東南大學 機械學院 湯文成 李 嬙

摘要：本文從人的角度出發，對設計師與用戶（兒童）兩個認知體系進行分析，探討產品創新設計的認知機理，對創新設計內在屬性進行基本研究。文章分析了兒童認知與產品創新設計的相互作用并基于認知機理構建兒童產品設計創意方案生成的過程模型。

關鍵詞：認知機理 創新設計 兒童產品 設計師

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069(2017)11-0102-02

Abstract：With the point of view of human being, this article mainly analyzes cognitive systems of both designers and users(children), and discusses the cognitive mechanism of product innovative design. The research explores the basic intrinsic attributes of creative design and study the interaction between it and children's cognition. Finally the process model for creative children's product design is constructed based on the cognitive mechanism.

Keywords：Cognitive mechanism  Innovative design   Children's product   Designer

引言

人是設計的主體，研究產品創新設計的本質規律需要從設計者的角度探索設計固有的認知規律——認知機理。人亦是設計的客體，用戶需求是產品創新的動力，只有基于用戶的認知心理與行為，才能為設計提供明確的方向和價值。

基于心理學的創造性思維研究，是以人為主體，著重研究人的思維方法，打破思維定勢，重點在于探索人頭腦中創新概念的產生過程。該研究強調想象力的作用，主要采用的是非邏輯思維方法。基于心理學的創造性思維方法有助于輔助設計人員進行創造性的想象并產生創新概念，已被廣泛地應用于不同的設計領域中。然而在對醫療產品的調研中發現，目前國內市場上針對兒童的好用、適用、創新性的產品仍然存在很大空白，普遍還是將成人產品用于兒童，偶有特殊也只是對成人產品的尺寸進行修改。因此融合認知心理學，以人為本的整體發展觀會給創新設計研究帶來巨大的發展前景。

一、產品創新設計認知機理的科學基礎認知機理即人類認知機制，是一種認知行為的體系結構，是關于人類認知的理論模型，研究目的在于最終揭示人類組織知識、產生智能行為的思維運動規律。創新設計的認知機理的科學基礎主要有信息加工模型，記憶以及創造性思維。

（一）信息加工模型

現代認知心理學的主流是以信息加工觀點研究認知過程，即把人看作一個具有主觀能動性的知識獲得者和信息加工者。Newwell 和Simon在Human Problem Solving一書中提出的信息加工系統也稱為“符號操作系統”（symbol operation system），主要由四部分構成，即感受器，效應器，加工器，記憶裝置。人腦就是一個信息加工系統，不同的任務由不同的認知結構來完成。

（圖1）是Newell和Simon在Human Problem一書中提出的信息加工系統。感受器用來接受信息，加工器是整個信息加工系統的控制部分，包括控制加工器和工作記憶。記憶裝置將信息存儲，主要是永久性記憶，是信息加工系統中最核心的部分。效應器在整個系統中對信息作出反應，是控制信息輸出的部分。

（二）記憶

記憶是指儲存、提取過去的經驗，并將這些信息用于當前情景，是一個動態的機制。記憶是信息的輸入、編碼、儲存和提取的過程，Atkinson和Shiffrin提出的三重儲存記憶模型包括感覺儲存，短時儲存和長時儲存，也就是很多心理學家描述的三種記憶系統——感覺記憶，短時記憶（或工作記憶），長時記憶。感覺存儲的保存信息時間相對有限且非常短暫，短時存儲保存稍長一些但數量同樣有限，而嘗試存儲的儲存能力比較強大，信息可以保存很長時間，甚至可能是永久保持。

（三）創造性思維

設計師利用創造性思維產生產品創意方案是產品創新設計的研究重點。這些策略可以綜合應用在創新設計中，形成創造性思維。

（1）邏輯思維策略。邏輯思維是通過歸納和演繹的方法將感性認知的事物抽象成概念模型，然后組合，提取，按照一定的邏輯關系進行推理從而形成新的創意。

（2）形象思維策略。運用想象以及相關聯的情感和意志的體驗，通過形象的表達方式進行的思維活動，既是本質化的抽象，又要保持事物的感性形象。

（3）直覺思維策略。直覺思維是不以邏輯而以獨特的直覺能力為中介，從直接經驗中覺察事物本質和規律的思維方法，是創造性思維的核心和靈魂。

廣義的直覺思維包括直覺，頓悟和靈感。直覺是無準備的大腦對世界的直接洞察；頓悟是有準備的大腦的突然閃光，在原有經驗和正在思考的對象基礎上重新對舊結構的豁然改組或新結構的豁然形成，是“悟”出的想法；靈感是在原有經驗的基礎上受到激勵和聯想，潛意識轉化為顯意識，是“激”出來的。

二、兒童認知與產品創新設計的相互作用

（一）兒童的認知表現與發展

兒童的認知表現可以從注意，記憶，知識結構，語言，推理，問題解決的能力等方面來研究。兒童成長的不同階段認知行為與認知心理也不相同。例如在幼兒階段兒童的一個最大的特點就是對事物的廣泛喜好和興趣，娛樂性在這一階段非常重要。兒童會選擇注意一些本體感興趣的形態，在心里形成一種最初的印象和描述。在童年階段兒童各方面的機能基本上形成，兒童的注意和記憶更有自主性和集中性，開始會用一些策略來推理和歸納事物，因此兒童對產品的感受和體驗是設計中需要考慮的問題。例如兒童對于醫療聽診器常常具有恐懼感和排斥感，是由于兒童在早期接觸聽診器時對其形成了冰冷，堅硬，刺激的印象。

