设计思维与创新

设计思维与创新

0设计思维概述21世纪是创新时代，重点从重复到创新和创新。人类的努力重点转向机械主义，转向人类自身的发展。美国著名设计咨询公司(Ideology,IDEO)总裁兼首席执行官蒂姆·布朗在他的著作《设计改变一切》中指出诺贝尔奖获得者,经济学家赫布·西蒙1969年在他的著作《人工科学》中提出了设计作为一种思维方式的概念目前,国内外学者对于设计思维已展开了较为广泛的研究工作,本文将从设计思维的内涵、设计思维过程、设计思维方法和工具、设计思维的研究方法等方面对设计思维进行介绍,对国内外研究进展进行综述,并给出需要思考的问题和进一步研究的方向,为设计思维研究提供参考。目前对设计思维并没有统一的认识,不过设计思维提供的不是现成的教条,而是提供了一种思维方法和研究方法。设计思维从本质上讲就是一个探索的过程。1以人为本的内涵式的观点目前,对于设计思维的认识并没有统一的观点甚至关于这个术语本身都存在一定的争议,研究者们从不同的角度提出了自己的看法。不过从哲学的意义上,有一点是通的,即以人为本,创建未来。以人为本,不是简单的以用户为中心,而是考虑人和自然的统一和和谐,要涵盖体现了人类目标和自然法则的物体和现象,就必须具备将这两个不同部分联系在一起的手段1.1设计思维：特征在关于设计思维的众多描述中,最常见的特点包括以用户为中心、反复工作、原型化、享受过程和在失败中学习1.2自我由实验向自我意识的转变设计思维是一种全面的、以人为目的、以人为本的思维,是一种调动人们都具备、但为传统的解决问题方式所忽视的能力。设计思维依赖我们的直觉能力、辨识模式的能力、构建创意以实现情感共鸣和实用功能的能力,以及通过文字或符号之外的方式来表达自我的能力。没有人会完全依靠感觉、直觉和灵感经营企业,而过分地依赖理性和分析同样可能对企业经营带来损害。居于设计过程中心的整合式方法,是超越上述两种方式的“第三条道路”,设计思维就是兼顾二者的第三条道路——设计思维不是艺术,不是科学,也不是宗教,设计思维最终是整合思维的能力设计思维作为一个思维过程,强调形象和抽象1.3设计思维：解决问题的方法设计思维也被认为是一种问题解决方法1.4设计思维：实现创新方法设计思维是一种创造性心态,通过重复设计思维过程能够产生建立创造力自信心的心态2工程特点和设计思维设计思维在实际使用时,如何操作或实施,研究者也给出一定的策略、模式或流程。CROSS认为在设计原理方面,普遍存在三个关键的关于设计思维的策略性因素设计思维通常被定义为一个分析性和创新性的过程斯坦福大学的d.school团队(1)同理心:在这个阶段,通过与专家交谈或进行调查研究来扩充和丰富设计师的认知。以同理心为基础,通过了解用户在他们生活中的行为、与用户相互作用并了解他们各方面的需求以及体验用户体验过的生活来领会用户的意图。(2)定义:将通过同理心所得到的用户意图转换成更为深层次的用户需求以及对于其的见解,目标是生成用户所面临问题解决方案的描述,这种描述最终指导着采取何种改变能够使用户获得更好的体验。(3)概念生成:在概念生成阶段,将所有相关人的想法收集起来,根本原则是对产生的想法不做任何评价和约束限制。该阶段鼓励的是想法的数量并且强调想法之间的合作,其主要特征是创造性和想象力,体现为一种发散的思维,目的是探索出更宽阔的解决方案空间,包括了新想法的数量和差异性。(4)原型化:原型化阶段强调将脑海中的想法表达出来,一个原型可以是任何实质性的东西,比如一个草图、一面贴满便条的墙或一个物体,是一种快速表达想法的方式。