翻身時輕扣背部，讓病人做深大呼吸、吹氣球等以增加肺活量，痰液黏稠不易咯出時用超聲波霧化療法，并隨時用吸引器吸出氣管內分泌物，降低肺內感染等的發生率。
消化系統癥狀：長期臥床胃腸蠕動減弱，消化吸收功能也受到不同程度的影響，部分病人伴有食欲減退、腹脹、便秘等消化系統癥狀。除了應用相應的一些消化系統藥物之外，護理方面積極鼓勵病人多做一些腹式呼吸、腹部熱敷、按摩。飲食上要多食用一些易消化、高蛋白、高營養的軟質食物，增加腸蠕動的蔬菜、水果等。在不影響脊柱穩定性的前提下，指導病人多做一些床上運動，如翻身、四肢的屈伸運動等；如便秘嚴重可用肥皂水灌腸，必要時用手指挖出糞便。
健康教育：健康教育活動已被列為整體護理重要內容之一，在臨床護理中，對病人進行健康教育，是護士的重要職能，對象是病人、家屬。內容：①入院教育內容教育：本科室醫務人員概況、醫院環境、住院規則、作息指導。②疾病的健康教育：疾病的診斷、治療原則、檢查項目的目的和意義。藥物作用、不良反應、注意事項、心理指導。③特殊教育：凡是需要特殊治療及護理的病人，如手術病人術前健康指導，術后護理指導，健康指導。④出院指導，病人出院在家休養的注意事項及護理不當易引發的并發癥。健康教育的內容越具體，越易于病人理解執行，效果就超好。因此，在健康教育過程中，護士應學會因人、因時、因地施教。
因人：病人因年齡、性別、社會環境、文化程度等諸多因素不周，對疾病的認識程度不同，對健康教育的理解也不同。對文化程度高的病人，擴士不但要講解疾病的病因、病理、治療原則、預后，還要講解心理情緒對疾病的影響，使其對自己的疾病全面了解。對文化程度低或接受能力差的病人，護士不要用醫學術語，要用通俗易懂的語言反復講解，幫助他們樹立戰勝疾病的信心，逐步建立健康行為。
【關鍵詞】體感交互技術；體感教育；幼兒教育
【中圖分類號】G612 【文獻標識碼】A 【文章編號】1004-4604（2016）01/02-0035-04
近年來，體感交互技術、云計算、大數據、移動互聯網等技術飛速發展，不僅推動了社會經濟的巨大變革，也為教育的發展帶來了重大機遇和挑戰。在“互聯網+”和信息技術高速發展的時代，幼兒教育如何接受這一輪技術變革浪潮的洗禮，是一個值得深入研究的課題。其中，體感交互技術在幼兒教育中的應用就是一個值得我們深入研究的問題。
一、體感交互技術的概念與發展：以Kinect為例
（一）體感交互技術的概念
體感交互技術（Motion Sensing Interaction Technology）是指人們能夠直接運用手勢、肢體動作、語音、眼球轉動等方式與計算機及其相關設備進行互動的新型自然交互技術。體感交互技術強調創造性地運用手勢、肢體動作、語音等方式與計算機進行交互，無需為實現人機互動而額外學習，從而減輕了人們學習鼠標、鍵盤等非自然操控方式的負擔，使用戶關注于任務本身?！?〕體感交互技術的出現在人機交互（Human-computer Interaction，HCI）技術發展進程中具有里程碑意義。繼鍵盤、鼠標和多點觸摸人機交互方式之后，體感交互被稱為“第三次人機交互革命”。
在體感交互技術發展過程中，Kinect的出現具有十分重要的意義。Kinect是微軟公司開發的一款姿態傳感輸入設備。從詞源上看，Kinect一詞是Kinectics（動力學）和Connect（連接）的合成?！?〕Kinect主要由一個彩色攝像頭、一對深度傳感器、一組麥克風及一個馬達構成，作為XBOX360外接的3D體感攝影機和新一代體感設備，它具有即時動態捕捉、影像辨別、麥克風輸入、語音辨識、社群互動等功能，能夠捕捉使用者的動作、面部表情、語音等，從而讓用戶擺脫傳統輸入設備的束縛，實現直接通過自己的身體控制終端的目的。
Kinect體感交互技術是人機自然交互技術的重大發展， Kinect實現的“手勢、深度和骨骼追蹤”是人機自然交互技術最基礎、最實用的內容。“手勢、深度和骨骼追蹤”的組合，對人體基本姿勢進行了定義和匹配，從而實現了通過身體的自然交互控制計算機的目的?！?〕與傳統輸入設備如鍵盤、鼠標等不同，Kinect直接通過用戶的身體來控制終端，用一種最自然、最自由也是最柔軟的方式與裝置和環境產生交互，有效減少了硬件設備對用戶的束縛，進而降低了用戶的認知負荷，提高了用戶的參與度，加深了用戶的情感體驗等。因此，Kinect具有巨大的應用潛力?！?〕
基于Kinect體感交互技術的教育產品是一種情境化的、自然交互的學習工具，可以為學習者提供與現實世界相似的虛擬或仿真情境，讓學習者 “身臨其境”地獲得擬真實的、鮮活的學習體驗，真正實現寓教于樂、寓教于動。
（二）體感交互技術的發展和應用前景
2008年，在美國舉行的國際消費電子展（CES）上，比爾·蓋茨提出了自然用戶界面（Natural User Interface，NUI）的概念，并預言人機交互將在未來幾年內有很大的發展，鍵盤和鼠標將逐步被更自然的觸摸式、視覺型以及語音控制等技術所代替。與此同時，“有機用戶界面”（Organic User Interface）也悄然興起，主要包括生物識別傳感器、皮膚顯示器等，實現大腦與計算機的直接對接。這些技術無疑會對人類生活產生重大影響。從比爾·蓋茨提出NUI概念到現在不過短短幾年，一系列人機交互新技術，包括第六感設備、增強現實、多點觸摸、追影技術、虛擬現實、語音識別、體感操作和腦機接口等相繼誕生，從二維空間擴展到三維空間，從接觸式逐漸轉變為非接觸式。當前，體感交互（ Gestural Interaction）從眾多自然人機交互技術中脫穎而出，成為最前沿的研究領域之一?！?〕
目前體感交互技術的使用已非常廣泛，涉及虛擬應用（如體感試衣）、3D建模、機械控制、虛擬樂器、虛擬娛樂、虛擬實驗、游戲操控、康復訓練等多個領域?！?〕Kinect已被廣泛用于教育及醫療康復領域。中國臺灣地區的Chiang等人運用Kinect體感交互技術訓練老年人的手眼協調能力；美國明尼蘇達大學兒童發展研究所的研究人員借助Kinect體感交互技術收集和跟蹤兒童的語言和行為，協助開展自閉癥的相關研究。美國羅徹斯特理工學院的Darren Stanley通過Kinect體感交互技術收集被試在持續性操作測驗中肢體和頭部的姿勢以及動作來測試其注意力水平。體感交互技術在教育上的應用是一個特別值得關注的問題。
二、體感教育：體感交互技術在幼兒教育中的應用
（一）體感教育的概念
體感教育目前還沒有統一的定義，本文嘗試將其界定為：以體驗式學習理論、情境化學習理論和具身認知理論為基礎，將體感交互技術以及其他多媒體技術、3D技術和AR增強現實技術等應用于教育的過程。其中，幼兒教育中體感教育通常是指讓幼兒通過各種身體動作，如揮手、伸展、奔跑、跳躍等操控三維場景中的人和物，并與三維場景中的人和物進行互動，將學習、體驗、探索、運動和游戲融為一體。體感教育有一個特別的優勢，它可以通過體感交互技術將幼兒原本無法直接體驗的內容，如海底探索、太空旅行、火災地震防范等，以接近真實的三維場景呈現給幼兒，讓幼兒獲得擬真實的體驗。
