功能詞對設(shè)計思維的啟發(fā)效用研究

牛紅偉，郝佳，王璐，周詠佳

（北京理工大學(xué) 工業(yè)與智能系統(tǒng)工程研究所，北京 100083）

創(chuàng)意生成是設(shè)計過程的關(guān)鍵階段，該階段生成的設(shè)計方案將對后續(xù)階段產(chǎn)生重要影響[1]. 現(xiàn)有研究表明，創(chuàng)意生成是一個復(fù)雜的認(rèn)知過程，容易受到設(shè)計者以往知識和經(jīng)驗以及設(shè)計問題相關(guān)的外部信息的影響[2]，提供合適的外部激勵信息可以啟發(fā)設(shè)計者，幫助其快速獲取具有創(chuàng)新性的設(shè)計方案[3-6]. 目前，研究者采用的外部激勵信息類型主要有視覺刺激(圖片、草圖、顏色等)和文字刺激(單詞、詞組、故事等)等[7]. 然而，何種類型的外部激勵信息的啟發(fā)效用最好，至今仍沒有一個統(tǒng)一的定論.

近年來，針對文字類激勵信息對設(shè)計思維的啟發(fā)效用研究在認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域以及設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)有較深入的研究[8]，并發(fā)現(xiàn)文字可以影響設(shè)計者的內(nèi)部認(rèn)知過程[9]. 考慮到文字在大多數(shù)情況下是容易獲取和提供的[10]，因此文字類激勵信息可被用在設(shè)計過程的不同階段，如需求收集階段[11]、概念生成階段[12]、設(shè)計表示階段[13]等.

產(chǎn)品設(shè)計是一個功能驅(qū)動的過程，功能貫穿于產(chǎn)品概念設(shè)計的各個階段, 是概念設(shè)計中最基本的元素[14]. 功能詞是一類與產(chǎn)品功能密切相關(guān)的實意動詞，具有文字類激勵信息的優(yōu)勢，又與產(chǎn)品功能緊密相關(guān)[8,15]. 因此，本文分析了面向功能詞激勵的設(shè)計思維信息處理過程，并通過實驗證實將功能詞作為設(shè)計激勵信息會有較好的啟發(fā)效用. 本文研究的主要問題包括：(1)功能詞作為外部激勵信息會對設(shè)計者創(chuàng)意生成產(chǎn)生怎樣的啟發(fā)效用？(2)功能詞的抽象層次是否會對設(shè)計者的創(chuàng)意生成有不同的啟發(fā)效用？

1 相關(guān)研究

1.1 文字類激勵信息

近年來，文字類外部刺激對設(shè)計思維的影響研究受到領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注. 首先，文字類外部刺激的類型相對多樣，如文本[1]、簡單詞語[10]和故事等.其次，語言類外部刺激的特性劃分相對于視覺刺激來說更為細(xì)致，如抽象程度[4]，相關(guān)程度[4]，詞性[8]等.

CHIU等[8]從大規(guī)模語義詞典WordNet[16]中抽取了具有不同抽象層次的及物動詞和非及物動詞集合，并將其提供給設(shè)計者作為外部激勵信息. 實驗結(jié)果表明，較低抽象層次的及物動詞對設(shè)計者的啟發(fā)效果更為顯著. GOLDSCHMIDT等[1]則重點研究了文字刺激與設(shè)計問題的相關(guān)性對設(shè)計行為的影響效果，實驗發(fā)現(xiàn)，與無刺激條件相比，與設(shè)計問題相關(guān)的文字刺激和與設(shè)計問題無關(guān)的文字刺激均可以顯著提高設(shè)計方案的原創(chuàng)性. 針對這一問題，CHIU等[10]進一步開展了相關(guān)實驗研究，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計問題無關(guān)的文字刺激可以啟發(fā)設(shè)計者更多的創(chuàng)新想法. 在上述研究的基礎(chǔ)上，GUERREIRO等[4]在認(rèn)知實驗中綜合考慮了文字刺激的抽象程度及其與問題的相關(guān)性兩個要素，發(fā)現(xiàn)具備足夠抽象水平，且與特定的設(shè)計問題存在一定關(guān)系的文字刺激對設(shè)計思維具有最佳的啟發(fā)效果.

