科学设计方法的主要历程及指向

文/王 敏（福州大学 厦门工艺美术学院 ）

对于传统设计观念最主要的挑战，是对源于计算机技术的系统解决问题的方法和管理理论的日益倡导，其目的在于对设计问题和方案的制定进行评估。

引言

美国未来学家阿尔文·托夫勒（Alvin Toffler）曾在1980年出版的《第三次浪潮》（TheThird Wave）中预言：“人类正面临着向前大跃进的年代。它面临着极其深刻的社会动乱和不断的创新和改组。…新出现的文明与传统的旧工业文明有许多矛盾之处。它既有高度（发达）的科学技术，同时又是反工业化的。第三次浪潮以多样化可再生的能源为基础，带来了真正新型的生活方式”1事实上，托夫勒所预言的第三次浪潮，就是基于现代科学技术革命所引发的巨大变革。在此之前的1973年，美国社会学家丹尼尔·贝尔（Daniel Bell）就将以高科技为支撑的社会称之为“后工业社会”。

从设计的视角来看，无论是在工业社会还是后工业社会，现代科学技术的发展及其在生产实践中的应用不但改变了人类的生产（或劳作）方式，也改变了人们的生活方式、行为习惯和价值观等。设计已经成为一种综合且具复杂性的社会文化现象，而不仅仅是专注于（产品）外观的一种创意性活动。同时，由于我们现今已经生活在一个由人工物品和层出不穷的“新技术”所包围的消费环境之中，科学设计的方法也发生了相应的改变与调整。这既是为了将来更好地在设计中利用先进的科学技术和方法，也是为了避免（或减少）因过度依赖技术（或陷入技术的自负）而带来的负面影响。正是基于这种目的，本文对科学设计方法的主要阶段进行回顾，试图探析在其方法表象下的不同指向。

一．科学设计方法的兴起与探讨

科学设计的方法被加以研究，目的在于建立起一套创物的原则。众所周知，工业设计出现在20世纪30年代深陷经济“大萧条时期”的美国。与欧洲现代设计不同的是，当时美国的工业设计走向了一种源于空气动力学原理的流线型风格之路，显示出早期工业设计与科学技术间存在的联系。至1940年，美国的一位工业设计师凡·多伦出版了《工业设计：一个实践指南》（Industrial Design: A Practical Guide）一书。在这本书中，作者详述了产品设计过程中需要依赖科学的方法和程序。二战以后，许多新的技术从军工设备的生产转向民用消费产品领域，这也促使工业设计师开始面对众多新的技术、材料和大尺度的设计项目寻求问题解答的新途径或方法。尤其是系统论、控制论和信息论相继被提出，使系统的科学设计理论被加以研究和重视。于是新技术、新材料和科学（设计）方法，成为了推动工业设计发展的三个重要因素——这无疑也凸显了科技进步对于工业设计具有不可忽视的促进作用。

20世纪60年代初期，科学设计方法首先在工程设计领域的国际会议上被加以讨论，其后才成为工业设计领域所关注的内容。对此，英国设计理论研究者奈基尔·克罗斯（Nigel Cross）认为，1962年在伦敦举办的首届设计方法会议所关注的内容：“即便称不上是科学的设计，至少也是关于系统的设计。强调逻辑、理性的设计技术。”1Nigel Cross, The History of Post-Industrial Design Methods, History Of Design, The Design Council, P: 50.随后的1965年，在伯明翰又举办了新一届的设计方法会议，其主旨在于强调“设计方法本质的共同基础”。在此背景下，也出现了专业设计方法细化的倾向，如1967年在英国朴茨茅斯举办的设计方法会议，专门讨论了建筑设计的方法。随着对科学设计方法的研究深入：“首批研究设计方法或方法论的著作这时期得到出版——霍尔（Hall 1962)，阿西莫夫(Asimow1962)、亚历山大(Alexander 1964)、 阿 彻 尔 (Archer 1965)、 琼 斯（Jones 1970) 以及布罗德本特(Broadbent 1973)。”2Nigel Cross. Science and Design Methodology: A Review. Research in Engineering Design (1993) 5. P: 64.