體感交互技術給人們帶來了全新的體驗：擬真實的情境、身體的直接參與等。它有助于學習者（包括幼兒）獲得更為豐富的認知和情感體驗，幫助學習者開展深度浸入式的學習以及角色扮演式學習等，從而彌補學習者無法在真實情境中體驗學習的缺憾。體感教育出現不過短短幾年，已經引起了廣泛關注。2011年美國弗羅里達科技教育峰會上，來自佐治亞州社區學校的教育學家Janice Sinclair分享了他將AR技術應用于幼兒教育的心得。他認為，在幼兒教育中運用3D產品頗受幼兒的歡迎。幼兒非常喜歡和擬真實的虛擬環境中的動物們交流、玩耍，樂此不疲，原本枯燥的學習變得非常有趣?？▋然仿〈髮W人機交互研究所最新的一項研究顯示， Kinect游戲是比手機游戲或平板電腦游戲更有效的學習方式。幼兒通過Kinect搭建積木比通過移動平臺游戲的效果更好。他們在測試中分別給兩組幼兒發放了平板電腦或筆記本電腦以及Kinect體感交互技術裝置和專用的投影大屏幕，結果發現，使用Kinect體感交互技術裝置的幼兒學習效率更高，搭建的作品更穩固，而且幼兒非常喜歡Kinect游戲。由此可以看到，游戲和擬真實情境的結合對提高幼兒的學習能力具有積極的作用。
（二）體感教育的特點
1.沉浸性
體感交互技術創造的擬真實情境，打破了幼兒和學習對象之間的隔閡， 幼兒被“嵌入”到游戲場景中，“身臨其境”地獲得真實體驗。游戲過程中，幼兒所有的感覺器官和注意力被調動， 通過特定的角色扮演，完全投入到學習活動中，從而進入心理學家米哈里·齊克森米哈里 （Mihaly Csikszentmihalyi） 所說的“心流”狀態。
2.交互性
體感交互技術條件下的人機互動，是使用者（幼兒）與計算機產生的3D虛擬環境的實時互動。此外，還包括虛擬環境中多人游戲時自發出現的同伴互動、師幼互動和親子互動。
3.娛樂性
游戲是體感教育的主要途徑，因此，體感教育具有較強的娛樂性和游戲性，對幼兒具有極強的吸引力，可以充分激發幼兒的興趣并保持幼兒的注意力。
（三）體感教育的作用
首先，體感教育可以拓展幼兒體驗和操作的范圍。《3～6歲兒童學習與發展指南》指出，幼兒的學習以直接經驗為基礎，在游戲和日常生活中進行。成人應理解幼兒的學習方式和特點，珍視游戲和生活的獨特價值，為幼兒創設豐富的教育環境，最大限度地支持和滿足幼兒通過直接感知、實際操作和親身體驗獲取經驗的需要。然而，現實生活中，特別是在現代化城市生活條件下，幼兒能夠直接感知體驗的對象十分有限，而海底世界、航空航天、天文現象、水下探險、史前文明、恐龍時代等更不可能直接感知。體感教育可以創造出接近真實的三維場景，讓幼兒化身宇航員遨游浩瀚的宇宙，穿上潛水服暢游神奇的海底世界，還可以用肢體動作操控獵豹在非洲大草原上捕獵。這種情景式、沉浸式的學習方式，打破了時間和空間的限制，能充分滿足幼兒的好奇心和求知欲，培養他們的想象力、冒險精神和探索精神。
其次，體感教育可以成為幼兒開展運動、鍛煉身體的有效途徑。與電腦游戲、手機游戲相比，體感交互技術與運動高度關聯。體感教育活動的設計也多將動作和運動嵌入到整個教育活動中。美國田納西大學的一項研究表明，體感游戲將成為幼兒鍛煉身體的絕佳途徑。該大學健康飲食和體育實驗室的哈利雷納（Hollie Raynor）博士表示，體感游戲比缺乏科學指導的戶外活動的鍛煉強度大，鍛煉效果也更佳。2010年10月，美國心臟協會對購買體感游戲設備的玩家進行調查后發現，體感游戲不但可以讓玩家在游戲的同時進行運動，還能在無意中改變玩家非游戲時間的運動習慣。參加調查的2284名玩家中，有58%表示，他們現在不僅在游戲中運動，在平時生活中也增加了戶外運動，例如慢跑、散步或打網球等；68%的玩家認為，他們每天應該進行更多的體力活動?！?〕此外，體感教育也將改善由傳統網絡游戲帶來的諸多問題，如網癮、長期保持不變的坐姿和盯著屏幕看可能對軀體和眼睛帶來的傷害等。
再次，體感教育可以使幼兒的科學教育“活”起來。體感交互設備可以使幼兒園的科學活動室真正“動”起來。一直以來，科學教育都令幼兒園教師頭疼，因為缺乏相應的科學知識、科學教育資源以及專門的培訓，幼兒園科學教育活動往往很難有效開展。許多幼兒園的科學活動室裝修豪華，卻幾乎淪為擺設。體感交互設備的引入可以幫助幼兒園教師有效開展科學教育活動，例如，幼兒可以“穿上”潛水服在神奇的海底世界，與海豚、海龜、鯨魚互動，也可以直觀地了解地震、火災等自然災害，等等。體感交互設備能夠大大提高幼兒園科學活動室的利用率，使幼兒園的科學教育落到實處。
最后，體感教育有助于幼兒園安全教育的有效開展。引入體感交互設備，幼兒園的安全教育不再僅僅停留在書面，教師可以讓幼兒在虛擬的真實場景中體驗特定的安全情境，自然地形成安全意識。如，“消防安全”體感課程就可以幫助幼兒學習如何滅火及逃離火場，“地震逃生”課程則可以幫助幼兒了解地震時正確的應對方法。
三、體感交互技術應用于幼兒教育的問題與展望
毫無疑問，和任何新生事物一樣，體感交互技術應用于幼兒教育面臨諸多質疑和挑戰。“我們之所以需要人工物，是因為自然物不能滿足我們的需要，人工情感的制造也是基于同樣的理由。由此我們可以持這樣一種態度，即人工情感如果實在對我們有用，能用它來解決我們的困難，產生出真實的人性的效果，其真假問題也就退居其次了。”〔8〕體感教育也同樣如此。
體感交互技術不僅可以應用于幼兒教育，還可以廣泛用于基礎教育、特殊教育、職業教育以及康復訓練等諸多領域。值得注意的是，體感交互技術仍處于發展初期，存在諸多有待解決的問題，如動作錯誤識別、過度識別、輸入延遲等，這些都嚴重影響著人機交互的流暢性?！?〕同時，現有的體感交互技術平臺普遍缺乏觸覺反饋體驗，這是一個比較大的體驗黑洞。〔10〕此外，現有的體感交互設備缺乏生理疲勞監測與反饋，〔11〕教師和家長無法有效監控幼兒的運動量。如何增強體感交互設備對幼兒動作敏感性的促進作用，如何讓幼兒在利用體感交互設備游戲時實現鉆、爬等復雜動作，如何增強體感教育活動的粘性，如何在同一時間增加更多玩家或滿足多人操作需求等等，都是需要進一步探索的問題。體感教育活動的設計也面臨實際困難和倫理風險，特別是在如何將教育、游戲和運動加以有機整合等方面仍面臨諸多困難和挑戰。
總之，體感交互技術以及體感教育還是剛剛出現的新生事物，它不是要取代幼兒在真實情境中的體驗和操作，而是起到拓展、豐富和補充作用。我們相信，隨著體感交互技術的進一步發展，體感教育將呈現出更大的活力和更為廣闊的發展前景。
參考文獻：
〔1〕〔10〕李青，王青.體感交互技術在教育中的應用現狀述評〔J〕.遠程教育研究，2015，（1）：48-56.
