可持續行為設計研究綜述

艾險峰，江志剛，胡康

（武漢科技大學 a.藝術與設計學院 b.綠色制造工程研究院，武漢 430081）

為降低產品的環境影響，人們一般在產品的制造過程或末端處理過程采取措施，稱為清潔生產。與之相關的設計方法包含輕量化設計、可拆卸設計等[1]。然而，對汽車、電器等耗能產品而言，其環境影響主要在使用過程[2-3]。因此，降低產品使用過程的環境影響也同樣重要。目前，降低產品使用過程環境影響的途徑主要有兩種：一是從物質技術層面，研發污染更少、能效更高的能源和技術；二是從用戶使用層面，通過產品設計引導用戶采取低碳環保行為。其中前者超出了設計研究的范疇，而后者是可持續設計研究的新領域——可持續行為設計（Design for Sustainable Behavior），也翻譯為“為可持續行為而設計”[4]。

可持續行為設計是引導綠色生活方式的重要手段之一。綠色生活是清潔生產的內在動力，清潔生產是綠色生活的重要保障[5]，生活消費領域的綠色轉型有助于引導和倒逼生產的綠色化[6]，從綠色生活和清潔生產共同發力，對我國實現碳達峰、碳中和具有重要的意義。因此，梳理并進一步研究可持續行為設計的研究現狀具有重要的意義。

可持續行為設計是指行為改變理論在可持續設計領域的應用和發展。因此，下面將從三個部分展開論述：第1部分闡述了“為行為改變而設計”的理論基礎與研究現狀；第2部分討論了可持續行為設計的策略；第3部分對實現可持續行為設計策略的典型技術手段展開了論述；第4部分進行了討論和總結。

1 “為行為改變而設計”的理論基礎與研究現狀

1.1 行為改變的理論基礎

行為改變源于說服方式研究，最早可追溯到古希臘修辭學。亞里士多德稱修辭學的功能是在每一件事情上找出其中的說服方式。他提出了3種說服方式：依靠人格魅力、依靠感染力和依靠理性邏輯來說服[7]。最近幾十年，與說服或“行為改變”相關的研究成果一般來自于心理學、行為經濟學等領域。在Michie出版的著作《行為改變理論基礎》中，作者總結了超過83種改變行為的理論和模型[8]。其中，社會學習理論、行為階段轉變理論模型以及計劃行為理論與可持續設計有密切的關系。

1952年，Bandura在科學實驗的基礎上提出了社會學習理論[9]。他主要探索了個人認知、行為與環境因素三者及其交互作用對人類行為的影響，主張在真實的社會情境中來研究人的行為。按照班杜拉的觀點，人們的許多行為都是在社會情境中觀察和模仿習得的，當習得一個行為的表現和后果時，人們會記住并以此指導自身行為。此外，班杜拉認為期望決定了行為效果和反應，而期望可分為兩種不同的類型：自我效能感和結果期望。自我效能感是一種信念，具體而言是個體對是否有能力完成某一行為所進行的推測與判斷，結果期望指的是人們對某種行為將導致的結果的估計，通俗地說，兩者分別指代“我干不干得了？”和“我干了會有什么后果”。1982年，Prochaska提出了“行為階段轉變理論模型”（TTM）[10-11]，它著眼于行為變化過程及對象需求，認為人的行為轉變是一個復雜、連續、螺旋式漸進的過程，可分為5個不同的階段，即前沉思階段、沉思階段、準備階段、行動階段和維持階段。除了Bandura和Prochaska，馬薩諸塞大學心理學教授Ajzen提出的“計劃行為理論”（TPB）也對行為研究有重要影響[12-13]。根據TPB理論，能夠直接影響行為的只有行為意向。而行為意向受到3個相關因素的影響，其一是個體對采取某種特定行為的“態度”；其二是影響個人采取某項特定行為的“主觀規范”；其三是“知覺行為控制”，這一概念融合了Bandura的自我效能感和Weiner提出的可控性[14]。

