易学思想设计的物理实验论文

易学思想设计的物理实验论文 篇1：

CHS线束设计软件功能简介及应用前景

摘要：本文针对传统汽车线束设计开发中存在的问题，介绍了CHS软件的主要功能模块以及基于CHS软件的线束设计开发流程。同时说明了基于CHS软件的线束设计方法在汽车领域的重要意义。

关键词：CHS;线束;设计流程

1 引言

线束为汽车的神经网络系统，是汽车系统组成中重要且不可或缺的部分。目前国内汽车线束设计主要应用AutoCAD、ProE、uc和Catia等机械软件完成，主要存在以下问题：

（1）二维设计与三维设计脱节

使用以上软件进行线束设计，各系统的电气属性关联，与三维软件的设计不能有效结合，无法通过接口将接线图中的信息传至三维环境中进行自动布线，无法生成与真实线束几何尺寸相同的实体，无法协调电缆和线束通道，达到合理的总体布置效果。

（2）设计与仿真脱节

机械的软件（如AutoCAD）与系统仿真软件没有数据接口，完成的设计没有电气属性，无法进行仿真分析，造成设计流程中仿真分析与设计脱节，电气系统性能验证只能通过实验室物理验证、试飞验证和外场考核验证三种方式来完成，造成人力、物力和经费的巨大浪费。

（3）自动化程度不高，效率低下

机械软件（如AutoCAD）没有计算、统计和数据关联功能，不能自动进行电气规则、机械属性匹配等检查，无法自动生成相关图样的明细表、导线表，设计员统计、协调的工作量很大而且容易出错，以致工作需要重复多次，效率低下;

（4）缺乏统一的数据管理

纯机械软件没有数据库的概念，与PDM的数据交联也仅限于设计图样的保存，而不涉及电气属性，没有电气元器件库、电气标准件库、电气器材库、设计特征库等内容。车型配置丰富或设计更改时，由于缺乏有效的数据管理，往往出现设计或更改遗漏，导致数据不一致等问题，不能保证设计或更改的完备性。

针对以上问题，国内外各个汽车厂商陆续采用专用化的线束设计软件进行线束设计，提高线束的设计水平。Mentor Grahpics公司的CHS（Capital Harness System）软件作为设计平台拥有先进的设计方案及合理人性化的设计流程，非常适合汽车线束设计工作。

2 CHS特征及应用情况

CHS（Capifal Harness System）线束设计软件涵盖了电气原理到线束工程化设计，直至最后生产制造的整个流程。CHS为整个设计流程提供了请打的数据管理功能，接线图设计数据域线束图同步，自动生成线束图的接线表，设计数据高度重复，避免了传统设计过程中的大量重复操作和人工操作，减轻设计人员的工作量，提高设计效率和准确性。其与线束三维布置设计通信，实现机械和电气一体化设计。

CHS线束设计软件特点如下：

基于以数据为中心（data-centric）的思想，支持广泛使用的Oracle数据库，整个流程中所有的数据实施统一管理，可以被各个阶段的设计软件访问;

先进的线束设计理念如复合设计（设计派生、选项）、模块化没计等;

支持全面的数据管理，提供数据、项目、器件库、用户等管理功能;

支持功能强大的仿真和分析;

支持与主流MCAD、PDM软件的连;

Mentor公司的CHS软件在国内外汽车领域有广泛的用户群。欧洲、美国和日本（一部分）的主流汽车厂商和线束厂商全部采用CHS的设计软件做线束设计，包括标致雪铁龙、福特、马自达、捷豹、现代汽车、沃尔沃、路虎、AFL、Delphi、Lear、Yazaki、Sumitomo等。国为汽车设计厂商使用CHS软件主要包括：长春一汽轿车股份有限公司、长春一汽设计研究院;奇瑞汽车、东风标致雪铁龙、长安汽车，Lear中国线束厂、Delphi中国线束厂等。

3 CHS模块介绍

CHS主要包括基础管理模块（数据库管理）和设计工具模块。其中基础管理模块包括Capital Project、 Capital Symhol、 Capital Lihrary、 Capital User，設计工具模块包括Capital Logic、Capilal HarnessXC、 CHS CATIA V5 Bridge和Capital Report。

3.1 Capital Project（项目管理）

Capital Project是CHS的项目管理工具，主要用来设定项目的各种参数和管理设计，比如图纸参数设定、发布等级设定、设计规则设定、命名规则设定，对象名称属性设定、图纸变更策略、共享对象设定和图纸版本管理。

3.2 Capital Symbol（符号库管理）

Capnal Symhol是原理图和线束图的图形符号的建库工具，在Capital Symhol中可以建立不同类型的符号，定义电气管脚号和外形，建立完成后可供原理图、接线图和线束图调用。