本文在GUERREIRO等[4]研究工作的基礎(chǔ)上，進一步考慮到文字類刺激中與產(chǎn)品功能密切相關(guān)的功能詞，更加符合設(shè)計過程對產(chǎn)品創(chuàng)新的本質(zhì)需求，具有作為外部激勵信息的巨大潛力，因此重點研究將功能詞作為外部激勵信息對設(shè)計思維的啟發(fā)效用.

1.2 功能詞的演化發(fā)展

早在20世紀(jì)70年代，在設(shè)計科學(xué)領(lǐng)域，研究者就認(rèn)識到構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)詞匯表對模型設(shè)計的重要性，并引入了流詞和功能詞的概念[15,17]. 定義明確的功能詞在問題分解、概念生成、設(shè)計建模和團隊組織等設(shè)計過程中可以起到有效的指導(dǎo)和輔助作用. 在大多數(shù)詞匯表中，功能詞和流詞是兩個重要的部分. 例如，PAHL和BEITZ[18]在非常抽象的層次上列出了5個功能詞(Channel, Connect, Change, Vary and Store)和3個流詞(Material, Signal, Energy). 在此基礎(chǔ)上，HUNDAL等[19]進一步定義了6個功能詞(Branch, Channel, Connect, Change magnitude, Convert and Store/Supply)和44個具體的子功能詞. 此外，ALTSHULLER等[20]通過分析大量的專利，定義了30個功能詞來描述產(chǎn)品.KOCH等[21]則將生命系統(tǒng)理論引入到產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，并用20個子系統(tǒng)功能詞來描述機械產(chǎn)品的功能.

近年來，STONE 和WOOD[22]基于Litter提出的數(shù)據(jù)集[23]形成了一套較為完備的功能詞庫，稱為基礎(chǔ)功能詞(function basis , FB). 基礎(chǔ)功能詞包括功能部分和流部分，功能部分包括8大類24個子類，流部分包括3大類18個子類. 此外，HIRTZ和STONE[13]將NIST(國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所)提出的詞集[24]與基礎(chǔ)功能詞進行整合，形成了更加完善的調(diào)和基礎(chǔ)功能詞(reconciled FB, RFB). 調(diào)和基礎(chǔ)功能詞的功能部分包括8個類和22個子類，流部分包括3個類和20個子類. 上述功能詞庫都是手動創(chuàng)建的，對功能詞的規(guī)模和數(shù)量存在一定限制. MURPHY等[25]則通過自然語言處理技術(shù)從大量專利中提取了1 700個功能詞，構(gòu)造了一組較為完整的功能詞集，彌補了已有功能詞庫數(shù)量上的不足.

1.3 啟發(fā)效用評估

目前，外部刺激的啟發(fā)效用評估方法主要分為兩類，過程評估方法和結(jié)果評估方法[26]. 其中，過程評估方法是分析創(chuàng)意生成的內(nèi)在認(rèn)知過程，如通過對設(shè)計過程中腦電圖和功能磁共振成像狀態(tài)的監(jiān)測來判定設(shè)計者的思維狀態(tài)[27-28]. 但是，該方法存在評估標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、采集設(shè)備對設(shè)計過程存在干擾等問題. 因此，在后續(xù)針對設(shè)計思維的研究工作中，基于結(jié)果的評估方法更為常用.

在設(shè)計結(jié)果評估過程中，設(shè)計草圖是重要的評估對象. 設(shè)計者的知覺、注意、意象、概念形成、思維、記憶等多種高級認(rèn)知心理活動均可以在設(shè)計草圖中有明確的體現(xiàn)，可以說草圖表達(dá)與設(shè)計認(rèn)知活動之間存在密切的內(nèi)在聯(lián)系[29]. 同時，在對設(shè)計草圖進行評估時，多維度評估是十分必要的[10]，其中最普遍認(rèn)可的兩個維度是新穎性和實用性[30]. 新穎性是評估設(shè)計方案的新奇程度，實用性則是評估設(shè)計方案的實用程度[10].