如果說上述理論或模型的影響還局限于心理學及相關學科內部，那么近年來，隨著《助推》《影響力》《上癮》等書籍的暢銷[15-17]，行為改變研究的影響廣泛地擴散到了人們的社會生活中。這些暢銷書闡釋了大量改變行為的具體法則或策略。如《助推》一書中列出了六條行為改變法則：激勵、理解映射、設置默認、給予反饋、期望錯誤、面臨復雜結構時選擇化繁為簡[15]。而在《影響力》一書中，Cialdini闡述了6條說服原則，包括互惠、短缺、權威、承諾和一致、喜好以及社會認同[16]。

上述研究都從行為心理學或行為經濟學視角研究行為改變，與它們不同，Fogg的研究更重視技術在行為改變中的作用[18-21]。早在1990年，Fogg教授就在斯坦福成立了說服技術實驗室（后更名行為設計實驗室）。經過多年研究和傳播，他提出的Fogg行為模型（FBM）、行為向導網格（BWG）、基于計算機的說服技術（Persuasive Technology，也稱勸導技術）廣為人知。

Fogg行為模型通過一個坐標圖描述了行為三個要素“動機”“能力”和“觸發物”與行為發生的關系[20]。他指出必須考慮提高個體的動機與能力，或者降低行為的難度使個體能力更輕松地達到行為發生的門檻，此外，還需有一定的觸發因素來激發行動（見圖1）。

圖1 FBM模型Fig.1 Fogg Behavior Model

此外，Fogg認為，說服人們做一次熟悉的行為和說服人們永遠停止某種行為有明顯區別。為此，他提出了行為向導網格（BWG）[21]，其橫軸是5種不同的行為類型，縱軸是3種行為的持續時間（或頻次），共同構成了15種模式（見表1），針對每種模式，Fogg都給出了不同的建議。

表1 行為向導網格（BWG）Tab.1 Behavior Wizard Grid (BWG)

Fogg將基于計算機技術的說服技術（PT）定義為一種旨在改變人們態度和行為的交互式計算機系統（技術）。如圖2所示，展示了說服技術在大學校園內的具體應用，它是一個速度監控與勸導系統，由一套測速攝像頭和一塊速度提示屏組成，其潛在目標是提醒司機控制最大車速。當速度超過警戒速度2次，車主將會接到來自學校保衛部門的電話，如超3次，車主進入校園的權限將會被取消，此類說服技術的具體應用通常被稱為“說服系統”。

圖2 一種說服系統及其原理框架Fig.2 A persuasion system and its principle framework

可以將FBM、BWG與PT三者之間的關系做如下闡釋：FBM是基本理論模型和思考工具，BWG提供了詳細的行為分析路徑，而PT則負責技術實現。FBM、BWG與說服技術不僅得到了學術界普遍認可[22]，也被廣泛用于產業實踐中，特別是在移動互聯網產品中用于增強產品黏性，誘使人們上癮[17,23]。

1.2 “為行為改變而設計”研究現狀概述

在國內外設計學研究中，人們探索了通過產品、環境或視覺設計改變行為的方法。其中有的為了治療或預防慢性病[24]，有的旨在引導健康的生活方式[25-26]，有的為了減少食物浪費或降低碳排放[27-28]，也有的研究是為了預防犯罪[29]。盡管目的不同，提出的模型或方法也不盡相同[30-32]，但研究方法和成果具備共性，最終匯流成溪，成為一個重要的研究領域，稱作“為行為改變而設計（Design for Behavior Change）”。

Lockton專注于“為行為改變而設計”多年。2010年，他整理了一套設計工具書《設計意圖》，該書梳理了101種通過設計影響行為的模式，并將它們歸納為8個類別，包括建筑視角、防錯視角、交互視角、游戲化視角、感性視角、認知視角、狡猾視角以及安全視角[33-34]。

2013年，Stephen等撰寫的《隨心所欲——為改變用戶行為而設計》一書[35]，闡述了在互聯網產品設計中改變用戶行為的流程和方法，主要包括理解心智、找到正確行為，設計產品并持續迭代改進。2017年，Niedderer等匯集了多人的研究成果編著了《為改變行為而設計的理論與實踐》[36]，全面論述了“為行為改變而設計”的模型、方法或工具，以及它們在可持續性設計、健康和福祉設計、安全設計、預防犯罪以及社會設計領域的實踐應用。

總而言之，行為改變發軔于修辭學中的說服方式，發展于心理學和行為經濟學。近年來經Fogg等發展出改變行為的說服技術。此后，設計研究領域的學者們集百家之所長，融百家之所思，提出了多種通過設計改變行為的方法和模型。無論是源于修辭學、心理學和行為經濟學的策略或方法，還是說服技術，都被用于“為行為改變而設計”的研究中。