在创造原型的过程中,需要一个快速且灵活的方法来对原型进行试验,越早发现问题对整个设计过程越有帮助。同时,原型化过程可以分析出一个方案是否过于复杂或过于简单,范围过于宽泛或过于狭隘,从而可以保证快速地学习以及在不同的可能性中进行权衡。(5)测试:测试阶段就是从原型中找出什么是可行的、什么是不可行的,根据反馈对原型进行修改,然后反复迭代。测试的目的是精炼和改善解决方案,将方案置于真实操作环境中,通过参数度量方案的优劣,从而可以通过反复的测试将不成熟的原型与用户生活联系起来以得出更好的方案。后来的研究者在d.school的基础上做出补充和改进,比如LUGMAYR等IDEO的设计思维实施流程各阶段(1)发现:遇到一个挑战,设计者该如何着手处理它?设计者首先要理解所遇到的挑战,并且准备好应对这个挑战的研究工作,同时通过收集信息来获得完成这个挑战的灵感。换句话说,这个阶段能够为设计者的想法建立坚实的基础,创造出有意义想法的前提是要深刻理解用户的需求,发现意味着要敞开心扉面对新机会,从而获得创造新想法的灵感。做好正确迎接挑战的准备,这个阶段能够开阔设计者的视野,并且给予设计者关于所遇设计挑战的更好理解。(2)解释:设计者该如何解释自己所观察的事物?有效的解释能够将设计者关于自己所观察事物的叙述转化成有意义的洞察。观察、实地调查或者一个简单的对话,对于新想法的创造都会很有启发作用,但是从中找出有意义的部分并转化成可行的设计机会不是一个简单的任务,这牵涉到叙述能力,以及整理、简缩故事当中的想法直到为构思新想法找到一个令人信服的观点和清晰方向的能力。(3)构思:看到一个机会,设计者需要创造什么?构思意味着生成许多想法。头脑风暴鼓励设计者无限制地大胆想象,最大胆的想法往往能够点亮有创见的思想火花。在深思熟虑的准备和清晰的规则下,头脑风暴会议能够产出大量的新想法。(4)实验:设计者如何构建可行的想法?实验能够将想法变成现实,即生成想法的原型。建立原型意味着使想法变得具体可行,在建立的过程中学习并与其他人分享这些想法。即使是早期的粗略原型,设计者仍然能够通过实验获得直接的反馈,从而可以进一步提升和改善想法。(5)进化:设计者如何进化已经尝试过的问题解决方案?进化是一个想法或概念经过一段时间的发展,涉及到计划下一步、与能帮助设计者实现该想法的人进行交流以及记录这个过程。久而久之就能产生变化,值得注意的是,即使是不易察觉的进步迹象也非常重要。3设计思维、方法和工具要有效地应用设计思维,研究者也提出了许多方法和工具3.1观察与解释:设计思维的任务和方法产品设计的真正挑战是去理解终端用户未得到满足的和未表达出来的需求。这些是不能通过询问、焦点小组、问卷等得到的。发现需求需要在自然环境下认真观察。多数行为是潜意识的,人们真正做的与他们认为自己做的可能差异很大什么是用户需求,用户不知道自己到底想要什么,只有你把设计摆在他们面前,他们才会恍然大悟,明白这正是他们想要的。采用像焦点小组和市场调查这样的传统手段,在多数情况下,这类方法只是简单地问人们想要什么,很少能得到重要的洞察。传统的市场研究工具对渐增式改进方面是有用的,但是这些工具永远不会带来那些打破常规的、转变思维方式的突破。帮助人们明确表达那些甚至连他们自己都不知道的潜在需求,正是设计思考者面临的挑战。设计思维的任务,是将观察结果转化成洞察,再将洞察转化为改善人们生活的产品和服务。