〔2〕 余濤.Kinect應用開發實戰：用最自然的方式與機器對話〔M〕.北京：機械工業出版社，2012. [本文由WWw. dYlW.nEt提供，第 一專業教學論文，歡迎光臨dYLW.neT]
〔3〕張詩潮，錢冬明.體感技術現狀和發展研究〔J〕.華東師范大學學報：自然科學版，2014，（2）：40-49.
〔4〕趙洋帆，杜娜，等.用戶運動信息反饋形式對體感操作用戶體驗的影響：一項基于Kinect的可用性研究〔J〕.應用心理學，2014，20（4）：367-374.
當人機互動技術遭遇云計算、遭遇移動互聯網，或許還有新材料、新能源時，會迸發出什么樣的精彩呢？
據悉，在微軟的“未來之家”的體驗屋里有一個特殊的角落：看似普通的廚房墻面，可以變成電腦屏幕，上面有天氣預報、日程提醒等重要事項。當房屋的主人收到別人的派對邀請函時，他可以很簡單地選擇接受或者拒絕，他的朋友可以從這個“墻面”上接到回復，同時，日程表也會自動生成，如果主人開口問，例如，今天我需要做什么？會有一個發聲動聽的機器人隨時回答他的各種問題。
而微軟2010年底推出的kinect也開創了游戲的新模式。借助kinect，玩家不需要使用任何手柄、搖桿、鼠標或者其他遙控器，即可用身體直接控制游戲。比如在玩體育游戲的時候，你只需要接通電源，不管是乒乓球的揮拍還是保齡球的擊打，你只需要像現實中那樣擺出動作即可指揮屏幕里的游戲。
不難理解kinect推出的兩個月就破了銷售800萬臺的紀錄的奇跡。它也被賦予了一個更高層次的意義：第三次人機交互革命的原點。
人機交互（hci，human-computer interaction）是一個跨學科的技術領域，從廣義上理解就是用戶體驗，在直觀意義上理解是指人與機器之間的互動方式。
眼下，在人逐漸適應計算機再到計算機不斷適應人的互動過程中，人機交互技術已不再局限于鍵盤輸入、手柄操作，而是以更加新奇的方式出現：手指的微小動作、聲波在空氣中的振動、眼珠和舌頭的轉動，都可以實現信息傳遞，完成人與機器之間的“對話”。而隨著技術的精進，“有機用戶界面”（organic user interface）也開始悄然興起——生物識別傳感器、皮膚顯示器，乃至大腦與計算機的直接對接，無疑都將給人類的生活帶來重大影響。
“靈云”推出為哪般？
和美國等先進國家相比，中國的hci技術主要應用在語言文字領域。但不管怎么說，hci“中國軍團”也在行動。2011年12月8日，北京捷通華聲語音技術有限公司在2011中國手機產業發展大會上宣布：在全球范圍內首個推出全方位、個性化的人機交互感知云—靈云。該公司董事長張連毅稱，靈云是一種可以用語音、手寫、拍照，手勢，將來甚至可使用腦波識別等智能手段來操作、感知手機、計算機等數字設備的網絡云服務，讓人機交互象人與人溝通一樣的簡單自然。
據稱，靈云可通過移動互聯網、互聯網等網絡提供全方位、個性化智能人機交互技術的云服務，目前可提供語音識別、語音合成、手寫識別、掃描識別、即時翻譯等多種hci應用服務。靈云，簡單的說就是讓手機、電腦等數字設備在與人的交互過程中，實現能說會聽、能寫能識，感知并完成人們過去通過鍵盤、鼠標發出的操作要求，從而使機器設備具有全方位、多樣的人機交互能力，與用戶之間的交互變得更輕松、簡單、自然，更回歸人性，促進人與機器之間的和諧互動。
現在，捷通公司以hcicloud為域名的靈云平臺已經上線。在上面，人們可以體驗語音合成、手寫識別、文字識別等人機交互技術應用。同時，2012年1月16日，捷通華聲宣布推出名為“小唐龍”的軟件——這是一款基于手機（或者pad）的智能助手，為手機主人“提供工作、學習、生活、娛樂、交友等各個方面的助理服務。”
顯然這家已在人機交互技術領域耕耘、積累多年的企業已經意識到了產業變革的氣息以及國內外hci行業的激烈競爭態勢，正試圖以一種綜合和集成占領產業優勢地位。
在國內，除捷通華聲外，人機交互技術產品供應商中還有漢王、科大訊飛等實力強勁的上市企業。其中漢王以手寫技術聞名，科大訊飛在語音技術方面發展勢頭迅猛，而捷通華聲在hci的各個技術方面的發展相對較為均衡，由于一直沒有上市，而且客戶以行業用戶居多，市場占有率不小卻大眾知名度不大。然而，這個企業最近卻動作頻頻，曝光率頗高。張連毅告訴本刊記者，繼不久前引入華軟戰略投資之后，捷
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通也將在產品升級和品牌運作方面加大力度，進一步挺進個人用戶市場。
激動人心的行業變革
顯然捷通在加緊hci整合的努力。其背景正是hci技術展現出廣闊前景：國內外企業的人際交互技術已經成熟起來了，伴隨著移動智能終端的到來，它呈加速度方式走向每一個人。這個市場實在是太大太誘人了。而且，正如捷通所意識到的，hci加上云計算，再加上移動互聯網，早已不是傳統意義上的語音合成、手寫識別這樣簡單的應用。
過去的兩年，毫無疑問，眾多hci產品的革新令人嘆為觀止。神話般的蘋果ceo喬布斯仙去后，蘋果的第一款重量級產品iphone4s讓許多消費者失望，但同時的語音助理siri軟件卻越來越得到業內人士的高度評價。siri 能做的，聽起來相當不一般，使用者可透過聲控、文字輸入的方式，來搜尋餐廳、電影院等生活信息，同時也可以直接收看各項相關評論，甚至是直接訂位、訂票；另外其適地性（location based）服務的能力也相當強悍，能夠依據用戶默認的居家地址或是所在位置來判斷、過濾搜尋的結果。
不過siri最大的特色，則是人機互動方面產生了突破，不僅有十分生動的對話接口，其針對用戶詢問所給予的回答，非但不至于答非所問，有時候還讓人意想不到的驚喜，例如使用者如果在說出、輸入的內容包括了“drunk”、“home”這些詞（甚至不需要符合語法，相當人性化），siri 會判斷為喝醉酒了、要回家，并自動建議是否要幫忙叫出租車。
siri展示出的是在準確語音識別的基礎之上，進行語義的智能分析判斷，并且實現系統功能和后代數據(包括個人偏好和歷史記錄)的調用，實現所答即所問與服務即所想——真正實現助理的功能，從識別，執行，再到互動之間的飛躍，這就是siri的革命性所在。捷通推出“小唐龍|，顯然是受到了siri的啟發。而siri目前對中文語音尚無能為力，這就給了中國廠商以很大的機會。
而2010年11月4日正式的微軟kinect體感游戲設備，也在人機互動的市場化應用領域帶來了突破性的進展。在這一設備中，玩家可以不通過任何控制器，單憑自己的動作和手勢就能指揮電腦中的游戲。這個游戲系統也辨識人臉，讓玩家自動連上游戲。它還可辨認聲音和接受命令。在游戲示范中，玩家們可以用腳踢僅存在于屏幕中的足球，并可用伸手設法攔阻進球。在駕駛游戲中，玩家可以轉動想像中的方向盤來操控電視游戲中的賽車。這種神奇的效果也屬于hci的一項應用，里面用到了動作感應、語音識別等，這些技術使人和機器之間更加親密無間了。