2 可持續行為設計策略的研究現狀

可持續行為設計是“為行為改變而設計”理論與方法在可持續設計領域的應用和發展，指的是通過設計激發消費者采取環保行為。早期的研究一般認為通過提高環境意識能促進消費者采取環保行為[37-38]。環境意識的內涵包括兩方面：一是環境認知水平；二是保護環境的態度和意向。關于認知、態度、意向與行為的關系，TPB等理論做過詳細的闡釋。1990年代以來，討論環境意識設計的研究大多直接或間接使用了TPB等理論模型[39-41]。然而，也有研究指出了以環境意識促進低碳環保行為的局限性，如Heslop等認為，要想改變消費行為，經濟刺激比環境意識更有效[42-43]；Brynjarsdóttir也認為行為改變不一定來自于意識的提高或態度的改變[44]。此外，人們即使具備親環境的意識，也并不意味著愿意改變其消費行為[45]。比如，在經歷了寒冷又繁忙的一天后，想洗個熱水澡的渴望可能遠遠超過了抽象的、對未來環境的擔憂[46]。

在設計研究領域，學者們提出了引導、激勵低碳可持續行為的設計策略。與上述研究類似，有的策略旨在激發意識，也有的策略則直接干預行為。

2.1 可持續行為設計策略分類

有研究將可持續行為設計策略分為“前因策略”和“結果策略”兩類[47]。前因策略，指的是在消費行為發生前引導消費者承諾節約、設定節約目標或提供節約信息與方法[27]。結果策略，主要包括節約行為發生后的反饋或獎勵[48]。然而，這種分類重視行為發生前和發生后，沒有討論對正在發生的行為的直接干預。實際上，很多研究者也討論了行動中的干預，如曾真等根據案例歸納出“吸引”“限定”和“安慰”等三種引導低碳行為的視覺要素設計策略[49]；薛生健等進一步提出行動前認知引導、行動中語義引導、行動后反思引導三種策略[50]。

與上述研究根據行動時間順序提出策略不同，Wever等首先指出了產品使用中能源（或資源）消耗過量的兩個主要問題，一是產品功能不能匹配使用場景的需求，二是用戶的使用行為不合理。為此他提出兩類策略（見圖3），一是功能匹配，二是行為改變[51]。Wever稱功能匹配是為了制造正確的產品（Making the Right Product），而行為改變則是為了使產品正確地工作（making the product right）。在行為改變策略下，Wever又提出了“生態反饋”“預設腳本”和“強制功能”3類策略。“生態反饋”是在使用中或使用后給予信息反饋以引導人們采取低碳、可持續的行為。“預設腳本”指預先設定產品的操作邏輯，引導用戶采取低碳、可持續的行為。“強制功能”則是通過勸導技術強行干預行為，從而避免不環保行為的發生，然而它可能忽視人的使用感受。

圖3 Wever產品可持續使用策略分類Fig.3 A product sustainable use strategy classification proposed by Wever

2009年，Lilley等進一步研究了上述三類策略，稱其中的“預設腳本”為“行為引導”，并指出“生態反饋”的目標在于指導行為改變，低碳、可持續的“行為引導”旨在保持行為改變，“強制功能”則是確保改變[52]。在上述基礎上，Tang等進一步分析了社會心理學理論中的行為模型和節能障礙，并將行為和習慣改變的因變量與不同層次的設計策略相互映射，更全面地歸納了6項行為干預策略[27,53]，即“生態信息”“生態選擇”“生態反饋”“生態激勵”“生態引導”“生態限制”（見圖4）。從上面的論述可以看出，Tang等的研究是在Wever和Lilley等研究基礎上的進一步發展，是目前最為全面的可持續行為設計策略模型。

圖4 行為和習慣改變的因變量與各種設計策略的關系圖Fig.4 Diagram of dependent variables of behavior and habit change and various design strategies

