夏進(jìn)軍，楊婧，范正妍，謝磊,2，李赟，孫遠(yuǎn)

“藝工融合”理念下交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)

夏進(jìn)軍1，楊婧1，范正妍1，謝磊1,2，李赟1，孫遠(yuǎn)1

（1.重慶大學(xué)，重慶 400044；2.重慶魅聲科技有限公司，重慶 401331）

遵循“藝工融合”理念下的跨學(xué)科實(shí)踐教學(xué)與設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路，以磁流體科研成果為技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)行科普產(chǎn)品磁流體演示儀創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，探索并驗(yàn)證“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”一體化的跨學(xué)科創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。分析交互式磁流體科普產(chǎn)品的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢，探索其設(shè)計(jì)創(chuàng)新路徑。以需求與用戶體驗(yàn)為導(dǎo)向構(gòu)建創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，開展產(chǎn)品功能創(chuàng)新與交互設(shè)計(jì)。通過控制磁流體的磁致相變效應(yīng)，完成對音樂旋律映射、語音交互映射和表情交互映射的互動(dòng)演示設(shè)計(jì)，開發(fā)實(shí)現(xiàn)交互的實(shí)時(shí)模擬技術(shù)，形成全新的科普產(chǎn)品交互展示模式。挖掘了交互式磁流體科普產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)要素與方法，有效驗(yàn)證了“藝工融合”理念下設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐思路，實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)、前沿設(shè)計(jì)一體化的教學(xué)模式。達(dá)到了綜合性大學(xué)跨學(xué)科教學(xué)模式下科學(xué)與藝術(shù)的融合創(chuàng)新，也為未來類似教學(xué)實(shí)踐工作提供參考。

藝工融合，科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)，磁流體，交互模式

以重慶大學(xué)跨學(xué)科創(chuàng)新設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)獲得的德國紅點(diǎn)獎(jiǎng)“最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”（2021 Red Dot Award: Best of the Best）作品——磁流體演示儀為案例，論述“藝工融合”理念下跨學(xué)科教學(xué)模式與創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的形成和運(yùn)用過程。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量。加強(qiáng)科普教育工作對提高公民科學(xué)素質(zhì)具有重大意義。目前我國存在高科技投入、產(chǎn)出和低科技成果轉(zhuǎn)化率之間的矛盾[1]。高校實(shí)驗(yàn)室作為高水平學(xué)術(shù)研究的重要基地和推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)科學(xué)普及的重要力量，根據(jù)自身特點(diǎn)和優(yōu)勢，提升科技成果轉(zhuǎn)化率，積極主動(dòng)參與社會(huì)科普教育工作，具有重要現(xiàn)實(shí)意義[2]。

跨學(xué)科創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)秉承推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)科學(xué)普及的宗旨，對新型半固體智能材料——磁流體進(jìn)行研究，改變以往以技術(shù)為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)方法，從人的情感體驗(yàn)出發(fā)，將科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，深入研究交互式磁流體科普產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法途徑，指導(dǎo)了磁流體演示儀的設(shè)計(jì)實(shí)踐，作品通過建立全新科普互動(dòng)演示方式，從音樂旋律、語音交互和表情交互多個(gè)角度向公眾普及前沿科學(xué)技術(shù)，提升科普產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)，推進(jìn)科學(xué)成果走向大眾。

1 交互式磁流體科普產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

1.1 國外交互式科普產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

國外對于科普產(chǎn)品的互動(dòng)性理論研究較多。1993年，Mclean將互動(dòng)式展示定義為“在展覽中觀眾可以執(zhí)行操作、收集證據(jù)、選擇選項(xiàng)、形成結(jié)論、檢驗(yàn)技能，并且觀眾的操作行為能夠影響展品展示的過程，觀眾發(fā)出指令或給定輸入，展品就會(huì)執(zhí)行操作和給出反饋”[3]；2009年，Potthast[4]發(fā)表的“交互模型下科學(xué)——產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系”一文探討了科學(xué)與產(chǎn)業(yè)的相互影響和科學(xué)的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化等問題。

實(shí)踐方面，國外對交互式科普展品的探索開始較早，1969年由Frank Oppenheimer建立的美國舊金山探索館是第1代科技博物館的先驅(qū)，推崇全方位的互動(dòng)體驗(yàn)方法，創(chuàng)建了科技館的全新模式，其中就已經(jīng)有大量的互動(dòng)展品，早期的互動(dòng)展品大都通過“人力互動(dòng)”和“機(jī)電互動(dòng)”[5]；20世紀(jì)七八十年代以來，隨著信息技術(shù)和媒體技術(shù)的高速發(fā)展，互動(dòng)展示中開始大量引入計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種媒體技術(shù)，出現(xiàn)了大量以媒體技術(shù)為支撐的互動(dòng)展品，被稱為“媒體互動(dòng)”[5]。

1.2 國內(nèi)交互式科普產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對交互式科普產(chǎn)品研究起步較晚，直到2000年，錢學(xué)元[6]提出了應(yīng)當(dāng)引入交互型與參與型科普作品的新概念；2005年，忻歌[7]指出“科普互動(dòng)展示”應(yīng)以參觀者為中心，研究要把握參觀者的心理感受和精神體驗(yàn)，重視和強(qiáng)調(diào)各種單一和復(fù)合的人性化要素，是獲得成功的展示效果的關(guān)鍵；2010年，齊繁榮[8]以大量市場調(diào)研所獲得的資料和網(wǎng)上公布數(shù)據(jù)為依據(jù)，對目前中國科普圖書、科普玩具和科普旅游市場容量進(jìn)行分析，構(gòu)建中國科普圖書、科普玩具和科普旅游市場容量預(yù)測模型；2018年，王圣潔[9]對體驗(yàn)設(shè)計(jì)的觀眾要素、環(huán)境要素和技術(shù)要素進(jìn)行深入剖析；2020年，王子瑜等[10]針對科普場所的特點(diǎn)和受眾的心理特點(diǎn)、學(xué)習(xí)能力，基于數(shù)字沙盤和AR技術(shù)，形成以敘事驅(qū)動(dòng)的沉浸體驗(yàn)空間。

