科學設計方法的主要歷程及指向

文/王 敏（福州大學 廈門工藝美術學院 ）

對于傳統設計觀念最主要的挑戰，是對源于計算機技術的系統解決問題的方法和管理理論的日益倡導，其目的在于對設計問題和方案的制定進行評估。

引言

美國未來學家阿爾文·托夫勒（Alvin Toffler）曾在1980年出版的《第三次浪潮》（TheThird Wave）中預言：“人類正面臨著向前大躍進的年代。它面臨著極其深刻的社會動亂和不斷的創新和改組。…新出現的文明與傳統的舊工業文明有許多矛盾之處。它既有高度（發達）的科學技術，同時又是反工業化的。第三次浪潮以多樣化可再生的能源為基礎，帶來了真正新型的生活方式”1事實上，托夫勒所預言的第三次浪潮，就是基于現代科學技術革命所引發的巨大變革。在此之前的1973年，美國社會學家丹尼爾·貝爾（Daniel Bell）就將以高科技為支撐的社會稱之為“后工業社會”。

從設計的視角來看，無論是在工業社會還是后工業社會，現代科學技術的發展及其在生產實踐中的應用不但改變了人類的生產（或勞作）方式，也改變了人們的生活方式、行為習慣和價值觀等。設計已經成為一種綜合且具復雜性的社會文化現象，而不僅僅是專注于（產品）外觀的一種創意性活動。同時，由于我們現今已經生活在一個由人工物品和層出不窮的“新技術”所包圍的消費環境之中，科學設計的方法也發生了相應的改變與調整。這既是為了將來更好地在設計中利用先進的科學技術和方法，也是為了避免（或減少）因過度依賴技術（或陷入技術的自負）而帶來的負面影響。正是基于這種目的，本文對科學設計方法的主要階段進行回顧，試圖探析在其方法表象下的不同指向。

一．科學設計方法的興起與探討

科學設計的方法被加以研究，目的在于建立起一套創物的原則。眾所周知，工業設計出現在20世紀30年代深陷經濟“大蕭條時期”的美國。與歐洲現代設計不同的是，當時美國的工業設計走向了一種源于空氣動力學原理的流線型風格之路，顯示出早期工業設計與科學技術間存在的聯系。至1940年，美國的一位工業設計師凡·多倫出版了《工業設計：一個實踐指南》（Industrial Design: A Practical Guide）一書。在這本書中，作者詳述了產品設計過程中需要依賴科學的方法和程序。二戰以后，許多新的技術從軍工設備的生產轉向民用消費產品領域，這也促使工業設計師開始面對眾多新的技術、材料和大尺度的設計項目尋求問題解答的新途徑或方法。尤其是系統論、控制論和信息論相繼被提出，使系統的科學設計理論被加以研究和重視。于是新技術、新材料和科學（設計）方法，成為了推動工業設計發展的三個重要因素——這無疑也凸顯了科技進步對于工業設計具有不可忽視的促進作用。

20世紀60年代初期，科學設計方法首先在工程設計領域的國際會議上被加以討論，其后才成為工業設計領域所關注的內容。對此，英國設計理論研究者奈基爾·克羅斯（Nigel Cross）認為，1962年在倫敦舉辦的首屆設計方法會議所關注的內容：“即便稱不上是科學的設計，至少也是關于系統的設計。強調邏輯、理性的設計技術。”1Nigel Cross, The History of Post-Industrial Design Methods, History Of Design, The Design Council, P: 50.隨后的1965年，在伯明翰又舉辦了新一屆的設計方法會議，其主旨在于強調“設計方法本質的共同基礎”。在此背景下，也出現了專業設計方法細化的傾向，如1967年在英國樸茨茅斯舉辦的設計方法會議，專門討論了建筑設計的方法。隨著對科學設計方法的研究深入：“首批研究設計方法或方法論的著作這時期得到出版——霍爾（Hall 1962)，阿西莫夫(Asimow1962)、亞歷山大(Alexander 1964)、 阿 徹 爾 (Archer 1965)、 瓊 斯（Jones 1970) 以及布羅德本特(Broadbent 1973)。”2Nigel Cross. Science and Design Methodology: A Review. Research in Engineering Design (1993) 5. P: 64.