2.2 可持續行為設計策略的概念闡釋

根據Tang等的描述，結合相關設計對6項可持續行為設計策略做如下闡述：

1）“生態信息”，指的是將資源或能源的存在或消耗通過可視化設計呈現給用戶，比如向用戶展示汽車的百公里油耗值或者家用電器的能耗等級。

2）“生態選擇”，指的是預設多種不同的模式（含節能模式）供用戶選擇，比如汽車中的ECO節能模式、普通模式和運動模式。

3）“生態反饋”是指在產品功能中通過視覺、聽覺或觸覺反饋提醒用戶能源（或資源）消耗，以幫助用戶選擇環保行為。

4）“生態激勵”是指在產品或者系統中設置獎勵節能或者懲罰浪費的功能。如我國的天然氣階梯價格就是很好的激勵節能的例子。

5）“生態引導”是指在產品設計中嵌入使用規定或限制，將協助使用者養成有效使用能源的習慣作為設計的目的之一，使節能行為更容易發生，或給耗能行為設置障礙，比如在汽車中將“自動啟停”設定為啟動汽車后的默認狀態，而關閉“自動啟停”則需要幾步操作。

6）“生態限制”，主要指的是通過在產品設計中結合圖像識別、情境計算等技術限制現有能源（或資源）的使用習慣，并自動控制用戶的行為。

3 實現可持續行為設計策略的典型說服技術及其機制

上述6種設計策略在不同場景下有不同的實現技術或手段。如生態反饋，可能通過警報聲、振動、警示燈、屏幕上閃爍的進度條等給予人們聽覺、觸覺或視覺反饋等。近年來，一些基于計算機技術和信息技術的新科技被用于可持續設計領域，成為了實現可持續行為設計策略的典型說服技術。它們主要包括可視化設計、游戲化設計、情境計算等。下面對這些典型技術的應用及其機制做進一步的闡述。

3.1 采用可視化設計實現生態反饋的相關研究

生態可視化設計（Eco-visualization），指的是將產品或空間的實時資源消耗信息以可視化的方式反饋給用戶。有研究指出，優良的生態可視化設計能夠更好地引導人們采取環保行為[54]。

Gustafsson等設計的一種“電源感知線”是一個生態可視化設計的知名案例[55]，它以動態發光圖案顯示任何時刻通過它的電流量，提醒人們節約用電。與此類似，Broms等設計了一種家用“能量感知時鐘”[56]，論述了可視化設計中圖案隱喻與可見性對行為改變的影響。Kappel的研究更進一步，他提出了環境顯示（Ambient Display）在設計反饋中的重要性，通過淋浴噴頭耗水量的即時可視化設計進行了實驗驗證[47]。除了研究領域之外，也有一些商品采用了生態可視化手段，比如DIYKyoto公司推出過一款售價100英鎊的家庭用電監控器，名叫Wattson。它能將數字顯示在液晶屏上，當用電量合理的時候，數字顏色為藍色，而用電量過多時，數字會變紅。還有一些研究指出，公共空間的能耗問題更值得關注。這是因為在公共空間中，由于責任感的稀釋和經濟刺激的缺失，人們的節約意識會比私人空間淡薄[57-58]。J?nsson L等設計了三個類似大型手電筒造型的裝置，稱之為Wattlite。從三個Wattlite投射出來的光束大小分別顯示了工廠的實時電力消耗、一天中瞬時最小電力消耗和瞬時最大消耗[59]。這組裝置被安裝在8家工廠的不同位置，引起了人們關于公共場所能耗的討論。Evans等曾經制作過一種能夠展示整個城市實時用電量的公共藝術作品綠云（Nuage Vert）[60]，以激勵人們節約用電（見圖5）。

圖5 采用生態可視化設計技術的產品或公共設施Fig.5 Products or public facilities that adopt eco-visualization design

另一些生態可視化設計方案是通過移動程序實現的，比如Petersen等設計了一款名為“微笑的地球”的應用程序（見圖6），旨在將市民的活動數據可視化，并激勵市民通過改變自己的交通習慣和行為，從而降低碳排放[61]。劉南杉等的研究更加前沿，他們提出了一種基于VD-MobileNet網絡的WebAR生活垃圾分類信息可視化方法，設計了一款面向移動設備的輕量級垃圾分類信息可視化系統[62]。

圖6 采用生態可視化設計的移動程序和系統Fig.6 Mobile application and system that adopt eco-visualization design

