设计认知过程研究方法之探析

张 旸（南京林业大学 艺术设计学院， 江苏 南京 210037）

王受之指出我国的设计教育中的问题是：“同质化单一化的教学”，这也是我们在设计研究中的“同质化单一化”的问题。我国当前的设计研究领域，研究范围、方法、和思路都相对较为固定，缺少系统的研究方法体系。从中国知网数据库的检索情况来看，以“艺术设计”为主题进行粗略搜索，发现主要文献可大致分为三类：其一，近四成文献与设计教育研究相关；其二，近三成文献与设计、艺术、设计艺术、或美术史研究相关；其三，另外还有一小部分涉及设计理论、方法、思想、文化、行为等相关研究。在这些文献中，除了与史论相关的研究有其普遍采取的历史性研究、文献工作等特定的研究方法，占有较大比例的设计教育研究则普遍关注的是提供教学如何进行的案例、教学成果的案例，以及国外设计课程的设置与实施，而相对缺少的是如何系统深入地进行案例分析，从而建构理论。因此所提建议只能基于表面信息的借鉴或评论，其可借鉴性和普遍适用性都相对较弱。同样的，设计理论方法等相关研究则比较关注某一特殊设计行为的设计方法（如海报设计方法研究，包装结构设计方法研究等），倾向于对某种技艺或技术的描述，无法上升到方法论的层面，因此这类研究不具备理论价值，而仅停留于表面信息的记录与传递。可以说，在设计教育研究中，我们的关注点仍然非常狭隘，忽略了教育本身的意义，即教育学自带的心理学、认知学、行为学等专业属性；而在设计理论方法研究中，我们往往又忽略了其所带的社会学属性，因此导致了方法的局限性（以田野考察、案例分析为主）。此外，由于本身缺少方法论意识，因此在研究过程中，往往有方法无分析，或无方法地随意分析，这也进一步导致了研究方向的局限性。这样，设计学研究就会逐渐沦为费尽心力堆砌文献、观察记录而缺少应有的讨论与思考。

针对上述问题，本文选取自2000年来发表于国际上具有影响力的设计类期刊中的9篇具有代表性的文献，重点分析介绍这些文献的研究目的和问题，所应用的研究方法，以及他们的数据分析策略。这些研究的主要方向正是我国目前在设计教育研究与设计理论研究领域所忽略的，但在设计研究中却是极为重要的议题，即设计思维与认知过程研究。希望通过将这些研究呈现于读者面前，引发中国设计研究者新的思考，并为设计研究提供新的思路。这9篇文献又细分为三个方向：（1）设计认知过程研究；（2）设计知识形成的认知过程研究；（3）设计知识与创意。

一、设计认知过程研究

文献1、设计问题解决过程中的认知模式：基于网络的认知地图所带来的启示(Kim与Kim，2015②本文所引用之国外学者观点均以其原名出现，便于读者后期查阅原著。)

这篇文献基于设计研究中一个实际的问题，即尽管在设计领域普遍承认设计案例的重要性，并将在设计过程中运用合适的案例看做是设计师的一项基本能力，但是对于现有相关的设计案例如何解决设计问题以产生创新思想这一问题仍然缺乏详细的研究。因此，在这篇文献所涉及的研究中，试图寻找设计师的认知特征，并力求对其进行一定的分类。这项研究对24名工业设计硕士阶段学生布置了不同的设计任务，并要求他们在规定时间内完成。其次，运用语言文字来记录这些设计师完成设计任务时候的思维过程。该研究运用了一种创新的分析方法——“认知地图”来分析所收集的语言信息。该方法主要分析设计师的认知过程，特别是各种元素，例如设计案例、设计说明和设计师的想法是如何以网络化的方式联系在一起的。这项研究的最终结果归纳了四种不同的认知风格，即开拓型、寻宝型、选择型和探索型。

文献2、平面设计中的视觉可达性：客户与设计师之间失败的沟通(Cornish, Goodman-Deane,Ruggeri, 与 Clarkson, 2015)

