設計認知過程研究方法之探析

張 旸（南京林業大學 藝術設計學院， 江蘇 南京 210037）

王受之指出我國的設計教育中的問題是：“同質化單一化的教學”，這也是我們在設計研究中的“同質化單一化”的問題。我國當前的設計研究領域，研究范圍、方法、和思路都相對較為固定，缺少系統的研究方法體系。從中國知網數據庫的檢索情況來看，以“藝術設計”為主題進行粗略搜索，發現主要文獻可大致分為三類：其一，近四成文獻與設計教育研究相關；其二，近三成文獻與設計、藝術、設計藝術、或美術史研究相關；其三，另外還有一小部分涉及設計理論、方法、思想、文化、行為等相關研究。在這些文獻中，除了與史論相關的研究有其普遍采取的歷史性研究、文獻工作等特定的研究方法，占有較大比例的設計教育研究則普遍關注的是提供教學如何進行的案例、教學成果的案例，以及國外設計課程的設置與實施，而相對缺少的是如何系統深入地進行案例分析，從而建構理論。因此所提建議只能基于表面信息的借鑒或評論，其可借鑒性和普遍適用性都相對較弱。同樣的，設計理論方法等相關研究則比較關注某一特殊設計行為的設計方法（如海報設計方法研究，包裝結構設計方法研究等），傾向于對某種技藝或技術的描述，無法上升到方法論的層面，因此這類研究不具備理論價值，而僅停留于表面信息的記錄與傳遞?？梢哉f，在設計教育研究中，我們的關注點仍然非常狹隘，忽略了教育本身的意義，即教育學自帶的心理學、認知學、行為學等專業屬性；而在設計理論方法研究中，我們往往又忽略了其所帶的社會學屬性，因此導致了方法的局限性（以田野考察、案例分析為主）。此外，由于本身缺少方法論意識，因此在研究過程中，往往有方法無分析，或無方法地隨意分析，這也進一步導致了研究方向的局限性。這樣，設計學研究就會逐漸淪為費盡心力堆砌文獻、觀察記錄而缺少應有的討論與思考。

針對上述問題，本文選取自2000年來發表于國際上具有影響力的設計類期刊中的9篇具有代表性的文獻，重點分析介紹這些文獻的研究目的和問題，所應用的研究方法，以及他們的數據分析策略。這些研究的主要方向正是我國目前在設計教育研究與設計理論研究領域所忽略的，但在設計研究中卻是極為重要的議題，即設計思維與認知過程研究。希望通過將這些研究呈現于讀者面前，引發中國設計研究者新的思考，并為設計研究提供新的思路。這9篇文獻又細分為三個方向：（1）設計認知過程研究；（2）設計知識形成的認知過程研究；（3）設計知識與創意。

一、設計認知過程研究

文獻1、設計問題解決過程中的認知模式：基于網絡的認知地圖所帶來的啟示(Kim與Kim，2015②本文所引用之國外學者觀點均以其原名出現，便于讀者后期查閱原著。)

這篇文獻基于設計研究中一個實際的問題，即盡管在設計領域普遍承認設計案例的重要性，并將在設計過程中運用合適的案例看做是設計師的一項基本能力，但是對于現有相關的設計案例如何解決設計問題以產生創新思想這一問題仍然缺乏詳細的研究。因此，在這篇文獻所涉及的研究中，試圖尋找設計師的認知特征，并力求對其進行一定的分類。這項研究對24名工業設計碩士階段學生布置了不同的設計任務，并要求他們在規定時間內完成。其次，運用語言文字來記錄這些設計師完成設計任務時候的思維過程。該研究運用了一種創新的分析方法——“認知地圖”來分析所收集的語言信息。該方法主要分析設計師的認知過程，特別是各種元素，例如設計案例、設計說明和設計師的想法是如何以網絡化的方式聯系在一起的。這項研究的最終結果歸納了四種不同的認知風格，即開拓型、尋寶型、選擇型和探索型。

文獻2、平面設計中的視覺可達性：客戶與設計師之間失敗的溝通(Cornish, Goodman-Deane,Ruggeri, 與 Clarkson, 2015)