國內(nèi)對交互式科普產(chǎn)品的實(shí)踐研究主要包括：體驗(yàn)互動(dòng)型、機(jī)械互動(dòng)型、虛擬互動(dòng)型3種互動(dòng)方式。在實(shí)際應(yīng)用中存在研發(fā)能力弱、創(chuàng)作水平不高，展陳和傳播的內(nèi)容同質(zhì)化、單一化現(xiàn)象較為突出等問題，而且目前缺乏對科普產(chǎn)品展示方式的設(shè)計(jì)研究，產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在交互體驗(yàn)差，用戶留存性不足的問題。國內(nèi)外對交互式科普的研究主要集中于計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、工程、電信等相關(guān)領(lǐng)域，較少從藝術(shù)設(shè)計(jì)及用戶體驗(yàn)領(lǐng)域出發(fā)進(jìn)行研究，且研究內(nèi)容多從理論出發(fā)，缺乏設(shè)計(jì)實(shí)踐研究，見圖1。其中，對交互式科普的用戶體驗(yàn)研究尤其少，多數(shù)科普產(chǎn)品基于單一的交互模式展開設(shè)計(jì)實(shí)踐，對用戶吸引力不足。

因此，目前交互式科普產(chǎn)品創(chuàng)新及研究亟需從用戶的角度切入，通過提升用戶體驗(yàn)來探索如何增強(qiáng)產(chǎn)品用戶的留存性，以區(qū)別于現(xiàn)有單一交互式科普產(chǎn)品，提升科普產(chǎn)品的創(chuàng)新水平，建立全新科普產(chǎn)品交互方式。

1.3 磁流體科普產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

磁流體及磁流變液屬于半固體智能材料，既像液體一樣流動(dòng)、又受磁場控制變化?？梢栽诖艌鲎饔孟滤查g（毫秒級(jí)）形成固化的“山狀結(jié)構(gòu)”（磁丘結(jié)構(gòu)），這種相變物理效應(yīng)的科學(xué)原理是納米軟磁性顆粒在磁場下的磁化機(jī)制。受益于磁流體的可控、可逆、響應(yīng)迅速等特性，其在航空航天、生物醫(yī)療、建筑、汽車、軍事工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值，是交互式磁流體科普產(chǎn)品展示的關(guān)鍵。

基于磁場產(chǎn)生方式及控制磁場形式的不同，磁流體磁場交互裝置可以分為永磁鐵類和電磁鐵類兩種類型，其中以電磁鐵類為主流。

永磁鐵類磁流體磁場交互裝置利用永磁鐵在空間位置上的不同，實(shí)現(xiàn)磁流體與磁場的交互變化。根據(jù)控制永磁鐵在空間位置形式的不同，這類裝置可以分為電控磁流體磁場交互裝置和手控磁流體磁場交互裝置[11]，見表1。

圖1 國內(nèi)交互式科普研究領(lǐng)域

電磁鐵類磁流體磁場交互裝置通過調(diào)節(jié)電磁鐵電壓，實(shí)現(xiàn)磁流體與磁場的交互變化。根據(jù)調(diào)節(jié)電磁鐵電壓形式的不同，這類裝置可以分為手控、聲控和傳感器控制[12]等3種磁流體磁場交互裝置，見表1。

表1 磁流體磁場交互裝置

Tab.1 Magnetofluid magnetic field interaction device

國內(nèi)對磁流體的科普產(chǎn)品研究尚在起步階段，缺乏從用戶吸引度、體驗(yàn)等角度的考量。因此應(yīng)該進(jìn)一步關(guān)注磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用戶體驗(yàn)研究，使磁流體磁場交互裝置更具觀賞性與藝術(shù)性。能創(chuàng)造性地運(yùn)用磁流體可控、可逆、響應(yīng)迅速等特性，提升產(chǎn)品交互的形式與體驗(yàn)，通過新穎有趣、形式多樣的互動(dòng)模式，來吸引用戶更能有效了解、學(xué)習(xí)有關(guān)磁流體科學(xué)知識(shí)。達(dá)到良好的科普效果。

綜上所述，對于交互式磁流體科普產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀說明：科普產(chǎn)品單一化現(xiàn)象突出，用戶留存性不足；基于設(shè)計(jì)領(lǐng)域的交互式科普產(chǎn)品的相關(guān)研究較少，研究內(nèi)容多從設(shè)計(jì)要素等理論出發(fā)，缺乏設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)實(shí)踐的研究；磁流體具有廣泛的應(yīng)用與科普價(jià)值，但國內(nèi)對增強(qiáng)科普產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究及產(chǎn)品開發(fā)尚在起步階段，相關(guān)產(chǎn)品還未完全走進(jìn)大眾的認(rèn)知。因此，從用戶需求及用戶體驗(yàn)方向切入交互式科普產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究，并有效整合交互式磁流體科普產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計(jì)要素，結(jié)合磁流體磁致相變效應(yīng)技術(shù)探索行之有效的設(shè)計(jì)理念來指導(dǎo)科普產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，并形成有效的設(shè)計(jì)方法具有研究價(jià)值，設(shè)計(jì)成果能讓用戶獲取更高的用戶體驗(yàn)，使磁流體知識(shí)更好地走進(jìn)大眾社會(huì)認(rèn)知。