3.3 Capital Library（库管理）

Capital Lihrary是Part Numher建立工具，用来创建电气设计中所用到的所有器件的PartNumher，并且该软件为不同类型器件（Connector/wire/splice/clip/tube等）事先分类，并日.拥有不同类型的特性描述，比如连接器可定义孔位数、所用端子、适用导线、匹配插座（插头）等，导线可定义线色、材料、规格、CSA等。

3.4 Capital User（用户管理）

Capital LTser是CHS的用户管理工具，CHS软件的登陆是需要用户名和密码的，每个设计师和管理者都拥有自己的帐户和密码，并且有自己所属的域和所具有的权限，Capital User就是用来建立和管理这些帐户。

3.5 Capital Logic（原理，接线图设计）

Capital Logic是一个易学易用的基于电气特性的专业原理图/接线图设计工具，设计中的任何电气对象（导线、连接器、设备）都是可以被软件识别的，能够对所有电气对象指定Pan Numher，支持高级自动命名功能。

树状目录结构，浏览查询方便，可直接调用CapiIal Symhol中建立的符号库进行绘图，可用快捷键对设计内对象进行快速定位和缩放，支持鼠标缩放、平移，笔划命令，操作简单、快捷。

3.6 Capital HarnessXC（线束图设计）

Capital HarnessXC是一个功能完善的线束设计工具，能够从接线图获取连接器管脚互连信息和导线信息，能够从CATIA获取三维线束的拓扑和分支长度信息，以及Clip、Tube、Tape等信息。在Capnal HarnessXC也可以编辑和定义所有的线束细节，比如改变分支长度、改变保护方式、改变导线连接关系等等。Capital HarnessXC中还可以对连接器自动选择所用Terminal和Seal，自动计算所有导线的长度。所有生产用报告文档可在CapitalReport中生成。图纸可输出成PDF格式或者dxf格式。

3.7 CHS CATIA V5 Bridge（与CATIA接口）

CHS CATIA V5 Bridge可实现CHS与Catia之间的数据交互。该接口又分成两部分，第一个部分是接线图与CATIA的接口，能够将接线图的导线连接关系导人CATIA，将连接器进行链接后布线，得到真实的导线信息后返回接线图。对于交互式流程来说，更重要的是第二部分接口，能够将CATIA的三维模型，导入到Capilal HarnessXC中，包括导线、连接器、线束包扎、Clip、Grommet等。

3.8 Capital Report（报告生成器）

Capital Report是用来输出各种文档报告的工具，可以从不同项日的接线图、线束图等图纸中按照各种属性查询提取所需要的信息。并且提供“where used”查询功能，即可以查询到某器件在哪些图纸上用到，具有信息跟踪能力。文档可输出成pdf、csv （excel）、html、xml等格式。

4 CHS线束设计基本流程步骤

CHS软件的设计流程为交互式的设计流程，主要包括数据库建立、接线图和梳理物料表，其中三维数据接口缩短二维图纸的设计时间，CHS提高了线束图纸的一致性和可靠性，主要设计流程如下：

4.1项目创建

在开始系统功能型设计时，需要先创建一个项目，可进行设计规则制订和版本管理。使用CHS的Capital Project模块，具体管理的内容如下：

管理版本状态

设计规则制订

优先选择规则一包括设计规则检查（ DRc）、图形符号及文字的字形、线形选定

预设命名一设置图中器件属性名称

列表（ build list）一可以将一系列设计按照不同版本状态组合在一起

共享对象一管理不同设计图中共用的连接器、设备及互联的导线。

设计管理一对Project目录下的所有设计进行编辑管理。

4.2建库

在进行功能性设计之前，库的建设同样必不可少。其中包括Symhol和Lihrary两种库。

Symbol库是设计图中的图形符号库，由CHS的Capital Symbol完成。

Lihrary库是与设计图中器件、信号相关联的产品信息库，由CHS的Capital Library完成。

4.3原理设计和接线设计

原理和接线图设计由CHS软件的CapitalLogic模块完成。提供了标准的图形化电气设计环境，具有可扩展的电气设计规则检查，减少设计失误。

4.4 线束图设计

线束图设计使用Capital HarnessXC模块，绘制详细的电缆图。

4.5导出报告

在所有設计完成后，使用Capital Report模块导出相关的设计报告和各种物料清单、电线表。

5 CHS使用评估

5.1强大的数据管理功能

CHS软件的核心模块是Capital Managei，与之相连接的是Oracle数据库。所有的设计数据都通过Capital Manager与数据库相连。

CHS软件具有强大的数据管理功能，具体表现在以下方面：

传统设计中，对于电气设计图样的管理，只有三维设计的进入了VPM系统，二维图纸没有进行足够管理。与之相比，CHS可以很方便的进行设计图样的版本管理，生命周期管理，可以根据设计需要进行批架次有效性管理。可订制设计图纸的审签流程，可订制电气设计规则。可以将一系列设计按照不同版本状态组合在一起，成为一个设计列表，便于查询。若干设计人员可以对一个方案进行并行工作，完成电气图样设计，提高了工作效率。