兒童的思維發展一般要經過感覺運動階段、前運思階段、具體運思階段和形式運思階段四個階段。兒童從嬰兒時期，學步兒時期發展到幼兒和童年期，其身體的生長模式逐漸成熟，中樞神經系統也不斷地發育完善。隨著年齡增長，兒童的精細運動能力也在穩定提高，能夠完成更為復雜的動作。在認知方面，兒童自出生就具有了快樂，恐懼等情緒活動，在嬰兒時期產生對于物體存繼性的認知以及心理表象能力。在學步兒階段才逐漸出現自我控制力，但對成人依然有很強的依賴性。幼兒階段的兒童逐漸掌握了語言能力，使思維和動作分離開，這一階段的注意主要以無意注意為主，對注意的目標穩定性不高，雖然可以在短時間內有很強的再認能力，但不會保存在永久記憶中。在童年階段兒童的認知系統已形成。注意集中能力增加，有意注意和有意記憶著重發展。語言能力也開始成熟，可以按自己的意愿組織詞匯或用分析的方法理解詞匯。

（二）兒童的認知與產品設計的相互作用

兒童產品的設計要符合兒童的心理和行為特征，兒童的認知方式和行為方式既是設計師要考慮的出發點也是設計的目的。兒童對于客體的認知主要包含對目標物體的注意以及由此引起的感覺的刺激，經由感覺刺激程度的高低通過兒童本身知識的組織對目標信息進行選擇性的保留和刪除，從而形成初始的記憶。研究認知過程中兒童的感受和行為特征，對兒童產品進行剖析和創新性思考，形成一個重要的指導因素反作用于產品的設計，可以將產品更加符合兒童的需求。兒童產品的設計目標是要讓兒童易用，適用，好用。研究兒童不同階段認知的行為普遍性及特殊性是產品設計的理論基礎。反過來。產品對于兒童認知的發展也有很大的影響。設計產品不只是物體，也是一種生活方式和體驗。兒童通過對周圍環境，人，物的觀察和理解形成對世界的認知，因此兒童接觸到的物體的形態、色彩、功能等都會對其產生不同的認知和記憶。

形態是功能的載體，好的造型具有良好的語義，直接影響兒童對其的印象和使用方式。兒童會通過觀察物體的形態信息從而形成最初的概念，當概念存儲在長時記憶中或者再次接觸或提及時，兒童會對該產品具有初級的心描述。正確的產品形態信息才會引導兒童正確的使用該產品。而色彩也是決定兒童喜好和需求的重要因素。兒童對于色彩比較敏感，色彩上具有親和力與吸引力的產品可以滿足兒童的安全需要和心理需求。功能是產品的核心價值，成人為兒童購買產品往往購買的也是產品的功能。產品質量的好壞，使用是否方便，是否符合人機工程學都會影響到用戶的體驗。所以，產品的這些要素與兒童的認知機理相互作用，相互聯系。

三、基于認知機理的兒童產品創新方案過程模型

從設計師的自身設計素養來看，不僅要具有良好的創造性思維和正確的設計理論和方法，也要充分了解兒童的心理學知識，考慮兒童的認知行為習慣。直覺靈感和頓悟都是建立在原有經驗和思考的基礎上，因此創新設計前期對于兒童的調研和分析非常關鍵。卡爾·G·讓恩在《心理類型》中提到，設計師在設計兒童產品時更需要創造性的思考，怪念頭的動態原則就是玩耍，這種念頭是孩子的，但沒有這種帶有幻想的嬉戲，任何創造性的工作都不會產生。設計師也需要保持輕松愉悅的狀態和心境。創新設計創意方案生成的過程模型有四個部分：環境，記憶，創意方案輸出以及信息流。

（一）環境部分。環境部分是設計師所處的外部信息構成的設計情景。環境為設計師提供設計任務，刺激信息等相關信息，在兒童產品設計中，設計任務信息即與設計任務直接相關的信息，如兒童的需求，市場對兒童產品的需求和技術約束等；刺激信息則是與產品設計任務不直接相關的信息，可能來自同類產品，其他產品，也可能是其他事物和現象對設計師的影響。

（二）記憶部分。主要組成部分有感覺記憶，工作記憶和長時記憶。包括產品設計經驗和知識的儲存，信息的加工處理，創意方案的產生等，在這一部分就需要結合對兒童認知心理，行為特征的調研和分析，將積累的經驗和創造性思維相結合，產品創新設計方案在工作記憶中形成。

（三）創意方案輸出部分。工作記憶中的產品候選創意方案的外在表現過程。通過草圖，文字，報告等形式將產品方案表現出來，將抽象的認知概念轉譯成具體的表達載體。

（四）信息流部分。描述設計者外部的，內部的，以及內外部之間的信息流動情況，建立設計者本身與用戶之間的聯系，設計師需要與兒童，家長，以及所有設計對象相關的信息溝通，使整個創意方案生成的過程模型成為一個有機的整體。

結語

兒童作為一個特殊群體，在兒童產品的創新設計中研究人的認知因素，應該從兒童和設計師兩個角度出發，研究設計師在產品創新設計中的認知規律，并將兒童的認知心理和行為特征作為環境輸入和工作記憶的儲存，從而構建產品創新設計認知機理。

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