2 “藝工融合”理念下交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐

交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新是重慶大學(xué)開展的跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，在項(xiàng)目前期開展的過程中，凸顯2個(gè)問題。

1）在理念上，以往以工科為優(yōu)勢的綜合性院校產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)常以技術(shù)為核心來開展，大多數(shù)跨學(xué)科實(shí)踐項(xiàng)目以工科技術(shù)創(chuàng)新及工科制造與生產(chǎn)為引領(lǐng)。但是在新工科背景下，以技術(shù)制造為導(dǎo)向的實(shí)踐項(xiàng)目忽略了產(chǎn)品創(chuàng)新的客觀規(guī)律，使產(chǎn)品前期創(chuàng)新不足。沒有認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)該從人的需求與體驗(yàn)出發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)凸顯價(jià)值導(dǎo)向，技術(shù)只是實(shí)現(xiàn)的手段。

2）在跨學(xué)科知識(shí)體系打造上，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)成員多來自不同學(xué)院的師生，尚缺乏全局觀與整體性思維，在實(shí)際項(xiàng)目研究過程中暴露出學(xué)科視野窄、學(xué)科間資源共享度低、知識(shí)結(jié)構(gòu)及教學(xué)手段相對單一等問題，尤其學(xué)生在跨學(xué)科資源獲取及學(xué)科融合方面能力不足，不能適應(yīng)以人為本的跨學(xué)科項(xiàng)目對復(fù)合型人才綜合素質(zhì)的要求?；诖爽F(xiàn)狀，項(xiàng)目積極引入“藝工融合”的理念進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)踐獲得良好效果。

2.1 “藝工融合”理念在設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐中的應(yīng)用

1923年德國包豪斯學(xué)校校長格羅佩斯提出“藝術(shù)和技術(shù)相統(tǒng)一”的設(shè)計(jì)教學(xué)理念。形成藝術(shù)教育與手工制作相結(jié)合的新型教育制度，向社會(huì)培養(yǎng)出優(yōu)秀的復(fù)合型工業(yè)設(shè)計(jì)人才。該方法可以看作是現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)“藝工融合”教學(xué)模式的雛形[13]。國內(nèi)從80年代開始探索工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的“藝工融合”教學(xué)模式。伴隨著2019年教育部實(shí)施“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，全面推進(jìn)新工科、新文科建設(shè)，優(yōu)化學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)，“藝工融合”理念在全國得到了廣泛推廣。

重慶大學(xué)作為一所以工科為優(yōu)勢學(xué)科的綜合性大學(xué)具有科技優(yōu)勢，科研成果亟需轉(zhuǎn)化應(yīng)用，結(jié)合跨學(xué)科教學(xué)模式的探索，重慶大學(xué)進(jìn)一步發(fā)展了“藝工融合”理論，實(shí)施并推進(jìn)“藝工融合、價(jià)值塑造”的跨學(xué)科設(shè)計(jì)創(chuàng)新模式，構(gòu)建了跨學(xué)科聯(lián)合教學(xué)模式，見圖2。通過重構(gòu)跨學(xué)科課程體系，構(gòu)建藝術(shù)設(shè)計(jì)教學(xué)“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”一體化教學(xué)模式，使設(shè)計(jì)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合，培養(yǎng)復(fù)合型人才，體現(xiàn)藝術(shù)設(shè)計(jì)在跨學(xué)科培養(yǎng)模式中的引領(lǐng)價(jià)值，促進(jìn)學(xué)科間項(xiàng)目協(xié)作、科技成果轉(zhuǎn)化落地，形成更高效的產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新模式。

圖2 “藝工融合、價(jià)值塑造”設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路

2.1.1 重構(gòu)“融合式”課程體系與“環(huán)節(jié)式”選課模式，打造復(fù)合型知識(shí)體系

“藝工融合”理念下的教學(xué)實(shí)踐及創(chuàng)新設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式與設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路，打破原有課程構(gòu)成及專業(yè)壁壘，重構(gòu)“融合式”課程體系與“環(huán)節(jié)式”選課模式，拓展延伸教學(xué)內(nèi)容邊界，解決跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)知識(shí)融合的問題。

1）在實(shí)踐中通過搭建科研與教學(xué)一體化的項(xiàng)目實(shí)踐平臺(tái)，促成藝術(shù)學(xué)院與光電工程學(xué)院共同組建跨學(xué)科創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)，打破專業(yè)壁壘，按照藝術(shù)設(shè)計(jì)程序的新型“環(huán)節(jié)式”選課模式，團(tuán)隊(duì)成員遵循設(shè)計(jì)客觀規(guī)律，通過“需求調(diào)研分析”“設(shè)計(jì)功能原理”“設(shè)計(jì)創(chuàng)新與表現(xiàn)”“設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造”“產(chǎn)品市場價(jià)值”“設(shè)計(jì)廢止與再循環(huán)”6個(gè)設(shè)計(jì)程序環(huán)節(jié)進(jìn)行跨學(xué)科、跨專業(yè)選課，讓多領(lǐng)域知識(shí)選擇及攝取的過程符合設(shè)計(jì)創(chuàng)新客觀規(guī)律，見圖2（左上部分）。

2）在跨學(xué)科知識(shí)體系構(gòu)建方面，將專業(yè)核心課程與全校通識(shí)課程、個(gè)性化模塊課程、非限制選修課程、創(chuàng)新實(shí)踐課程按專業(yè)規(guī)律進(jìn)行自由組合，形成“核心課程+交叉模塊課程”的組合選課模式，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“融合式”選課，全面掌握實(shí)踐所需相關(guān)知識(shí)。解決了設(shè)計(jì)創(chuàng)新過程中工科、藝術(shù)學(xué)科學(xué)生思維不統(tǒng)一、知識(shí)不全面的問題，促進(jìn)跨學(xué)科合作產(chǎn)出，以及“藝工融合”教學(xué)模式下的設(shè)計(jì)創(chuàng)新發(fā)展。

