輔助創意生成的卡片設計工具設計研究

王金龍，孫煒

輔助創意生成的卡片設計工具設計研究

王金龍，孫煒

（北京郵電大學 工業設計系，北京 100080）

創意的生成是存在黑箱的，因此希望設計一套卡片設計工具來幫助用戶激活遠距離概念，提升想法的創新性。邀請參與者將篩選出的創意生成技術總結成簡短的設問或建議；通過打分刪除其中不符合要求的項目；利用卡片分類法將最終保留的設問或建議劃分成組合法、挑釁法、迭代法和列舉法4類，并根據此分類生成卡片設計工具。為了探究設計的有效性以及最佳使用情境，采用了正交實驗法。此外，為了觀察本設計對思維過程的影響，還在實驗中采集了被試的腦波、皮膚電反應以及面部表情數據。使用本設計（=0.275）以及借鑒他人想法（=0.242）都能提升想法的創新性，且設計的影響更為顯著。本設計不僅能提升個體創造力，同時也適用于團隊創新。

卡片設計工具；創意生成技術；正交實驗；生理指標

在現代商業社會中，創造力是組織保持競爭優勢的關鍵[1]，許多研究都在尋求有效的方法來提高員工創造力[2-3]。作為一種物理形式的外部刺激，卡片能夠以更加便捷的形式提供激發靈感的信息和方法，提高用戶的創造力[4]。然而通過案例分析，發現目前相關的卡片設計工具大多忽視了對用戶認知技巧的啟發和訓練，且缺少對方案有效性的實驗驗證。此外，目前國內對卡片設計工具的設計和研究均相對不足。通過關鍵詞檢索，僅發現一項研究涉及到了該領域[5]。以此為背景，開發了一套輔助創意生成的卡片設計工具，以幫助用戶掌握相關的認知技巧、提升產出想法的創新性。

1 案例分析

卡片設計工具是一種專門服務于設計領域的卡片工具，意在使設計過程更加具象和可視化[6]。基于對155個案例的分析，Roy等[7]將卡片設計工具劃分成系統設計方法和程序、以人為中心的設計、特定領域設計、創新思維和問題解決、團隊建設和協作以及未來思考6類。Oblique Strategies Cards是一個典型的創新思維和問題解決類卡片設計工具，旨在通過100多條啟發橫向思維的建議來幫助用戶生成創意[8]。IDEO method cards也被Roy和Warren歸類到創新思維和問題解決類別中，然而它更多的是幫助用戶形成對問題的洞察，而非生成解決問題的創意。基于此，本文的研究對象是指應用在想法生成而非移情或洞察階段的卡片設計工具，它是創新思維和問題解決類卡片設計工具的一個子集。

基于Roy和Warren總結的40個創新思維和問題解決類卡片設計工具，將其中不符合研究主題以及無法獲得詳細資料的樣本刪除，同時補充了遺漏的和近3年的樣本，最終獲得了39個輔助創意生成（Assit Idea Generation, AIG）的卡片設計工具。通過關鍵詞檢索，發現在收集到的案例中僅Design Heuristics Cards進行了對照試驗[4]，其余均缺少實驗驗證。這也從側面說明了目前AIG卡片設計工具的開發主要于依賴設計者的感性判斷，缺少客觀數據的支撐。

為了挖掘AIG卡片設計工具的內在結構，對采集到的樣本進行了聚類分析，聚類維度包括啟發維度的多樣性和新穎性以及使用方式是否結構化。根據譜系圖，將聚類結果劃分成如圖1所示的3類：問題解決、概念拓展以及遠程啟發。其中，問題解決類所提供的啟發維度較少也較常規，主要是通過提供某領域的信息和方法來幫助用戶解決設計問題。概念拓展類所提供的啟發維度相對豐富且新穎，主要旨在幫助用戶圍繞設計問題進行多維度思考。遠程啟發類所提供的啟發維度最為豐富，主要是通過提供隨機刺激來啟發用戶的橫向思維。使用方式是否結構化對于聚類結果沒有顯著的影響，因此不在分析之列。