除了新穎性和實用性，設(shè)計方案的數(shù)量[10]、種類[30]、完整性[10]等其他維度也曾被用于設(shè)計方案的評估.基于此，本文選取數(shù)量、新穎性、實用性和多樣性4個維度對生成的設(shè)計方案進行綜合評估.

2 面向功能詞激勵的設(shè)計思維信息處理過程

產(chǎn)品是功能的實現(xiàn)，功能創(chuàng)新是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的最終目標(biāo)[14]. GERO[31]所提出的FBS(function- behavior-structure, FBS)設(shè)計過程模型，進一步強調(diào)了產(chǎn)品設(shè)計中核心功能的識別與確定的重要性，并得到設(shè)計學(xué)領(lǐng)域的廣泛認(rèn)可[32]. 可以說，產(chǎn)品設(shè)計的本質(zhì)就是基于功能的結(jié)構(gòu)擴展過程[33]；設(shè)計者接受外部信息刺激，并從自身知識經(jīng)驗中通過認(rèn)知處理獲取功能信息. 設(shè)計者大腦中的知識經(jīng)驗是以編碼后的功能知識節(jié)點的形式存在的，這些知識節(jié)點按照一定的規(guī)則連接成功能知識網(wǎng)絡(luò)[34]. 產(chǎn)品設(shè)計的過程實際上就是在功能知識網(wǎng)絡(luò)中尋找與設(shè)計問題相關(guān)的功能信息并進行組合衍生的過程，直到滿足設(shè)計問題的功能要求輸出問題的產(chǎn)品設(shè)計方案. 基于此，在產(chǎn)品設(shè)計過程中，針對產(chǎn)品功能的外部激勵信息可能對設(shè)計者具有更顯著的啟發(fā)效用.

本文在文獻[27,35]所提出的設(shè)計信息處理模型的基礎(chǔ)上，將外界刺激信息具化為功能詞刺激，并給出一種面向功能詞激勵的設(shè)計思維信息處理過程，如圖1所示. 其中，認(rèn)知處理主要負(fù)責(zé)接收外部信息輸入并進行認(rèn)知加工和輸出；工作記憶負(fù)責(zé)存儲認(rèn)知加工輸出的信息，長期記憶中被喚醒的功能節(jié)點信息也存儲在工作記憶中，有關(guān)設(shè)計方案的產(chǎn)生就在工作記憶. 長期記憶存儲著設(shè)計者有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的功能知識經(jīng)驗，可供喚醒和使用.

圖1 面向功能詞激勵的設(shè)計思維信息處理過程Fig. 1 Information processing process of design thinking oriented to functional terms stimuli

從提供設(shè)計任務(wù)和功能詞刺激到設(shè)計方案的產(chǎn)生，大腦內(nèi)部進行了如下的信息處理活動：首先，設(shè)計任務(wù)和功能詞刺激的部分信息經(jīng)過認(rèn)知處理進入到內(nèi)部記憶，分別被轉(zhuǎn)換為問題和激勵存儲在工作記憶中. 然后，問題和激勵可以沿著長期記憶中的知識網(wǎng)絡(luò)喚醒一些相關(guān)功能知識節(jié)點，當(dāng)與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的關(guān)鍵功能知識節(jié)點被喚醒時，該節(jié)點可以轉(zhuǎn)換成相關(guān)的設(shè)計想法并通過加工處理輸出到設(shè)計方案. 最后，設(shè)計者權(quán)衡目前的設(shè)計想法，提取相關(guān)信息作為輸入，經(jīng)過認(rèn)知處理更新問題和激勵，再循環(huán)上述過程，直至設(shè)計方案輸出.

設(shè)計者將知識經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為功能知識節(jié)點網(wǎng)絡(luò)存儲到記憶中，當(dāng)功能詞刺激經(jīng)過認(rèn)知處理轉(zhuǎn)換成激勵信息時，喚醒的功能知識節(jié)點即為對應(yīng)于當(dāng)前激勵的功能信息，存儲在工作記憶中. 因此，在產(chǎn)品設(shè)計過程中給設(shè)計者提供的功能詞刺激，有助于喚醒與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的關(guān)鍵功能節(jié)點，提高設(shè)計方案的創(chuàng)新性. 問題在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為激勵，外部信息和設(shè)計方案共同作用于設(shè)計者的內(nèi)部記憶，啟發(fā)產(chǎn)品設(shè)計過程，有助于快速尋找相聯(lián)系的功能知識節(jié)點. 因此，也可以將功能詞刺激看作設(shè)計任務(wù)與設(shè)計者的內(nèi)部記憶聯(lián)系起來的功能知識節(jié)點.

