基于Arduino開發板的交互設計教學初探

劉慧 郝雯娟

摘 要：在傳統交互設計教學的基礎上，應充分發揮相關軟硬件的作用。嘗試利用Arduino開發板作為交互設計課程的電控單元，對簡單電路進行功能設計并實現。學生在完成外觀設計的基礎上，輔以Arduino小型電控系統，完成完整的交互設計過程。實踐表明，該教學方案可以極大地提高學生對交互設計的理解，真實反映交互設計全過程，提高學生實踐能力。

關鍵詞：交互設計；電控；教學

Abstract： On the basis of traditional interactive design teaching，the importance of hardware and software needs attracts more attentions.The Arduino board is used as the ECU of the interactive design course in order to control some simple circuits for different design requirements.Practice shows that this teaching plan can greatly improve students understanding of interaction design and the whole process of interaction design.In addition，it can also improve the practical ability.

Key words： interactive design； electric control； teaching

一、 引言

交互設計作為工業設計專業的重要學科，在本科教學中起到舉足輕重的作用。以往的授課大多側重于產品外觀設計，而對實際功能實現涉獵較少。隨著目前電氣控制的不斷深入，對生活工作的方方面面影響深遠，交互設計需要及時融入系統功能設計的部分，真正實現完整的產品系統的開發。

Arduino開發板是一款專門為工業設計相關行業開發的微控制器，它簡化了單片機工作的流程，對AVR庫進行了二次編譯封裝，把端口都打包好，寄存器、地址指針等無需開發者配置。大大降低了軟件開發難度，適宜非電控專業愛好者使用，極大地降低了研究門檻。

本文以Arduino開源開發平臺為依托，對交互設計課程的實踐內容進行調整。將原有課程著重于外觀設計而弱化實際功能實現的教學方案做了修改，利用Arduino軟件和硬件的結合，實現產品開發完成教學的目的。該教學改革實施結果表明，對于工業設計專業學生而言，該教學方案加強了學生對交互設計課程的理解，提高實踐能力的同時，也拓展了學生的思維和想象力。

二、 Arduino硬件電路

圖1給出了Arduino開發板的硬件電路，系統一共提供13個數字端口（含6個PWM引腳）與6個模擬端口，對于產品設計教學的簡單電路功能實現已足夠。另外，該硬件板供電為5V電源（可以采用電池或USB供電）。

因此，該開發板的電路連接非常簡單便捷，易于使用。

三、 Arduino軟件編程

Arduino軟件使用具有類似Java，C語言的IDE集成開發環境。但是由于無需配置各類寄存器等，可實現快速上手，編程邏輯極為簡單。例如，將一個LED燈點亮，最簡單的編程命令如下：

int LED=13；

void setup（）

{ pinMode（LED，OUTPUT）；}

void loop（）

{digitalWrite（LED，HIGH）；}

四、 設計實例

在本次教學調整中，通過學生作品給出了一個教學典型案例。如圖2所示為一個紅外感應燈外形，內部電路為紅外傳感器、Arduino開發板以及LED燈帶。

該作品的設計初衷是獨居用戶晚間工作結束，回到住處開門時漆黑一片，容易產生孤獨感。而此紅外感應燈可在用戶進門瞬間點亮，方便用戶完成換鞋開燈等操作。

五、 結論

Arduino開發平臺操作極易掌握，同時有著足夠的靈活性，適用于交互設計課程實踐環節，極大提高學生對產品開發整個過程的理解，豐富課程內容，完善教學計劃，同時滿足創意創新的需求。

參考文獻：

[1] 左義海.創客從0到1基于Arduino設計[M].北京航空航天大學出版社，2016.

[2] 孫駿榮.Arduino互動設計入門[M].科學出版社，2015.

作者簡介：劉慧，郝雯娟，江蘇省南京市，南京航空航天大學金城學院。