1963年，奥地利裔英国哲学家卡尔·波普尔（Karl Popper，1902－1994）出版了其著作《猜想与反驳：科学知识的增长》（Conjectures and Refutations：The Growth of Scientific Knowledge）。在该书中，波普尔提出了其著名的科学方法的模式——“猜想与反驳”。虽然该模式主要提及的是一种从事科学研究的方法，但却被注重科学设计过程的工程设计领域率先采用。对此，奈基尔·克罗斯（Nigel Cross）认为，波普尔所提出的科学方法模式因其适用于不同的设计领域，而成为一种被广泛采用的设计方法的模式。但是科学研究的方法与设计方法的差异不仅在于二者的目的、面临的问题和所要解决的困难，也在于二者的成果将来所接受的群体不同——科学研究是为了发现事物规律并揭示真相；而设计工业设计是为消费大众提供具有日常生活用品——这些被生产出来的消费物品，在设计师创建其之前并不存在。

因此，波普尔关于科学方法的模式不可避免地受到了来自工业设计领域的质疑甚至批评。这是由于：“推理的主要模式是对要旨的归纳。也就是说，其模式是合成的而不是分析的。”3该句为March. L J的表述。参见：Nigel Cross. John Naughton and David Walker. Design method and scientific method. Design Studies. VOL 2 October 1981. P: 196.与科学的归纳相比较，设计的方法往往是对问题的分析。如对于材料属性、形式与功能的关系、色彩与情感以及使用环境等问题的分析与思考。

据资料显示，在以理性主义设计闻名的德国（西德）乌尔姆设计学院（1953－1968年），对工业设计领域科学（设计）方法进行了深入探讨并引入到一系列的设计实践当中。在著名设计理论家霍斯特·里特（Horst Rittel）看来，设计领域中科学方法的出现：“是由于NASA和军队大型技术问题的解决方式被引入到了民用或其他设计领域。”4Nigan Bayazit, Investigating Design: A Review of Forty Years of Design Research. Design Issue:Volum 20,Number 1 Winter 2004. P:17.至20世纪60年代，由于科学技术的不断推广和大众消费产品的需求的不断增加，加之产品的制造商们对于其产品生产利润的驱使，设计要求的深度和广度（尤其是跨学科领域的问题）也在随之变化。这时的设计师仅凭手工艺时期的作坊式生产模式，已经很难承担新的大型设计项目任务，并且一些跨学科的技术知识要求设计者们形成一个团队分工进行协作，因此需要有一种新的科学方法以适应这种设计需求。

在乌尔姆设计学院的教师中，阿根廷人托马斯·马尔多纳多较重视产品设计方法的科学性，在他看来：“科学与技术处于现代产品设计的首要位置”5Markus Rathgeb．Otl Aither．Phaidon．2006．P：50。因此，马尔多纳多是当时乌尔姆设计学院科学设计方法的主要推动者之一。

L·布鲁斯·阿彻尔和设计师米沙·布莱克（Misha Black，1901－1977年）——他们两位均是英国皇家艺术学院的教授，也是英国工业产品设计方法研究的主要代表。尤其是阿彻尔既是位设计理论研究者，也是将理论应用于实践的工程和工业设计师。他在设计方法学方面的研究，对设计学科的建立起到了推动作用。

阿彻尔于1965年撰写的《面向设计师的系统方法》（Systematic Method for Designers）一文，不仅分析了传统设计与现代设计的区别以及设计的本质，并阐述了设计方法的内容和亚问题（subproblems）的复杂性等。与乌尔姆注重逻辑推导的设计方法不同，阿彻尔反对采用严谨的科学推导来解决设计中的问题。他认为：“通过严谨计算得出一个解答办法的活动不是设计。在这里，这种解答的办法可被视为机械和必然的在数据的相互作用中产生的结果，并且这一计算的过程是非创造性的。”1Nigel Cross. Developments in Design Methodology. JOHN WILEY&SONS. P: 57.L·布鲁斯·阿彻尔认为，当前设计研究的趋势（指在20世纪60年代），是要考虑产品的整个系统，而不是将产品孤立地视为脱离整体存在的个体。在《面向设计师的系统方法》一文中，L·布鲁斯·阿彻尔提出了“人－工具－工作－环境”的系统（Archer，1965）。