对设计者角色、权限进行管理，使每个人的设计目的更明确，进行Capiral Logic设计的人，没有对标准库中的元件进行更改的权限。不会出现标准混乱的现象。

进行报告管理，可以很方便的查询设计中的任何一个元件或者电线的信息。可以进行报告的导入和导出，这使得对设计数据的统计更加方便，明细表、电线表、物料清单等自动生成，大大提高了设计效率。

Capital Lihrary所涵盖的信息非常全面，提供了对各种类型设备的信息选项。如每种单根电线的线号、外径、颜色、单位重量、客户订制颜色、供应商及用户标识甚至是进入连接器需要切割的长度（add on、knock off选项）都订制登记入库。另外，可改变成品的状态是新品、当前货架产晶还是已淘汰产晶，在进行功能性设计的时候，新品和已淘汰产品会自动提示引起设计者的注意。

5.2规范的设计流程

传统的设计流程中，二维设计图样与三维器件、线束安装图之间没有信號的传递，为了在CATIA V5三维环境中敷设电缆，必须使用软件自带的EFD功能模块，但该模块以表格的形式进行定义，对于复杂的系统定义，效率低、易出错，十分繁琐。

CHS软件与CATIA V5实现了无缝连接，在CATIA V5电气设计环境中嵌入了CHS的图标，

在CATIA V5中完成线束的敷设后，调入电线的接线信息，完成设备与逻辑关系之间的匹配，即可实现电线的自动敷设，并将分支长度等信息反馈到CHS当中，完成最后的电缆图和电线表，使设计的电缆长度更加准确，节省成本、减少了日后修改的工作量。

5.3软件应用特性

5.3.1提高设计准确性

CHS软件具有白查功能，所有的器件和电线符号标示均是唯一的，当输入一个重复的名称时会自动提示命名错误。DRC设计规则检查使得在功能图设计中，没有连接到设备端、冗余电线、设备命名不规范、共用管脚号冲突等不容易查出的错误全部显现出来，使得设计更加的准确，减少校对的工作量。

5.3.2提高设计效率

在功能图设计中，器件直接从svmbol库中调用，连线自动捕捉到设备上，能够自动走成规范线形。

设备和连线可作为一个整体进行拖曳，与AuroCad设计相比，非常容易的实现设备的移位和布局。

图中所有的器件信息都在左侧的工具栏内显示，与AutoCad设计相比，可以很方便的查询任何一个器件的位置并进行修改，大大缩短了搜索查找的时间，提高了工作的效率。

5 结束语

汽车电子电器系统日趋智能化复杂化，车辆的配置也日益丰富多样化，这就极大的提高了电气系统工程师（线束设计工程师）的工作量，同时对工程师的能力要求也越来越高。

汽车产品质量，与电气系统的设计和线束设计密切相关。当前一般的电气设计流程和方法：冗余繁杂的工程师手工工作、缺乏监控的数据迁移、缺乏追踪的版本变更、缺乏仿真验证手段、与三维设计与工程制造缺乏接口等问题，成了制约线束设计和产品研发的一个瓶颈。

CHS软件具有良好的交互界面、结构化的数据管理、规则的功能核查和先进的设计流程，减少了工作中的错误率，提高了工作效率，缩短了开发周期，同时提高了设计质量。

在汽车设计开发过程中，应用CHS软件（或同类设计软件）将会是汽车线束设计的主要趋势。

作者：杨国超 吴泽民 苟斌

易学思想设计的物理实验论文 篇2：

物理实验教学中的问题与改进

摘要：物理实验教学时初中物理教学的一种方法，他在初中物理课堂上有很大的作用，它能够帮助学生对物理知识点的理解，帮助学生消化已经学习的知识，帮助学生巩固知识点，对知识点结构的完善，初中物理课堂上教学的知识点是学习的基础，初中物实验是开发学生思维，思考能力的一种体现，也是提高教学质量的一种基本办法，初中物理实验是学生学习物理的一种兴趣激发的过程，所以说初中物理实验教学是一门考验教师的一种体现，本文就是从物理实验教学中的问题和改进方法进行分析，帮助学生建物理学习乐趣和思考问题的方式，为培养新时代创新人才打下基础[1] 。

