原案分析：認(rèn)知科學(xué)視域下設(shè)計(jì)思維的研究方法

孔祥天嬌

人類的大腦就像一個黑箱子，無法透明地顯示出其思考的過程，如何將此類內(nèi)隱活動外顯出來，始終是設(shè)計(jì)學(xué)界關(guān)注的問題。設(shè)計(jì)思考過程的研究，目的在于探討設(shè)計(jì)師做設(shè)計(jì)時，整個智慧醞釀、知識運(yùn)作、尋找策略、付諸行動并實(shí)現(xiàn)結(jié)果的心智現(xiàn)象。本文將通過明確設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思維、認(rèn)知科學(xué)及設(shè)計(jì)認(rèn)知的概念及其間的相互關(guān)系，引出當(dāng)前在設(shè)計(jì)思維的研究領(lǐng)域中最嚴(yán)謹(jǐn)有效的方法——原案分析法。

1.設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思維與認(rèn)知科學(xué)

關(guān)于設(shè)計(jì)最簡單的定義，就是一種有目的的創(chuàng)作行為。而這一行為，我們每個人都可以并且都在踐行。例如老師排布桌椅供學(xué)生課上討論，或一個企業(yè)家構(gòu)思公司運(yùn)營方案，亦或更新個人網(wǎng)頁的布局時，我們都在設(shè)計(jì)。對于設(shè)計(jì)的理解也可以從內(nèi)外兩個角度來看，一個是從內(nèi)在的心智活動過程來看待設(shè)計(jì)，另一個是根據(jù)外在的目標(biāo)對象來分析。其中內(nèi)在的心智活動就是設(shè)計(jì)者在內(nèi)心所進(jìn)行的所有思量、推理和權(quán)衡；外在的則體現(xiàn)在設(shè)計(jì)者為了達(dá)到某些目的所創(chuàng)造出的實(shí)物。前者的內(nèi)在過程是指邏輯性的心智推理活動，后者則是心智活動之后所得到的結(jié)果。最終在心智層面經(jīng)過對一系列信息的系統(tǒng)化處理，在設(shè)計(jì)者心中合成一個結(jié)果，進(jìn)而創(chuàng)造出一個能滿足一定要求的人造物品。而這些在設(shè)計(jì)者的內(nèi)心所經(jīng)歷的心智過程就是設(shè)計(jì)學(xué)界所稱之為的設(shè)計(jì)思維。

圖1 問題解決信息處理程序

圖2 設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思維、設(shè)計(jì)認(rèn)知及認(rèn)知科學(xué)概念關(guān)系分析圖

根據(jù)上述對于設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)思維的概念界定，可以將設(shè)計(jì)思維更多地理解為一種內(nèi)在的心智行為過程。因此，如何將此類內(nèi)隱活動外顯出來，成為設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域的學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注的問題。從20世紀(jì)50年代初開始，設(shè)計(jì)學(xué)界就已經(jīng)關(guān)注到認(rèn)知科學(xué)(Cognitive Science)領(lǐng)域的相關(guān)研究。這是一門研究關(guān)于信息在大腦中如何形成并完成轉(zhuǎn)路過程的綜合性學(xué)科，它指出人的行為都被一個相應(yīng)的思維過程所支配，人類行為的變化是可觀察的，并且通過行為的變化可以推斷出人的內(nèi)心活動和思維過程。近年來，認(rèn)知科學(xué)已經(jīng)在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究里產(chǎn)生一些作用。它對設(shè)計(jì)者如何認(rèn)知設(shè)計(jì)問題，如何學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，如何產(chǎn)生有效的設(shè)計(jì)成果，和如何在設(shè)計(jì)中使用不同的解決方法，都有一些研究成果產(chǎn)生。

2.設(shè)計(jì)認(rèn)知與原案分析法的出現(xiàn)

在不論任何領(lǐng)域的設(shè)計(jì)過程中，免不了有許多問題存在，于是設(shè)計(jì)者就要逐一各個擊破，這就是所謂的“解決設(shè)計(jì)問題”了。而在設(shè)計(jì)師看似不規(guī)則的設(shè)計(jì)過程之下，仍可識別出普遍共通的信息處理程序。解決問題的信息處理理論主張，欲充分解釋所觀察到的人類行為習(xí)性，可借由提供一份原始的信息進(jìn)程表單，用以說明與某種行為有關(guān)的認(rèn)知（圖1）。換句話說，在對解決問題的行為做出解釋時，首先需要的是必要的認(rèn)知過程。因此認(rèn)知科學(xué)和設(shè)計(jì)過程的研究息息相關(guān)。20世紀(jì)70年代，設(shè)計(jì)學(xué)界的學(xué)者開始運(yùn)用認(rèn)知科學(xué)與人工智能的研究成果及研究方法，從事設(shè)計(jì)活動研究，于是便產(chǎn)生了一個新的研究領(lǐng)域——設(shè)計(jì)認(rèn)知（概念關(guān)系分析如下圖2）。