kinect確實成了微軟征戰家庭娛樂市場的一把利器，但微軟的目的顯然并不想僅僅借此贏得“電子游戲的未來”。kinect的真正潛力，將在電腦、手機乃至軍隊和醫療衛生事業上得到更加充分的發揮，從而創造更為可觀的經濟利益和社會效應。微軟kinect技術總監alex kipman曾強調說：“人們不喜歡手里總是握著個東西，比如鼠標和鍵盤。而kinect還只是旅程的起點。” 果然，2012年1月10日，有消息傳出，微軟的體感游戲控制系統kinect將在數周后登錄windows pc，而且其功能不僅僅局限于游戲。
中國的奮斗者們
以中國的hci軍團的整體實力而言，目前尚未能推出像siri和kinect這樣的重量級產品，暫時也很難充當hci創新潮流的領頭羊。但是，國內的企業也有自己的優勢，那就是，基于中國本土文字、語言的特性，中國企業可以在漢語的語音和文字識別等hci應用方面做得更好。甚至，在此基礎上，在一些項目上進行突破，獲得世界性的“單項獎”。轉貼于
2010年10月28日，“科大訊飛‘語音云’會暨移動互聯網語音創新論壇”在北京香格里拉飯店隆重舉行。科大訊飛董事長兼總裁劉慶峰介紹了“訊飛語音云”的總體框架和主要構成，及其作為語音服務平臺的特性，并現場演示了手機語音搜索、短信隨意說等基于“訊飛語音云”的典型應用。此外，劉慶峰也介紹了科大訊飛公司的語音合成技術、發音模擬技術、口語評測技術，有些技術在世界性的比賽中獲得領先的名次。
據悉，“訊飛語音云”是基于云計算技術基礎，為各類移動互聯網創業者和創新性企業提供低門檻的語音合成及語音識別服務，合作伙伴可以像使用水、電那樣“即開即有、按需取用”，在很短時間內構建出支持自然語音交互功能的特色移動互聯網應用。
眼下，訊飛旗下的訊飛語音輸入法軟件正在智能手機用戶中傳播。該輸入法讓人印象深刻的是它的識別率相當高?？拼笥嶏w副總裁江濤表示，訊飛語音輸入法的識別率已經接近90%。記者嘗試了這個軟件，感覺其確已具備應用價值。
其實在以前，ibm 也推出過viavoice等語音識別產品，但那時的語音識別的準確率不高，很難替代鍵盤輸入。現在，借助于云計算等手段，在智能手機上用語音輸入代替鍵盤輸入，已經有了應用的可能。據專家稱，新舊兩代語音識別技術之所以差別巨大，在于其不同的工作方式。語音識別從本質上來說，是一個基于統計模型的人工識別問題，數據對于語音識別是非常重要的，另一方面是算法，需要不斷改進和提高。
軟件大鱷騰訊也出手了。2011年9月，騰訊研究院人機交互中心研究員劉海龍透露，云手寫和云語音識別將登陸qq，云手寫對工整字符的識別率將達到99%以上，云語音更將挑戰“發音習慣，用詞習慣”等傳統技術難以解決的技術難點，為用戶帶來全新的，極簡的溝通體驗。、人機交互中心模式識別組項目負責人陳波表示，基于云計算的移動通訊，在通話、短信這兩大主流功能的主要部件中，將實現單獨部件的“全能化”。如：用戶對麥克風應用使用需求將全面覆蓋至語音登陸、語音認證、語音識別、語音搜索、聽歌搜歌、哼唱搜歌、制作歌曲、音樂類游戲等功能，在功能覆蓋最大化的同時，必須簡化用戶在切換操作中的時間和過程。又如：在短信使用時，被云計算覆蓋的手寫識別、手勢應用、語音輸入，將為用戶帶來最為便利的輸入體驗。
而捷通華聲公司，早在2008年就已經與金山公司合作，將手寫云服務嵌入到愛詞霸網站中。2011年6月28日，由捷通華聲傾力打造的云手寫官方網站正式上線，并開始全方位地為用戶提供各種手寫產品體驗及技術服務。此次推出靈云平臺，顯然是試圖超越單項的hci技術，以綜合性、一站式的hci云服務占領行業制高點。而各項hci單項技術如何協同成為一個整體，以及如何應用并給用戶帶來更要效率，則是下一步面臨的挑戰。
會是一場產業革命嗎？
2008年7月1日，微軟主席比爾·蓋茨將退出微軟日常管理工作。他在佛羅里達州奧蘭多市召開的tech-ed大會上發表了最后一次在職演說。在演講中主要談到交互技術問題。在過去幾年里，pc用戶主要通過鼠標和鍵盤進行界面交互。未來十年的重點，將會更加強調連結人與人的關蓋，人與計算機的交互變得越來越像人與人之間的互動。
蓋茨沒有說錯，不管是蘋果的siri、微軟的surface和kinect，科大訊飛的語音云，還有捷通華聲的靈云，都已經昭示了一個人機交互新的時代的到來。
在cnn預測的2012年十大科技趨勢中，新的人機交互方式——比如通過觸摸屏和聲控等——也列在其中。
張連毅認為：在蘋果的觸控技術出現之前，人與機器的交互手段已走過兩個階段：50年代ibm這個藍色巨人，把人類社會帶進計算機時代，鍵盤一直成為人們操作計算機的一個非常關鍵性的、代表性的交互手段，這是第一階段。第二階段中的典型代表是鼠標。微軟是這個階段中很強大的推動者。第三個階段是蘋果所推動的觸控時代。而下一個階段，則將是一個更自然、更人性化的人機交互體系時代，即智能人機交互（hci）技術時代。顯然，在張連毅的計劃里，靈云是為了這個時代而準備的。事實上，靈云正是被設計成擁有一個完整的自學習系統，在人們通過靈云實現人機交互過程中，記錄、分析每個用戶的使用習慣，不斷提升為每個用戶提供個性化服務的能力和水平，從而不斷提升更好、更確準的智能服務效果。靈轉貼于
云將同時提供完整的云端組合式解決策略，用戶使用起來更流暢自然，在各種帶寬條件下都享有良好用戶體驗。
智能人機交互的時代，我們將享受多少科技帶來的便利和快樂？委實引人遐想。當人機互動技術遭遇云計算、遭遇移動互聯網，或許還有新材料、新能源時，會迸發出什么樣的精彩呢？其實美國《未來學家》雜志早在2010年中刊登的文章，就已對當前正在研發或者已投入商用的各類人機交互技術進行了盤點。這里列舉一部分：無聲語音（默讀）識別：通過默讀識別，使用者不需要發出聲音，系統就可以將喉部聲帶動作發出的電信號轉換成語音，從而破譯人想說的話；電觸覺刺激：通過電刺激實現觸覺再現，可以讓盲人“看見”周圍的世界；仿生隱形眼鏡：科學家希望將電路集成在鏡片上，打造出功能更強大的超級隱形眼鏡，它既可以讓佩戴者擁有將遠處物體“拉近放大”的超級視力，顯示出全息圖像和各種立體影像，甚至還可以取代電腦屏幕，讓人們隨時享受無線上網的樂趣。人機界面：也被稱為“腦機接口”，它是在人或動物腦（或者腦細胞的培養物）與外部設備之間建立的直接連接通路，即使不通過直接的語言和行動，大腦的所思所想也可以借由這條通路向外界傳達。
二者均較著名。
1、深圳市大疆創新科技有限公司是中國一家無人飛行器控制系統及無人機解決方案的研發和生產商，成立于2006年。公司致力于為無人機工業、行業用戶以及專業航拍應用提供智能飛控產品和解決方案，目前市場占有率為較高。
2、匯頂科技成立于2002年，經過持續的努力和技術積累，已經成為人機交互技術領域可靠的提供商。秉承“創新技術，豐富生活”的使命，致力于開拓探索，在人機交互技術領域不斷取得新進展，陸續推出了一批較為先進的技術。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：信息技術；工業設計；教學模式