除工作機制外，常規概念間的語義距離也是上述3類卡片設計工具的主要差異。語義距離在創造性思維中扮演著關鍵的角色，一個概念和目標問題之間的語義距離越遠，它們之間所蘊含的創新潛力也就越大[13-14]。從這個結論出發，似乎靈感刺激越“遙遠”就越能提升創造力。然而研究表明，中間距離的靈感刺激更能提升參與者的創造力，而太近或太遠的靈感刺激則作用較小[15]。這是因為當語義距離過近時會誘發個體在經驗框架內解決問題，無法產出新穎的想法；而當語義距離過遠時，個體又很難理解概念，無法與設計問題間建立聯系。

從形式特征來看，上述3類卡片設計工具絕大部分為圖文結合形式，僅Oblique Strategies Cards和The House of Cards為純文字或純圖片形式。Cardoso等[16]認為在想法生成階段，文字形式的靈感刺激會使參與者被錨定在刺激特征上，從而導致思維靈活性下降。Borgianni等[17]則認為圖片形式的靈感刺激能夠使參與者探索更廣泛的概念空間，從而提升思維靈活性。此外，通過實驗還發現在文本刺激下，參與者產出的想法數最多；而圖片維度的出現則會增加想法的稀有性，但是不會影響想法的數量、質量和新穎性。總的來說，盡管卡片的形式特征對于創造力沒有顯著的影響，但是圖片的存在有助于促進思維的靈活性。

圖1 AIG卡片設計工具聚類結果

2 醍醐卡設計

將設計方案命名為“醍醐卡”，意為激發用戶靈感，幫助用戶體驗“aha”時刻。通過上述案例分析，本文挖掘了啟發創意相關的認知技巧以及中等語義距離的靈感刺激兩個設計要素。為了將二者進行有機融合，借鑒了外文量表的翻譯方法進行設計。

2.1 個人創意生成技術及分類

創意生成技術是激發創造性認知過程的方法和技術[18]，在設計實踐中有著廣泛的應用。比如，郜紅合等[19]應用TRIZ理論解決了公共扶手消毒裝置設計中存在的問題；鄧衛斌等[20]將“五感”設計應用到了成人減壓玩具設計中。此外，也有大量的實驗驗證了創意生成技術在提升創造力方面的有效性。比如，研究發現TRIZ指導[21]和仿生[22]有助于提升想法的新穎性；Ritter等[23]發現TRIZ、靜默、隨機連接以及SCAMPER均能提升腦暴參與者的創造力等。根據內部刺激-外部刺激以及內隱加工-外顯加工兩個維度，Wang[24]把個人創意生成技術劃分成4類。基于Wang所提出的分類以及其他研究的總結[25-31]，最終選定了如表1所示的個人創意生成技術。由于內部刺激及內隱加工類創意生成技術（比如思維導圖、蓮花構思法等）主要著眼于發現內部信息，因此不在本文的研究之列。

2.2 靈感刺激物設計

將創意生成技術轉換成中等語義距離的靈感刺激是醍醐卡設計的核心。為了實現該目標，本文借鑒了外文量表的翻譯方法[32-33]。具體過程如下：首先，將表1中提到的創意生成技術總結成簡短的設問或建議（翻譯）；然后，邀請參與者描述對該設問或建議的理解（回譯），并篩選出與參與者理解不一致的項目；對篩選出來的項目進行重新“翻譯”和“回譯”，直到與參與者的理解相匹配（迭代）；最后，邀請參與者對最終獲得的設問或建議進行打分，并根據打分結果刪除其中常規的（語義距離過近）或難以理解的（語義距離過遠）項目（調試）。

表1 個體創意生成技術

Tab.1 Individual idea generation techniques

通過上述過程，最終確定了27條設問或建議，并通過卡片分類法將其劃分成挑釁法、迭代法、組合法和列舉法4類。其中，挑釁法是指挑戰用戶的常規視角，比如“最不滿意者的訴求是什么？比如老人、嬰兒、差評者”等；迭代法是指幫助用戶對已有概念進行迭代，比如“常規的步驟是什么？能否顛倒？”等；組合法是指幫助用戶對概念進行遷移和組合，比如“有哪些新技術？能否應用？”等；列舉法是指幫助用戶思考事物的內外部因素，比如“劣勢是什么？能否轉化成優勢？”等。醍醐卡示例見圖2。