這篇文獻介紹了一項驗證性研究。它針對平面設計人員與客戶之間溝通不方便的問題，提出了產品設計中缺乏視覺可達性的問題。該研究主要采取調研的方法，對122名平面設計師和客戶進行調查，從而驗證了這一假設。因此，該研究最終提出在平面設計領域有必要創建更具包容性的途徑，以便實現無障礙設計，并通過道德規范來約束和改進客戶與設計師之間的溝通。

文獻3、探索設計過程中的研究方法：明確路徑法與潛在路徑法的比較(Cash與Snider，2014)

該文獻探索了在設計活動中兩種常用但往往獨立使用的研究方法。作者首先建立了這兩種方法的概念框架，并提出將這兩種方法聯系起來的方法是從數據上考慮它們的解釋順序，如第一階段(原始特征)、第二階段(模式)、第三階段(決策)（圖1）。接下來，研究人員采用觀察法，對選定的碩士研究生布置相應的設計任務，并對他們的設計行為進行觀察，其目的是為了比較這兩種方法的優缺點（圖2）。該研究的主要結論為實現更有效的設計結果提出了四種組合方法（圖3）。

文獻4、設計師在繪制草圖過程中的感知：眼動實驗對創意片段理論的檢驗(Sun, Xiang, Chai, Yang,與Zhang, 2014)

該研究提出的問題是：根據創作片段理論，草圖可以被建模為一個創造性的片段圖示。然而，設計師如何看待草圖，以及他們的感知是否與創意片段圖示相對應，是當前研究中尚未被引起關注。研究者認為， 設計師的眼球運動可能會在創意片段圖示的不同分支上表現出不同的特征，因此該研究試圖通過一個實驗來檢驗幾個相關的假設（圖4）。在這個實驗中，記錄了參與設計人員的眼球運動（圖5），發現他們的眼球運動與圖示的片段相關，從而為創造性片段理論提供了令人信服的證據。這項研究采取了形象化數據分析方法，同時也運用統計分析進行了“相關性”檢驗。

圖1 創建兩種方法的概念框架

圖2 兩種方法的使用比對結果（統計學方法：相關性檢驗）

圖3 基于數據分析后的理論建立：兩種方法的四種結合方式

圖4 眼動實驗實施程序

圖5 實驗原始數據記錄

二、設計知識形成的認知過程研究

圖6 左上：初級設計師草圖；右上：中級設計師草圖；下：專家設計師草圖

文獻5、產品設計方面的專業知識發展——戰略知識與領域知識的聯系(Popovic, 2004)

這篇文章旨在研究早期概念產品設計階段的設計師活動，從而探索在這一過程中策略性知識和特定的設計專業知識是如何被使用的，以及它們之間的聯系。由具有不同專業水平(新手、中級和專家)，設計師創建的產品概念草圖實際上反映并識別了不同專業層次設計師的知識關聯模型和相關特征。該研究通過比較新手和專家設計師使用專業知識和策略性知識的方式，發現運用特定領域知識是不同設計水平之間的一個區別因素。該研究還強調了在教育過程中新手設計師(大一本科生)是如何適應和改變他們使用特定領域知識和策略的方式，最終成為專家(大學四年級)。因此，這項研究選擇視覺工作分析的方法來探討研究問題。設計工作(繪圖稿)是從本科設計學生中挑選出來的（圖6），并采用圖式方法進行可視化工作分析（圖7）。

圖7 上四組：對初級設計師草圖的分析；中四組：對中級設計師草圖的分析；下四組：對專家級設計師草圖的分析

文獻6、影響設計專長發展的條件：以室內設計專業學生為例(Smith，2015)

文獻6的作者對38名室內設計專業學生進行了深入訪談，了解他們在設計教育中的經驗，旨在分析“什么條件對設計專業知識的發展產生了最大的影響”。分析發現，參與者認為，“個人知識和技能”是主要的影響因素，而“支持性人際關系、教學文化、資源”被認為是次要因素。該研究最終的結論是，設計方面的專門知識并不僅僅是通過增加個人知識而獲得的，更重要的是，它非常依賴人際關系的發展，以充分利用現有資源增加實現個人知識發展的機會。

文獻7、設計專業知識與技能：文獻綜述(Cross，2004)

