本文是一篇工程硕士论文，本文针对校园电子垃圾在回收、拆解、再利用时遇到的如在校园内进行电子产品零部件的维修与更换昂贵且不方便、电子垃圾往往不经分类直接与其他垃圾混合丢弃、缺少专门的电子垃圾回收站、不清楚电子垃圾哪些零部件能在校内循环哪些不能等问题。
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 电子垃圾及其危害与价值
如下图1-1所示，电子垃圾是指已经报废的计算机、手机、家电以及精密电子仪器仪表等电子产品[1]，也称电子废弃物[2]，包括日常生活中使用的废弃电脑、家电，以及在生产、办公过程中淘汰的电子仪器仪表等[3]。还有很多新品种电器，如手持电脑、微波炉、电磁炉等，也加入了废旧电器的行列。一方面电子垃圾不仅占用大量仓储、堆放空间的资源，危害严重，A.随着时间推移，释放有毒有害气体，污染堆放空间的土地资源，经雨水冲刷污染地下水。
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B. 高电磁辐射存在于废旧电器中，往往会危害人体健康，旧电视屏和显像管含汞量超标，容易引起爆燃事故。废旧电器中主要含有的六种有害物质：铅、镉、汞、六价铬、聚氯乙烯和溴化阻燃剂[4]，此外还含有部分有毒重金属（如锌、银、铬等），都对人的身体健康有着极其严重的危害性。电子垃圾会对环境造成巨大的影响，且处理电子垃圾也没有人们想象的那么简单，因此，解决电子垃圾的问题被全世界国家提上议程。解决好电子垃圾的问题，对环境安全与生态保护都有重大意义。
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1.2 研究中的相关术语界定
1.2.1 电子垃圾
电子垃圾（e-waste或electronic waste），是指废弃的电器电子产品、电子电气设备及其废弃零部件、元器件和其他按规定纳入电子废物管理的物品、物质，主要来源于电器电子产品的生产企业、维修服务企业和消费者[7]。针对中国矿业大学校园内电子垃圾中需要解决的问题，我认为中国矿业大学校园内的电子垃圾主要是指：学生以及教职工日常生活和使用的电子电器废弃后的产物，如台式电脑、手机、耳机、收音机、鼠标、笔记本电脑等。
1.2.2 拆解
即拆解、分解、破解，英文为dismantle，根据字典里的意思，笔者认为论文里拆解指的是电子垃圾从整体到各个零部件的过程。
1.2.3 虚拟
虚拟是指采用计算机技术生成的环境，用户借助一些其他输入与输出设备，采用自然的方式与虚拟世界进行交互，相互影响，从而产生身临其境的感受和体验[8]。针对中国矿业大学无废校园项目中需要解决的问题，笔者认为中国矿业大学校园内的电子垃圾拆解的虚拟主要是指对电子垃圾拆解的流程等进行环境、物体的在计算机等上的重构。
1.2.4 仿真
仿真指的是逼真地模拟现实世界（甚至是不存在的）的事物和环境，人投入到这种环境中，立即有“亲临其境”的感觉，并可以亲自操作，自然地与虚拟环境进行交互[9]。针对中国矿业大学无废校园项目中需要解决的问题，笔者认为中国矿业大学校园内的电子垃圾拆解的仿真主要是指能在虚拟环境下进行体验，并与其交互。
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2 与电子垃圾拆解虚拟仿真过程相关的理论与方法梳理
2.1 可持续循环设计以及C2C理念的理论与方法梳理
“可持续设计”是以可持续的方式实现人们需求的设计活动，同时包括产品和服务两个方面，可持续循环设计是在可持续设计的基础上的延伸[92]。“可持续设计”最初来源于“绿色设计”，但“绿色设计”更加侧重于设计的完成，主要强调设计初期减少对环境的污染、材料的浪费以及能源的消耗。随着社会的发展，“可持续设计”更加完善，是“绿色设计”发展的必然结果。“可持续设计”不仅关注环境的影响，更加注重人与环境的协调发展以及社会的效益。因此，将“可持续设计”作为本课题的研究方向，使得本课题更加具有实际意义。
本课题对于可持续循环设计的应用，以可持续设计作为本课题的理论依据为基础，对电子垃圾拆解、回收以及再利用等流行进行再设计，从而实现电子垃圾拆解、回收、再利用的良性循环，使得该系统实现可持续发展。
同时，利用C2C理论中的“从摇篮到摇篮”方法进行指导。德国化学家迈克尔·布朗嘉（Michael Braungart）是当今世界生态设计先锋人物之一，他认识到只有找到一套既能发展经济、创造效益，又能保证生态环境可持续发展的可行方案，才能真正达到人类发展和生态环境双赢的目标。所以，经过长时间的探究，迈克尔·布朗嘉与美国著名生态建筑师威廉·麦克唐纳（William McDonough）共同发展出“摇篮到摇篮——循环经济设计理念”[93-94]，即C2C理念（Cradle to Cradle）。
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2.2 交互设计相关理论方法与工具梳理
电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计除了要考虑可持续循环设计外，还需要用交互设计的理论、方法和工具，共同完成一个虚拟仿真交互设计的系统。因此需要对交互设计的相关理论、方法和工具进行梳理。
交互设计的理念最早可以追溯到打字机的案例上，它综合考虑了非线性规律如字母出现的频率、人的触觉因素等进行交互设计，体现了交互设计内核中洋溢着的自然、人性、简单和感性的特质。1984年比尔·莫格里奇首次提出“交互设计”，认为这是设计出产品和用户之间的交互机制，使用户可以更简单、更轻松地使用、体验产品，并最终感受到它的价值。
2.2.1 交互设计思维的双钻模型