圖2 醍醐卡示例

3 實驗設計及執行

3.1 實驗設計

從個體認知層面來看，創意源于對遠距離概念的激活和加工[34]。作為一種中等語義距離的靈感刺激，醍醐卡能夠幫助用戶突破經驗框架的束縛，從更加新穎的角度解決問題。因而認為在想法生成階段提供醍醐卡作為靈感刺激有助于提升產出想法的創新性。然而創意不僅源于認知加工，也源于個體和外部環境間的交互[35]。基于對以往70項研究的元分析，Hunter[36]認為人際間的觀點交流是創新氛圍中最為重要的方面。頭腦風暴及其變式就是通過鼓勵觀點的交流和碰撞來提升參與者創造力的[37-38]。而筆者認為在想法生成階段借鑒他人的想法也有助于提升產出想法的創新性。綜上，作出如下的研究假設：

假設1：在想法生成階段提供醍醐卡作為靈感刺激能夠提升想法的創新性。

圖釘反過來代表點，吸管代表直線，卡紙代表平面。請用最少的圖釘或吸管，讓彩色的卡紙不接觸桌面，有幾種不同的方法？（1）只用圖釘（2）既用吸管又用圖釘（3）只用吸管，小組合作先擺模型，再寫實驗報告，引導所有學生參與，分析各種方案。學生興趣盎然，在實驗中得出平面的基本性質及其推論，歸納出確定一個平面的四種條件。通過實驗、猜想、驗證與交流活動，使學生在有趣的游戲中體驗和理解數學。

假設2：在想法生成階段提供他人的想法作為靈感刺激能夠提升想法的創新性。

創意過程往往不是單打獨斗的過程，通常還伴隨著與他人的交流和討論。為了驗證單獨使用醍醐卡以及在與他人的交流討論中使用醍醐卡是否都能提升想法的創新性，采用了正交實驗法來進行實驗。正交實驗法是一種應用于多因素多水平研究的實驗設計方法，能從對其結果的分析中找到因子的最優水平組合。由于本研究僅涉及醍醐卡（）和他人想法（）2個因素；且每個因素都僅包含2個水平，即1-提供作為靈感刺激，2-不提供作為靈感刺激。因此，為了提高實驗結果的可信度，選擇了8(27)正交表來設計實驗，并進行了2組平行實驗。8(27)是較為常用的正交表，其中8代表行數，即每組需要進行的實驗數；7代表列數，即需要研究的因素數；2代表因子的水平數。由于僅涉及2個因素，所以需要將8(27)正交表的后5列刪除，最終得到如表2所示的實驗用表。

表2 實驗用表

Tab.2 Table for experiment

實驗在Eprime2.0平臺上進行，采用個人腦暴形式，流程如圖3所示：實驗正式開始前會有實驗指導環節，幫助被試熟悉實驗環境和操作；接著展示腦暴主題，并告知被試需要在15 min內寫下至少30個解決問題的創意；該環節結束后會有120 s的休息時間，時間結束后提示被試開始腦暴；在腦暴過程中依據表2為被試展示不同的靈感刺激，比如實驗號為1的被試會同時展示醍醐卡和他人想法作為靈感刺激，而實驗號為8的被試則不展示任何靈感刺激，實驗中用到的他人想法是在預實驗環節收集的；實驗每次僅會展示一條靈感刺激，被試可以點擊鼠標左鍵進行切換。為了減少其他因素的干擾，在實驗中僅展示了文本形式的靈感刺激。

圖3 實驗流程圖

3.2 評價指標

對于想法創新性的評價是從新穎性、有效性以及可行性3個維度進行的[39-40]。其中，新穎性是指一個想法的不同尋常性和原創程度；有效性是指想法的潛在價值和有用性；可行性則是指想法在商業和技術上是否可行。為了確定創新性各子維度的權重，邀請了3名設計學研究生、1名設計專業副教授對上述維度進行了層次分析法打分，并最終獲得了如表3所示的權重體系（=0.18,=0.009<0.1）。

表3 創新性子維度權重

Tab.3 Weight of creativity’s sub-dimision

為了觀察醍醐卡對思維過程的影響，還在實驗中采集了被試的腦波、皮膚電反應及面部表情數據。Perry-Smith等[41]認為思維靈活性是想法生成階段最主要的需求，能夠幫助個體與遠距離概念間建立聯系。研究表明，積極的情緒對思維靈活性有促進作用[42-43]，而通過測量皮膚電反應（Galvanic Skin Response，GSR）則能了解個體的情緒喚醒水平[44]。不過通過GSR并不能確切知道什么樣的情緒是積極的，因此還在實驗中采集了被試的面部表情數據。除情緒外，還在實驗中采集了被試的腦波數據。α波被認為跟靈感和創造力有密切的關系[45-46]，能夠用來監測醍醐卡是否能激發被試的靈感。采集上述生理數據用到的實驗設備及軟件包括seeed Grove-GSR皮膚電反應傳感器、Brainlink Pro腦波儀以及Noldus公司開發的FaceReader軟件。