基于以上方法，在交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新過程中，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)來自藝術(shù)設(shè)計(jì)及光電相關(guān)學(xué)科的成員較好地建立起復(fù)合型知識(shí)體系，為項(xiàng)目的完成打下基礎(chǔ)。如團(tuán)隊(duì)中的工科成員學(xué)習(xí)界面及造型設(shè)計(jì)相關(guān)課程，藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)科成員學(xué)習(xí)磁流體核心技術(shù)相關(guān)課程，使團(tuán)隊(duì)成員達(dá)到思維統(tǒng)一，所學(xué)知識(shí)全面完整，進(jìn)行以人的需求為引領(lǐng)的交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.1.2 通過“藝工融合”三階段實(shí)踐教學(xué)，實(shí)施以需求與體驗(yàn)為引領(lǐng)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路

在實(shí)踐中形成藝術(shù)設(shè)計(jì)與工科技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，改變以往以技術(shù)為導(dǎo)向的開發(fā)思路，以人的需求與用戶體驗(yàn)為引領(lǐng)，注重創(chuàng)新中人與自然、人與社會(huì)、人與技術(shù)的和諧關(guān)系，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新中的價(jià)值引領(lǐng)作用，將現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室研究成果通過“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”一體化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品落地，見圖2（右上部分）。

1）在實(shí)踐教學(xué)中通過“跨學(xué)科項(xiàng)目研究性教學(xué)”“跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)式以賽促學(xué)”和“跨學(xué)科聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)”三階段實(shí)踐教學(xué)方式，結(jié)合已建立起來的融合式課程體系，重構(gòu)了教學(xué)形式與內(nèi)容。

2）讓學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中領(lǐng)悟設(shè)計(jì)需求導(dǎo)向、價(jià)值選擇及思路指引，凸顯藝術(shù)設(shè)計(jì)在產(chǎn)品創(chuàng)新中的引領(lǐng)價(jià)值，體會(huì)造物過程中人與自然、社會(huì)、技術(shù)的和諧關(guān)系，洞察設(shè)計(jì)服務(wù)于社會(huì)、服務(wù)于人的價(jià)值體現(xiàn)。

通過執(zhí)行以上措施，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)在實(shí)踐中，首先根據(jù)用戶情感體驗(yàn)需求確定了交互式磁流體科普產(chǎn)品的創(chuàng)新交互模式和主要產(chǎn)品功能，通過界面及造型細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品整體；其次，將人臉表情、人類語音、音樂旋律等滿足人情感交互需求的元素分別與磁流體的磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系，與磁流體產(chǎn)生多樣性交互，展示了磁流體的“液–固相變”原理；最后根據(jù)用戶情感體驗(yàn)需求進(jìn)行了5次迭代，確定產(chǎn)品狀態(tài)形成了以人的需求為導(dǎo)向、技術(shù)為手段的設(shè)計(jì)。實(shí)踐作品展現(xiàn)科學(xué)之真、人文之善、藝術(shù)之美。交互式磁流體科普產(chǎn)品于2021年獲得產(chǎn)品設(shè)計(jì)紅點(diǎn)獎(jiǎng)最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)（Red Dot：Best of the Best），驗(yàn)證了“藝工融合”培養(yǎng)模式與課程體系建設(shè)的可行性及效果，見圖3。

圖3 磁流體演示儀實(shí)物照片

2.2 “藝工融合”理念下交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素分析及設(shè)計(jì)實(shí)踐細(xì)節(jié)

團(tuán)隊(duì)通過“藝工融合、價(jià)值塑造”理念指導(dǎo)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中遵循前文思路，以人的需求及交互體驗(yàn)為切入點(diǎn)，進(jìn)行創(chuàng)新交互模式的設(shè)計(jì)，確定產(chǎn)品功能，由此形成磁流體三維展示界面，再引入科學(xué)原理，針對界面進(jìn)行核心技術(shù)的開發(fā)，最后完成界面及造型的設(shè)計(jì)，整合產(chǎn)出產(chǎn)品，見圖2（下圖部分）：

1）如圖2中藍(lán)色箭頭所示，在實(shí)踐教學(xué)中通過“跨學(xué)科項(xiàng)目研究性教學(xué)”“跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)式以賽促學(xué)”和“跨學(xué)科聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)”三階段教學(xué)方式，讓團(tuán)隊(duì)真正改變以往以工科技術(shù)為導(dǎo)向的創(chuàng)新模式，關(guān)注人的認(rèn)知特點(diǎn)與需求，注重用戶情感體驗(yàn)，創(chuàng)新交互式磁流體科普產(chǎn)品交互模式，構(gòu)建了磁流體演示儀創(chuàng)新4個(gè)設(shè)計(jì)要素中的前2個(gè)，即“用戶情感體驗(yàn)”“創(chuàng)新交互模式”。

2）如圖2中紅色箭頭所示，針對產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的需要及技術(shù)要求，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)成員通過“融合式”課程體系與“環(huán)節(jié)式”選課模式，有效通過教學(xué)獲取了需掌握的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，如團(tuán)隊(duì)中的工科成員學(xué)習(xí)了界面及造型設(shè)計(jì)相關(guān)課程，藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)科成員學(xué)習(xí)了磁流體核心技術(shù)相關(guān)課程，解決了跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)知識(shí)融合的問題，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)通過完善核心技術(shù)研發(fā)，把核心技術(shù)作為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手段，整合各要素完成產(chǎn)品界面及造型設(shè)計(jì)，以構(gòu)建四個(gè)設(shè)計(jì)要素中的后兩個(gè)，即“核心技術(shù)及科學(xué)原理”“界面及造型設(shè)計(jì)”。