1963年，奧地利裔英國哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper，1902－1994）出版了其著作《猜想與反駁：科學知識的增長》（Conjectures and Refutations：The Growth of Scientific Knowledge）。在該書中，波普爾提出了其著名的科學方法的模式——“猜想與反駁”。雖然該模式主要提及的是一種從事科學研究的方法，但卻被注重科學設計過程的工程設計領域率先采用。對此，奈基爾·克羅斯（Nigel Cross）認為，波普爾所提出的科學方法模式因其適用于不同的設計領域，而成為一種被廣泛采用的設計方法的模式。但是科學研究的方法與設計方法的差異不僅在于二者的目的、面臨的問題和所要解決的困難，也在于二者的成果將來所接受的群體不同——科學研究是為了發現事物規律并揭示真相；而設計工業設計是為消費大眾提供具有日常生活用品——這些被生產出來的消費物品，在設計師創建其之前并不存在。

因此，波普爾關于科學方法的模式不可避免地受到了來自工業設計領域的質疑甚至批評。這是由于：“推理的主要模式是對要旨的歸納。也就是說，其模式是合成的而不是分析的。”3該句為March. L J的表述。參見：Nigel Cross. John Naughton and David Walker. Design method and scientific method. Design Studies. VOL 2 October 1981. P: 196.與科學的歸納相比較，設計的方法往往是對問題的分析。如對于材料屬性、形式與功能的關系、色彩與情感以及使用環境等問題的分析與思考。

據資料顯示，在以理性主義設計聞名的德國（西德）烏爾姆設計學院（1953－1968年），對工業設計領域科學（設計）方法進行了深入探討并引入到一系列的設計實踐當中。在著名設計理論家霍斯特·里特（Horst Rittel）看來，設計領域中科學方法的出現：“是由于NASA和軍隊大型技術問題的解決方式被引入到了民用或其他設計領域。”4Nigan Bayazit, Investigating Design: A Review of Forty Years of Design Research. Design Issue:Volum 20,Number 1 Winter 2004. P:17.至20世紀60年代，由于科學技術的不斷推廣和大眾消費產品的需求的不斷增加，加之產品的制造商們對于其產品生產利潤的驅使，設計要求的深度和廣度（尤其是跨學科領域的問題）也在隨之變化。這時的設計師僅憑手工藝時期的作坊式生產模式，已經很難承擔新的大型設計項目任務，并且一些跨學科的技術知識要求設計者們形成一個團隊分工進行協作，因此需要有一種新的科學方法以適應這種設計需求。

在烏爾姆設計學院的教師中，阿根廷人托馬斯·馬爾多納多較重視產品設計方法的科學性，在他看來：“科學與技術處于現代產品設計的首要位置”5Markus Rathgeb．Otl Aither．Phaidon．2006．P：50。因此，馬爾多納多是當時烏爾姆設計學院科學設計方法的主要推動者之一。

L·布魯斯·阿徹爾和設計師米沙·布萊克（Misha Black，1901－1977年）——他們兩位均是英國皇家藝術學院的教授，也是英國工業產品設計方法研究的主要代表。尤其是阿徹爾既是位設計理論研究者，也是將理論應用于實踐的工程和工業設計師。他在設計方法學方面的研究，對設計學科的建立起到了推動作用。