3.3 實驗過程

實驗場景見圖4，具體實驗過程如下：

1）邀請被試。實驗共邀請16名設計學研究生并隨機分成2組進行平行實驗。

2）介紹實驗。介紹實驗的大致流程，并告知被試需要在15 min內寫下至少30個解決問題的創意，同時鼓勵被試進行天馬行空的想象以及借鑒他人的想法。

3）佩戴及調整實驗設備。首先為被試佩戴seeed Grove-GSR傳感器指套，并通過深呼吸測試來檢測模塊是否正常運行。被試落座后為其佩戴和調試Brianlink Pro腦波儀，然后要求被試以舒適的姿勢面向屏幕并檢查FaceReader軟件是否能識別被試的面部表情。設備佩戴及檢測完成后要求被試休息5 min以減少因佩戴設備而造成的不適。

4）填寫測試前問卷。了解被試的年齡、學歷等基本情況。

5）開始實驗。依據實驗正交表為被試分配實驗環境，并在實驗結束后收集和整理相關數據。

6）填寫測試后問卷并進行訪談。了解被試對實驗過程的滿意度，問題包括是否享受實驗過程，以及對創新表現和創新持久度是否滿意等。問卷填寫結束后進行簡短的訪談，了解被試對醍醐卡的看法和建議。

圖4 實驗場景

4 實驗結果及分析

本文邀請了3名設計學研究生來對被試產出想法的創新性進行評分，并對結果取均值來作為被試總的創新性得分。此外，由于生理數據的尺度不一致，且在實驗中存在漏采集的情況。因此，對生理數據進行歸一化處理（極差變換法），并對缺失值進行均值插補。

4.1 創新性分析

通過表4可知，醍醐卡以及他人想法兩個因素均對想法創新性有顯著影響，且醍醐卡的影響更為顯著。通過進一步的極差分析發現，使用醍醐卡（=0.275）以及借鑒他人想法（=0.242）對想法的創新性是有正向作用的，該結果也說明了提升個體創造力的最優方法是在使用醍醐卡的同時借鑒他人的想法。

表4 實驗結果的多因素方差分析

Tab.4 Multivariate analysis of variance of experimental results

注：*表示<0.05；**表示<0.01。

上述結論驗證了假設1和假設2，即提供醍醐卡和他人想法作為靈感刺激能夠提升被試產出想法的創新性。通過對創新性各子維度的進一步分析，發現醍醐卡對想法的新穎性（=0.049*）有顯著的提升效果，而對可行性和有效性則影響不大。該結果似乎說明了醍醐卡能夠幫助用戶激活遠距離概念，但是這一推論仍需要通過對被試思維過程的觀察來驗證。

4.2 生理數據分析

由于創意的生成是相對黑箱的，無法確切地知道個體在認知層面是如何思考的，所以選擇了情緒（包括GSR和面部表情）和腦波兩個生理指標來對思維過程進行觀察。提取了醍醐卡呈現后2 s內及其他時間段內的生理數據進行方差分析，結果顯示卡片呈現后被試大腦中的低頻α波占比（=0.001**）以及GSR水平（=0.000**）均有顯著提升，且面部表情也更加積極。該結果說明了使用醍醐卡不僅可以促進思維靈活性，同時也有助于激發靈感。該結果也從側面印證了醍醐卡的工作機制，即通過激活遠距離概念來提升用戶產出想法的新穎性。

本文還分析了不同類型的卡片對被試思維過程的影響。結果顯示，迭代法相關卡片雖然能夠提升被試的GSR水平，但是呈現后被試腦中的低頻α波占比要低于無刺激時的水平，顯示迭代法相關卡片可能不適合在個人腦暴中使用。此外，組合法相關卡片在提升被試腦中的低頻α波占比以及情緒水平（Valence）方面都要優于其他類型卡片，能夠更好地提升用戶創造力。