Pierce等曾經歸納了8種生態可視化的設計思路[54]：

1）“提供行為線索和指示器”，以簡單的行為線索或指示器在產品使用場景中提供實時反饋，以指導用戶采取環境友好的行為。

2）“提供洞察和分析工具”，比如提供能夠讓用戶查看每日、每月用電量的設備，幫助用戶制定節能目標。

3）“通過社會激勵刺激節能”，比如組織“宿舍節能節水競賽”并給學生提供實時可視化數據，或讓用戶承諾節能并最后展現他們的節能效果。

4）“將個人消費與環境影響關聯起來”，指的是以一種更有意義的方式傳達統計數據，比如在個人耗電與環境影響之間建立一種情感聯系。

5）“以趣味活動鼓勵用戶探索節能途徑”。

6）“培養可持續的生活方式和價值觀”。

7）“促進討論并提高公眾意識”。

8）“刺激批判性反思”。

上述思路對生態可視化的研究現狀做了很好的概括。其中，前2個是提供清晰和有用的信息或反饋來支持低碳產品設計，適合于用戶已經有一些節能動機的情況。第3和第4個側重于創造節約的激勵措施，特別是在沒有經濟激勵的情況下。最后4種側重于以生態可視化設計培養公眾的對環境保護的意識、興趣、生活方式和價值觀。后面4種的產出往往是公共藝術裝置，它們不是一般意義的產品設計，而且面向對象是公眾群體而不是個人用戶。在產品設計領域，前面4種思路會更有用，如圖6中的案例1和2是產品設計，而案例3和4是公共藝術裝置。

與提供節能知識或能耗數據相比，生態可視化設計具有顯著的優點，它能加快信息的傳遞，幫助用戶理解節約行為與能耗的聯系。然而，生態可視化的核心還是提供反饋[63]，它并沒有聚焦于環保行為本身，而且這種反饋不是以目標為導向的[46]，比如前文所述的“電源感知線”的發光模式并不意味著減少能耗，相反，它的美甚至消耗更多的能量。Laschke等認為，通過生態可視化提供反饋，本質上還是屬于“自上而下”的、修辭的方法[46]。它們的本質仍然是通過影響用戶的環境意識或態度，繼而引導用戶行為。然而，意識或態度解決“要做什么”，而不是“怎么做”[64]。更復雜的是，“怎么做”通常與根深蒂固的習慣有關，并且在操作流程和規范的監管之中[65]，因此，它可能并不容易受到信息干預的影響。也就是說，以反饋為核心的生態可視化系統一般都缺乏打斷和重塑行為路徑的能力，對用戶參與的過程缺乏深入的設計。

3.2 游戲化設計實現生態激勵的相關研究

關于“自下而上”的方法，有研究提出了“情景摩擦”、構建反向設計目標以及反可用性原則[46,66]。然而，這些雖然可以引導可持續的行為，但是可能降低產品的使用體驗。為解決這一問題，游戲化設計方法被引入可持續行為設計研究中。Lockton將游戲化列為8類改變行為的設計方法中的一大類別[34]。Niedderer等雖然沒有詳細闡述游戲化設計，但也指出生態激勵（Eco-spur）與游戲化有密切的關系[36]。

近年來，游戲化設計方案在可持續設計研究中的熱度一直在上升[67-69]。美國節能經濟委員會篩選出22個與節能有關的游戲化設計方案[65]，經過分析發現了其中的規律：在這些游戲中，玩家進行一系列節能活動并獲得了獎勵；在節能挑戰中（比如簡單的鄰里之間的能源節約競賽），玩家可以單獨或組隊比賽，在特定的時間內節省最多的能量；在游戲中使用關于玩家能量的實時顆粒數據作為其行動反饋；很多游戲都打造了虛擬世界，比如將實時能源使用數據與虛擬世界中的虛構生物的命運聯系起來。Albertarelli等梳理了24款與節能和節水有關的游戲化程序，并從技術平臺、用戶角色、生態反饋模式、游戲機制、參與者、目標問題、平臺、數據集等多個角度進行了比較分析[68]。

游戲化設計對行為改變的有效性得到一定的認可，然而，它依然存在一些問題。美國知名的設計師Cobie Everdell認為游戲化提供的興奮感會在幾個月后消失。此外，游戲化設計可能會提高用戶的興奮閾值，導致只有更強烈的刺激才會激發下一次行為改變。