設(shè)計(jì)認(rèn)知，從本質(zhì)上講，是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)意圖的驅(qū)動下，經(jīng)過復(fù)雜的思維活動，將一些觀念構(gòu)思、抽象符號、形體或形式，轉(zhuǎn)換成人造物或問題解決方案的過程。[1]這個過程包含大量的認(rèn)知活動，并且都是在思維層面進(jìn)行的。由于我們無法直接接觸到思維層面的活動，告訴我們大腦是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的，因此，對于思維的研究就需要一個中介，也就是尋找一種可以收集到有效資料的方法,去清晰明辨大腦中思維層面里的作業(yè)程序。經(jīng)過認(rèn)知心理學(xué)家赫爾伯特·西蒙（Herbert A. Simon）和艾倫·紐厄爾(Allen Newell)的共同努力,一個相當(dāng)復(fù)雜但有效的研究方法就出現(xiàn)了,這就是原案分析 (protocol analysis)。“原案分析”[2]在意譯及字譯上比較相得益彰,從字面上大概就可以貼切地表達(dá)出其韻味，亦即把原作品的創(chuàng)作過程一五一十地用口語或者草圖的形式記錄下來再做分析。如果要去了解在設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)槟男┮蛩氐拇嬖诘靡越鉀Q問題，則認(rèn)知科學(xué)和原案分析是最好的研究工具。

3.原案分析：認(rèn)知視域下的思維數(shù)據(jù)收集方法

自19世紀(jì)后期開始，早期對意識感興趣的認(rèn)知學(xué)專家采用內(nèi)省的方式作為資料收集的方法，主要是分析和收集內(nèi)省者的自我報(bào)告來解釋其心智活動，稱之為內(nèi)省式報(bào)告法（introspective verbalization）。這個方法是安排一個實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)者去詢問受測者對于一些已發(fā)生的事情之行為原因。但這個方法很快就被淘汰了，因?yàn)榇朔椒ㄊ窃谶^程結(jié)束后而做的回憶和反省，人們不可能準(zhǔn)確地記住當(dāng)時的想法，并且也難免會出現(xiàn)敘述者增減其中過程的問題。于是回溯法（retrospective verbalization）興起了?；厮莘ㄊ谴龑?shí)驗(yàn)進(jìn)行之后，借由詢問或回想的方式，以口語敘說處理時的認(rèn)知過程。這個方法是要求受測者完成一項(xiàng)或全部任務(wù)時，描述所用的策略，因此所收集的資料是由受測者從記憶的思維中獲得的。這一點(diǎn)與內(nèi)省法相同，也容易流于理由化，而且回溯法對當(dāng)前知識與過去知識會產(chǎn)生混淆，從而造成分析和推理階段的困難。

為了解決這個問題，“有聲思維”法（Think-aloud method）流行起來。這個方法是讓受測者專注于解決提前安排的任務(wù)（如解決算數(shù)問題），同時要求其同步用口語述說問題解決的詳細(xì)思考過程。也就是要求受測者必須用邊做邊說的方式，將內(nèi)心的思維歷程全部以口語的形式敘述出來，研究者再利用這些資料進(jìn)行分析。實(shí)時的敘述報(bào)告確實(shí)比前面兩個內(nèi)省或回溯的方式更能夠貼近真實(shí)思維的過程，但是顯然，即使是一個實(shí)時的口頭報(bào)告也不能完整地表達(dá)出一個人的思維過程，因?yàn)橛行┫敕ú⒉荒軌蛲耆谜Z言準(zhǔn)確地表達(dá)出來。

由此，在思維認(rèn)知的研究中，原案分析被視為能在一定程度上避免以上問題的好方法。其中，語言描述被記錄在原案中，然后再進(jìn)行分析。原案分析法是在實(shí)施有聲思考的基礎(chǔ)上，研究者利用錄影、錄音或現(xiàn)場筆錄的方式，將受試者的操作步驟、想法、計(jì)劃等逐字記下，錄音、錄影的內(nèi)容則需轉(zhuǎn)成文字內(nèi)容，再據(jù)此推論其認(rèn)知過程與行為。根據(jù)美國心理學(xué)家安德斯·埃里克森（Anders Ericsson）的說法，“原案分析是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒?，可以將思維序列的口頭報(bào)告作為思維數(shù)據(jù)的有效來源?！盵3]它是對過程進(jìn)行比較而不是試圖提出概括性的結(jié)論。

以設(shè)計(jì)活動為例具體地說，原案是指問題解決者在解決某個問題時，借由錄音、影像資料轉(zhuǎn)換成文字資料后，對問題解決者所從事的活動及時間順序等描述，原案分析旨在掌握解決過程。當(dāng)研究者收集解決問題的原案時，研究者除了收集解題者的答案外，更重要的是解題者到底做了什么事情以獲得答案。例如手繪、分解問題、搜集資料，問題解決者以何種程序來進(jìn)行?；谟新曀伎嫉脑富蚩谡Z原案，是問題解決者被要求以有聲思考的方式說出解決此問題或執(zhí)行其大腦中任何想法，不管此想法是如何的瑣碎，將其口述的內(nèi)容錄音后所轉(zhuǎn)錄成的文字資料。雖然口頭數(shù)據(jù)不能完全代表思維，但這個方法確實(shí)可以獲取到無法以任何其他方式獲得的信息。因此，在認(rèn)知科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和其他相關(guān)認(rèn)知學(xué)科中，原案分析已經(jīng)成為收集第一手而且是原始數(shù)據(jù)的最有效的方法。