关键词：物理实验教学;教学问题改进;提高学习兴趣

引言：

初中物理实验教学是对物理课程中提出新的方案，改变以往的单一教学模式，这种模式可以很好的帮助学生学习初中物理，但是这种教学方式中国，还存在的一定问题，这就需要教师根据实际情况做出及时的调整，正确的引导学生主学习物理思维模式和解决物理问题的能力，从而培养学生的创新能力和创新思维、以及动手实践能力，就当前的初中物理实验教学中来讲，依旧是单一的教学，虽然教学模式改变，但教师沒有实质的改变，教学方式不适合学生，教学枯燥无味，学生学习物理的兴趣不能长时间保持下去，学生学习的兴趣下滑，知识点就不能更好的理解，成绩也会下降，这种新的教学方式，需要教师及时调整，对不同的问题进行分析整合，完善物理实验教学方式，对学生学习起到决定性作用。

一、物理实验教学中存在的问题

（一）实验教学中涉及知识点较多，学生不能理清实验中全部知识点。

进行物初中物理实验时，任何实验都有误差的存在，还要有丰富的基础知识，教师根据实际问题进行判断，找到解决实验过程中存在的问题，对实验进行改进，在做实验中，要注意操作步骤，让学生了解这是实验成功的一大步骤，这个步骤是不能不做的，很多教师在准备方面有很多不够完善之处，学生在进行物理实验过程中，对于不一样的教学方式，学生的学习兴趣极大的上涨，有很高的学习积性，实验上很多点可以吸引学生注意，这是让学生集中注意力的一种办法，这这种情况还存在一种问题，就是学生对于实验现象着急观察，忘记了基础步骤，或者是在玩弄实验工具，导致实验不能成功，而且实验的结果也不是很明显，学生操作的方式也毫无章法，课堂的秩序也会非常混乱，学生更不容易学习新的知识，就是还要对课堂的秩序进行调整，这很大程度上是耽误了学生学习的时间，对于以往的学习进行复习。

（二）教学设施老化

就现在而言，初中物理实验中有的设备很少让学生操作，导致学生有的实验只是教师做一遍或者只是讲解，虽然说对学校设备的保护，但没有体现设备的实际意义，初中物理实验设备是为了学生更好学习建立的，但是学校的设备毁坏的有很多，导致学校对设备的保护大过学生的教育，这是很严重的问题。很多的教学实验设备都是老旧的，很多老旧的设备都不能和现代化物理实验教学相结合，更不能让学生体会到物理实验的基础内涵，有我的实验学校，为了保护设备，不仅仅是不让学生使用，也不让教师去使用，我把实验设备放到柜子里，是不能起到实验教学目的，教师为了完成实验教学的目标，就从网上下载一些本视频，让学生了解，这样有好的方面，也有不好的方面，首先不好的方面就是学生们的动手能力得不到实质性的锻炼，同时对操作步骤不能够很清晰的掌握，很多同学都没有认真做过实验，只是从网上观看的操作，是可以勉强应付考试的，对今后人生道路上有很大的弊处，实验教学的目标分类测量不健全，这对实验教学具体能力培养带来很大的不便，所以说要在初中实现物理实验教学[2]，就根据以下方法来实施

二、物理实验教学中的问题改进策略

（一）教师和学校改变传统观念

要让物理实验教学达到教学理念目标，改变教师和学校的整体观念，教师是学习的引导者，很直接的，能提高学生的成长，很多教师在主观上不重视教学实验，觉得实验太耽误基础知识的进展，不如黑板粉笔的讲述来的直接，首先教师应该改变以往的教学观念，是通过不断的学习，根据时代的改革发展，充分认识到实验教学对于教育事业的重要，通过教师对于实验教学的重视，为让学生做很好的感染，更好地提高学生学习的兴趣。传统实验有时候不便于学生观察现象，我们可以通过对原有实验装置进行改进，从而便于学生观察实验现象。例如，在光的折射演示实验教学中，传统的演示模式是教师叫一位学生上讲台站在水槽前，观察实验现象。这样演示的弊端是只有一位或几位学生上讲台做实验看现象，很难激发班级其他学生的兴趣。可以尝试用摄像头代替人的眼睛，摄像头将摄入的实验现象通过液晶投影仪投射到屏幕上，让全班学生观看。通过这样的改进，大大提高了实验现象的可视度，这样可以很好的帮助学生了解实验的真实性。

（二）确定实验教学指导思想，强化实验教学目标;探索改革实验教学模式，发挥主导、主体功能;改革考试方法，加大实验考核力度;开展丰富多彩的第二课堂活动，一是根据教材实验特点和青少年的心理要求，精心设计课外活动的课堂活动，一是根据教材实验特点和青少年的心理要求，精心设计课外活动的课外就能相互补充。

三、结束语：

综上所诉，通过教师和学校的重视物理实验教学，可以很好的提升学生学习的效率，实验教学的目标需要教师和学校的配和，才能帮助学生会更好的学习，达到培养人才的理念。

参考文献

[1]李学平. 试论新课改下初中物理实验教学的改进与创新[J]. 教育科学：全文版， 2016， 000（003）：00224-00224.

