移动多媒体教学设备整合创新设计

科学技术的进步使高校教室内常态教学设备有了新发展，由原来的黑板、粉笔、黑板擦、教鞭等常用教学辅助工具演变为多媒体教学设备，它们基本是由电脑、投影仪、幻灯片和投影幕布等分离式电子教学设备构成。因教学手段的科学发展，教师在课上借助这些多媒体教学设备能展示大量的教学内容，提高教学效率和质量。当前多数课程教学基本是教师在课前把电子课件准备充分，在讲课时进行播放，教师很少在课堂内一边编辑课件一边讲课。因此由多媒体教学设备引起的课堂教学手段变革，使教师对多媒体教学设备功能的要求呈现单一化特征：使用灵活并方便演播课件。这一要求使不方便的分离式电子教学设备慢慢朝向集成化特征发展。截至目前，多媒体教学设备向集成化的发展已经出现几次质的飞跃。本文研讨的正是基于教师在教室内讲课时方便演播课件的新型移动多媒体教学设备的整合创新设计。

一、现有多媒体教学设备问题分析
投影仪在教学过程中扮演着重要角色，它轻便小巧，操作容易，易于移动，方便存放。使用投影仪时需要有投影幕布或者白色墙面的教室，投影仪也需放置在高度一般为750 毫米台面上。它要通过数据线与台式电脑或电脑笔记本接装后才能使用。虽然投影仪轻便灵活，但不可否认，各自独立的电子设备有临时组建和接装的麻烦，用完后各自分散存放也会造成后续取用不便，影响工作效率。讲台型多媒体综合教学设备是将电脑主机、显示器、键盘、鼠标、投影仪、升降幕布、话筒等电子设备集成在教师讲台内。它为教师讲课带来方便，便于管理和硬件升级。
但它在人机搭配的合理性上存在缺陷：为避免讲台遮挡教师面部，整体台式设备的高度一般控制在110毫米以内，这样可增加教师与学生的面对面互动，正因为此，显示器要倾斜很大角度，不能竖直放置。这样，教师正常端坐时，看不清显示屏里的内容，若要看清显示屏里的内容，教师要伸着脖子观察，如此长期作业，会严重危害教师的颈椎健康。另因讲台式多媒体综合教学设备体积大而笨重，造价成本高，有移动不便和难于普及等问题。
便携式集成型多媒体教学设备是将主机和投影仪成一体化设计的产品。相对于前述两类产品而言，它的优点是具备整体存放与取用之方便，免去了使用前设备之间的烦琐组装工作，使用时仅需可供投影的白色墙面，是多媒体教学设备的创新尝试。为确保投影功能的正常投射，每次使用时要将设备放置在足够高度的台面上。相对于讲台型多媒体综合教学设备而言，它有体积小、便于移动的特点。但由于集装设计使设备的体积和重量较大，在使用过程中搬移设备时确实有比较费力的现象。另外，操作电脑主机的键盘和鼠标需要单独配，未与设备集成于一体。
行李箱式多媒体教学设备是将电脑主机、投影仪、键盘和鼠标等电子设备装入箱内，搬移设备时，像拖动行李一样拖走设备。与便携式集成型多媒体教学设备相比，它更有利于移动设备和统一存放分散的电子设备，是多媒体教学设备进一步的创新探索。使用时仅需可供投
影的白色墙面。但它仍然存在问题，在使用方式上没有进行改良设计：在使用设备时，用户需要费力将其取出，放置在满足投影高度的台面上，用完后再费力将设备放入行李箱内，设备的使用过程缺乏人性化考虑。基于对上述几种类型产品分析，存在问题归纳如下：无幻灯功能；集成手法简单；没有从产品的使用方式进行革新。
二、新式移动多媒体教学设备造型整合设计方向和研发策略
针对上述问题，结合当前教室白色墙面的环境，为满足课堂教学内观看实物教具、播放多媒体课件和影片的需要，新研发的多媒体教学设备将集成计算机终端、投射图像、幻灯和音响等多媒体功能于一体。主要的功能部件是电脑主机、投影仪、摄像机、键盘鼠标、喇叭等设备。在外观设计上形成一体化造型，便于操作和移动。外观材料初步确定为钣金。基于以上分析，多媒体教学设备研发策略可着眼以下几点：
1. 合理的人机尺寸。设备尺寸设计需以人为本，方便用户操作。从使用方式上来规避现有设备的诸多问题，比如：投影仪高度问题因为现有设备对台面高度有依赖性，没有台面放置投影仪，设备便无法使用；还有幻灯片台面设计问题等。
2. 方便移动。吸收现有设备方便移动的特点。设备底部设计滚轮，上方配置托手柄。合理安排扣手部位，手拉动和搬动时易着力，水泥地面移动设备时依靠滑轮，遇到楼梯等不平地面时，双人搬运。
3. 设计合理的键盘和鼠标等配套设备存放空间和使用位置。前述的几种设备集成设计概念（除讲台型多媒体综合教学设备外）没有考虑到合理存放键盘、鼠标等小设备的问题。致使设备存在键盘、鼠标收纳无序、存放分散的缺陷。在新式的多媒体教学设备设计中要使键盘、鼠标能用时取出，不用时收起。保证键盘、鼠标使用时收纳有序，方便灵活，键盘、鼠标收起时设备整体能给人以简洁干净的视觉效果。