提供功能詞刺激可以直接將產(chǎn)品的功能信息傳遞給設(shè)計者，喚醒設(shè)計者記憶中與問題相關(guān)的關(guān)鍵功能知識節(jié)點，有助于設(shè)計者的產(chǎn)品功能求解過程.但是，不同抽象程度的功能詞刺激，所產(chǎn)生的激勵水平存在較大差異，導(dǎo)致喚醒的功能知識節(jié)點的數(shù)量及有效性均有不同，繼而限制設(shè)計過程中思維的發(fā)散程度. 因此，認(rèn)為功能詞刺激的抽象水平對創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計存在顯著影響.

為了驗證功能詞及其抽象程度對設(shè)計思維的啟發(fā)效用，本研究進行了對比實驗，將功能詞依據(jù)抽象水平劃分為3類，分別就不同抽象層次的功能詞激勵信息對設(shè)計過程和結(jié)果的影響進行研究，并從數(shù)量、實用性、新穎性和多樣性4個維度對設(shè)計方案進行評估分析. 本文后續(xù)章節(jié)將會對實驗流程、任務(wù)設(shè)計、評估方法以及實驗結(jié)果等進行詳細(xì)闡述.

3 基于功能詞的設(shè)計思維激勵任務(wù)實驗

3.1 實驗及任務(wù)設(shè)計

本文研究了40名被試在不同抽象程度的功能詞激勵下的設(shè)計任務(wù)完成情況，被試均是來自于北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院的研究生(年齡23～25歲)，都曾有過產(chǎn)品設(shè)計課程的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，對產(chǎn)品設(shè)計中創(chuàng)意生成過程有初步了解.

本實驗所選擇的設(shè)計對象為一種新的代步工具，具體設(shè)計問題是“請設(shè)計一種在交通容易擁堵的城市使用的代步工具”[4]. 選擇其作為本實驗的設(shè)計問題，主要考慮：

(1)考慮被試的專業(yè)背景，需要設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)具有一定的機械結(jié)構(gòu)；

(2)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不應(yīng)過于復(fù)雜，超出被試的認(rèn)知水平；也不宜過于簡單，否則被試會更多借鑒生活經(jīng)驗，而忽略功能詞刺激對其的影響；

(3)產(chǎn)品應(yīng)具備多種功能、結(jié)構(gòu)，使被試具有可發(fā)揮的創(chuàng)新空間.

在明確設(shè)計問題的基礎(chǔ)上，需要針對各實驗水平設(shè)計多個同類型實驗進行重復(fù)測量，進行提升實驗結(jié)論的可靠性和穩(wěn)定性. 但是，實驗測試階段發(fā)現(xiàn)實驗時間過長容易引發(fā)被試的疲勞、焦慮、思維固化等癥狀. 因此，本研究將40名被試隨機分為4組(A、B、C、D)，每組10名被試，每個被試執(zhí)行一個設(shè)計任務(wù). 該設(shè)置下得到的樣本數(shù)量符合文獻[36]中對樣本可接受最小效力值的要求，具有統(tǒng)計意義. 具體設(shè)計任務(wù)包括1個自由設(shè)計任務(wù)和3個提供不同抽象程度功能詞激勵信息的設(shè)計任務(wù).

(1)自由設(shè)計任務(wù)(A組)：在設(shè)計問題的背景下，被試自由聯(lián)想，不提供任何刺激材料或其他要求.

(2)信息激勵任務(wù)(B、C、D組)：在設(shè)計問題的背景下，為被試提供不同抽象程度的功能詞和流詞作為外部激勵信息，輔助被試完成相關(guān)設(shè)計任務(wù).