这篇文献介绍了一项验证性研究。它针对平面设计人员与客户之间沟通不方便的问题，提出了产品设计中缺乏视觉可达性的问题。该研究主要采取调研的方法，对122名平面设计师和客户进行调查，从而验证了这一假设。因此，该研究最终提出在平面设计领域有必要创建更具包容性的途径，以便实现无障碍设计，并通过道德规范来约束和改进客户与设计师之间的沟通。

文献3、探索设计过程中的研究方法：明确路径法与潜在路径法的比较(Cash与Snider，2014)

该文献探索了在设计活动中两种常用但往往独立使用的研究方法。作者首先建立了这两种方法的概念框架，并提出将这两种方法联系起来的方法是从数据上考虑它们的解释顺序，如第一阶段(原始特征)、第二阶段(模式)、第三阶段(决策)（图1）。接下来，研究人员采用观察法，对选定的硕士研究生布置相应的设计任务，并对他们的设计行为进行观察，其目的是为了比较这两种方法的优缺点（图2）。该研究的主要结论为实现更有效的设计结果提出了四种组合方法（图3）。

文献4、设计师在绘制草图过程中的感知：眼动实验对创意片段理论的检验(Sun, Xiang, Chai, Yang,与Zhang, 2014)

该研究提出的问题是：根据创作片段理论，草图可以被建模为一个创造性的片段图示。然而，设计师如何看待草图，以及他们的感知是否与创意片段图示相对应，是当前研究中尚未被引起关注。研究者认为， 设计师的眼球运动可能会在创意片段图示的不同分支上表现出不同的特征，因此该研究试图通过一个实验来检验几个相关的假设（图4）。在这个实验中，记录了参与设计人员的眼球运动（图5），发现他们的眼球运动与图示的片段相关，从而为创造性片段理论提供了令人信服的证据。这项研究采取了形象化数据分析方法，同时也运用统计分析进行了“相关性”检验。

图1 创建两种方法的概念框架

图2 两种方法的使用比对结果（统计学方法：相关性检验）

图3 基于数据分析后的理论建立：两种方法的四种结合方式

图4 眼动实验实施程序

图5 实验原始数据记录

二、设计知识形成的认知过程研究

图6 左上：初级设计师草图；右上：中级设计师草图；下：专家设计师草图

文献5、产品设计方面的专业知识发展——战略知识与领域知识的联系(Popovic, 2004)

这篇文章旨在研究早期概念产品设计阶段的设计师活动，从而探索在这一过程中策略性知识和特定的设计专业知识是如何被使用的，以及它们之间的联系。由具有不同专业水平(新手、中级和专家)，设计师创建的产品概念草图实际上反映并识别了不同专业层次设计师的知识关联模型和相关特征。该研究通过比较新手和专家设计师使用专业知识和策略性知识的方式，发现运用特定领域知识是不同设计水平之间的一个区别因素。该研究还强调了在教育过程中新手设计师(大一本科生)是如何适应和改变他们使用特定领域知识和策略的方式，最终成为专家(大学四年级)。因此，这项研究选择视觉工作分析的方法来探讨研究问题。设计工作(绘图稿)是从本科设计学生中挑选出来的（图6），并采用图式方法进行可视化工作分析（图7）。

图7 上四组：对初级设计师草图的分析；中四组：对中级设计师草图的分析；下四组：对专家级设计师草图的分析

文献6、影响设计专长发展的条件：以室内设计专业学生为例(Smith，2015)

文献6的作者对38名室内设计专业学生进行了深入访谈，了解他们在设计教育中的经验，旨在分析“什么条件对设计专业知识的发展产生了最大的影响”。分析发现，参与者认为，“个人知识和技能”是主要的影响因素，而“支持性人际关系、教学文化、资源”被认为是次要因素。该研究最终的结论是，设计方面的专门知识并不仅仅是通过增加个人知识而获得的，更重要的是，它非常依赖人际关系的发展，以充分利用现有资源增加实现个人知识发展的机会。

文献7、设计专业知识与技能：文献综述(Cross，2004)