赫伯特 A·西蒙（Herbert A Simon）于1968年出版了《人工科学》（The Science of Artificial）一书，再次提出了“设计科学”的概念。在西蒙看来，人工物品的设计是一门有别于自然科学的另一门科学——设计科学（The Science of Design）。他认为这门创造人工物的科学，与自然科学有着显著的区别。因为：“自然科学关注事物是怎样的，而设计则关注事物应该是怎样的，并设计出人工物品以达到目的。”2Herbert A. Simon. The Science of the Artificial. The MIT Press. 1996. P: 114.显然，西蒙所指的“设计科学”涵盖了所有创造人工物的设计领域。实际上，他所述的“设计科学”已经清晰地勾画出了有别于自然科学或社会科学的“造物科学”。而科学的设计方法则成为这门“造物科学”的基本原则。

二．对科学设计方法的质疑与调整

在20世纪60年代对科学设计方法研究的过程中，也有学者提出了质疑并认为要明确一个观点：就是设计的方法并能不等同于科学方法。其理由是设计师与科学家所关注的内容、目的和解决问题的途径并不相同，因为二者间有着显著的区别：“科学是解析式的，而设计是构建式的。”3Robin Jacques. Design: Science: Method. Westbury House. 1981. P: 18.由此可以看出，二者探求的对象和研究方法并不相同。但是，这并不意味着在设计方法的研究过程中，不能借用原本属于科学研究领域的（某种）知识或方法。

此外，在将科学设计方法的用于产品设计实践的过程中，也出现了将设计活动视为一种逻辑和推理过程的极端倾向。在这种倾向的影响下，设计师虽然能够借助于先进的辅助设计工具进行设计，但其创造力却被束缚并成为即定（设计）程序的执行者，而不是这种创造性活动的主动者——设计师的创意被严谨的程序所制约。

在60年代的乌尔姆设计学院，就出现了对科学设计方法的过份推崇与质疑：首先，由于该学院的理论研究者对科学设计方法过于迷恋，导致了对设计过程的重视而忽视了结果——即设计的要解决的问题和最终目的。从实际运用的结果来看，该学院的设计方法论一方面促进了现代工业设计理论体系的发展，但另一方面又直接导致了其教师队伍划分为两个不同阵营。即形成了以托马斯·马尔多纳多及霍斯特·里特等人为代表的理论研究者阵营，和以奥托·艾舍尔及汉斯·古格洛特为代表的实践型设计师阵营。由于笃信设计方法论对产品设计的重要作用及科学性，使得乌尔姆的一些学生将方法论几乎视为一种宗教4Herbert Lindinger． Ulm Design［M］． Berlin：Ernst﹠Sohn．1990．P：11.。尽管此阶段的分歧并没有出现上一次的巨变，但却明显地影响了乌尔姆的发展方向。此次分歧的要点在于，方法论的理论倡导者们坚持强调科学严谨的过程，而并不把产品的设计结果置于首要位置。对此，奥托·艾舍尔在1975年的一篇文章中曾认为：“设计过程的步骤与结果和功效相比，变得越来越自成体系和重要。”5Ulmer museum Hfg-archiv．Ulm modelle［M］．Hatje Cantz．2003．P ：69.这反映了乌尔姆设计方法论曾存在脱离设计实践，讲求纯粹的理论研究的一面。

其次，是对设计认识的危机——即设计是一门独立的学科，还是否臣服于科学？乌尔姆虽然使其设计摆脱了艺术的束缚，却又将设计迅速推入了科学和技术的深渊——即设计的发展取决于科学与技术的手段。甚至有设计师也认为：“在乌尔姆模式诞生的同时，也隐含了（implicitly）其走向下一个危机的开始：科学凌驾于设计的霸权（hegemony）”6Herbert Lindinger． Ulm Design［M］． Berlin： Ernst﹠ Sohn．1990．P：11．。此次科学凌驾于设计的危机，表现出两个方面问题：

1、科学技术与逻辑推理成为了设计问题的主要（甚至是唯一）手段，而忽视了工业设计师在产品设计活动中的主动地位。换句话说，科学的方法虽然应当是严谨的设计过程，但不应当是固定不变的操作程序。