“双钻”设计流程（double diamond design process）是英国设计协会于2005年提出并加以推广的设计流程模型，如图2-2所示，它将设计分为四步：发现（前期调研）、定义（观察）、发展（构思）、实现（原型）。
发现（Discover）研究：首先，通过分析现状总结所需要的相关知识；其次，根据分析总结确认研究范围及方法，并且设计好研究计划；接着，确认首要（专业领域）和次要（桌面研究）研究；最终输出初步分析结果。
定义（Define）综合：首先，根据输出的分析结果确认研究主题；其次，从分析结果中寻找设计点，进行剖析；接着，推断出机会范围；并以机会范围为基础，重新定义“我们应该怎么做”（HMW）；最终输出一个简短的、新的或重新定义的研究问题或战略。
深入（Develop）构思：首先，通过上一步的输出构想出潜在的解决方案；接着，进行评估，选出想要继续开发的想法；最终将观点、设计、假象整合成一个现实的输出，即一个确定的想法、战略论点、概念、设计草稿或第一版原型。
输出（Deliver）实施：首先，通过上一步的结果制作原型，对其进行测试并分析（将设计变成可用的原型，检测是否能够得到想要的结果）；接着，进行学习、迭代并重复（重新思考、制作和测试）；最终完成设计。
本文在进行电子垃圾拆解虚拟仿真系统的构建时，将会按照“双钻”模型的设计流程模型进行。
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3 校园电子垃圾的环境走察与物质流调查 ............................. 34
3.1 学生端电子产品使用情境及废弃情境的调研策划 .................... 34
3.2 学生端电子产品使用情境及废弃情境的调研流程 .................... 36
3.3 学生端电子产品及其废弃物的数据库梳理 ................................ 39
4 对矿大南湖校区电子垃圾的物质流生态循环的分析 ...................... 53
4.1 构建校园电子垃圾产品画像 .............................. 53
4.2 构建校园电子垃圾的物质流 .............................. 56
4.3 构建校园电子垃圾的生态设计清单 ............................................ 57
5 校园电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计展开 ...................... 64
5.1 电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计的流程及说明 ........ 65
5.2 电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计的用户相关架构 .... 66
5.3 交互设计信息架构及操作流程图设计 ........................................ 71
5 校园电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计展开
5.1 电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计的流程及说明
5.1.1 电子垃圾拆解虚拟仿真的交互设计流程
根据设计任务清单，可以得到电子垃圾拆解虚拟仿真的交互设计流程，如图5-1所示，是电子垃圾拆解虚拟仿真的交互设计流程图，主要内容包括：用户定位部分，包含典型用户画像、利益相关者地图和精益商业画布几个内容；产品架构部分，包含信息架构和功能架构几个内容；交互设计部分，包含交互设计流程和界面布局设计几个内容；视觉设计部分，包含产品视觉设计和高保真设计几个内容。
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6 结语与展望
本文针对校园电子垃圾在回收、拆解、再利用时遇到的如在校园内进行电子产品零部件的维修与更换昂贵且不方便、电子垃圾往往不经分类直接与其他垃圾混合丢弃、缺少专门的电子垃圾回收站、不清楚电子垃圾哪些零部件能在校内循环哪些不能等问题，运用可持续循环设计、可视化设计、物质流分析的理论为基础，运用交互设计与虚拟仿真设计的方法，借助微信小程序构建了电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计系统解决。
针对上述背景开展设计研究工作，主要的研究成果有：（1）构建了学生端电子产品及其废弃物的数据库、进行了调研与分析、进行了痛点-需求总结；（2）根据调研结果输出了校园电子垃圾产品画像、运用生态设计清单和生态设计战略轮找到了更为具体的需求、总结了电子垃圾校园内循环情境地图，并根据这些进行了校园电子垃圾拆解虚拟仿真过程中的交互设计的系统架构；（3）进行了交互流程架构及说明、展开了交互设计相关用户的架构、进行了信息架构与操作流程图架构、开展微信端小程序高保真交互设计与电子垃圾回收小站的方案设计并进行说明。最后从用户体验可用性的角度对信息界面设计进行评估，利用用户测试评价表作为评估方法，并进行了评估结果分析，验证了设计的可行性。
此外，在研究之中还有很多不足，还需要在将来对这些不足展开更详细的研究。不足之处主要在于：设计方案没有进行样机输出，没有让学生真正使用，比较局限，有待后期样本量拓展后通过大数据来校验该研究的普适性。且由于受到疫情影响，数据收集大多数局限于学校及其周边，仅对中国矿业大学南湖校区有效，能否拓展到其他居民社区和其他学校，有待后续持续不断的量化研究来检验。
参考文献（略）