在實驗過程中，除A組外，所有被試按照以下步驟獨立完成設(shè)計任務(wù)，A組按照步驟1、3、4獨立完成設(shè)計任務(wù)：

①閱讀指定的設(shè)計問題和輔助信息；

②如果不熟悉輔助信息中提供的功能詞，可以使用電子詞典；

③構(gòu)思設(shè)計方案，數(shù)量和方案不限，有任何設(shè)計靈感都建議保留；

④在A4紙上畫出每個設(shè)計方案的草圖，并給出簡單的解釋.

3.2 外部激勵信息的選擇

實驗過程中，向各組被試提供的外部激勵信息，如表1所示.

表1 實驗控制變量設(shè)計（外部激勵信息）Tab. 1 Design of experimental control variables (external stimuli)

其中B組、C組和D組的外部激勵信息功能詞選自Murphy的功能詞匯[24]，并以中英文對照的形式進行呈現(xiàn)，避免語言差異造成的影響. 使用該詞匯表主要基于兩點考慮：首先，Murphy的功能詞表包含了大約1 700個功能詞匯，數(shù)量多于1.2節(jié)中描述的其他詞匯表，可以為本實驗提供足夠數(shù)量的功能詞作為外部激勵信息；其次，Murphy的功能詞匯表遵從調(diào)和基礎(chǔ)功能詞RBF結(jié)構(gòu)，具有良好的樹形圖分類結(jié)構(gòu)，為本實驗需要的不同抽象程度功能詞的選取提供了保障.

實驗過程中，B組、C組、D組均提供功能詞和流詞作為外部激勵信息，而A組沒有提供功能詞和流詞刺激. B組提供的高級功能詞是Murphy的功能詞表第一級的所有功能詞和流詞，共8個功能詞和3個流詞. C組提供的中級功能詞是從功能詞表的第二級詞匯中隨機抽取10個功能詞和10個流詞，不同的參與者隨機提供不同的詞. D組從第三級詞匯中隨機抽取10個功能詞和10個流詞，不同的參與者隨機提供不同的詞. 在此，分別給出B、C、D組的部分實驗刺激詞匯，如表2所示.

表2 實驗刺激詞匯示例Tab. 2 Examples of experimental stimulus vocabulary

需要說明的是，Murphy的功能詞表中所有的高級詞匯都提供給了B組被試，但中級和低級詞匯則是在保障語義覆蓋范疇同等情況下，從對應(yīng)級別中隨機抽取若干相等數(shù)量的詞提供給C組和D組的被試，這是由于實驗在20 min內(nèi)進行，若提供給C組和D組被試所有中級和低級的詞匯可能會分散被試的注意力，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性.

3.3 啟發(fā)效用評估方法

本實驗共產(chǎn)生了173個設(shè)計方案，設(shè)計方案從4個維度進行評估：數(shù)量、實用性、新穎性和多樣性.

數(shù)量是指每個被試設(shè)計的方案總數(shù). 在剔除明顯相似產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用普通計數(shù)方式統(tǒng)計設(shè)計方案的數(shù)目. 在概念設(shè)計過程中設(shè)計者提出的方案數(shù)目的增加有利于提高創(chuàng)新想法出現(xiàn)的概率，因此數(shù)量可表征功能詞激勵對設(shè)計思維的啟發(fā)效果.

實用性是指每個設(shè)計方案的實用價值. 首先采用主觀評價法對每個設(shè)計方案進行評分，具體評價標(biāo)準(zhǔn)如表3所示，然后根據(jù)公式(1)計算每個設(shè)計方案的實用性得分.

表3 實用性指標(biāo)及權(quán)重表Tab. 3 Rating scale for usefulness

式中：F為設(shè)計方案的實用性得分；si為評價實用性的第i個指標(biāo)；pi為指標(biāo)si對 應(yīng)的權(quán)重. 對于指標(biāo)si，有j個不同評價等級，記作si j,kij是對應(yīng)等級si j的分值.