我们通过换位思考建立起洞察的桥梁,换位思考是通过别人的眼睛来理解世界、通过别人的情绪来感知世界的一种努力观察用户最重要的是要有同理心(共情、同感),同理心就是关怀一个人,必须能够了解他及他的世界,就好像我就是他,我必须能够好像用他的眼看他的世界及他自己一样,而不能把他看成物品一样从外面去审核、观察,必须能与他同在他的世界里,从内部去认识他的生活方式,以及他的目标与方向目前,我们已从知识经济转变到体验经济,体验经济的主导者是消费者和能够和消费者具有同理心的公司解释性思维的表现形式可以是设计人员和用户之间的解释性对话,可以是对产品内在意义的诠释,可以是以故事性的方式传达一种全新的理念或愿景,根本核心是了解用户怎么看待自己和整个世界。消费者在没有想象到一种产品前,不清楚他们需要什么,因此设计师们也无法确定他们应该设计什么。在产品开发的初级阶段,无论你多么仔细地倾听客户呼声,也不能获得清晰、明确的项目目标。创造性的产品开发活动,如设计师之间的对话、设计师与消费者之间的对话,更适合称为解释过程,因为它们不是语义明确的。解释运行于歧义所创造的空间,而分析方法则试图关闭并最终消除这样的空间。分析和解释这两种对立的方法,对设计而言都是至关重要的在设计思维中,讲故事的能力起着非常重要的作用。一个叙述得很好的好故事应当能够带来强有力的情感冲击。设计思考者需要把故事讲述作为一种工具,采用一种持续开放的方式,让人们参与其中3.2可视化推理成为创新设计的基本过程设计的思维过程就是视角化思维,将问题可视化、将思考过程可视化、将方案可视化。而在认知过程的信息加工过程中,工作记忆是最关键的部分。工作记忆是一个信息的暂时存储并进行加工处理的处理器,其中保留着的是个体正在有意识地思考着、使用着或工作着的信息,是对信息进行加工的主要场所。人的分析能力和创造性思维依赖这种短时集中处理器。不过,工作记忆信息保存时间有限,大约10秒后消退,工作记忆的容量也十分有限,贮存在工作记忆中的信息仅为7±2个单元设计文化并不过多地依赖于语言、计算、文字的思维和沟通模式,而是主要依赖于非语言的模式。设计师使用模型,采取以图形为主的编码方式(例如,绘制图标、草图),以辅助思考的同时,也能更好地将创意传达给他人就能证明这一点FERGUSON发表在《Science》上的研究表明可视化推理之所以成为创新设计的基本过程至少有三个理由。首先,可视化的呈现方式(例如图表)相对于口头报告更能帮助空间推理顺利高效地进行,这样能在视觉空间上对两个不同的设计进行更为简单直观的评价;其次,由于因果关系只有在视觉空间里是含糊不明的,因此模糊不清的视觉空间知识能产生更多灵活多变的、延伸扩展的推论;最后,创新设计需要美学意义和感染力,视觉展示相比口头报告能更好地展现美学意义和感染力模型化被认为是设计师通过可视化推理和决策制定来解决创新问题的能力。设计师之间交流的方式就是通过可视化思维、框架化和编译将设计要求转化为新的模型。在可视模型化中,设计师利用符号、标志和隐喻,通过草图、图表和图纸等媒介,将抽象的要求转化为具体的对象,包括2D或者3D的图片、黏土模型。草图在设计早期创新想法的萌生和发展过程中起到了至关重要的作用,设计师利用它们来进行可视化推理,以探索图表之间的空间关系。设计问题空间是在设计师操作草图过程中,由一个不良定义问题进化到对创新想法的鉴别和决定而生成的。在概念生成阶段,发散式推理和可视化推理是非常重要的。SOSA将这两个关键的设计技巧结合起来,为创新研究提出了一个发散式可视化推理的模型。为了完成创新想法生成阶段的研究,展示了一个名为SHAPESTORM的视觉发散任务模型3.3第一原理思维:事物的最本质——事物的最第一原理,哲学与逻辑名词,是一个最基本的命题或假设,不能被省略或删除,也不能被违反。第一原理相当于是在数学中的公理,最早由亚里斯多德提出。