东南大学 机械学院 汤文成 李 嫱
摘要：本文从人的角度出发，对设计师与用户（儿童）两个认知体系进行分析，探讨产品创新设计的认知机理，对创新设计内在属性进行基本研究。文章分析了儿童认知与产品创新设计的相互作用并基于认知机理构建儿童产品设计创意方案生成的过程模型。
关键词：认知机理 创新设计 儿童产品 设计师
中图分类号：TB47 文献标识码：A
文章编号：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
人是设计的主体，研究产品创新设计的本质规律需要从设计者的角度探索设计固有的认知规律——认知机理。人亦是设计的客体，用户需求是产品创新的动力，只有基于用户的认知心理与行为，才能为设计提供明确的方向和价值。
基于心理学的创造性思维研究，是以人为主体，着重研究人的思维方法，打破思维定势，重点在于探索人头脑中创新概念的产生过程。该研究强调想象力的作用，主要采用的是非逻辑思维方法。基于心理学的创造性思维方法有助于辅助设计人员进行创造性的想象并产生创新概念，已被广泛地应用于不同的设计领域中。然而在对医疗产品的调研中发现，目前国内市场上针对儿童的好用、适用、创新性的产品仍然存在很大空白，普遍还是将成人产品用于儿童，偶有特殊也只是对成人产品的尺寸进行修改。因此融合认知心理学，以人为本的整体发展观会给创新设计研究带来巨大的发展前景。
一、产品创新设计认知机理的科学基础认知机理即人类认知机制，是一种认知行为的体系结构，是关于人类认知的理论模型，研究目的在于最终揭示人类组织知识、产生智能行为的思维运动规律。创新设计的认知机理的科学基础主要有信息加工模型，记忆以及创造性思维。
（一）信息加工模型
现代认知心理学的主流是以信息加工观点研究认知过程，即把人看作一个具有主观能动性的知识获得者和信息加工者。Newwell 和Simon在Human Problem Solving一书中提出的信息加工系统也称为“符号操作系统”（symbol operation system），主要由四部分构成，即感受器，效应器，加工器，记忆装置。人脑就是一个信息加工系统，不同的任务由不同的认知结构来完成。
（图1）是Newell和Simon在Human Problem一书中提出的信息加工系统。感受器用来接受信息，加工器是整个信息加工系统的控制部分，包括控制加工器和工作记忆。记忆装置将信息存储，主要是永久性记忆，是信息加工系统中最核心的部分。效应器在整个系统中对信息作出反应，是控制信息输出的部分。
（二）记忆
记忆是指储存、提取过去的经验，并将这些信息用于当前情景，是一个动态的机制。记忆是信息的输入、编码、储存和提取的过程，Atkinson和Shiffrin提出的三重储存记忆模型包括感觉储存，短时储存和长时储存，也就是很多心理学家描述的三种记忆系统——感觉记忆，短时记忆（或工作记忆），长时记忆。感觉存储的保存信息时间相对有限且非常短暂，短时存储保存稍长一些但数量同样有限，而尝试存储的储存能力比较强大，信息可以保存很长时间，甚至可能是永久保持。
（三）创造性思维
设计师利用创造性思维产生产品创意方案是产品创新设计的研究重点。这些策略可以综合应用在创新设计中，形成创造性思维。
（1）逻辑思维策略。逻辑思维是通过归纳和演绎的方法将感性认知的事物抽象成概念模型，然后组合，提取，按照一定的逻辑关系进行推理从而形成新的创意。
（2）形象思维策略。运用想象以及相关联的情感和意志的体验，通过形象的表达方式进行的思维活动，既是本质化的抽象，又要保持事物的感性形象。
（3）直觉思维策略。直觉思维是不以逻辑而以独特的直觉能力为中介，从直接经验中觉察事物本质和规律的思维方法，是创造性思维的核心和灵魂。
广义的直觉思维包括直觉，顿悟和灵感。直觉是无准备的大脑对世界的直接洞察；顿悟是有准备的大脑的突然闪光，在原有经验和正在思考的对象基础上重新对旧结构的豁然改组或新结构的豁然形成，是“悟”出的想法；灵感是在原有经验的基础上受到激励和联想，潜意识转化为显意识，是“激”出来的。
二、儿童认知与产品创新设计的相互作用
（一）儿童的认知表现与发展
儿童的认知表现可以从注意，记忆，知识结构，语言，推理，问题解决的能力等方面来研究。儿童成长的不同阶段认知行为与认知心理也不相同。例如在幼儿阶段儿童的一个最大的特点就是对事物的广泛喜好和兴趣，娱乐性在这一阶段非常重要。儿童会选择注意一些本体感兴趣的形态，在心里形成一种最初的印象和描述。在童年阶段儿童各方面的机能基本上形成，儿童的注意和记忆更有自主性和集中性，开始会用一些策略来推理和归纳事物，因此儿童对产品的感受和体验是设计中需要考虑的问题。例如儿童对于医疗听诊器常常具有恐惧感和排斥感，是由于儿童在早期接触听诊器时对其形成了冰冷，坚硬，刺激的印象。