新穎性是指設(shè)計方案與眾不同或出乎意料的程度.采用加權(quán)連接密度指數(shù)(link density indices, LDI)[37]作為評估設(shè)計方案新穎性的指標(biāo). 首先，將各組中每個方案與現(xiàn)有城市中使用廣泛的交通工具(如機動車、非機動車)進行對比，根據(jù)設(shè)計方案的新穎程度，將設(shè)計方案分為新穎設(shè)計與不新穎設(shè)計；其中，又將不新穎設(shè)計進一步分為3類，分類依據(jù)如表4所示，不同類別對應(yīng)的權(quán)重不同.

表4 新穎性程度分類及權(quán)重表Tab. 4 Rating scale for novelty

然后，統(tǒng)計各組方案中3類不新穎設(shè)計方案的數(shù)量，根據(jù)式(2)計算各組加權(quán)鏈接密度分值. LDI值越小，則表明該組設(shè)計結(jié)果越新穎，反之亦然.

式中：j為新穎程度類別；fi為j類別的權(quán)重；Aj為各組中j類型設(shè)計方案的數(shù)量；N為各組設(shè)計方案的總數(shù).

多樣性指同組中不同設(shè)計方案之間的差異性.方案之間的差異性越大，則出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)設(shè)計方案的可能性也較大，進而多樣性越優(yōu). 據(jù)被試提出的所有設(shè)計方案進行整體分析. 首先，對同組中所有設(shè)計方案各屬性的具體內(nèi)容進行梳理和分類，并設(shè)定各屬性權(quán)重(見表5). 然后，統(tǒng)計組內(nèi)所有設(shè)計方案中各屬性下類別數(shù)量，根據(jù)式(3)計算各組的多樣性分值.

表5 多樣性屬性及權(quán)重表Tab. 5 Rating scale for variety

式中：V為設(shè)計方案的多樣性得分；i為表5所示的第i個評價屬性；qi為第i個屬性的權(quán)重；Ti為組內(nèi)第i個屬性下具體內(nèi)容的類別個數(shù).

4 實驗結(jié)果分析

4.1 數(shù)量評估

A、B、C、D四組分別產(chǎn)生了59、48、39、27個設(shè)計方案. 方差分析(ANOVA)表明4組設(shè)計方案的數(shù)量存在顯著性差異(F(3,39)=10.127，p=0<0.05)；事后檢驗(post hoc tests, LSD)表明A組的設(shè)計方案顯著多于C組(p=0.002<0.05)和D組(p=0<0.05)，B組設(shè)計方案顯著多于D組(p=0.001<0.05). 統(tǒng)計分析結(jié)果如圖2和表6所示.

表6 數(shù)量指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Tab. 6 Statistical results for quantity

圖2 數(shù)量指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Fig. 2 Statistical results for quantity

從直方圖中可以發(fā)現(xiàn)：(1)A組產(chǎn)生了最多的設(shè)計方案. 這主要是由于A組被試沒有外部信息激勵，被試的思維不受功能詞的局限；(2)設(shè)計方案的數(shù)量會隨著功能詞抽象程度的降低而逐步減少. 這表明抽象的功能詞更有利于啟發(fā)被試設(shè)計出更多的產(chǎn)品方案，而當(dāng)外部激勵信息越具體時，設(shè)計者的思維就會局限于一些具體的事物上，導(dǎo)致設(shè)計方案數(shù)量減小.

4.2 實用性評估

各組實用性評估的統(tǒng)計結(jié)果如圖3和表7所示.方差分析(ANOVA)表明4個組設(shè)計方案的實用性存在顯著性差異(F(3,172)=9.187，p=0<0.05)，事后檢驗(post hoc tests, LSD)表明，A組的實用性顯著低于B組(p=0.010<0.05)、C組(p=0<0.05)和D組(p=0.004<0.05). 由此可推斷，功能詞激勵有助于提高設(shè)計方案的實用性；事后檢驗還發(fā)現(xiàn)，B組的有效性顯著低于C組(p=0.012<0.05)，而C組與D組之間無顯著性差異(p=0.132>0.05)，由此說明，抽象程度中等的功能詞比高低抽象程度的功能詞更能激發(fā)設(shè)計者產(chǎn)生使用價值更高的設(shè)計方案.