中圖分類號：G642.0？搖 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）01-0066-02
當今信息技術的爆發式發展給工業設計教育帶來了長遠而深刻的影響。信息科學使工業設計的教育理念、教育行為出現了新的變化。許多授課的新概念、新方法應運而生。教學輔助工具，更需要與工業設計學科特點融合為一體來推進工業設計學科的教育改革。從而提高教育質量，適應現代社會對教育的需求。信息技術增加了學生接觸外界的機會，為學生開啟了知識之門。熟悉電子媒體的學生可以利用網絡了解世上的各種事物，使信息時代學生具有全球意識。由于網絡信息渠道多、流通快，在數字環境熏陶的學生有很強的懷疑精神和創造力。在產品設計的課堂上，要讓學生利用信息技術為人們找出生活中的實物。
一、運用信息技術在產品設計課程中進行人機交互的教學研究
要讓計算機完成指定任務，就需要建立一種平臺能夠與計算機進行交流。人機交互技術（Human-Machine Interaction）是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機對話的技術。人機交互技術是計算機用戶界面設計中的重要內容之一。人機交互界面在我們的生活中隨處可見，如：汽車操作系統、自動取款機、地鐵自動售票系統等。完善的人機界面設計可以使用戶更迅速、更簡便、更舒適地操作機器，也可以使機器功能得到最大的發揮。在過去工業設計的教學課堂上，由于條件限制，人機交互設計只能通過教材口述的方式進行，學生不能親身體驗，進行相關信息化的產品設計不很理想。進入信息時代，學生大量地使用智能化手機、平板電腦、電子游戲機等人機交互頻繁的電子產品，為人機交互設計教學帶來了便捷。在計算機和游戲機上，過時的鼠標和鍵盤點擊的輸入方式現在已逐漸被另一種使用體驗——手指觸控代替。輸入手機、電腦、游戲機的指令都采用屏幕觸控來進行。在交互產品設計課程中，相應的設計問題被提出來讓學生思考。未來的人機交互方式將會是怎樣的呢？如何創造新的人機交互方式？根據這種人機交互方式應該設計出怎樣的產品？親身體驗過人機交互的學生會根據設計要求，思索、想象和創造未來更自然、更友好的人機交互方式，他們追求一種類似人與人之間交流的計算機操縱方式。比如：采用語音識別的方式、肢體動作識別的方式、對用戶面部表情識別的人機交互方式等。然后，再對人機交互技術的相應學科——計算機視覺及多媒體信息處理、模式識別、人工智能等相關領域進行深入研究，并設計相應的交互產品。
二、運用信息技術構建產品設計模型課程的新方式——虛擬模型
過去的產品設計模型課，學生只有用油泥、石膏、ABS板等材料手工制作可以看得見和觸摸的具體實物模型。教師通過實物模型來全方位觀察和評估設計方案。但這樣手工制作模型，耗時長、修改困難、模型精確度低。受材料和加工工藝的影響，一些造型無法做出來，對學生的形態創意思維的限制較大。信息時代的產品設計模型有別于傳統意義上的實物模型。計算機輔助設計促進了工業設計方式的革新。現在學生制作實物模型前，可以用一系列數字化工業設計輔助工具來構建創意產品的模型數字結構。在計算機中用曲面、實體、線框將產品設計構想轉化為三維虛擬模型。然后賦予數字模型以材質、光效，并在一定的場景中渲染來進行產品的仿真演示。數字化模型為學生提供了全新的表達形式，能方便地對構思中的產品各個側面進行修改和評價；對產品的材質、色彩可以快速更換和評估效果；可以在不同的環境中為模型渲染各個角度效果。這樣使師生對產品進行全方位觀察和思考的手段又得到了豐富和完善。確定了滿意的方案后，學生可以打印出產品的三維圖紙，再根據圖紙準確地制作實物模型。這樣的虛擬模型不受時間、材料和加工手段的限制，大大地提高了模型的精確度，降低了返修率，給學生提供了更廣闊的創意空間。
三、在新產品的設計中，運用信息技術調查產品市場需求以及產品適用人群等
學生建立了設計目標以后，可以通過計算機在互聯網上針對特定環境進行調查設計、收集資料和初步分析：了解是否有同類型的設計已經實現？現有設計的優缺點是什么？產品針對什么樣的使用人群？使用者的心理特點、生活特點和工作特點是什么？等等。他們可以通過問卷調查方式在網絡上直接收集關于設計選題的第一手資料，或者利用互聯網的媒體功能收集二手資料。網絡調查的效率很高，只要建好平臺，自動生成數據庫，再用統計軟件分析整理反饋回來的信息，就可以得出有價值的結論。然后有針對性地進行產品設計。
四、在工業設計課程中引導學生深入研究和運用3D打印技術來生成概念產品，促進制造業發生重大變革
工業設計是綜合性學科，需要不斷地吸收科技的最新成果。當前已經成熟的計算機輔助設計技術使工業設計產生了質的飛躍，未來具有廣泛發展前景的3D打印技術會促進工業設計的又一次飛躍。它通過電子制圖、數據傳輸、激光掃描、材料熔化，按照電子模型圖紙層層重疊成型。3D打印常用于產品制造領域的設計階段，這種技術可以打印精細復雜的產品，減少了工業樣品制作耗時，提高原料和燃料的使用效率，降低生產成本，能夠根據客戶的個性量身定制產品，引領制造業發展的新趨勢。3D打印技術讓工業設計的課程更接近實戰。在產品設計課程中，一些小產品，如手機、音樂播放器、剃須刀等只需要一臺小打印機就可以快速成型。大型的產品也可以按比例縮小成型。學生在電腦屏幕上設計出所要打印概念產品的圖紙，然后確定形狀以及顏色，控制特定的材料以及精密度，最后按下打印按鈕，旁邊一臺帶有噴嘴的機器，將學生設計的概念產品迅速地打印出來。教師和學生可以面對實物去進行評估和修改，而不需要面對書本和圖紙去夸夸其談地空想。這種技術使工業設計的課堂更加接近生產化，同時培養出大批熟悉3D打印技術的人才，促進該技術的成熟和完善，為中國制造業的變革打下基礎。
五、讓學生利用信息技術環境設計更具親和力的產品
產品設計的親和性成為信息時代產品設計的重要特征。人類進入信息時代，新的生活方式和新的文化背景影響著人們對產品的需求。人們除了通過信息技術為自己量身定做產品以外，還可以無休止地選擇產品，只要輕按鼠標，就能隨時改變心意。因此，個性化、親和力強的產品常常受到青睞。產品是通過形態、結構、色彩、材質等設計語言傳達給大眾的。學生在信息時代的產品設計中，采用多色彩的造型組合方式，半透明時尚感、卡通化的生活用品，金屬質感的電子產品，便捷化的電腦產品等方式以及個性化的生活空間，寵物化的個人產品，頗具兒童化的時尚用品，返璞歸真等親和性因素，不僅僅表現為柔和的色彩與擬人化的外形設計，同時還體現著一種特有的功能實現。它將滿足信息時代的特征與消費觀念，從而使親和性的功能與造型結合在一起，真正滿足信息時代的需要。具有親和力的產品設計將成為網絡時尚的擴展方向。以計算機為代表的信息技術開辟了工業設計教學的嶄新領域。信息技術提供形象直觀的交互式學習環境使學生獲得更大的視野、更多的設計信息和創意思維。信息技術的優勢必須融入到工業設計學科特色中來，才能真正服務于學生，推動中國工業設計教育的發展！
參考文獻：
[1]人機交互技術，人機交互技術概況[DB/OL].百度百科.