第一原理是基本的、根本的、不证自明的命题或无法从任何其他命题或假设推导的。第一性原理思维强调从问题的最本质出发,进行推理思考,不被过去的经验知识所干扰。利用第一原理思维是最有利于突破式创新,聪明的人(伟大的发明家)往往使用第一原理思维全球豪华智能电动汽车行业的领导者特斯拉汽车公司的CEO马斯克强力推崇的“第一原理思维”,就是回归到事物本源去思考基础性的问题,而不是模仿别人做的事情并加以渐进式更改。我们在生活中总是倾向于比较——别人已经做过了或者正在做这件事情,我们就也去做,这样的结果是只能产生细小的迭代发展。第一原理思考方式是用物理学的角度看待世界的方法,也就是说一层层剥开事物的表象,看到里面的本质,然后再从本质一层层往上走设计师根据第一原理进行设计是一种设计思维策略3.4课外将“认知”映射到另一种情境,这也从一个学科、一个学科、一个学科会是两从认知的角度分析,创造源于概念空间的转换,通过不同知识系统之间的映射,将知识从一种情境转换到另一种情境从一个领域移至另一个领域会迫使思维从新的角度考虑,从而打破视野盲点,或从一门学科中借用一种工具来解决另一个学科的问题3.4.1层次的“格物致知”用古人的眼光的来看仿生设计,是一种更高层次的“格物致知”。仿生设计也被称作“师法自然”,即从学习自然万物的行为和原理来生成人类世界的产品设计原理,CHEN等3.4.2远、近领域类比类比过程中“源”与“目标”之间的语义距离通常被认为是类比结果创新性的决定性要素从另外一个角度来观察远领域类比,即从一种创意空间中开发的新技术可以通过长距离的连接转移至另一个创意空间。在新环境中,这种技术可能产生一些意想不到的属性,或触发一种会引发新突破的连接——弱连接,会促使这些创意发生功能变异3.5能洞穴问题的将旧元素组合起来,能构造多种组合,并进行组合概念产生的一个重要的方法是组合,创新就是已有知识的重新组合。先前我们以为纯粹属于直觉的创意,实际上是由一系列可以被描述、被教授、并不断重复的步骤组成的。创意生成的两个普遍性原则:第一个原则,创意其实没什么深奥的,不过是旧元素的新组合;第二个原则,要将旧元素构建成新组合,主要依赖于以下这项能力——能洞悉不同事物之间的相关性设计是把独立的要素组合在一起的过程,是把别人都认为无法匹配的因素组合起来并得出某种新观点的能力。它是一种综合过程,是发现看似无关的领域之间联系的过程。大多数发明和创新,都是通过将已有的想法以全新的方式组合在一起得来的。设计是一门跨学科的专业,培养的是具备综合思维能力的人才,他们正在学习如何把截然不同的事物组合在一起,以寻找解决问题的方法。当今社会最需要的,不是分析而是综合,是综观全局,跨越各领域界限,把迥然不同的因素整合成一个全新整体关于认知心理的研究表明概念组合原理能够显著地提升创造力4设计思维研究设计思维本质上是设计者在设计过程中的思维状态,因此研究设计思维有必要对设计者在设计过程中的各种思维状态进行相关研究。认知科学的中心假设是,对思维最恰当的理解,是将其视为心智中的表征结构以及在这些结构上进行操作的计算程序4.1认知心理学方法认知心理学是一门研究认知行为及行为背后之内心心智历程(包括思维、决定、推理和动机等)的心理科学。这门科学包括了广泛的研究领域,旨在研究人类记忆、注意、感知、知识表征、创造力及问题解决的运作。由于设计思维不存在固定的知识表征模式和精确的计算程序,因此研究流程通常采用先提出严密的可解释、可预测的理论假设,再采用认知心理学实验来观察、测试设计者的设计行为和表现,验证假设,获得设计思维相关理论。