圖3 實用性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Fig. 3 Statistical results for usefulness

表7 實用性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Tab. 7 Statistical results for usefulness

4.3 新穎性評估

表8顯示了各組的LDI值和人均新穎方案數(shù)量.方差分析(ANOVA)表明4個組設(shè)計方案的新穎性存在顯著性差異(F(3,172)=4.574，p=0.004<0.05).

表8 新穎性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Tab. 8 Statistical results for novelty

由計算結(jié)果可知，A組LDI值最大(0.639)，B組LDI值最小(0.406). 事后檢驗表明，A組LDI值顯著大于B組(p=0.001<0.05)和C組(p=0.01<0.05). 此外，人均新穎設(shè)計方案數(shù)量A組最少，B組最多. 如圖4中各組不同新穎程度類型的設(shè)計方案所占比例圖所示，A組中新穎的設(shè)計方案只占10%，而B組中新穎設(shè)計多達(dá)38%. 由此說明，提供功能詞激勵可以啟發(fā)被試產(chǎn)生更加新穎的設(shè)計方案.

圖4 不同新穎程度設(shè)計方案占各組方案比例Fig. 4 Proportion of design schemes with different novelty degrees in each group

同時發(fā)現(xiàn)，LDI值會隨著功能詞抽象程度的降低而逐步增加. 事后檢驗顯示，B組LDI值小于C組(p=0.549>0.05)和D組(p=0.460>0.05)，但并不顯著. 該結(jié)果表明，高級(抽象)功能詞比中級和低級(更具體)功能詞更能啟發(fā)新的設(shè)計思想，但并不顯著.

4.4 多樣性評估

方差分析(ANOVA)表明4個組設(shè)計方案的多樣性存在顯著性差異(F(3,39)=3.802，p=0.018<0.05).各組多樣性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果如圖5所示，不難看出，B組設(shè)計方案間相似度最低，多樣性最好，且方差分析(ANOVA)表明B組顯著優(yōu)于A組(p=0.004<0.05)和D組(p=0.020 <0.05). 這一結(jié)果表明，抽象程度高的功能詞有助于產(chǎn)生差異性較大的設(shè)計方案，有助于發(fā)散設(shè)計思維. 此外，對比B組、C組和D組3組的多樣性評估值，發(fā)現(xiàn)數(shù)值依次降低，這一結(jié)果表明，設(shè)計方案的多樣性會隨著功能詞抽象程度的降低而降低.

圖5 多樣性指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果Fig. 5 Statistical results for variety

5 討論

本文研究了具有一定產(chǎn)品設(shè)計背景的被試在自由設(shè)計任務(wù)和提供功能詞激勵的設(shè)計任務(wù)下的設(shè)計活動，被試要求在指定條件下盡可能產(chǎn)生原創(chuàng)性的設(shè)計想法. 根據(jù)對被試完成的設(shè)計方案的評估和統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)：

(1) A組產(chǎn)生的設(shè)計方案數(shù)量最多，顯著多于B、C、D組；提供低級的功能詞導(dǎo)致設(shè)計方案數(shù)量減少了；

(2) A組產(chǎn)生的設(shè)計方案的實用性顯著低于B、C、D組；提供低級功能詞導(dǎo)致設(shè)計方案的實用性提升了；

(3) B組產(chǎn)生的設(shè)計方案新穎性最高，A組的新穎性最低；提供低級的功能詞導(dǎo)致設(shè)計方案的新穎性降低了；

(4) B組產(chǎn)生的設(shè)計方案最為多樣，多樣性顯著優(yōu)于A組和D組；提供低級的功能詞導(dǎo)致設(shè)計方案的多樣性降低了.

統(tǒng)計結(jié)果表明，A組(無功能詞外部激勵)在數(shù)量、實用性、新穎性和多樣性指標(biāo)上與其他B、C、D組(提供不同抽象程度的功能詞激勵)存在顯著差異. 由此說明，提供功能詞激勵加速了功能知識節(jié)點與設(shè)計任務(wù)之間建立聯(lián)系的進程，對被試的設(shè)計行為產(chǎn)生一定的啟發(fā)效用，有助于設(shè)計者的功能求解過程，進而回答本文所提的第一個研究問題. 這一發(fā)現(xiàn)與以往針對文字類刺激的研究結(jié)論保持一致[2,4,10].但有趣的是，此次實驗中盡管A組產(chǎn)生的設(shè)計方案最多，但是設(shè)計方案的實用性、新穎性和多樣性卻不如其他三組. 這與GUERREIRO的文字類刺激的研究結(jié)果截然不同，在GUERREIRO的研究中，對照組并沒有產(chǎn)生最多的設(shè)計方案[4]. 這意味著功能詞比文本或其他動詞更容易把設(shè)計思維限制在某個具體的事物上，從而一定程度減少設(shè)計方案產(chǎn)生的數(shù)量.