[2]黄刚， 黄秉章， 朱基珍. 网络和多媒体技术在大学物理实验教学中的应用探讨[J]. 教育现代化， 2019（50）.

（河北省唐山市丰润区丰润镇中学 064000）

作者：詹秀凤

易学思想设计的物理实验论文 篇3：

设计心理学在教学视频画面中的应用研究

摘要：教学视频是现阶段重要的数字化教育资源，为提升教学视频的质量，确保优质教学效果。试从设计心理学的角度出发，结合中国大学MOOC中实际案例，从教学视频设计中构图设计、教学内容的视觉化表达、视觉风格三个方面设计入手。为优质教学资源的设计提供可行性的方法和多样化的表征手段，以期为教学视频设计者设计过程提供相应借鉴。

关键词：教学视频设计心理学知识表征

文献标识码：A

引言

教学视频集合了图片、文字、声音、动画等多种媒体，具有生动形象、声画并茂、隐性知识显性化等特征[1]。其已成为现阶段重要的数字化教育资源，在线下、线上教学中有着十分广泛的应用，特别是在国家精品课程、视频公开课和MOOCs等远程教育中发挥着举足轻重的作用[2]。视频的呈现方式影响着教学视频的可用性和易学性，进而对学习效果有着直接作用[3]。但是现存教学视频质量参差不齐，大量存在问题的教学视频充斥在教学过程中，不仅不能发挥教学视频本身优势，还给学习者带来了视觉污染和不必要的学习负担，给教学带来了不佳的影响。另外，在教学视频设计过程中缺乏相关理论支撑，多数教学视频仅依据设计者本人主观喜恶进行设计与开发，难以保证教学视频的质量和适用性。一个优秀的教学视频应为学习者有兴趣学习，认知负荷低和容易理解的。而设计心理学是研究人和物相互作用方式的心理学，其主要目的是增强设计的可用性与易用性，这与教学视频的初衷是不谋而合的。由此可见，教学视频的呈现与设计心理学是息息相关的。教学视频中集合了多种视觉表现符号，成为多种媒体的呈现媒介。设计心理学中有诸多的原则能够指导教学视频的设计，笔者试从设计心理学的角度，结合中国大学MOOC中的案例，为教学视频画面设计过程提供科学且有效的策略。本文主要从三个方面人手，分别是构图设计，教学内容的视觉化表达和视觉风格。构图设计是站在整体角度上考虑画面的构成和布局，教学内容的视觉化表达指的是对画面中具体教学内容的设计。视觉风格则涉及到色彩和字体等方面的内容。

一、教学视频的构图设计

视频由一帧帧画面构成，所有的画面决定了其最终呈现效果。教学视频类型众多，各个领域的教学内容，不同教学视频在构图和布局上差异也很大。画面构图是对进入画面的各视觉元素按照视觉美感的方式进行有效的排列和组合。构图完美的画面能达到一种视觉美感，让学习者能够感到舒适与愉悦。教学视频在构图方面上强调科学性强，主题明确、重点突出、易接受等特性。设计心理学中有关于人类视觉习惯的研究，有助于我们对画面构图进行把握。如九宫格模型发现人类眼睛最敏感的地方四条线交汇点，因此也被人称为“趣味中心点”。设计者利用九宫格中的四个交汇点。当把最想要展示的内容放置在此，学习者的视觉会最快地感知到重点内容，自然而然地关注重要学习内容，为知识建构创造先行条件。另外，受人生理结构的约束，人眼只有一个焦点，人类不能同时关注不同的位置，浏览信息时按照一定的顺序进行，一般是从左向右，从上向下看，而视觉注意力上部比下部强，左侧比右侧强。因此，左上部和中上部是“最佳视域”[4]。在设计过程中应该遵循人认知过程的心理顺序和思维的逻辑顺序，在“最佳视域”放置最想呈现给学习者的元素，让学习者无意识地关注到这些内容。除此之外，设计心理学中也有相关的理论支持教学视频在布局上的设计。

（一）均衡原则的画面构图

从设计心理学的角度来讲，稳定感是人在长期生活中形成的一种视觉习惯和审美观念，人是趋向于均衡的。但当画面中出现某一视觉因素打破均衡状态时，学习者会产生不适应、不舒服的感觉。所以在设计教学视频画面时要注重画面的均衡性，比如说画面右侧显示教学素材时，这时教师画面相对应地放置在左侧，这样视觉上画面两侧是对等的，学习者在感官上是舒适的。均衡原则是构图中最常用的法则，能给人带来视觉和心理上的统一均等的感觉，让人产生整齐、稳重和沉静的情绪，适合给学习者呈现教学内容。如《中国衣裳一传统服装文化》从整个画面上营造了沉稳古朴的氛围，从构图上讲，就是利用平衡心理来达到这种的画面效果，如果在画面左侧出现了文字解说，在右侧展示相应的服饰样例就能达到画面的平衡感，学习者在看到这样的画面时就能感觉舒服、安稳，同时也符合传统文化之一主题，为学习者学习提供良好的认知环境。