在这篇文章中，作者对一系列与设计认知过程有关的设计研究进行了全面的文献综述。这些研究大多采用了协议研究（protocol research）的方法。例如,Christiaans与Dorst对初级（本科一年级）和高级（本科第三年）工业设计学生进行的协议研究表明，大多数初级设计专业学生往往难以从收集信息转向实际设计自己的产品；Atman与Chimk的关于设计过程中的信息处理的协议研究表明，与大一学生相比，高年级设计学生收集的信息范围更广，从而产生了更好的设计效果；据Ahmed、Wallace和Blising的研究发现，经验丰富的设计师在将其作为产品设计实施之前，将采用更具有战略性的方法来确保设计是值得的，而新手则大多采用“试错”的方法。Goel与Pirolli的协议研究邀请了工程师、建筑师、以及设计人员，并强调了递归构建和重构问题的重要性。Fricke的协议研究则发现，设计方案太少或太多都不会带来好的设计，因为二者都属于较弱的策略，因此，保持平衡状态对于实现有效的设计至关重要。

这些研究分别根据特定的研究问题和目的而采用了不同的方法。例如，其中有的研究采用“大声思考”的方法获取数据，有些则采用深度访谈收集数据，或者运用自我报告的实验方法。

三、设计知识和创造力研究

文献8、创造力可以被教授吗？(Osmond与Bull，2013)

本文主要探讨“如何培养学生的创造力”，以寻求提高工业设计专业学生创新能力的途径。作者认为创造力是因不同领域而异的，因此他们通过评价设计产物的创造性来衡量创造力。正如作者所声称的，创造性设计是通过相关的专门知识、技能或能力来表现的。例如，音乐中的创造力是通过音乐领域的特定天赋来表达的，写作中的创造性是通过叙事的组织来表达的。因此，作者认为，在讨论创造力是否可以被教授之前，需要定义一个属于某一领域的“创造基线”。基于这一假设，作者希望探讨在工业设计领域“空间理解”是否可以是“创造基线”，从而作为该领域的“阈值知识”。如果答案是肯定的，那么就可以通过培养学生的“空间理解”能力来培养创造力，并通过测量学生的空间理解能力水平来衡量学生的创造力是否有所提升。这样，学生的创造力就会随着相关能力的发展而提高。

针对上述问题，该研究对考文垂艺术与设计学院的设计人员进行了采访。研究发现，“空间理解”既无法作为运输和产品设计专业的“创造基线”，也不被认为是该领域的“阈值概念”。由于收集到的反馈意见如此不同，很难得出一致的结论。然而，这项研究还是确定了几个与“空间理解”相关的知识组合，因此该研究最后建议这些相关知识可以作为早期在申请过程中检验学生技能的标志。

文献9、设计过程中的创造力以及知识的角色：设计专家的塑造(Christiaans与Venselaar, 2005)

在这项研究中，作者调查了设计领域中创造力与领域知识之间的关系。为了实现研究目的，作者分析了大一设计专业学生的知识范围以及设计评价标准(以创造力为衡量标准)。

在本研究中，学生的设计项目报告是判断他们习得设计知识的主要数据来源。两位专家分别独立地对报告进行评价，并将这些知识进行分类，包括“基本”知识、“设计”知识和“一般过程”知识。研究对两位专业评审的评审结果也进行了一致性比较，以作为证明该评价是否值得信赖的参考。此外，为了收集学生设计质量的相关数据，该研究还采用了Amabile的“共识评估技术”(CAT)来测量设计产品的创造性。最后该研究使用统计方法进行相关分析，以验证研究假设。这项研究发现创造能力强的学生往往更好地掌握了关于“一般过程”知识。

四、评述与总结

通过对上述文献的分析发现，在设计认知研究领域，协议研究、视觉工作分析、访谈，调查和观察法等研究策略均被应用在不同的研究中。这些方法与其相应的分析工具综合归纳于表1。