[2]改造效果評價，3D打印機——制造業發展新趨勢[DB/OL].中國科技網.
關鍵詞：工業設計；計算機；人機交互；未來
中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)17-4244-02
Computer-aided Industrial Design of Human Interaction
HUI Qi-xun
(Wuxi Travel and Trade Higher Vocational Technical School,Wuxi 214000,China)
Abstract: With the development of science and technology, industrial design industry also in development, and at the same time, the industrial market in the design of the products of industry, the species diversity of interest requirement also become increasingly strict. In order to ensure that the industrial design in terms of quality and quantity can better development, computer aided design of the industry establish human-computer interaction, become the key factors of industry design. This paper put forward based on computer aided the origin of the industrial design, and then puts forward computer-aided industrial design of man-machine interaction of the concept and characteristic, and human-computer interaction application in industrial design, and finally to the future development of human-computer interaction made planning and prospected.
Key words: industrial design; the computer; human interaction; future
工業設計在近五十年內得到了飛躍的發展，隨著計算機和通信技術為代表的數字化信息時代的快速到來，工業設計行業得到了飛躍的發展，由此新生的計算機輔助工業設計以一種嶄新的面貌進入企業，企業傳統的產品研發過程也在被不斷的改變。為了能夠使工業產品的質量得到質的飛躍，縮短研發的時間，更多的工業設計員發現，在計算機輔助工業設計的同時，不僅僅需要計算機軟件上不斷的革新，“人”的作用在工業設計中也日益突顯出來。如何將“人機交互”完美的運用到計算機輔助工業設計中，成為了當前計算機輔助工業設計的一項重大的項目。
1計算機輔助工業設計出現
伴隨著歷史的發展，設計內涵的發展也趨于更加廣泛和深入?，F在，人類社會的發展已進入了現代工業社會，設計所帶來的物質成就及其對人類生存狀態和生活方式的影響是過去任何時代所無法比擬的，而工業設計業較之其他工業領域的特殊性也突顯了出來。首先工業設計的用途是決定工業設計優劣的最主要因素，此為與美工設計或美術設計上最大的差異處。其次由于工業產品是為供人使用的，所以要講求能配合人體，如適當的大小、操作的便利，與使用的舒適等。并且在設計出來的產業要能表現材料的特質：同樣的產品，采用不同的材料來制造時，應該根據其材料的特質，而賦予不同的設計造型與結構。最后在產品完成后，還必須要考慮生產程序：因為工業生產講求大量化，所以設計時對加工程序上亦應力求經濟。
計算機輔助工業設計是指以計算機硬件、軟件、信息存儲、通訊協議、周邊設備和互連網等為技術手段，以信息科學為理論基礎，包括信息離散化表述、掃描、處理、存儲、傳遞、傳感、物化、支持、集成和聯網等領域的科學技術集合。與傳統的工業設計相比，計算機輔助工業設計在設計方法、設計過程、設計質量和設計效率等各方面都發生了質的變化，它涉及了CAD技術、人工智能技術、多媒體技術、虛擬現實技術、敏捷制造、優化技術、模糊技術、人機工程等許多信息技術領域，是一門綜合的交叉性學科。計算機輔助工業設計以工業設計知識為主體，以計算機和網絡等信息技術為輔助工具，實現產品形態、色彩、宜人性設計和美學原則的量化描述，從而設計出更加實用、經濟、美觀、宜人和創新的新產品。
2計算機輔助工業設計中人機交互的含義及特點
2.1計算機輔助工業設計中人機交互的含義
計算機輔助工業設計的人機交互是指人使用某種對話語言與計算機以一定的交互方式進行交流，為完成確定工業設計任務，人與計算機之間的信息交換過程。人機交互或人機互動，是一門研究系統與用戶之間交互關系的學問。系統可以是各式各樣的機器，也可以是計算機化的系統和軟件。用戶通過人機交互界面與系統進行交流，并進行操作。
2.2計算機輔助工業設計中人機交互的特點
1）計算機輔助工業設計中的人機交互功能減輕工作人員的勞動強度。人機交互功能主要憑借可輸入輸出的外部設備和相應的軟件來完成?？晒┤藱C交互使用的設備主要有鍵盤顯示、鼠標、各種模式識別設備等。計算機輔助工業設計人機交互的主要作用是控制有關計算機輔助設計中相關軟件的運行和理解并執行通過人機交互設備傳來的有關各種命令和要求，這樣人機交互才能完善地結合，并有助于操作員進行實質性的操控。在計算機輔助工業設計中，人機交互設施有鍵盤顯示器、語言識別、圖形識別等。這樣一方面能夠將計算機充分的利用到工業設計中，另一方面，工業設計的工作人員可以再操控軟件的同時，減輕工作的壓力，方便修改產品的尺寸、線型，以獲得良好的產品形態。