在這篇文章中，作者對一系列與設計認知過程有關的設計研究進行了全面的文獻綜述。這些研究大多采用了協議研究（protocol research）的方法。例如,Christiaans與Dorst對初級（本科一年級）和高級（本科第三年）工業設計學生進行的協議研究表明，大多數初級設計專業學生往往難以從收集信息轉向實際設計自己的產品；Atman與Chimk的關于設計過程中的信息處理的協議研究表明，與大一學生相比，高年級設計學生收集的信息范圍更廣，從而產生了更好的設計效果；據Ahmed、Wallace和Blising的研究發現，經驗豐富的設計師在將其作為產品設計實施之前，將采用更具有戰略性的方法來確保設計是值得的，而新手則大多采用“試錯”的方法。Goel與Pirolli的協議研究邀請了工程師、建筑師、以及設計人員，并強調了遞歸構建和重構問題的重要性。Fricke的協議研究則發現，設計方案太少或太多都不會帶來好的設計，因為二者都屬于較弱的策略，因此，保持平衡狀態對于實現有效的設計至關重要。

這些研究分別根據特定的研究問題和目的而采用了不同的方法。例如，其中有的研究采用“大聲思考”的方法獲取數據，有些則采用深度訪談收集數據，或者運用自我報告的實驗方法。

三、設計知識和創造力研究

文獻8、創造力可以被教授嗎？(Osmond與Bull，2013)

本文主要探討“如何培養學生的創造力”，以尋求提高工業設計專業學生創新能力的途徑。作者認為創造力是因不同領域而異的，因此他們通過評價設計產物的創造性來衡量創造力。正如作者所聲稱的，創造性設計是通過相關的專門知識、技能或能力來表現的。例如，音樂中的創造力是通過音樂領域的特定天賦來表達的，寫作中的創造性是通過敘事的組織來表達的。因此，作者認為，在討論創造力是否可以被教授之前，需要定義一個屬于某一領域的“創造基線”?；谶@一假設，作者希望探討在工業設計領域“空間理解”是否可以是“創造基線”，從而作為該領域的“閾值知識”。如果答案是肯定的，那么就可以通過培養學生的“空間理解”能力來培養創造力，并通過測量學生的空間理解能力水平來衡量學生的創造力是否有所提升。這樣，學生的創造力就會隨著相關能力的發展而提高。

針對上述問題，該研究對考文垂藝術與設計學院的設計人員進行了采訪。研究發現，“空間理解”既無法作為運輸和產品設計專業的“創造基線”，也不被認為是該領域的“閾值概念”。由于收集到的反饋意見如此不同，很難得出一致的結論。然而，這項研究還是確定了幾個與“空間理解”相關的知識組合，因此該研究最后建議這些相關知識可以作為早期在申請過程中檢驗學生技能的標志。

文獻9、設計過程中的創造力以及知識的角色：設計專家的塑造(Christiaans與Venselaar, 2005)

在這項研究中，作者調查了設計領域中創造力與領域知識之間的關系。為了實現研究目的，作者分析了大一設計專業學生的知識范圍以及設計評價標準(以創造力為衡量標準)。

在本研究中，學生的設計項目報告是判斷他們習得設計知識的主要數據來源。兩位專家分別獨立地對報告進行評價，并將這些知識進行分類，包括“基本”知識、“設計”知識和“一般過程”知識。研究對兩位專業評審的評審結果也進行了一致性比較，以作為證明該評價是否值得信賴的參考。此外，為了收集學生設計質量的相關數據，該研究還采用了Amabile的“共識評估技術”(CAT)來測量設計產品的創造性。最后該研究使用統計方法進行相關分析，以驗證研究假設。這項研究發現創造能力強的學生往往更好地掌握了關于“一般過程”知識。

四、評述與總結

通過對上述文獻的分析發現，在設計認知研究領域，協議研究、視覺工作分析、訪談，調查和觀察法等研究策略均被應用在不同的研究中。這些方法與其相應的分析工具綜合歸納于表1。