（二）对比原则的画面构图

对比规则也是画面构图中很常用的一种方式。设计心理学中也常常用对比对用户产生刺激，作为信号反馈给用户，引起用户足够注意或引导用户进行下一步操作。对比规则主要是通过视觉元素之间的对比和反差，使观众不由自主地将注意力集中到最引人注意地物体上。对比不仅包含色彩对比，明暗、大小、动静、虚实都能作为对比要素运用到画面构图中。在教学视频的画面中对比依然是不可或缺的构图规则，通过对比构图突出重点內容或凸显双方差异，学习者能够更加准确地把握重点内容或区分相似事物。（如图1）中，《中国衣裳一传统服装文化》展现主讲人镜头时有一个惯用的运动镜头，从主讲人右侧开始往主讲人前方移动，画面中主讲人前方有一展架，此时就运用对比原则将展架虚化，焦点对准主讲人。整个画面主讲人是最清晰的，学习者必然会将注意力放在主讲人身上。此处镜头语言设计恰当，加入运动镜头，避免学习者因单一镜头产生无聊乏味的情绪;设置前景虚化，吸引学习者关注的同时，增加画面美观度。

（三）集中原则的画面构图

集中规则主要是利用色彩、光影、人的视线或运动方向等，建立优势对比，使主要人物从其他画面元素中脱颖而出，从而引起观者的视觉注意力和兴趣，将注意力集中于主体人物身上。设计心理学中常常使用这种集中原则来抓住用户的注意力，如在电影院中，利用明暗对比将观众的注意力牢牢地集中于荧幕上从而忽略剧场的环境和其他观众。将其运用到教学视频画面设计中，利用多种方式，将学习者的注意力集中于重点学习内容或者讲解者身上。在影视作品中主要是利用运动、视线方向，光区和角度形成优势引导，将观众实现集中到主要人物身上。教学视频画面相较于电视画面构图更加的简单，一般情况下不考虑光影等变化。形成优势引导，要利用强化视觉元素引导学习者视线，学习者根据强化元素和讲解完成对知识的加工。例如《中国少数民族神话赏析》MOOC中在对国外洪水文化进行讲解的过程中，用红色标记在神话动物中做出相应的标记，醒目准确进行地点表述，引导学习者的视线，降低学生的认知负荷（如图2）所示。

二、教学内容的视觉化表达

教学视频画面内容是教学视频设计过程的主要部分，所要传授的知识集中呈现于视频画面上，画面设计就显得尤为重要。跟画面构图相同，画面内容也根据教学视频的类型与内容的不同，所使用的视觉元素差异化比较大。如教师场景与PPT混合的形式通过PPT内容和主讲人画面表现教学过程，而可汗学院风格则运用手写和手绘展现学习内容。但是无论什么类型的教学视频，画面设计应在科学设计原则指导下进行，单凭设计者主观经验和个人审美进行设计是不可取的。画面内容的设计一般包括两个方面，关键字的提取和知识的可视化表征。皮亚杰的认知发展理论中认为图式是认知发展中首个要经历的阶段，大脑处理图像比处理文本更加具有优势。利用图式对知识进行合理的可视化表征，学习者能够更加直接的反映地具体的事物，减少人脑加工信息的负担。由此可见，学习内容的可视化表征是画面设计的主要内容。正确有效的表征方法，降低学习者认知负荷，加速对新知识进行有意义的建构，加深学习者对新授知识的理解。在设计心理学中，做产品设计时会采取很多种方式来完成这一过程，将难以向用户表达的抽象事物具象化，展示给用户，如原型心理和概念模型都是比较常用的设计领域方法论。

（一）原型理论的运用

所谓原型是对一组刺激的抽象，包含了同一个模式的许多相似的形状[4]。人的大脑中储存的记忆信息是不断向原型发展，原型则趋向于一种稳定的状态。但是随着学习与经验的增加，原型会不断地进行重新建构。这归功于人知觉的恒常性，将一类相似的事物进行归类和抽象，以原型方式储存在人脑中，这无疑减少了大量的信息记忆量，节约了处理信息的脑力资源。当设计者选用与大脑中的形成的原型一致的元素，自然地与原型进行挂钩[5]。用户快速地做出反应，从而降低认知负荷，减少差错和失误。这是设计过程中运用广泛的手段。教学视频画面设计也是以降低认知负荷，提升学习者对知识的理解程度为重要目的。因此原型理论在教学视频画面设计中是有一定可行性的。随着学习者不断成长，认知过程中建构了大量的物体原型，并随着认知发展不断改变，假设教学视频设计者根据学习者认知特征和生活经验来找寻最恰当的原型来对知识进行表征，缩短学习者加工学习材料的时间。如在《中国衣裳一传统服装文化》中在讲解传统服装时都配有插图。选用的插图简洁、直观，与学习者为学习之前对传统服装的原型相匹配，更加直观地展现了中国传统服饰。如果仅仅用语言描述或词语表现，学习者就难以完全掌握。