此外，從不同抽象程度功能詞激勵產(chǎn)生的啟發(fā)效用角度分析發(fā)現(xiàn)，設(shè)計方案的數(shù)量、實用性、新穎性和多樣性均會受到功能詞抽象水平的影響. 具體來說，低級更具體的功能詞會增加設(shè)計方案的實用性，但降低了數(shù)量、新穎性和多樣性；而高級更抽象的功能詞則增加了設(shè)計方案的數(shù)量、新穎性和多樣性，但降低了實用性；進而回答了前言中提出的第二個研究問題. 進一步，本文發(fā)現(xiàn)，在4個指標(biāo)的綜合評估下，中級功能詞可以產(chǎn)生更加均衡的設(shè)計方案，因此抽象程度中級的功能詞更適合用作設(shè)計激勵的媒介. 也就是說，在最抽象和最具體的功能詞之間存在著最適合作為設(shè)計創(chuàng)意激勵的功能詞，這與GUERREIRO[4]的研究結(jié)論保持一致.

6 結(jié) 論

受之前文字類刺激研究的啟發(fā)，又考慮到功能對于產(chǎn)品設(shè)計的重要性，本文選取功能詞作為設(shè)計激勵媒介，試圖揭示功能詞對設(shè)計思維的啟發(fā)效用.首先在分析面向功能詞激勵的設(shè)計思維信息處理過程的基礎(chǔ)上，假設(shè)提供功能詞激勵會對設(shè)計者的設(shè)計結(jié)果產(chǎn)生影響；然后設(shè)計并開展了相關(guān)實驗，并在對實驗結(jié)果統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，得出如下結(jié)論.

(1)功能詞作為外部激勵信息會對設(shè)計者創(chuàng)意生成產(chǎn)生影響. 具體來說，功能詞有助于增加設(shè)計結(jié)果的實用性、新穎性和多樣性，但設(shè)計方案的數(shù)量往往會受局限而有所減少.

(2)不同抽象程度的功能詞對設(shè)計者創(chuàng)意生成有不同的影響. 具體來說，與低級功能詞相比，具有更高抽象程度的高級功能詞在設(shè)計結(jié)果的數(shù)量、新穎性、多樣性方面都有明顯提升，但在設(shè)計結(jié)果的實用性方面有所下降.

本文對文字類刺激研究領(lǐng)域具有雙重貢獻. 首先，對功能詞的研究體現(xiàn)了功能在概念設(shè)計中的重要性，其顯著的啟發(fā)效用表明功能詞可以作為合適的創(chuàng)意激勵媒介. 其次，本文揭示了不同抽象程度的功能詞對設(shè)計者啟發(fā)效用的差異性，這有助于將來找到最為合適的功能詞激勵媒介，為設(shè)計激勵工具的研究提供一定的參考. 同時，考慮到本文采用的實驗被試均具有相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和基礎(chǔ)，并且提供的設(shè)計問題符合實驗被試的專業(yè)背景，因此所開展的相關(guān)實驗及數(shù)據(jù)分析結(jié)論在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域具有一定的代表性. 然而，本文在對功能詞啟發(fā)效用的評估過程中，仍舊采用的是基于設(shè)計草圖分析的經(jīng)典方法，容易受到主觀因素的影響，在后續(xù)研究中，將開展相關(guān)神經(jīng)科學(xué)實驗，基于腦電、眼動、體態(tài)等生理信號探究外部激勵對設(shè)計思維的啟發(fā)效用，進一步理解設(shè)計思維的內(nèi)在信息運行機制和神經(jīng)機制，輔助創(chuàng)新設(shè)計理論研究.