儿童的思维发展一般要经过感觉运动阶段、前运思阶段、具体运思阶段和形式运思阶段四个阶段。儿童从婴儿时期，学步儿时期发展到幼儿和童年期，其身体的生长模式逐渐成熟，中枢神经系统也不断地发育完善。随着年龄增长，儿童的精细运动能力也在稳定提高，能够完成更为复杂的动作。在认知方面，儿童自出生就具有了快乐，恐惧等情绪活动，在婴儿时期产生对于物体存继性的认知以及心理表象能力。在学步儿阶段才逐渐出现自我控制力，但对成人依然有很强的依赖性。幼儿阶段的儿童逐渐掌握了语言能力，使思维和动作分离开，这一阶段的注意主要以无意注意为主，对注意的目标稳定性不高，虽然可以在短时间内有很强的再认能力，但不会保存在永久记忆中。在童年阶段儿童的认知系统已形成。注意集中能力增加，有意注意和有意记忆着重发展。语言能力也开始成熟，可以按自己的意愿组织词汇或用分析的方法理解词汇。
（二）儿童的认知与产品设计的相互作用
儿童产品的设计要符合儿童的心理和行为特征，儿童的认知方式和行为方式既是设计师要考虑的出发点也是设计的目的。儿童对于客体的认知主要包含对目标物体的注意以及由此引起的感觉的刺激，经由感觉刺激程度的高低通过儿童本身知识的组织对目标信息进行选择性的保留和删除，从而形成初始的记忆。研究认知过程中儿童的感受和行为特征，对儿童产品进行剖析和创新性思考，形成一个重要的指导因素反作用于产品的设计，可以将产品更加符合儿童的需求。儿童产品的设计目标是要让儿童易用，适用，好用。研究儿童不同阶段认知的行为普遍性及特殊性是产品设计的理论基础。反过来。产品对于儿童认知的发展也有很大的影响。设计产品不只是物体，也是一种生活方式和体验。儿童通过对周围环境，人，物的观察和理解形成对世界的认知，因此儿童接触到的物体的形态、色彩、功能等都会对其产生不同的认知和记忆。
形态是功能的载体，好的造型具有良好的语义，直接影响儿童对其的印象和使用方式。儿童会通过观察物体的形态信息从而形成最初的概念，当概念存储在长时记忆中或者再次接触或提及时，儿童会对该产品具有初级的心描述。正确的产品形态信息才会引导儿童正确的使用该产品。而色彩也是决定儿童喜好和需求的重要因素。儿童对于色彩比较敏感，色彩上具有亲和力与吸引力的产品可以满足儿童的安全需要和心理需求。功能是产品的核心价值，成人为儿童购买产品往往购买的也是产品的功能。产品质量的好坏，使用是否方便，是否符合人机工程学都会影响到用户的体验。所以，产品的这些要素与儿童的认知机理相互作用，相互联系。
三、基于认知机理的儿童产品创新方案过程模型
从设计师的自身设计素养来看，不仅要具有良好的创造性思维和正确的设计理论和方法，也要充分了解儿童的心理学知识，考虑儿童的认知行为习惯。直觉灵感和顿悟都是建立在原有经验和思考的基础上，因此创新设计前期对于儿童的调研和分析非常关键。卡尔·G·让恩在《心理类型》中提到，设计师在设计儿童产品时更需要创造性的思考，怪念头的动态原则就是玩耍，这种念头是孩子的，但没有这种带有幻想的嬉戏，任何创造性的工作都不会产生。设计师也需要保持轻松愉悦的状态和心境。创新设计创意方案生成的过程模型有四个部分：环境，记忆，创意方案输出以及信息流。
（一）环境部分。环境部分是设计师所处的外部信息构成的设计情景。环境为设计师提供设计任务，刺激信息等相关信息，在儿童产品设计中，设计任务信息即与设计任务直接相关的信息，如儿童的需求，市场对儿童产品的需求和技术约束等；刺激信息则是与产品设计任务不直接相关的信息，可能来自同类产品，其他产品，也可能是其他事物和现象对设计师的影响。
（二）记忆部分。主要组成部分有感觉记忆，工作记忆和长时记忆。包括产品设计经验和知识的储存，信息的加工处理，创意方案的产生等，在这一部分就需要结合对儿童认知心理，行为特征的调研和分析，将积累的经验和创造性思维相结合，产品创新设计方案在工作记忆中形成。
（三）创意方案输出部分。工作记忆中的产品候选创意方案的外在表现过程。通过草图，文字，报告等形式将产品方案表现出来，将抽象的认知概念转译成具体的表达载体。
（四）信息流部分。描述设计者外部的，内部的，以及内外部之间的信息流动情况，建立设计者本身与用户之间的联系，设计师需要与儿童，家长，以及所有设计对象相关的信息沟通，使整个创意方案生成的过程模型成为一个有机的整体。
结语
儿童作为一个特殊群体，在儿童产品的创新设计中研究人的认知因素，应该从儿童和设计师两个角度出发，研究设计师在产品创新设计中的认知规律，并将儿童的认知心理和行为特征作为环境输入和工作记忆的储存，从而构建产品创新设计认知机理。
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