目前研究设计者最常用的认知心理学方法包括调查问卷、访谈、观察法、输入-输出实验、对齐比较认知实验法以及口语分析法。其中,调查问卷和访谈存在主观性,难以观察设计者可能隐含的意图,而观察法通常因观察设计者真实设计工作而耗时过长口语分析法是当前设计思维研究中最常用的一种方法,常用的口语分析法如出声思考法和潜在语义分析法等,由于能实时、客观地提供设计过程中的细节性的认知行为,反映较为真实的思路和认知过程,应用较为广泛。出声思考法主要用于研究设计者个人,要求参与实验的设计者在设计时用言语表述其正在思考的内容,事后将视频或音频记录的语言转换成语义符号并采用特定途径分析,揭示认知过程。如DORST和CROSS然而,当前认知心理学实验的设计(如问题假设,变量识别,控制和操作因子,被试选择等)以及实验数据的提取和分析缺乏统一的标准,导致所得到的设计思维相关模型和理论在普适性上不够稳健,不利于进一步的研究和应用。设计实验的数据量多且繁琐,且数据分析任务多依赖于人力,致使样本量很难达到可获得稳定、可靠的结果的标准。因此,可靠的标准以及实验数据的自动化提取和分析是未来研究的一个重点,其中后者在这方面已经有了可以借鉴的技术,如“声音-文字”转换技术,可用于草图提取的计算机视觉技术,数据挖掘技术等4.2基于认知的设计认知研究方法在设计中的应用思维是由大脑来完成的,认知活动会激活大脑相应的区域,因此设计思维的心理表征理论应该得到神经科学的验证。具有无创性的神经影像学技术在了解人类大脑结构和功能方面有了一定的应用基础,特别是在创新认知方面除EEG和fMRI等神经成像技术以外,其他定量生物测定技术也开始在设计认知领域得到应用,如应用生物信号监控技术进行心率变异分析实验,可用于监测设计者在概念设计各认知活动中的精神压力分布已有研究结果表明认知神经科学非常适合研究设计相关问题,未来研究应考虑结合神经科学和心理学实验(如口语分析法),阐明心理功能在神经层次上如何实现,以更深入理解设计者的认知过程和行为模式,扩展和补充设计思维认知理论。4.3创造性思维的研究设计思维的各种心理表征理论需要具备实践上的可应用性。由于认知理论由表征结构和在结构上进行操作的加工过程构成,通过与计算机技术的数据结构和算法结构进行类比,模拟心理表征结构和加工过程,评估并修正理论模型,可以使表征结构和过程更加精确。人工智能技术和信息技术被应用于模拟设计者个人和设计团队在设计实践中的思维状态。通过模拟设计者个人解决设计问题的推理过程,对设计推理进行科学的描述和测量,以实现计算机自动化、快速处理设计问题的能力。设计问题是典型的不良定义问题,这导致设计推理过程高度复杂。当前对具有模糊性的创造性思维的进行模拟还存在一定困难,但是对基本的设计推理已经有了一定的模拟并进行科学描述。如HUANG等通过模拟设计团队中众多设计者之间的动态交互、如何协作产生设计结果的群体现象,以及归纳性的研究团队设计过程。当前研究提出了一种基于智能代理的仿真(Agent-basedsimulation,ABS)技术当前针对各种特定的心理学现象的特定表征和计算理论(如类比、联结主义和规则等的表征)在认知科学中取得了实质性的进展,并且部分理论已获得了神经科学上更丰富的内涵。但目前所有的表征和计算的理论都是优缺点并存的,所以有学者认为有必要对不同类型的表征相互结合进行研究。因此,设计思维模拟可以考虑在认知心理学和神经科学的基础上整合各类表征理论,对包含多种思维表征的多重表征计算模型进行开发。5设计思维的训练设计思维已有大量的研究,也得到较为广泛的应用。不过,设计思维的