表5 不同類型卡片刺激的方差分析結果

Tab.5 Anova results for different types of card stimuli

注：*表示<0.05；**表示<0.01。

5 醍醐卡應用實踐

為了驗證醍醐卡在設計實踐中的適用性，組織了一場線下頭腦風暴，主題是“幫助醫護人員給兒童打針”。14歲以下兒童的認知和自控能力有限，在打針時可能會產生強烈的情緒反應，給醫護人員的工作帶來不便。要求參與者利用醍醐卡來產生解決該問題的創意，并在腦暴結束后繪制最終方案的草圖。

腦暴過程一共產生了6個想法，包括針筒玩具設計，即將針筒設計成可組裝的趣味玩具，通過動手過程來緩解兒童對針筒的恐懼以及等待打針的焦慮；兒童發泄室設計，即設計一個專門的發泄室，讓兒童在打針前就將負面情緒宣泄出來；無痛針頭設計，即通過許多細小針頭的組合來緩解兒童打針時的痛感等。腦暴小組最終確定的解決方案是如圖5所示的“發射宇航員”app設計，其靈感來源于列舉法中的缺點逆用卡片。一般認為，兒童哭鬧是一種負面行為，需要通過安撫或批評來制止。而“發射宇航員”app則扭轉了這一觀點，認為相關行為是自然且合理的：當兒童哭鬧的時候，家長或醫護人員可以打開app，并告知兒童可以通過聲音的“能量”將app中的宇航員送入太空。這種方式不僅可以給兒童帶來積極的行為反饋，同時也能通過游戲化的方法引導兒童正確地宣泄情緒。

圖5 實踐案例

腦暴結束后，還邀請參與者填寫了一份評價醍醐卡的問卷，并進行了簡短的訪談。根據問卷結果，得到了如圖6所示的雷達圖。該圖顯示，參與者對醍醐卡的啟發性、易理解性和有效性是相對滿意的，同時認為使用醍醐卡能夠幫助他們從比較新穎的角度思考問題。此外，通過觀察腦暴過程，發現參與者對醍醐卡的依賴性是存在差異的：有些參與者會頻繁地使用醍醐卡，而有些參與者則很少使用。目前醍醐卡沒有提供明確的使用指南，這可能導致了部分參與者對卡片的使用不夠充分。

圖6 醍醐卡評分

6 結語

本文設計了一套輔助創意生成的卡片設計工具，并將其命名為“醍醐卡”。通過實驗，發現使用醍醐卡能夠幫助被試激活遠距離概念，提升想法的創新性。本文還對不同類型卡片的有效性進行了分析，結果顯示組合法相關卡片更能激發靈感、促進思維的靈活性，而迭代法相關卡片則表現較差。然而在應用醍醐卡的過程中，發現部分參與者對醍醐卡的使用并不充分，推測是缺少使用指南導致的。該問題也說明了目前醍醐卡的設計并不完備，仍需在不斷的探索和實踐中持續迭代。

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Design of Card-based Design Tool to Assist Idea Generation

WANG Jin-long, SUN Wei

(Department of Industrial Design, Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100080, China)

There is a black box for generation of ideas. The work aims to design a set of card-based design tool to help users activate long-distance concepts and enhance the creativity of ideas. First, participants were invited to summarize the idea generation techniques screened in this work into short questions or suggestions; then items that did not meet the requirements were scored out by rating; finally, the card sorting method was used to divide the final reserved questions or suggestions into four categories: combination, provocation, iteration and enumeration, and the card-based design tool was generated according to this classification. In order to explore the effectiveness of the design and the best use situation, the orthogonal experiment method was adopted. In addition, to observe the impact of the scheme on the thinking process, the brain waves, galvanic skin response and facial expression data of the subjects in the experiment were collected. Both using this design (=0.275) and borrowing ideas from others (=0.242) could improve the creativity of ideas, and the impact of the design was more significant. This design can not only enhance individual creativity, but also apply to team innovation.

card-based design tool; idea generation techniques; orthogonal experiment; physiological indicators

TB472

A

1001-3563(2023)04-0099-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.04.012

2022–09–14

王金龍（1994—），男，研究生，主攻交互設計研究。

孫煒（1972—），男，副教授，主要從事產品設計研究。

責任編輯：馬夢遙