4. 电子设备布局合理和稳定感强。根据设备功能和使用方式分析，其造型应为立式结构，为维持良好的稳定感，设备内部件安排依据设备的功能要遵循上轻下重的布局设计。投影仪一般在750 毫米以上的高度才能有良好的投射效果，幻灯片台面一般在450 毫米左右的高度，两者质量小，放在上面为宜；电脑主机的部件多，质量大，宜放在设备下部。其他部件位置安排以方便人的使用为依据。设备外部造型基本信息如图1所示。
三、新式移动多媒体教学设备造型设计初步构思
基于研发策略和以人为本的设计思想，新式移动多媒体教学设备整合设计初步构思如下（图2）：
主要功能部件整体布局：
1. 投影仪在投射图像时需要一定的高度，因此放在最上方，投影仪的高度尺寸设计要与用户站立或端坐操作基本匹配，避免产生疲劳；基于散热需求，投影仪封装的两侧及前面分别设计散热孔，设备背部上端、中端和下端全都配有散热孔，以满足设备内部件运行时的散热需求。
2. 投影仪下方放置摄像机，两侧设计灯带，保证幻灯片有足够的亮度。A4 纸台面高度尺寸符合用户坐姿操作幻灯片的舒适度要求。喇叭设计在设备的中部，两侧为蜂窝形喇叭孔。
3. 电脑主机在最下方，左右两侧中部及背面的中部和下部均设计散热孔。因为主机质量较重，放在产品的下方可以增加整个产品的稳定性，设备整体造型采用曲面设计，操作面板置于顶部，端口面板置于背部中端。
细节设计构思如下：
（1）在设备上端的设计把手方便用户拖走设备，增加两侧的拉手与机身一体化设计，方便设备搬运。设备上方平整的顶面可放置键盘。
（2）在摄像机下方的A4 纸台面有定位设计，可以提高纸本文件对准摄像机镜头的操作效率。A4 纸台面下方是储藏键盘、鼠标和设备遥控器的空间，A4 纸台面也是储藏空间的盖子，前端设计凹槽方便盖子的掀起。针对设计方提供的设计文案，客户在肯定当前构思的前提下，提出具体的优化建议，反馈如下：
（1）为降低钣金后续加工成本，设备的曲面设计都改成直面；投影仪外壳两侧的把手，选用标准件将其设计在投影仪下方。
（2）当前置于设备顶部的操作面板，移动至设备的侧面，因为操作面板下方有一定厚度的电路板，它与投影仪上下的角度调节存在干扰；将置于设备背部的端口面板移动至设备的另一侧，使端口面板与操作面板呈对应式设计。
（3）出于保护投影仪的镜头考虑，封装在钣金外壳内。镜头前设计缩拉门，用时打开，不用时关闭。取消设备背面中部的散热孔。设备上各部位的散热孔高度和宽度保持一致。
（4）摄像机放置在投影仪的后面，与投影仪封装于一体，投影仪的操作面板要外露，投影仪的下方的A4 纸台面可前后抽，并可上下翻，方便对准摄像机镜头和打开操作等。
四、新式移动多媒体教学设备造型人机分析
在方案创意阶段就需要确定产品的尺寸和比例。经设计文案评审与修改后，基于用户使用方式、方便移动和人机关系考虑，在保证内部元件可组装进去的前提下，设备的整体尺寸设计不宜过大，在设计中充分考虑人机耦合。产品高度是950 毫米左右，这个高度适合投影仪的使用高度；放置投影仪的封装壳高度是200 毫米左右，它比投影仪厚度多40 毫米左右，可满足投影仪镜头上仰角度的调节；幻灯片台面高度是450 毫米，以便用户坐着操作幻灯实物；台面的长是250 毫米左右，宽是350 毫米左右，基本满足A4 幅面纸张放置需求。设备的尺寸设计如图3 所示。
用户在操作产品时比较灵活，可以在其两侧面或前面等位置，也可以站立或坐着操作。用户与设备的人机关系如图4 所示。设备最终三维效果如图5 所示。设备的使用场景示意如图6 所示。
五、新式移动多媒体教学设备材料与加工工艺
多媒体教学设备造型材料选用和加工工艺会影响其耐用和稳定等功能。在兼顾这些功能的前提下，也要重视产品的审美性和品质。由于这款产品在工作时会产生很多的热量，考虑到产品外壳的耐热耐用以及稳定性等因素，产品造型材料确定为钣金，加工方式为切割。为保证批量加工的一致性，产品前端两侧的圆角借助模具标准化折弯处理。散热孔采用标准化模具加工。钣金外表面需要喷涂两次白色哑光漆。操作产品的按键区材料为塑胶贴膜。幻灯片定位标识使用丝印工艺。
结论
产品设计是一个综合演绎的工程，不存在一次性成功的造型设计，它是在客户与设计师之间反复讨论的过程中完成的。即使是颠覆性设计创新也不是设计终点，它可能是个起步，或者可能是产品开发战略链条中的一个环节。产品造型设计没有永恒的完美，因为每款产品都有生命周期。受制于技术与成本等因素的造型设计对产品审美价值的提升是有限的，而使用方式的创新设计对价值的提升会产生更大的收益。
＊本款产品造型设计已投入使用，有案可查。
参考文献：
[1] 刘子川：《艺术设计与美学》，高等教育出版社，北京，2011。
[2] 赵红、李静：《工业设计的思维与产品设计实践》，清华大学出版社，北京，2010。