（二）概念模型的运用

概念模型是存在人脑之中的，帮助人们将繁琐复杂的现实问题转化成可理解、可用的心理模型，帮助学习者理解复杂的事物。在设计产品的过程中，设计师就是为用户提供适当的模型概念，让用户不在了解全部功能，就可以使用該产品，提升产品的易学性和可用性。将设计心理学中概念模型引入教学视频画面设计的过程中，使得学习者面对复杂和抽象知识时依旧游刀有余，从整体上把握复杂情境。如现实中复杂的物理现象对于初学者是很难领悟的，初学者无法将现实生活中的现象同教授的物理知识联系到一起。此时教学视频设计者提供相应的概念模型，将复杂的物理现象转化为更加容易讲解的图解的形式，除去干扰因素，将问题简单化，促进学生深度理解学习内容。当学习者再次遇到相关知识的时候，学会利用之前习得的概念模型解决新的问题，产生学习迁移。可以将概念模型理解为自我诠释工具，在多种情况下帮助学习者解决相应的问题。在画面设计中对相对复杂的知识，为其提供概念模型，加速学习者理解学习内容，让学习者从整体上把握学习内容。当设计者成功的将某一概念模型建立于学习者的认知结构中，在面对相似问题，学习者能刨除干扰因素，从宏观上审视整个复杂问题，对自己所处的情境有一定的掌控。

三、教学视频的视觉风格呈现

教学视频的视觉风格是指教学视频从整体上呈现出的具有代表性的独特面貌，是学习者能够看到和感知到的。视频风格是由画面中各个视觉要素呈现出来的，由颜色、质感、字体等多种要素共同体现。从本质上说，视频风格作为一种表现形态，是从教学视频整体上呈现出来的代表性特点，是内容与形式相统一、设计者的主观因素与客观特征相统一而形成的一种难于说明却不难感觉的独特面貌[6]。

（一）色彩的搭配

最早的抽象表现主义艺术家之一汉斯·霍夫曼曾说过“色彩作为一种独特的语言，本身就是一种强烈的表现力量”。教学视频设计者需要根据教学视频类型与教学内容选择合适的色彩运用到整个视频的画面中，色彩是教学视频视觉元素中很重要的组成部分，合理使用色彩能从心理上给学习者带来愉悦与满足，提升学习的效率。

设计心理学领域中认为颜色本身具有较强的心理特征，使用不同的颜色学习者会产生不同的感受。学习者在生活过程中积累的视觉经验、认知常识都是视频设计者在设计过程中需要考虑到的问题。如红色代表热情与喜庆，在我国红色一般会用于比较正式的场合。不同的教学视频在配色上也有着自己的特色。如党政类教学视频，就会大量地使用红色，以红黄作为主要配色。红色与黄色是国旗的颜色，党政知识使用类似的配色于主题相契合，为学习者营造庄严、敬重的氛围，创设适合的学习情境。再如中国传统文化类视频课程中就会大量地运用水墨色来进行搭配，用墨的浓淡代表不同的色彩。同时水墨作为传统文化比较有代表的元素，应用到传统文化类的视频课程中是比较符合。信息化时代的到来也预示着蓝色的流行，在计算机类的相关教学视频，在配色上多使用蓝色作为主色调。同时现阶段蓝色象征着“高科技、高智慧”（如图3）。综上所述，在不同类别中使用不同的色彩能够给学习者不一样的体验，视频设计者应该再结合教学内容和约定俗成的符号意义进行配色，同时巧妙地使用色卡来制订视频的基本色调。

（二）字体的设计

教学视频中的文字也是必不可少的设计要素，是视频画面富有美感的重要因素[7]。字体、字号、字间距都需要经过设计者精心设计才能确定的。教学视频中对于字体的设计包含了专用字体设计和普通字体选择嘲。专用字体主要用于片头片尾等部分，其作用以宣传为主，在设计时就应该考量教学内容和教学视频的视觉风格进行设计，呈现最终的样式。出现在教学过程中文字的设计才是至关重要的，这部分文本设计情况直接影响了学习者的学习过程。文本的可读性是衡量字体设计好坏的至关重要的标准，教学视频设计者需要根据内容和视频呈现的风格选择相得益彰的字体。如传统文化类教学视频中就可以灵活地运用手写体或者繁体。如中小学的教学资源，在字体设计上可运用卡通体等活泼可爱的字体，比较符合学生的心理特征。整个视频中的文字类型一般情况要少于三种，可以用不同的字号、加粗、斜体等方式对文本中的重点内容和特殊内容进行强调。这部分内容的设计，要求视频设计者从教学内容出发、结合适用学习者的心理特征，既能够让视频内容易读、条理清楚，重点突出，又能突出教学视频独特的设计美感，给学习者良好的学习体验[9]。