2.2.1 用戶情感體驗(yàn)

情感體驗(yàn)是指個(gè)體對自己情感狀態(tài)的意識(shí)，通過功能體驗(yàn)、視覺體驗(yàn)、內(nèi)容體驗(yàn)、交互體驗(yàn)等各種體驗(yàn)的不同表現(xiàn)方式而帶給用戶的情緒感受。讓用戶具備更佳的情感體驗(yàn)是提升用戶滿意度的最佳方式。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公眾對科普產(chǎn)品的要求從可用性強(qiáng)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭苫?dòng)、具有交流感的設(shè)計(jì)[14]。交互式磁流體科普產(chǎn)品遵循設(shè)計(jì)創(chuàng)新規(guī)律，分析用戶情感體驗(yàn)需求，基于不同人群對功能體驗(yàn)、視覺體驗(yàn)、交互體驗(yàn)等形式的不同感受，進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向設(shè)計(jì)（GDD）。[15]從人的需求出發(fā)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值導(dǎo)向設(shè)計(jì)，把人的交互方式與交互體驗(yàn)感受進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了用戶體驗(yàn)設(shè)想。

該設(shè)計(jì)深度挖掘至少5種科學(xué)原理及4種核心技術(shù)來完成交互展示，考慮人機(jī)之間新的交互模式產(chǎn)生的愉悅性，可以通過用戶話語、耳熟能詳?shù)囊魳?、不同的表情與磁流體建立聯(lián)系，讓磁流體實(shí)時(shí)反饋的變換形態(tài)，使用戶對科普的興趣隨著磁流體的起伏被調(diào)動(dòng)。形成音樂演示模式、樂器互動(dòng)模式、麥克風(fēng)語音互動(dòng)模式、作品故事瀏覽模式等展示功能。

2.2.2 創(chuàng)新交互模式

根據(jù)用戶情感體驗(yàn)訴求、團(tuán)隊(duì)改變技術(shù)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)模式，通過創(chuàng)新交互模式提升用戶使用科普產(chǎn)品的情感體驗(yàn)[16]。

視覺作為人獲取信息最主要的方式，在科普工作中是信息交互的主要媒介。對產(chǎn)品感知同樣重要的感官還有聽覺，聽覺由聲波作用于聽覺器官產(chǎn)生，聽覺器官通過感受細(xì)胞興奮并引起聽神經(jīng)的沖動(dòng)發(fā)放傳入信息，再經(jīng)各級(jí)聽覺中樞分析后人們成功接收信息。結(jié)合多感官交互模式，磁流體演示儀的音樂可視化可以引發(fā)人們對科學(xué)的好奇，勾起人們對科普的求知欲，形成人與科普展品之間的交互性，提升公眾的科普體驗(yàn)，促進(jìn)科學(xué)知識(shí)的普及[17]。

磁流體演示儀作為跨學(xué)科創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)研制的科教產(chǎn)品，打破了傳統(tǒng)科普傳播的單向灌輸模式。在科普產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中結(jié)合多感官交互模式，實(shí)現(xiàn)多種模式、多種形態(tài)交織連接的多模態(tài)用戶體驗(yàn)，滿足用戶情感需要，使受眾從單一的信息被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒅鲃?dòng)求索者和信息傳播者。通過增加其互動(dòng)性、交互性和趣味性，展現(xiàn)全新科普互動(dòng)演示方式。

1）將人臉表情與磁流體的磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系。結(jié)合人的“喜、怒、哀”等面部表情，建立一種與表情相對應(yīng)的視覺心理映射，使用戶在娛樂的同時(shí)也了解到磁致相變效應(yīng)的知識(shí)，從而達(dá)到科普的效果。

2）將人類語音與磁流體的磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系。利用語音強(qiáng)弱與磁丘參數(shù)建立直接的對應(yīng)關(guān)系，使磁流體直觀地隨著檢測聲音的強(qiáng)弱而高低起伏，實(shí)現(xiàn)了生動(dòng)形象的“音流學(xué)”實(shí)時(shí)互動(dòng)演示效果。

3）將音樂旋律與磁流體的磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系。提取音樂信號(hào)的主旋律強(qiáng)度值，賦予每段周期對應(yīng)的勵(lì)磁電流時(shí)長，從而讓磁液跟隨主旋律發(fā)生起伏律動(dòng)，實(shí)現(xiàn)音樂可視化，見圖4。

2.2.3 科學(xué)原理及核心技術(shù)開發(fā)

基于提升用戶情感體驗(yàn)的需求及前序創(chuàng)新交互模式的搭建，交互式磁流體科普產(chǎn)品以價(jià)值導(dǎo)向?yàn)橹?，舍棄直接展現(xiàn)技術(shù)的方式，利用磁流體的“液–固相變”特性與音樂藝術(shù)、人臉識(shí)別、語音互動(dòng)等相結(jié)合，根據(jù)展示需要完善核心技術(shù)，展現(xiàn)其運(yùn)用到的科學(xué)原理，讓用戶獲得愉悅的體驗(yàn)，具有向青少年和公眾普及前沿科學(xué)技術(shù)的科普意義，亦可作為音樂器材高端消費(fèi)人群的娛樂項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)與藝術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)合。