阿徹爾于1965年撰寫的《面向設計師的系統方法》（Systematic Method for Designers）一文，不僅分析了傳統設計與現代設計的區別以及設計的本質，并闡述了設計方法的內容和亞問題（subproblems）的復雜性等。與烏爾姆注重邏輯推導的設計方法不同，阿徹爾反對采用嚴謹的科學推導來解決設計中的問題。他認為：“通過嚴謹計算得出一個解答辦法的活動不是設計。在這里，這種解答的辦法可被視為機械和必然的在數據的相互作用中產生的結果，并且這一計算的過程是非創造性的。”1Nigel Cross. Developments in Design Methodology. JOHN WILEY&SONS. P: 57.L·布魯斯·阿徹爾認為，當前設計研究的趨勢（指在20世紀60年代），是要考慮產品的整個系統，而不是將產品孤立地視為脫離整體存在的個體。在《面向設計師的系統方法》一文中，L·布魯斯·阿徹爾提出了“人－工具－工作－環境”的系統（Archer，1965）。

赫伯特 A·西蒙（Herbert A Simon）于1968年出版了《人工科學》（The Science of Artificial）一書，再次提出了“設計科學”的概念。在西蒙看來，人工物品的設計是一門有別于自然科學的另一門科學——設計科學（The Science of Design）。他認為這門創造人工物的科學，與自然科學有著顯著的區別。因為：“自然科學關注事物是怎樣的，而設計則關注事物應該是怎樣的，并設計出人工物品以達到目的。”2Herbert A. Simon. The Science of the Artificial. The MIT Press. 1996. P: 114.顯然，西蒙所指的“設計科學”涵蓋了所有創造人工物的設計領域。實際上，他所述的“設計科學”已經清晰地勾畫出了有別于自然科學或社會科學的“造物科學”。而科學的設計方法則成為這門“造物科學”的基本原則。

二．對科學設計方法的質疑與調整

在20世紀60年代對科學設計方法研究的過程中，也有學者提出了質疑并認為要明確一個觀點：就是設計的方法并能不等同于科學方法。其理由是設計師與科學家所關注的內容、目的和解決問題的途徑并不相同，因為二者間有著顯著的區別：“科學是解析式的，而設計是構建式的。”3Robin Jacques. Design: Science: Method. Westbury House. 1981. P: 18.由此可以看出，二者探求的對象和研究方法并不相同。但是，這并不意味著在設計方法的研究過程中，不能借用原本屬于科學研究領域的（某種）知識或方法。

此外，在將科學設計方法的用于產品設計實踐的過程中，也出現了將設計活動視為一種邏輯和推理過程的極端傾向。在這種傾向的影響下，設計師雖然能夠借助于先進的輔助設計工具進行設計，但其創造力卻被束縛并成為即定（設計）程序的執行者，而不是這種創造性活動的主動者——設計師的創意被嚴謹的程序所制約。

在60年代的烏爾姆設計學院，就出現了對科學設計方法的過份推崇與質疑：首先，由于該學院的理論研究者對科學設計方法過于迷戀，導致了對設計過程的重視而忽視了結果——即設計的要解決的問題和最終目的。從實際運用的結果來看，該學院的設計方法論一方面促進了現代工業設計理論體系的發展，但另一方面又直接導致了其教師隊伍劃分為兩個不同陣營。即形成了以托馬斯·馬爾多納多及霍斯特·里特等人為代表的理論研究者陣營，和以奧托·艾舍爾及漢斯·古格洛特為代表的實踐型設計師陣營。由于篤信設計方法論對產品設計的重要作用及科學性，使得烏爾姆的一些學生將方法論幾乎視為一種宗教4Herbert Lindinger． Ulm Design［M］． Berlin：Ernst﹠Sohn．1990．P：11.。盡管此階段的分歧并沒有出現上一次的巨變，但卻明顯地影響了烏爾姆的發展方向。此次分歧的要點在于，方法論的理論倡導者們堅持強調科學嚴謹的過程，而并不把產品的設計結果置于首要位置。對此，奧托·艾舍爾在1975年的一篇文章中曾認為：“設計過程的步驟與結果和功效相比，變得越來越自成體系和重要。”5Ulmer museum Hfg-archiv．Ulm modelle［M］．Hatje Cantz．2003．P ：69.這反映了烏爾姆設計方法論曾存在脫離設計實踐，講求純粹的理論研究的一面。