2、工业设计师和工程师之间的任务分工在设计方法中没有明确提及。从而使“工业设计师”的职责和应承担的角色处于含糊状态。

科学设计方法出现的认识危机，也可从乌尔姆设计学院的研究者们对设计的解答中予以体察。如马尔多纳多相信通过数学和逻辑的推导就能够寻找到最优的解决办法；阿彻尔则认为凭借数学的推导并非是科学的设计解决之道——那样只可能导致设计走向一种僵化的程序。在《面向设计师的系统方法》一文中，阿彻尔将设计称为“设计艺术”，而马尔多纳多和奥托·艾舍尔显然拒绝这一称谓。1布鲁斯·阿彻尔的观点，参见：Nigel Cross． Developments in Design Methodology［M］．JOHN WILEY&SONS．P：56-82．奥托·艾舍尔等人的观点参见：Otl aicher．The world as design［M］．Berlin：Ernst﹠sohn．1994．P：85－93．甚至在马尔多纳多看来：“科学和技术位于现代产品设计的核心地位”，2Markus Rathgeb．Otl Aither［M］．Phaidon．2006．P ：50．从上述对方法论的引述中，不难理解乌尔姆的设计方法具有严谨的论证和逻辑性，但缺乏艺术的创造性。所以，乌尔姆对于设计的理解基于科学理性的步骤（或程序），这种脱离了“人因”因素的方法论，实际上在设计刚摆脱艺术的束缚后，又很快转变为了一种推导式的科学活动——在这种情况下设计从来就没有，也不可能成为一门既不屈从于艺术，也不依赖于科学的一门独立的学科。

因此，正是在科学设计方法探索的过程中出现的这些误区，使得一些早期设计方法论的先行者们纷纷退出了这一领域，且不再涉及于此。如克里斯托弗·亚历山大（Christopher Alexander）和约翰·克里斯托弗·琼斯（John Christopher Jones）等人从70年代开始已不再推崇这种以机械和逻辑框架为基础的设计方法了。克里斯托弗·亚历山大最初倡导理性的建筑与规划设计方法，他这样说道：“我对这一领域失望，我不再去读那些如何去设计建筑物以至被称之为“设计方法”的无聊文献．．．我将忘记方法，忘记与此相关的一切”。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·琼斯则认为：“在20世纪70年代，我就已经反对设计方法。我厌恶机械的指令、行为论（behaviorism）和不断地试图将整个生活纳入逻辑的范畴之内。”（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.应当看到，上述二人对设计方法的排斥，反映了部分研究者对于宽泛的机械式的方法的否定和排斥。

对此，霍斯特·里特提出了一种新的解决之道——科学的设计方法是以“代”（generations）来更新的。他认为，始于60年代的设计方法是一种基于当时历史局限下产生的第一代方法。这种设计方法在70年代时已经产生了一定的局限性，于是需要有第二代设计方法来适应新时代的需求。他的这一观点得到了奈基尔·克罗斯（Nigel Cross）赞同。克罗斯认为：“第一代（60年代）设计方法论基于系统、理性和科学方法的应用。第二代（70年代初期）设计方法论试图将设计师从优化或全能型——尤其是从“凶险的问题”（wicked problems）中解脱出来。走向满意的认识或适度的解答型式（西蒙在1969年提出了‘满意度’的概念），和一个‘议论’及参与的过程。在这一过程中，设计师是问题‘提出者’（客户、消费者、用户和公众）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·里特对于设计方法论“代”的延续和阐释，无疑为新一代设计方法的出现开辟了道路。使得一些研究者在设计方法研究的领域中继续探讨新的方法和理论。

1973年，霍斯特·里特和梅尔文·M·韦伯（Melvin M. Webber）发表了一篇题为《一般规划理论的困境》（Dilemmas in a General Theory of Planning）的文章。在更为广泛的社会政策领域探讨问题的解决途径。他们认为“凶险的问题”（wicked problems）是一种顽固性且持续存在的缺陷，以区别“温顺的”（tame）或“良性的”（benign）问题。按他们的观点，所有的设计问题都是“凶险的问题”，并且该问题的解决没有对错之分，只有好或坏的区别。6不同的是，L·布鲁斯·阿彻尔将设计问题纳入到一个“亚问题”的范畴中加以考虑。无论是里特讨论的“凶险的问题”还是阿彻尔提出的“亚问题”，对20世纪70年代工业设计方法的调整均起到了一定的影响。需要指出的是，在工业设计中有些问题（“亚问题”或顽固性的问题）是随着技术的进步可以得到解决的，如防护产品的坚韧度和毒性的矛盾问题：如果降低了产品材料的毒性，其防护性能就有可能降低。因此，技术的发展有可能消除先前影响产品在设计方法中的某些程序。