圖4 磁流體演示儀設(shè)計(jì)效果

交互式磁流體科普產(chǎn)品中運(yùn)用到的主要科學(xué)原理如下。

在繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可能會(huì)產(chǎn)生隱性故障的因素為：第一，繼電保護(hù)系統(tǒng)定值出現(xiàn)誤差，無法滿足系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境要求；第二，繼電保護(hù)系統(tǒng)中硬件設(shè)備存在質(zhì)量問題，如元件老化或接觸不良等。不僅如此，導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)隱性故障還與人為因素有關(guān)[3]。因此在考慮隱性故障的繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性分析過程中，相關(guān)工作人員就應(yīng)對電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性進(jìn)行全方位考量，并構(gòu)建起具有針對性的措施避免此些故障問題再次發(fā)生。

1）磁致相變效應(yīng)。與一般物質(zhì)的溫度相變現(xiàn)象（如水相變?yōu)楸┎煌?，磁流體發(fā)生磁場相變，這是罕見的物理現(xiàn)象。

2）磁場“可視化”，磁場肉眼不可見，是中學(xué)物理教學(xué)的難點(diǎn)，而磁丘的形態(tài)使磁場可視化了，讓科技變得生動(dòng)、形象。

3）音流學(xué)（音樂可視化），音流學(xué)使聲音形象化、可視化，本產(chǎn)品的音樂/語音/樂器演示模式，生動(dòng)有趣地展示了音流學(xué)現(xiàn)象。

4）電磁學(xué)，磁流體相變的本質(zhì)為磁場導(dǎo)致，而磁場又由電流產(chǎn)生，通過探針檢測電流產(chǎn)生的磁場，可作為電磁學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

5）計(jì)算機(jī)視覺人工智能，人臉表情識(shí)別是人工智能的研究熱點(diǎn)，本產(chǎn)品將磁流體與人臉表情建立映射，形成生動(dòng)的科普展示方式。

交互式磁流體科普產(chǎn)品中運(yùn)用到的主要核心技術(shù)有以下幾點(diǎn)。

1）磁液相變形態(tài)的控制。為了讓觀眾明確感受到磁液相變形態(tài)與音樂旋律間的聯(lián)系性，磁液相變的形態(tài)參數(shù)（主要包括高度、直徑、“山狀結(jié)構(gòu)”數(shù)量）與音樂旋律之間有著明確的映射關(guān)系。因此，“山狀結(jié)構(gòu)”越高、直徑越大、數(shù)量越多，就越對應(yīng)音樂的高潮節(jié)奏，反之亦然。由于演示區(qū)高度一定，“山狀結(jié)構(gòu)”的最大起伏高度由此確定，而在研究中發(fā)現(xiàn)上述3個(gè)參數(shù)實(shí)際上具有一致性，可以把高度作為控制參數(shù)即可。通過電流強(qiáng)度（控制磁場強(qiáng)度）能控制“山狀結(jié)構(gòu)”的高度，可以實(shí)現(xiàn)“山狀結(jié)構(gòu)”起伏高度與音樂節(jié)奏強(qiáng)弱之間的映射關(guān)系。

2）音樂主旋律的提取。一首音樂中引起人類心理反應(yīng)的關(guān)鍵信息是它的主旋律，主旋律在時(shí)域上的變化一般是緩慢的。因此，無需讓磁液響應(yīng)音頻中不同樂器的快速變化信息，而只需要映射主旋律節(jié)奏。該展品采取創(chuàng)新的控制方法即提取音樂信號(hào)的主旋律強(qiáng)度值，通過對解碼音樂信號(hào)的短時(shí)能量和短時(shí)平均幅度進(jìn)行分析，從而讓磁液隨著主旋律的起伏產(chǎn)生對應(yīng)的律動(dòng)。

4）將人類表情與磁流體磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系。將人臉表情與磁流體的磁致相變效應(yīng)建立聯(lián)系，是一種新穎的、有趣的科普互動(dòng)演示方式，且在具體實(shí)現(xiàn)方法上巧妙利用了表情情緒與磁流體相變形態(tài)的視覺心理映射關(guān)系。人類的“喜、怒、哀、懼”等面部表情可通過某種動(dòng)作的快慢或特殊形態(tài)來反映，比如“喜”表情可對應(yīng)“活蹦亂跳”，而“哀”表情可對應(yīng)某種緩慢的動(dòng)作。因此，通過控制磁流體的相變形態(tài)來建立一種與各表情相對應(yīng)的視覺心理映射，具體為控制磁流體特殊的相變形態(tài)和起伏頻率，并設(shè)置外區(qū)磁丘配合主區(qū)磁丘來實(shí)現(xiàn)多樣化動(dòng)作的控制形式，通過營造燈光氛圍來模擬人類的“喜、怒、哀、懼、平靜”等面部表情，見圖5。

2.2.4 界面及造型設(shè)計(jì)

團(tuán)隊(duì)進(jìn)行以人的需求及體驗(yàn)為切入的設(shè)計(jì)研究，確定了人對交互式磁流體科普產(chǎn)品的情感體驗(yàn)需要，形成創(chuàng)新交互模式，并由此完善了相關(guān)核心技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品以上的功能性與體驗(yàn)感，團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品造型的整合上充分考慮磁流體展示需要，注重控制臺(tái)交互界面設(shè)計(jì)，及交互式磁流體科普產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[18]，采用理性設(shè)計(jì)法中的限量性結(jié)構(gòu)變異法，設(shè)定產(chǎn)品交互過程中的所需功能，并在產(chǎn)品所欲達(dá)到的功能基礎(chǔ)上，做結(jié)構(gòu)上的變化，以尋找產(chǎn)品可能的造型，使外觀盡可能簡潔、緊湊，讓用戶將注意力始終集中于與磁流體的交互上，更好地感受其中科技的魅力，見圖6。