其次，是對設計認識的危機——即設計是一門獨立的學科，還是否臣服于科學？烏爾姆雖然使其設計擺脫了藝術的束縛，卻又將設計迅速推入了科學和技術的深淵——即設計的發展取決于科學與技術的手段。甚至有設計師也認為：“在烏爾姆模式誕生的同時，也隱含了（implicitly）其走向下一個危機的開始：科學凌駕于設計的霸權（hegemony）”6Herbert Lindinger． Ulm Design［M］． Berlin： Ernst﹠ Sohn．1990．P：11．。此次科學凌駕于設計的危機，表現出兩個方面問題：

1、科學技術與邏輯推理成為了設計問題的主要（甚至是唯一）手段，而忽視了工業設計師在產品設計活動中的主動地位。換句話說，科學的方法雖然應當是嚴謹的設計過程，但不應當是固定不變的操作程序。

2、工業設計師和工程師之間的任務分工在設計方法中沒有明確提及。從而使“工業設計師”的職責和應承擔的角色處于含糊狀態。

科學設計方法出現的認識危機，也可從烏爾姆設計學院的研究者們對設計的解答中予以體察。如馬爾多納多相信通過數學和邏輯的推導就能夠尋找到最優的解決辦法；阿徹爾則認為憑借數學的推導并非是科學的設計解決之道——那樣只可能導致設計走向一種僵化的程序。在《面向設計師的系統方法》一文中，阿徹爾將設計稱為“設計藝術”，而馬爾多納多和奧托·艾舍爾顯然拒絕這一稱謂。1布魯斯·阿徹爾的觀點，參見：Nigel Cross． Developments in Design Methodology［M］．JOHN WILEY&SONS．P：56-82．奧托·艾舍爾等人的觀點參見：Otl aicher．The world as design［M］．Berlin：Ernst﹠sohn．1994．P：85－93．甚至在馬爾多納多看來：“科學和技術位于現代產品設計的核心地位”，2Markus Rathgeb．Otl Aither［M］．Phaidon．2006．P ：50．從上述對方法論的引述中，不難理解烏爾姆的設計方法具有嚴謹的論證和邏輯性，但缺乏藝術的創造性。所以，烏爾姆對于設計的理解基于科學理性的步驟（或程序），這種脫離了“人因”因素的方法論，實際上在設計剛擺脫藝術的束縛后，又很快轉變為了一種推導式的科學活動——在這種情況下設計從來就沒有，也不可能成為一門既不屈從于藝術，也不依賴于科學的一門獨立的學科。

因此，正是在科學設計方法探索的過程中出現的這些誤區，使得一些早期設計方法論的先行者們紛紛退出了這一領域，且不再涉及于此。如克里斯托弗·亞歷山大（Christopher Alexander）和約翰·克里斯托弗·瓊斯（John Christopher Jones）等人從70年代開始已不再推崇這種以機械和邏輯框架為基礎的設計方法了。克里斯托弗·亞歷山大最初倡導理性的建筑與規劃設計方法，他這樣說道：“我對這一領域失望，我不再去讀那些如何去設計建筑物以至被稱之為“設計方法”的無聊文獻．．．我將忘記方法，忘記與此相關的一切”。3Nigel Cross. Designerly Ways of Knowing: Design Discipline versus Design Science. Design Issues, Vol. 17.No.3(Summer, 2001), P: 50.而克里斯托弗·瓊斯則認為：“在20世紀70年代，我就已經反對設計方法。我厭惡機械的指令、行為論（behaviorism）和不斷地試圖將整個生活納入邏輯的范疇之內。”（引文同上）4Nigel Cross. Designerly Ways of Knowing: Design Discipline versus Design Science. Design Issues,Vol. 17.No.3(Summer, 2001), P: 50.應當看到，上述二人對設計方法的排斥，反映了部分研究者對于寬泛的機械式的方法的否定和排斥。