表1 設計認知過程研究方法綜述

從總體上看，這些研究所選擇的方法符合其研究目的，針對各自所需解決的研究問題，并符合一定的研究設計情境。就像文獻1、5和6所代表的研究遵循的方法應是解釋性的，因此采用特定的定性研究方法，如訪談，并遵循建構的研究范式。他們的目的是確定學生/教師對其設計經驗的深入反饋，或收集關于具體意見的信息。例如，Popovic(2004)通過可視化工作分析調查設計過程中應用的兩類知識。文獻2和4的作者則采用定量方法進行實驗或調查研究，例如Cash和Snider(2014)采用了“觀察”的方法，其中包括調查者在設計研究中進行人工工作的活動。此外，一些研究則采用混合的方法，即定性與定量相結合，如文獻9中Christiaan與Venselaar的研究。

“協議分析”在這個領域應該是使用最為廣泛的方法。這種策略經常用于研究無形的認知過程。它起源于信息處理理論，它從信息處理的角度，包括新輸入的信息和存儲在記憶中的信息(如知識)，來檢查人類大腦是如何工作的。正如Ericsson與Simon (1993)所提議的那樣，通過要求人們在執行一項任務時“大聲思考”，就可以記錄和分析個人信息處理的相關的幾個方面。因此“大聲思考”是協議分析研究中收集數據的主要方法。在Cross（2004）對設計研究的文獻綜述中，討論的大多數研究的目的是檢驗新手設計師和專家設計師之間的差異，抑或是描述設計過程中的專家行為，而這些研究基本上都是通過應用協議研究來進行的。

然而，在這一研究領域中，運用實驗或調查方法來進行定量研究的案例仍然是少數的。因此Razzouk與Shute （2012）總結道：設計理論研究中的關于認知過程的大多數研究都是定性的，采用協議分析法。而他們進一步指出，這些方法也有一些局限性，特別是運用在調查設計活動的時候。該觀點與Smith（2015）的觀點不謀而合，即他們都認為從定性方法中獲得的結果雖然有助于開拓新的理解方式，但并不能提供一種更具普遍意義的結論。同樣，Liu（2015）也從樣本角度指出，該領域現有的研究方法僅限于基于實踐活動的協議分析，而相對缺少基于較大數量樣本進行測量和分析的實證研究。因此，從定性方法獲得的結果只能支持特定的背景，然而，這些研究卻籠統地說明了其結論，而沒有包括任何這一研究發生的背景。

此外，從這些文獻的結構來看，他們普遍遵循著這樣一個寫作思路，即1）研究的背景介紹：這一部分主要提出研究的范疇以及針對的問題；2）文獻分析：這一部分在背景介紹的基礎上，辯證地分析當前該研究領域的相關研究成果，指出其可借鑒之處與疑點，并在此基礎上提出相關假設或研究目標；3）在文獻分析的基礎上設計這項研究所應采取的方法，并作合理論證；4）描述研究過程并呈現研究的數據及結果；5）根據研究結果，再結合前期文獻工作中發現的相關疑點，對此次研究結果展開討論；6）指出本次研究的不足之處；7）總結本次研究的結論對該領域的主要貢獻，并指出在此研究的基礎上展開新研究的潛在可能。這樣的寫作模式雖然看似拘謹，但實際的應用價值卻十分顯著。研究者完全可以根據自己的研究需要有目的，有選擇地閱讀文獻。他們可以迅速地在文章中看到自己想要看到的信息。例如某研究需要相關理論來支持自己的觀點，那么在閱讀文獻的時候就可以直接鎖定文獻的“結果與討論”的部分，因為這一部分往往是作者通過自己的研究產生新觀點，形成新理論的部分；而一些研究者在建立項目的初始階段，完全可以參考文獻中指明不足或是結論部分，因為這個部分通常會提供進一步研究的方向與建議。

綜上，本文詳細分析了9篇具有代表性的關于設計認知過程研究的文獻，這些研究遵循一定研究體系，這點從他們的表達結構上不難把握。盡管該領域在研究方法上仍然存在一定的局限性（研究方法總是不斷地發展與完善），這些研究能夠根據各自不同的研究議題采取了相應的研究方法與分析手段，即采用的方法各異。他們的研究目的、研究方法、分析方法之間邏輯關系密切，理據充分，并最終都提出具有借鑒性、前瞻性、和理論性的觀點和建議，這一點是非常值得我們學習與借鑒的。