4.原案分析在設(shè)計(jì)研究中的應(yīng)用

原案分析法在認(rèn)知心理學(xué)的領(lǐng)域中，已有一段時日被用來研究人類解決問題并探討認(rèn)知活動。許多研究設(shè)計(jì)過程的學(xué)者也都采用此方法做出了許多有價(jià)值的研究成果。其領(lǐng)域涉及建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、資訊工程、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)和教育界學(xué)者所做的研究，都增進(jìn)了對設(shè)計(jì)過程的了解。

經(jīng)過以上領(lǐng)域的研究應(yīng)用，原案分析已經(jīng)被設(shè)計(jì)研究界所重視，特別是在《設(shè)計(jì)研究季刊》中已經(jīng)登出采用此方法所做出的一些研究成果之后。其中最早的原案分析法的運(yùn)用范例是1994年《設(shè)計(jì)研究季刊》的主編奈杰爾·克羅斯（Nigel Cross）和荷蘭代爾夫特大學(xué)合作利用代爾夫特的工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室所做的設(shè)計(jì)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)研究。參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的有兩個單元組。一個是單一設(shè)計(jì)師，另一個是由三人組成的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一款可攜帶的，用于幫助人們在山地自行車上扣牢所攜帶背包的固定裝置。然后把兩個小時的設(shè)計(jì)過程錄制成視頻，邀請幾位學(xué)者參與一個工作坊，研究原案分析的實(shí)質(zhì)尤其專注于資料分析部分。在該工作坊，錄制好的設(shè)計(jì)原案實(shí)驗(yàn)錄像帶和轉(zhuǎn)化好的口語陳述數(shù)據(jù)被拷貝成套分別寄給參與小組，讓學(xué)者們以他們自選的形式各做分析工作。其分析方向有偏重團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)資料，去分析工作組隊(duì)中團(tuán)隊(duì)社交活動和設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)；有探討連續(xù)性舊知識的重復(fù)使用，亦即有些知識群在資料中顯示出已經(jīng)被使用過，而且再被重復(fù)使用在新設(shè)計(jì)里；也有偏重分析視覺圖案和原案口語資料的交互存在，以及感官影響設(shè)計(jì)決策的選定。

如此豐富的20種分析結(jié)果確是在單一的一套原案資料中產(chǎn)生的。代爾夫特大學(xué)的這一實(shí)驗(yàn)充分證明了原案分析是一個非常豐富的數(shù)據(jù)庫，有潛力提供不同的研究探索題材，同時也清楚地證明了原案分析是一種以觀察經(jīng)驗(yàn)為主，研究設(shè)計(jì)活動的精確嚴(yán)密工具。

5.結(jié)語

除了原案分析法，其他收集思維數(shù)據(jù)的方法有回顧式口語分析、采訪面談、觀察法、手勢分析，等等。相較于這些方法，如果嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪\(yùn)用，原案分析是最可靠和有效的。它要求受測者將他們的想法直接用語言表達(dá)出來，而不是試圖提供多余的解釋，并且系統(tǒng)地進(jìn)行解析和編碼。在這些條件下，我們可以較真實(shí)地探究思維的過程和序列，這是通過其他方法做不到的。但從上述案例的運(yùn)用過程中也可以明顯地看到原案分析法是一個費(fèi)時費(fèi)力的研究方法，要求多位受測者參與，做多重實(shí)驗(yàn)以觀察一個相同設(shè)計(jì)課題中共通的設(shè)計(jì)形態(tài)，是高代價(jià)的。

因此，我們必須清楚地認(rèn)識到，作為一種研究方法的原案分析只限于短暫的時間——不超過幾個小時。幸運(yùn)的是，對認(rèn)知過程的研究也不需要長時間的拉伸，而且因?yàn)榉治鰡卧苄?，所以在相對較短的時間內(nèi)就可以獲得足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)分析單元。綜上所述，如果研究對象是從認(rèn)知的角度來探究設(shè)計(jì)思維，原案分析仍是最為合適的一種方法。

注釋：

[1]李發(fā)權(quán),熊德國,熊世權(quán).設(shè)計(jì)認(rèn)知過程研究的發(fā)展與分析[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2011(20):24-27

[2]“原案”意指文件的原稿，也是一個條約、協(xié)議或相似文件于批準(zhǔn)承認(rèn)之前的初稿。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，它意味著確定數(shù)據(jù)項(xiàng)的格式，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)律。

[3]Gabriela Goldschmidt. Linkography：Unfolding the Design Process [M]. Massachusetts: MIT Press,2014.52