對此，霍斯特·里特提出了一種新的解決之道——科學的設計方法是以“代”（generations）來更新的。他認為，始于60年代的設計方法是一種基于當時歷史局限下產生的第一代方法。這種設計方法在70年代時已經產生了一定的局限性，于是需要有第二代設計方法來適應新時代的需求。他的這一觀點得到了奈基爾·克羅斯（Nigel Cross）贊同。克羅斯認為：“第一代（60年代）設計方法論基于系統、理性和科學方法的應用。第二代（70年代初期）設計方法論試圖將設計師從優化或全能型——尤其是從“兇險的問題”（wicked problems）中解脫出來。走向滿意的認識或適度的解答型式（西蒙在1969年提出了‘滿意度’的概念），和一個‘議論’及參與的過程。在這一過程中，設計師是問題‘提出者’（客戶、消費者、用戶和公眾）的合作伙伴。”5Nigel Cross. Science and Design Methodology: A Review. Research in Engineering Design (1993) 5. P: 64.6Horst W. J. Rittel, Melvin M. Webber. Dilemmas in a General Theory of Planning Policy Sciences 4 (1973),P:162.霍斯特·里特對于設計方法論“代”的延續和闡釋，無疑為新一代設計方法的出現開辟了道路。使得一些研究者在設計方法研究的領域中繼續探討新的方法和理論。

1973年，霍斯特·里特和梅爾文·M·韋伯（Melvin M. Webber）發表了一篇題為《一般規劃理論的困境》（Dilemmas in a General Theory of Planning）的文章。在更為廣泛的社會政策領域探討問題的解決途徑。他們認為“兇險的問題”（wicked problems）是一種頑固性且持續存在的缺陷，以區別“溫順的”（tame）或“良性的”（benign）問題。按他們的觀點，所有的設計問題都是“兇險的問題”，并且該問題的解決沒有對錯之分，只有好或壞的區別。6不同的是，L·布魯斯·阿徹爾將設計問題納入到一個“亞問題”的范疇中加以考慮。無論是里特討論的“兇險的問題”還是阿徹爾提出的“亞問題”，對20世紀70年代工業設計方法的調整均起到了一定的影響。需要指出的是，在工業設計中有些問題（“亞問題”或頑固性的問題）是隨著技術的進步可以得到解決的，如防護產品的堅韌度和毒性的矛盾問題：如果降低了產品材料的毒性，其防護性能就有可能降低。因此，技術的發展有可能消除先前影響產品在設計方法中的某些程序。

從上述分析中可發現，科學設計方法在20世紀70年代經歷了認識上的轉變之后，朝著設計問題的優化與相對的“解決”方向發展。而在80年代，隨著工業化社會向著信息社會的逐步發展（尤其是在歐美等國），工業設計對于科學設計方法的調整，也更加注重強調對情感層面的考慮，而不再是理性冰冷的“創物”過程。個性化、情感化和風格化的產品設計需求，使得以前放之四海皆準的程式化的設計方法成為了過去，取而代之的是更為豐富、靈活多變的創意設計及其可根據需要而調節的多元設計方法——這種局面的出現，不僅是因為工業設計師的創造性使然，而是因為不同消費群體對于產品個層面的需求在不斷地擴大。

三．信息時代科學設計方法的思考

眾所周知，信息時代的工業設計不再是以大批量勞動力和機器其生產為依托，而是在以知識、技術和信息的服務為主導下的創意活動。因此，信息時代的設計方法也隨之發生新的轉變——甚至是設計范式的根本改變。這是因為快速發展的信息技術不僅徹底改變了我們工作、學習和認知（外界）的方式，也改變了我們長期習慣了的相互交流思想或情感方式，從而將傳統的人與物的交流模式發展為了人與信息的模式。工業設計也由對于產品物理屬性的表達，和人與具體物品操作關系、舒適性和實用性等的研究，逐漸拓展到對于數字化產品界面和硬件等的設計——實際上就是交叉學科信息（藝術）設計的出現。