表1 设计认知过程研究方法综述

从总体上看，这些研究所选择的方法符合其研究目的，针对各自所需解决的研究问题，并符合一定的研究设计情境。就像文献1、5和6所代表的研究遵循的方法应是解释性的，因此采用特定的定性研究方法，如访谈，并遵循建构的研究范式。他们的目的是确定学生/教师对其设计经验的深入反馈，或收集关于具体意见的信息。例如，Popovic(2004)通过可视化工作分析调查设计过程中应用的两类知识。文献2和4的作者则采用定量方法进行实验或调查研究，例如Cash和Snider(2014)采用了“观察”的方法，其中包括调查者在设计研究中进行人工工作的活动。此外，一些研究则采用混合的方法，即定性与定量相结合，如文献9中Christiaan与Venselaar的研究。

“协议分析”在这个领域应该是使用最为广泛的方法。这种策略经常用于研究无形的认知过程。它起源于信息处理理论，它从信息处理的角度，包括新输入的信息和存储在记忆中的信息(如知识)，来检查人类大脑是如何工作的。正如Ericsson与Simon (1993)所提议的那样，通过要求人们在执行一项任务时“大声思考”，就可以记录和分析个人信息处理的相关的几个方面。因此“大声思考”是协议分析研究中收集数据的主要方法。在Cross（2004）对设计研究的文献综述中，讨论的大多数研究的目的是检验新手设计师和专家设计师之间的差异，抑或是描述设计过程中的专家行为，而这些研究基本上都是通过应用协议研究来进行的。

然而，在这一研究领域中，运用实验或调查方法来进行定量研究的案例仍然是少数的。因此Razzouk与Shute （2012）总结道：设计理论研究中的关于认知过程的大多数研究都是定性的，采用协议分析法。而他们进一步指出，这些方法也有一些局限性，特别是运用在调查设计活动的时候。该观点与Smith（2015）的观点不谋而合，即他们都认为从定性方法中获得的结果虽然有助于开拓新的理解方式，但并不能提供一种更具普遍意义的结论。同样，Liu（2015）也从样本角度指出，该领域现有的研究方法仅限于基于实践活动的协议分析，而相对缺少基于较大数量样本进行测量和分析的实证研究。因此，从定性方法获得的结果只能支持特定的背景，然而，这些研究却笼统地说明了其结论，而没有包括任何这一研究发生的背景。

此外，从这些文献的结构来看，他们普遍遵循着这样一个写作思路，即1）研究的背景介绍：这一部分主要提出研究的范畴以及针对的问题；2）文献分析：这一部分在背景介绍的基础上，辩证地分析当前该研究领域的相关研究成果，指出其可借鉴之处与疑点，并在此基础上提出相关假设或研究目标；3）在文献分析的基础上设计这项研究所应采取的方法，并作合理论证；4）描述研究过程并呈现研究的数据及结果；5）根据研究结果，再结合前期文献工作中发现的相关疑点，对此次研究结果展开讨论；6）指出本次研究的不足之处；7）总结本次研究的结论对该领域的主要贡献，并指出在此研究的基础上展开新研究的潜在可能。这样的写作模式虽然看似拘谨，但实际的应用价值却十分显著。研究者完全可以根据自己的研究需要有目的，有选择地阅读文献。他们可以迅速地在文章中看到自己想要看到的信息。例如某研究需要相关理论来支持自己的观点，那么在阅读文献的时候就可以直接锁定文献的“结果与讨论”的部分，因为这一部分往往是作者通过自己的研究产生新观点，形成新理论的部分；而一些研究者在建立项目的初始阶段，完全可以参考文献中指明不足或是结论部分，因为这个部分通常会提供进一步研究的方向与建议。

综上，本文详细分析了9篇具有代表性的关于设计认知过程研究的文献，这些研究遵循一定研究体系，这点从他们的表达结构上不难把握。尽管该领域在研究方法上仍然存在一定的局限性（研究方法总是不断地发展与完善），这些研究能够根据各自不同的研究议题采取了相应的研究方法与分析手段，即采用的方法各异。他们的研究目的、研究方法、分析方法之间逻辑关系密切，理据充分，并最终都提出具有借鉴性、前瞻性、和理论性的观点和建议，这一点是非常值得我们学习与借鉴的。