2）計算機輔助工業設計中人機交互是提高產品質量的重要環節。計算機輔助工業設計中人機交互有利于產品性能的最佳發揮，提高生產的效率。它將設計人員的創造性思維、經驗知識、綜合判斷，最佳的思維特性和審美創意與計算機強大的信息檢索能力、海量信息高速計算的處理能力，虛擬真實的突顯和藝術感染加上人工處理相結合，從而提高了工業設計中的速度和辦事效率，大大縮短了工業設計的周期，保證了工業設計的質量，降低了工業設計的成本。
3）計算機輔助工業設計中人機交互有利于提高產品的市場競爭力?！叭藱C交互技術無論發展到什么程度，都必須圍繞以用戶為中心的宗旨”。利用人機交互在工業設計中廣泛的應用，強調以客戶為中心，加強產品的獨創性，將人機交互在工業中發展到極致，滿足客戶人性化的需求，給客戶帶來持續良好的體驗，提高效率。自然能夠提高產品在市場上的競爭力，使得產品在創意、設計和質量上高于其他同類產品，從而使本企業在商業競爭的過程中立于不敗之地。
3人機交互在計算機輔助工業設計中的應用
計算機信息網絡全球化在人們生活和工作中早已占據了不可動搖的地位。而現代化社會也從“技術為根本”變為了“信心技術為根本”，這一方面預示著社會的與時俱進，同時也給工業設計者們帶來了一定的難題。如何將證明的工業信息準確無疑的轉達給客戶，這就必須需要客戶與工業產品之間必須無障礙的溝通交互，因此人機交互才在工業設計中顯得格外的重要。目前，在計算機輔助工業設計中，人機交互主要體現在虛擬裝配、人機界面、產品設計，產品虛擬仿真技術上。
3.1虛擬裝配
工業產品的可維修性、可裝配性和配合性是設計人員經常出錯的關鍵，在過去在產品最后的裝配過程里，一直到等到很長的時間段后才能發現到裝配中零件出錯報廢或工期耽擱的情況。而虛擬裝配就是在工業產品設計的階段中就能利用人機交互的方式，設計者通過三維輸入設備，直接對工業零件進行三維裝配的操作，使在裝配的過程中將設計者的創造能力發揮到最大限度。同時在這種三維的立體效果里，設計者如同在現實生活中觀察工業產品，從而能以最快的速度準確的發現產品在工藝設計中出現的紕漏。
3.2人機界面
在人機的大前提下，人與計算機之間所有的關聯都需要依靠人機界面來維持，人機界面是人與計算機相互作用的操作方法和聯系的紐帶。它是以研究處理“人與物”之間的信息傳統為主，既研究了計算機的用途，同時也重視了人的重要性。而人機界面的用途在于，它處理了工業設計師與計算機軟件、硬件的關系，研究了人機界面模型的設計，虛擬界面的設計、多用戶與多感官界面的設計等等，從而更好的為工業設計提供良好的技術基礎。
3.3產品設計
德國研究人員正在開發一種全新的可移動交互系統，此系統能夠通過視覺存貯設備將視覺信號轉換為命令，有望全面代替鍵盤和顯示器。這種設備是一個小型的能夠放在胸前的電腦，其攝像頭能捕捉到手部運動，根據手部運動傳達的信息轉換成對應的命令以方便執行。而在工業設計中，人機交互最大的好處莫過于在產品的設計上，計算機技術可以根據人的行為，去理解圖像，然后根據設計師概念從而做出反映。主要是在設計師進行產品設計師，運用一系列的現代化計算機的手段，從而去配合操作員的設計理念，提高產品的外形、結構、色彩、材質，達到減少產品成本，提高勞動效率的效果。
3.4虛擬仿真
產品虛擬仿真技術在工業設計中的應用指的是，通過計機算機的系統中的虛擬仿真的技術，對人機交互進行準確無誤的判斷、設計。這種虛擬的仿真技術是一種相當逼真地去模仿人在大自然的環境里看和聽等主觀動作的人機界面手段。當下，在工業設計領域，已經有很多的產品運用到了虛擬的仿真技術。如三維空間交互球、數據手套、頭盔顯示器、力反饋器等等。但是比起虛擬仿真技術在軍事上的應用，前者運用的并不算多。因此，虛擬仿真技術在工業上的運用無可厚非的，成為了工業設計未來的一個主要方向。通過虛擬仿真技術可以實現工業設計過程中每一個設計過程的操作與檢驗，能夠幫助設計師更快，更準確的完成或修改設計方案，減少設計師無必要的時間和腦力勞動。加強與設計團員之間技術上的溝通與交流，資源的共同探討，提高工業產品的設計速度，準備的抓住工業市場的機遇，提供企業在市場上的地位，獲得更多的經濟收益。
4計算機輔助工業設計中人機交互的前景
在計算機技術中，人機交互的范疇里，更多大膽創新的概念不斷的被提出。語言的識別、紅外線遙感、視頻的撲捉等等，必定會給人機交互技術帶來更多技術上的提高。新的人機交互技術不斷涌現，它能給人們帶來的是更多科學技術上的革新和期待。
而在未來的計算機工業設計中，人機交互應當加強“以人為中心”，“和諧”“統一”的交互模式，從而提高人機交互的工作效率。
4.1集合化
人機交互的特點是多樣化，多渠道的。將非桌面和桌面，二維和三維，可見與不見，與手語、口唇、肢體語言、味、嗅、觸等知覺以及計算機的鼠標、鍵盤集合在一起，使計算機技術能以各方位，更全面的為工業設計服務，是新一代計算機輔助工業設計中人機交互的一個新的發展方向。
4.2智能化
當下，計算機使用者都是運用的鼠標、鍵盤燈設備進行精確的交互輸入，但使用者的動作和思維卻是模糊的?？稍诠I設計中，卻常常使用的大量的非精確性的模糊信息。在人機交互中，如若能夠提高計算機的使用，使計算機可以自動撲捉使用者的姿態、手勢等模糊信息，了解到使用者的意識，并隨之做出適當的反映，提高人機之間的交互效率，使交互間能夠更好的服務于工業設計。
5結束語
總之，微軟創始者比爾蓋茨曾說過，計算機毫無表情的時代終將結束。即將迎接人們的是富有感情的計算機的時代。雖然當下的計算機還不能夠擁有人一般的喜怒哀樂，但做到計算機與人之間的情感交互是人機交互的發展趨勢。把握“以人為本”人機交互的根本理念，做到計算機與人類的完美配合，共同創造更為和諧的科技化社會讓計算機能夠去理解和模仿人類情感特征的能力，以提高計算機輔助人類工業、商業中的工作效率，這才是人機相互最需要注意的宗旨。
參考文獻：
[1]汪海波.淺析計算機輔助工業設計[J].安徽工業大學學報:自然科學版,2005(2).
[2]許為.人-計算機交互作用研究和應用新思路的探討[J].人類工效學;2005(4).