圖5 磁流體演示儀設(shè)計(jì)效果與實(shí)物

圖6 交互式磁流體科普產(chǎn)品功能

在產(chǎn)品的界面及造型設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)用已限量的次要功能所組成的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行界面及造型設(shè)計(jì)，在確保造型多樣化的同時(shí)，考慮產(chǎn)品的原定功能，實(shí)現(xiàn)交互所需功能，最后選擇了最佳可行方案，見圖7。

控制臺(tái)由電路軟硬件和觸摸屏構(gòu)成，見圖8。

控制臺(tái)接口從左至右分別是開機(jī)按鈕、電壓電流數(shù)碼管顯示、USB接口、電流輸出接口、電壓調(diào)節(jié)按鈕、三線電源連接口與電源開關(guān)，以及音響接口和話筒接口，見圖9。

圖7 磁流體演示儀與APP界面設(shè)計(jì)

圖8 控制臺(tái)實(shí)物

圖9 控制臺(tái)接口

觸摸屏提供用戶互動(dòng)的交互界面，集成了該作品的所有互動(dòng)操作功能，見圖10—11。即音樂演示模式（音樂演示模式選擇界面、音樂播放界面、SD卡/ USB/AUX接口選擇界面、藍(lán)牙連接界面等，其中音樂播放界面包含播放、上一曲、下一曲等常用功能），樂器互動(dòng)模式（逼真鋼琴彈奏效果界面），麥克風(fēng)語音互動(dòng)模式、作品故事瀏覽模式（磁流體圖文/動(dòng)畫介紹、磁力線圖文展示、音流學(xué)圖文展示知識(shí)、作品演示視頻、作品設(shè)計(jì)故事、開發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹、作品其他信息等）。

演示臺(tái)是本作品中用戶欣賞磁流體相變效應(yīng)的部分，即展示磁流體三維界面的演示區(qū)，演示區(qū)與控制臺(tái)之間通過可插拔電纜連接，見圖12。演示臺(tái)中還包含了產(chǎn)生磁場的結(jié)構(gòu)。

外接設(shè)備是本作品的音頻輸入、輸出端，包括話筒和音響，目的是讓用戶在觀賞磁流體相變演示的同時(shí)獲取聲音信息，實(shí)現(xiàn)用戶意識(shí)中兩者同步的心理映射，達(dá)到磁之韻律的可視化效果。

秉承藝術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新規(guī)律，團(tuán)隊(duì)以人的需求為價(jià)值引領(lǐng)導(dǎo)向，不斷完善交互式磁流體科普產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，共進(jìn)行了五次迭代，讓用戶近距離感受科技的魅力，見表2。

圖10 主界面、音樂演示模式選擇界面

圖11 音樂播放界面、樂器互動(dòng)界面

圖12 演示臺(tái)實(shí)物與演示儀演示效果

表2 產(chǎn)品迭代過程

Tab.2 Product iteration process

續(xù)表2

3 “藝工融合”理念下交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法構(gòu)建

通過對磁流體科普演示儀進(jìn)行五次迭代改良，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中有效認(rèn)知到產(chǎn)品開發(fā)中不僅要注重技術(shù)功能的升級(jí)，還要注重用戶體驗(yàn)的升級(jí)，且科普工作不應(yīng)只展示技術(shù)本身，還需要注重用戶的情感化體驗(yàn)，以人為本地考究科技與用戶的交互關(guān)系，注重增強(qiáng)公眾接受科普的動(dòng)力和能力。

因此，結(jié)合前文分析，跨學(xué)科創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)遵循新的創(chuàng)新思路，通過“用戶情感體驗(yàn)”“創(chuàng)新交互模式”“核心技術(shù)及科學(xué)原理”“界面及造型設(shè)計(jì)”4個(gè)設(shè)計(jì)要素的邏輯關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了“藝工融合”教學(xué)理念指導(dǎo)下的交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法模型，見圖13。

圖13 “藝工融合”理念下的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法模型

磁流體演示儀設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究的意義。從應(yīng)用價(jià)值的角度來說，交互式磁流體科普產(chǎn)品設(shè)計(jì)做到了內(nèi)容創(chuàng)新。其一，打破傳統(tǒng)科普產(chǎn)品的單一交互模式，通過音樂旋律、語音交互和表情交互多種方式，可以映射人的“喜怒哀樂”，提升用戶直接的操縱感，使用戶通過多感官交互達(dá)到了音樂可視化的效果，增強(qiáng)了科普產(chǎn)品的愉悅感、趣味性。起到促進(jìn)磁流體在更多領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用，更好促進(jìn)科技創(chuàng)新的作用，使科技的普及更深入人心。其二，做到了造型創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用理性設(shè)計(jì)法對科普產(chǎn)品造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，摒棄了干擾科普主題的花哨元素，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔、現(xiàn)代感的造型，通過燈光交互設(shè)計(jì)，使用戶能夠由控制臺(tái)交互界面最大程度觀賞磁流體三維界面，同時(shí)通過表情情緒變化燈光顏色、音樂可視化等豐富交互方式，形成不同的造型變化。促進(jìn)用戶對磁流體科學(xué)原理的了解。其三，為未來類似的設(shè)計(jì)實(shí)踐工作提供了參考。團(tuán)隊(duì)作品通過參加比賽和會(huì)展，獲得了設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)及社會(huì)認(rèn)可，促使產(chǎn)品走向了市場，同時(shí)驗(yàn)證了“藝工融合”理念指導(dǎo)設(shè)計(jì)的可行性。