（三）艺术风格的运用

艺术风格是文艺创作中表现出来的一种带有综合性的总体特点。现今已形成多种成熟的艺术流派。这些艺术风格深深影响着设计的风格，换句话说，设计是艺术的延伸。设计的过程可以借助艺术风格进行创造，形成独特的设计风格。在教学视频画面设计中合理运用艺术风格，画面表征更加富有美感与特色，学习者享受美的同时对知识进行加工。不同的设计风格也会给用户带来不一样的心理感受。如1960年形成的极简艺术，追求极致简约的呈现效果，消除作品对于受众的压迫感，追求的是形式上的简单与思想上的优雅，这一理念与认知负荷理论中避免非必要冗余信息的策略是一致的。在满足教学内容传递的同时，为学习者创造简约、舒适的视觉环境。（如图4），MOOC课程《大学日语》中，画面仅呈现背景图（近似于纯白背景）上，整个画面中无其他装饰内容，干净利落，依次出现的日文是进入学习者视觉的唯一内容。再如2008年诞生于谷歌的扁平化设计，其核心特点在于去除冗余、厚重和繁杂的装饰效果，将所要表达的本质内容重新作为核心呈现出来。在设计元素上强调抽象、简单和符号化。其设计有着鲜明的图形效果，在有限的界面空间中，各要素间层次分明、排版严谨[10]。其在界面设计中应用广泛，不少教学视频画面设计也有所涉及。扁平化设计在抽象事物具象化表达中有很强的表现能力（如图5），《服务设计与商业模式》课程中运用扁平化设计代替实际现场展示登记流程，每个流程用几个元素呈现候机情境，简单明了且不包含其他干扰元素。现代艺术中有众多成熟的艺术风格与适合的学习内容相结合，形成多样化、人性化的画面表达，造就独特的画面风格。如在一系列课程设计开發过程时，运用统一的艺术风格，让此类教学视频统一连贯且富有个性，使得学习者拥有顺畅愉悦的学习体验。

结语

教学视频是现阶段重要的数字教育资源，其质量直接影响着教学效果。设计心理学中有科学的理论和多样的实践支撑着设计工作的进行，教学视频设计本质上隶属于设计领域，因此从设计心理学的角度去探求教学视频设计过程是很有必要的。本文阐述了设计心理学在构图设计、画面内容的视觉化表达和视觉风格这三个方面的运用，旨在使教学视频画面设计上更加具有科学性性、可学性，降低学习者的认知负担，提升学习者的学习效率。画面构图在设计过程中要关注视觉重点区域，合理使用构图规则突出学习重点。画面内容的重点在于知识的可视化表达，设计心理学中的原型理论和概念模型为知识的可视化表征提供具有实践性的操作方法。视频画面的视觉风格则要从颜色的使用、字体的选择来营造不同的风格特征，恰当地使用艺术风格不仅能提高教学视频的认知度，也能增加教学视频的美感。笔者认为教学视频设计者在关注视频教学性的同时，也应适当地跨出教育领域，借鉴其他领域成熟的理论用于教学视频的设计过程，使教学视频设计更加合理、有效。

参考文献

[1]王健，郝银华，卢吉龙教学视频呈现方式对自主学习效果的实验研究[J]电化教育研究，2014（3）：93-99，105

[2]宋亮，李勇，郭煜高校视频教学资源自主开发、建设与管理的探索与思考[J]湖北函授大学学报，2014（20）：1617

[3]惠恭健，刘晓颖教学视频设计策略研究 基于网络科普微视频的启示[J]当代教育科学，2016 （12）：3537，46

[4]董一英设计心理学[M]长沙湖南人民出版社，2016

[5]诺曼设计心理学[M]北京：中信出版社，2003

[6]陈娅雯，许懋琦数字阅读界面视觉设计分析与优化[J]设计，2018 （17）：132-135

[7]秦菁菁，刘洁界面设计中的情绪唤醒研究[J]设计，2017 （23）：58-59

[8]宋昊视频媒介中的专用字体设计形式语言探讨[J]设计，2015（3）：138-139

[9]胡芳颖《学渣乐园》微视频课程的视觉传达设计[D]南京大学，2018

[10]崔天剑，徐碧珺大数据时代扁平化设计趋势研究[J]创意与设计2014（3）：16-20

作者：惠恭健 梁艳琳