3.3 情境計算實現生態限制的相關研究

情境計算通過物聯網技術、云計算服務、后臺數據庫等多種方式獲取情境信息，然后根據情境模型進行推理并有針對性地向用戶推薦或提供信息和服務[70]。一些研究者將情境計算用于實現環境可持續的目的。Casado等對公用咖啡機進行了幾種不同類型的改造，其中一種內置了實時反饋和視覺提示，以提醒用戶何時關掉電器；而另一種改造的咖啡機則能自己預測人們的使用量，并定量供給熱咖啡，從而減少不必要的加熱導致的耗能[71]。麻省理工學院媒體實驗室的Arroyo等整合說服技術與情境感知計算等技術，設計了一種智能水槽產品用于改變人們在使用水槽時浪費水和能量的行為（見圖7）[72]，當這種智能水槽檢測到用戶伸出手時，水龍頭就會流出溫水；當清洗蔬菜時，水槽就會自動流出冷水；當檢測到冰凍肉類，則自動會流出溫水解凍，這些都由水槽自動識別并自動操作。

圖7 整合情境計算的兩款可持續產品Fig.7 Two sustainable products that integrate contextual computing

3.4 可持續行為設計策略下典型說服技術實現機制

上述3節論述了一些可視化設計、游戲化設計以及情境計算等設計技術或手段在引導用戶采取環保行為方面的研究，這些研究都以計算機和信息技術為基礎，而且都通過影響用戶意識、干預用戶動機，或者為用戶行為提供幫助和支持來實現用戶行為改變。盡管根據策略類別和設計目的不同將它們分開論述，但實際上，這些技術手段相互之間也存在交集，比如游戲化中的數據呈現方式就是數據可視化，而情景計算也可能包含著能耗信息的可視化。生態可視化和情境計算經常被認為與說服有關[56,72]，而游戲化設計最早并沒有被Fogg等列為說服技術之一[19,73]，但現在被認為是一項重要的說服技術[74]。可以認為，從目前的研究來看，可視化設計、游戲化設計以及情境計算是非常典型的用于可持續行為設計領域的說服技術。

根據前文論述，可將產品生態信息可視化實現機制描述如下：設計師分析產品輸出的瞬時或周期內的能源（或資源）消耗數據，參照3.1節所述設計思路，再根據數據與可視化形象的內在聯系構建合理的映射關系，使用戶能夠理解產品的消耗，并減少消耗能源（或資源）的行為。而根據Albertarelli的論述，游戲化設計手法實現生態激勵的機制可分步描述，首先產品或系統將交互數據和傳感數據傳輸給游戲化引擎，接著，游戲化引擎輸出獎勵或排行榜，繼而影響用戶的環境意識、動機或刺激用戶改變行為，最后這些改變重新反饋給交互數據或傳感數據以形成良性循環[68]。此外，情境計算實現生態限制的機制是產品或系統將來自物聯網、云平臺、后臺數據庫等的數據輸入情境模型，模型經過推理，然后提供適合于情境的能量或者物質以減少不必要的浪費。將以上三種機制整理到一起，具體見圖8。

圖8 可持續行為設計策略下典型說服技術的實現機制Fig.8 Implementation mechanism of typical persuasion techniques under sustainable behavior design strategy

4 結語

為探索可持續行為設計（D4SB）的研究現狀，本文首先回顧了行為改變的背景知識，分析了“為行為改變而設計”的理論與方法，然后討論了可持續行為設計策略的發展現狀，最后梳理、提出了可視化、游戲化和情境計算等說服技術在可持續行為設計策略下的實現機制。然而，可持續行為設計（D4SB）研究還存在2個問題：

1）此前的研究過于關注個體的意識、態度和行為，而忽視群體和社會對個體的影響。社會影響對個體行為改變的重要意義沒有引起足夠的重視。

2）可持續行為設計策略的實現往往依賴某項可測量的指標（如耗電量）。當測量指標超過基準，系統就觸發相關操作，并幫助消費者邁向可持續目標。然而，要想準確地監測和分析可測量指標也十分困難。在未來的研究中，還需探索如何通過設計構建社會影響機制，從而激勵用戶采取親環境行為；此外，測量可持續性指標的方法也值得進一步探索。