但人機交互最終是為了達到有人所謂“人機合一”的境界與目的嗎？近日微軟在預熱全新一代操作系統Windows10時強調了一點，“技術應當退居其次，用戶與技術的互動，應該像人與人的溝通交流一樣自然”。這也正是筆者想要類似表達的。用眼、音、意念控制設備的方式無可厚非，但如此花樣繁多的形式很容易忽視交互的根本目的即——實現用戶的根本需求。
我們是否太過于強調技術的推動作用了？
在正式展開問題之前，首先界定一下交互思維同傳統思維的差異性。傳統思維更多的是強調目的性，這是一種非常簡單的單向性思維。而交互思維則注重過程，它需要設計師在產品上多下功夫思考“為什么”，“怎么做”，少些匠氣，從“術”的層面逐步轉化為“道”的層面，最終能使產品到達用戶手中可以隱性地對話、交流。
可是，為了達到這樣的雙向性，現實往往存在這樣一種誤區：過分突出技術在人機交互中的推動作用。以筆者此前從事的媒體行業打個比方，很多人近年來唱衰紙媒，該論調不是沒有道理的，畢竟同電腦和手機相比，你不能指望從一張紙上能“鏈接”出更多的相關信息。但是在多媒體中，人機交互有時會過度，陷入這樣一種尷尬境況：無窮盡的鏈接，界面不斷噼里啪啦地彈出提示框……過多的交互，不但不利于深度閱讀，反而會影響讀者對內容本身的消化，這使得技術流于形式。
早在智能手表剛問世時，一個朋友在飯桌上對某大牌的手表曾大倒苦水：“你對著手表嘰里呱啦說了一大通，結果，‘啪’地一邊的手機卻亮了?！彼г沟氖菚r下被譽為‘或將革了人機交互的命’的語音控制技術?！倍嗌蛋?！我的對話對象明明是手表啊。”她評價道。
上述的例子實際上可以暗示我們：一、人機交互的內容和形式必須匹配；二、人機交互的價值在于讓用戶有一種參與感，但倘若融入過多的技術，用戶并不買賬。TA只是需要一種參與，而非過度的參與。
用戶究竟要什么？
說到底，人機交互技術無論發展到什么程度，都必須堅持一個底線——以用戶為中心。相信吧，當“交互”這個用來傳遞“平等”意義的詞匯運用到人及其創造的物件時，永遠都不會成立！
人，需要的不是自己像個傻瓜一樣被動地去過度參與人機交互中，TA只不過需要一種服從自己、讓自己更免于肉體勞作的工具，盡管這種工具經常被打上“智能”的美麗標簽。
明白這樣一種潛在的心理暗示，設計大師越到后面越容易走密斯·凡德羅(德國建筑師)那樣的路——Lessismore。所以，你看到的蘋果系產品在不斷地砍掉功能上的枝枝丫丫，逾來逾“傻瓜”。當然，做完這樣的“減法”之后，重點的將會變得更重點，需要突出的也會因而變得更突出。這也借鑒了經濟學里資源的稀缺性假設或者魯迅在仙臺說的“大概物以稀為貴”之論。否則，當所有的重點成筐成筐地倒在臺面上，你反而都找不到重點了。
SurfaceRT為何賣不過iPad？其中一個原因便在于它的繁瑣：額外端口、SD卡插槽、允許用筆在SurfacePro上完成操作，以及內置的翻轉支架……鑒于用戶的認知空間和認知能力和人類本身的惰性，真的難以量化說，有多少用戶的精力就在這些功能的抉擇中一點點損耗掉。當有一條路擺在你面前，你知道怎么走。可當幾條路同時出現時，你是不是會停下來思考——究竟，要選擇哪個呢？
關于3.5個改進原則和建議
暫請忘了那些諸如“人機合一”的美夢吧！劉慈欣《三體》描述的世界離你還遠著呢，“以用戶為中心的人機交互設計”還面臨諸多問題呢，比如從經濟學的角度來說，目前最大的挑戰是如何降低人機交互過程中的成本，還有后續如何給用戶帶來持續的、良好的體驗，提高交互效率的問題。對此，筆者認為還有以下幾點的改進以提升交互體驗：
1、反饋。人機交互背后，其實很多需要運用認知心理學的知識。人是需要反饋的：當我快樂，我需要分享；當我悲傷，我需要安慰，在交互過程中，用戶的操作需要在機器上及時得到反饋效果。比如我們玩《神廟逃亡》游戲撞墻時手機發出的震動，就是一種及時的觸摸震動反饋。這樣的反饋設計還應更多。
2、限制。除了上述所講的機器“做減法”。鑒于人類認知與技術發展過程中呈現的不協調性，你永遠無法保證用戶在操作過程中會出現哪些問題，所以要提前預設一系列狀況，需要有相應的提示來限制用戶某些操作不能做的，不希望那個用戶做的，做了會有嚴重后果的等。
教學內容：小學數學一年級下冊
教學目標：1、以組的計數方法構造一個數；
2、用幾個幾的形式表示一個數；
3、通過圈一圈、比一比、說一說激發學生的學習熱情，滲透集合思想和乘法知識。
教學重點：用幾個幾的形式表達一個數。
教學難點：幾個幾的意義。
教學過程：
一、復習導入
1、出示一組圖形
一共有多少個圖形？數一數，算一算。
算式________________
①
師：你能根據這張圖編應用題嗎？
②
生編應用題，列式計算、交流匯報。
③
為什么會有兩種方法呢？
④
師：觀察的角度不一樣，得到的結果也不一樣。
二、探究過程
1、師：其實生活中還有很多這樣的情況——（出示圖：4人觀察雞蛋）
看，小胖和他的小伙伴們正在觀察一盒雞蛋，一共有幾個雞蛋？（板書：20）
2、師：他們眼中看到的雞蛋就不一樣。小胖是這樣看的，他2個一圈，圈了一個圈、二個圈……十個圈，他發現20里面一共有10個2。用算式可以怎么表示呢？（10個2連加，2+2+2+2+2+2+2+2+2+2=20。）
3、誰再來說說小胖是怎么圈的？
4小胖的伙伴們都說他們看到的雞蛋和小胖不一樣，他們各人眼中的20又是多少個幾呢？（出示課題：各人眼中的20）
5、請你拿出練習單做第2題，圈一圈，看看20可以圈出多少個幾？
①.學生獨立嘗試，師巡視指導。
②．交流，展示各種圈法：
2個10
4個5
5個4
10個2
③．說一說每種圈法表示什么意思呢？用算式怎么表示呢？
④．（出示學生不是平均分的作業）這樣圈是幾個幾嗎？
⑤．圈的時候要注意什么？（每次圈的個數要一樣多，要圈完。）
6、師小結：剛才我們圈出了各人眼中的20，知道了20里面有2個10、10個2、4個5和5個4，并且知道了圈的時候要注意每次圈都要一樣多，要圈完。
三、鞏固練習
1、圈一圈，填一填（練習單第3題）
（
）個4=（
）
（
）個5=（
）
（
）個10=（
）
（
）個2=（
）
2、按要求圈一圈（練習單第4題）
3個4
4個3
2個6
6個2
3、圈一圈，填一填
（
）個（
）
（
）個（
）
（
）個（
）
4、選擇題
5、判斷（機動題）
四、總結
今天我們學會了什么新知識？
設計說明：
《各人眼中的20》是上海市二期課改和小學一年級數學新教材下冊P69頁的內容，要求學生學會各種方法分割20的集合，為今后的乘法學習作鋪墊準備。《數學課程標準》指出：“重視學生的學習經歷和經驗，關注學生體驗、感悟和實踐的過程，通過學習情境的創設、實踐環節的開發和學習渠道的拓寬，豐富學生的經歷和經驗，改變學生的學習方式，實現知識傳承、能力發展、態度與價值觀形成的統一。”根據新課標的要求，我把教學目標定為：
1、以組的計數方式構造一個數；
2、用幾個幾的形式表示一個數；
3、通過圈一圈、比一比、說一說激發學生的學習激情，滲透集合思想和乘法知識。
教學重點為：用幾個幾的形式表達一個數；
教學難點為：幾個幾的意義。
在導入中，我加了一個圖形題的練習，雖然與教學內容關系不大，但是我想讓學生知道，同一個題目可以從不同的角度觀察，從而得到不同的解答方式，同樣的，一盒雞蛋也可以有不同的觀察結果，鼓動學生積極創新，尋求不同的答案。在觀察雞蛋時，為了讓學生沿著教學內容的主線探究下去，我首先展示了小胖的觀察結果，先圈一個2，再圈一個2，以此類推，再結合學生手部的動作邊圈邊數，得出20里面有10個2的結論，由此鼓勵學生沿著這一方向自主探究，得出各種結果。教學內容20的組成是重點，所以在學生探索出20所有的集合后，再進行一次鞏固的練習，包括整理和練習單，加深學生的印象。在之后的練習中，分別設計一些各人眼中的12、10、15等練習，讓學生學習的知識拓展開來，掌握各種集合，鍛煉他們圈一圈的熟練程度。由于學生對“5個4”和“4個5”之類的相近的結果容易混淆，所以要特別引導學生的圈法，“4個5”就從“1個5”開始圈，“5個4”就從“1個4”開始圈，或者一邊圈，一邊數出幾個幾來幫助提高學生的正確率。
反思：
1、教學內容和練習比較多，所以時間安排有些緊張，環節不夠緊湊；
2、練習設計缺乏挑戰性的題目；
3、在交流過程中沒有對小胖的10個2分析透徹，可以讓學生在這個環節中掌握更扎實點再進行探究；