從理論價(jià)值來說，在工程技術(shù)方面，跨學(xué)科創(chuàng)意團(tuán)隊(duì)申請了4個(gè)技術(shù)專利。其一，實(shí)現(xiàn)磁液相變的“山狀結(jié)構(gòu)”與音樂旋律之間的心理對應(yīng)，進(jìn)行磁液智能材料磁致相變效應(yīng)的展示。其二，提取音樂信號(hào)的旋律，從而讓磁液跟隨旋律發(fā)生起伏律動(dòng)。其三，通過磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在磁液池與鐵芯之間形成磁場。其四，利用了表情情緒與磁流體相變形態(tài)的視覺心理映射關(guān)系，感受計(jì)算機(jī)視覺人工智能，緊跟人工智能中人臉表情識(shí)別的研究熱點(diǎn)，豐富了磁流體的相關(guān)技術(shù)理論。在藝術(shù)設(shè)計(jì)方面，將跨學(xué)科實(shí)際項(xiàng)目融入教學(xué)體系中，重構(gòu)了跨學(xué)科設(shè)計(jì)方法。根據(jù)用戶情感需求，開展以價(jià)值為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)，創(chuàng)新交互模式及產(chǎn)品功能，實(shí)現(xiàn)了藝術(shù)設(shè)計(jì)由概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦虍a(chǎn)業(yè)前沿的實(shí)踐設(shè)計(jì)。使綜合性大學(xué)工科專業(yè)實(shí)驗(yàn)室研究成果通過跨學(xué)科項(xiàng)目形成成果轉(zhuǎn)化，促成產(chǎn)品落地，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化率和成功率的提升，為以工業(yè)設(shè)計(jì)為主導(dǎo)的跨學(xué)科聯(lián)合實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)模式改革及方法構(gòu)建提供理論依據(jù)。

4 結(jié)語

錢學(xué)森先生曾說，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及個(gè)人體會(huì)，大學(xué)教育需要實(shí)現(xiàn)科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合。重慶大學(xué)通過跨學(xué)科創(chuàng)新項(xiàng)目的開展，打破專業(yè)壁壘實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)模式與設(shè)計(jì)模式的相輔相成，真正意義上達(dá)到理論結(jié)合實(shí)踐的目標(biāo)，將“藝工融合”理念有效運(yùn)用到了教學(xué)中。交互式磁流體科普演示儀實(shí)踐項(xiàng)目不僅創(chuàng)新了跨學(xué)科實(shí)踐的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了磁流體科技成果轉(zhuǎn)化，還為后續(xù)相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計(jì)提供了較好的案例說明。

綜上所述，重慶大學(xué)在實(shí)踐創(chuàng)新與教學(xué)中通過教學(xué)與實(shí)踐的相輔相成，形成了“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”一體化的跨學(xué)科教學(xué)模式及設(shè)計(jì)方法。磁流體演示儀的設(shè)計(jì)與產(chǎn)品化過程驗(yàn)證了重慶大學(xué)“藝工融合”跨學(xué)科教學(xué)模式的高效、創(chuàng)新、實(shí)用。有效將跨學(xué)科教學(xué)中以學(xué)科為導(dǎo)向轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕枨鬄閷?dǎo)向，將設(shè)計(jì)從服務(wù)的角色轉(zhuǎn)為支撐引領(lǐng)，為綜合性大學(xué)面向產(chǎn)業(yè)前沿的跨學(xué)科實(shí)踐“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)”協(xié)同發(fā)展的良性循環(huán)，提供了行之有效的方法支持。

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Design of Interactive Magnetic Fluid Science-popularisation Products Under the Concept of Integration of Art and Technology

XIA Jin-jun1, YANG Jing1, FAN Zheng-yan1, XIE Lei1,2, LI Yun1, SUN Yuan1

(1.Chongqing University, Chongqing 400044, China; 2.Chongqing Meisheng Technology Co., Ltd., Chongqing 401331, China)

Following the innovative ideas of interdisciplinary practice teaching and design under the concept of "integration of art and technology", this paper aims to carry out the innovative design practice of magnetic fluid demonstration instrument for popular science products based on the scientific research achievements of magnetic fluid, and explore and verify the interdisciplinary innovative design method of "integration of industry, learning, research and innovation". The research progress and development trend of interactive magnetic fluid popular science products are analyzed, and the design innovation path is explored. On the basis of demand and user experience, innovative design methods are designed to carry out product function innovation and interaction design. By controlling magnetotropic phase change effect of magnetic fluid, interactive demonstration design of music melody mapping, voice interactive mapping and facial expression interactive mappingarecompleted, real-time simulation technology of interaction is developed and realized, and a new interactive display mode of popular science products is formed. The innovative design elements and methods of interactive magnetic fluid popular science products were excavated, whicheffectively verified the practical ideas of design innovation under the concept of "integration of art and technology", and realized the teaching mode of theoretical learning and frontier design integration. In conclusion, it has achieved the integration and innovation of science and art under the interdisciplinary teaching mode of comprehensive university, which can provide reference for similar teaching practice in the future.

integration of art and technology; science-popularisation product design; magnetic fluid; interaction mode

TB472

A

1001-3563(2022)14-0017-12

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.14.002

2022–02–05

重慶市社科規(guī)劃（2018YBYS162）；教育部首批新文科研究與改革實(shí)踐（2021160052）

夏進(jìn)軍（1978—），男，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)與信息設(shè)計(jì)、用戶體驗(yàn)與服務(wù)設(shè)計(jì)、跨學(xué)科產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

范正妍（1981—），女，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)教育方法、跨學(xué)科產(chǎn)品設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)心理學(xué)與用戶體驗(yàn)。

責(zé)任編輯：陳作