現如今，信息技術已通過多種不同的形式影響著當代人的工作與生活（行為或操作的方式），并成為大眾日常生活不可缺少的一部分。要了解信息時代的設計，就要對人類工效學和交互設計有一個初步的認識。因為，在信息時代對人的外在尺度、心理維度、情感化需求的認識和把握，將成為設計師不可忽視的一部分。而對于人機（或人因）工程的研究，雖然從工業時代就已經開始，并跨越到了信息時代，但整體研究的內容和關注的重點已經拓展到了更為復雜和寬闊的領域。

80年代初，個人電腦的出現使得人－機交互設計成為一種新的需求——如對于操作系統、界面和硬件等的設計，以更好地提供產品的服務。這意味著，信息時代的工業產品已經逐步從實際的器物拓展到高度互動的數字世界。大機器生產時代的工業設計——即傳統的工業設計方式、定義和思想，已經不能夠滿足消費者對于新型電子設備的使用與操作。

進入90年代以后，隨著數字通訊技術的不斷發展和應用——尤其是互聯網的普及、數字化產品的用戶體驗與服務，使得傳統的器物觀念發生了根本的轉變：如對于材料（物理屬性）的認識、產品的操作方式、行為模式、可用性和維護方式等。交互設計的目的在于開發簡便易學，在有效的操作中獲得有趣的體驗。同時，交互設計所涉及的內容也在與日俱增——這也導致了一種基于視覺體驗的新審美觀產生。在上述新技術迅猛發展的背景下，新的科學設計方法不僅需要設計師注重“以人為本”的觀念，更要從綠色、生態甚至是可持續的角度審視在產品設計過程中，對材料性能、環境影響和回收（再加工、再利用）等因素進行思考——如C2C（從搖籃到搖籃）到Upcycle模式的認識和轉變等。

需要進行反思的是，在工業設計中設計方式與方法對于技術依賴的增長，已經顯現出了一定的負面效應：1、設計過程中更多地依賴于技術手段解決視覺或物質的享受，并且設計產品隨同技術一道在進入人們（消費者）生活各個方面的同時，也在束縛（甚至是支配）人們的生活和工作。2、工業設計方法的科學性并沒有適時地指導設計師解決人們對于器物情感的訴求，而是更多地滿足于物質消費。3、現代科學技術的進步是一個技術不斷更新的過程，而工業設計對新的科學方法的運用卻較為緩慢，甚至成為了新技術驅使下的“被動”活動。呈現出設計方法與科學技術進步不相一致的現象。

必須看到的是，綠色設計、生態設計和可持續設計等理念不斷推陳出新的前提條件，實際上是科學技術取得了新的突破且得到應用。工業設計領域需要更多地吸收由此而提出的新理念和設計原則，以更好地探索并協調整個人―機－環境系統間存在的各種關系。也就是說，信息時代的工業設計方法，需要的不再是為了經濟而促銷式的產品“美化”服務，而是協調人與自然環境、人與人、器物與人等不同關系的一種手段——這種關系既體現在人與自然環境的共存，也在追求器物與人之間能夠達成操作時匹配關系。因此，科學設計方法傾向于對雙向式關系的處理和把握，而不再僅強調造物的實際功用，也在探析人精神層面的消費需求。

四．結語

通過上述三節的論述，可以看出對科學設計方法的早期探討，是為了科學有效地解決設計中的各項問題。盡管在探索的過程中，曾出現過以科學技術為核心的數學式推導的設計方法，但很快得到了修正并走向一種平衡——在科學方法的輔助下，（工業）設計既注重對先進科學技術知識的運用，也重視對社會與文化問題的關注和思考。

隨著科學技術的不斷發展，工業設計在解決全球化問題中所扮演的角色也越來越重要：比如環境污染、（廢品）可降解和再利用等方面的產品設計與策略。同時，工業設計方法也更加需要被科學地予以評估，以便更為有效地達到設計的目的。可以肯定的是，與人們對于科學技術的需求（如醫藥和健康需求等）相伴的，是對于產品多樣化和個性化的需求。工業設計方法離不開科學技術的發展，掌握好對科技借鑒的“適度”原則才是把握器物形式與內在情感的重要依據。