从上述分析中可发现，科学设计方法在20世纪70年代经历了认识上的转变之后，朝着设计问题的优化与相对的“解决”方向发展。而在80年代，随着工业化社会向着信息社会的逐步发展（尤其是在欧美等国），工业设计对于科学设计方法的调整，也更加注重强调对情感层面的考虑，而不再是理性冰冷的“创物”过程。个性化、情感化和风格化的产品设计需求，使得以前放之四海皆准的程式化的设计方法成为了过去，取而代之的是更为丰富、灵活多变的创意设计及其可根据需要而调节的多元设计方法——这种局面的出现，不仅是因为工业设计师的创造性使然，而是因为不同消费群体对于产品个层面的需求在不断地扩大。

三．信息时代科学设计方法的思考

众所周知，信息时代的工业设计不再是以大批量劳动力和机器其生产为依托，而是在以知识、技术和信息的服务为主导下的创意活动。因此，信息时代的设计方法也随之发生新的转变——甚至是设计范式的根本改变。这是因为快速发展的信息技术不仅彻底改变了我们工作、学习和认知（外界）的方式，也改变了我们长期习惯了的相互交流思想或情感方式，从而将传统的人与物的交流模式发展为了人与信息的模式。工业设计也由对于产品物理属性的表达，和人与具体物品操作关系、舒适性和实用性等的研究，逐渐拓展到对于数字化产品界面和硬件等的设计——实际上就是交叉学科信息（艺术）设计的出现。

现如今，信息技术已通过多种不同的形式影响着当代人的工作与生活（行为或操作的方式），并成为大众日常生活不可缺少的一部分。要了解信息时代的设计，就要对人类工效学和交互设计有一个初步的认识。因为，在信息时代对人的外在尺度、心理维度、情感化需求的认识和把握，将成为设计师不可忽视的一部分。而对于人机（或人因）工程的研究，虽然从工业时代就已经开始，并跨越到了信息时代，但整体研究的内容和关注的重点已经拓展到了更为复杂和宽阔的领域。

80年代初，个人电脑的出现使得人－机交互设计成为一种新的需求——如对于操作系统、界面和硬件等的设计，以更好地提供产品的服务。这意味着，信息时代的工业产品已经逐步从实际的器物拓展到高度互动的数字世界。大机器生产时代的工业设计——即传统的工业设计方式、定义和思想，已经不能够满足消费者对于新型电子设备的使用与操作。

进入90年代以后，随着数字通讯技术的不断发展和应用——尤其是互联网的普及、数字化产品的用户体验与服务，使得传统的器物观念发生了根本的转变：如对于材料（物理属性）的认识、产品的操作方式、行为模式、可用性和维护方式等。交互设计的目的在于开发简便易学，在有效的操作中获得有趣的体验。同时，交互设计所涉及的内容也在与日俱增——这也导致了一种基于视觉体验的新审美观产生。在上述新技术迅猛发展的背景下，新的科学设计方法不仅需要设计师注重“以人为本”的观念，更要从绿色、生态甚至是可持续的角度审视在产品设计过程中，对材料性能、环境影响和回收（再加工、再利用）等因素进行思考——如C2C（从摇篮到摇篮）到Upcycle模式的认识和转变等。

需要进行反思的是，在工业设计中设计方式与方法对于技术依赖的增长，已经显现出了一定的负面效应：1、设计过程中更多地依赖于技术手段解决视觉或物质的享受，并且设计产品随同技术一道在进入人们（消费者）生活各个方面的同时，也在束缚（甚至是支配）人们的生活和工作。2、工业设计方法的科学性并没有适时地指导设计师解决人们对于器物情感的诉求，而是更多地满足于物质消费。3、现代科学技术的进步是一个技术不断更新的过程，而工业设计对新的科学方法的运用却较为缓慢，甚至成为了新技术驱使下的“被动”活动。呈现出设计方法与科学技术进步不相一致的现象。

必须看到的是，绿色设计、生态设计和可持续设计等理念不断推陈出新的前提条件，实际上是科学技术取得了新的突破且得到应用。工业设计领域需要更多地吸收由此而提出的新理念和设计原则，以更好地探索并协调整个人―机－环境系统间存在的各种关系。也就是说，信息时代的工业设计方法，需要的不再是为了经济而促销式的产品“美化”服务，而是协调人与自然环境、人与人、器物与人等不同关系的一种手段——这种关系既体现在人与自然环境的共存，也在追求器物与人之间能够达成操作时匹配关系。因此，科学设计方法倾向于对双向式关系的处理和把握，而不再仅强调造物的实际功用，也在探析人精神层面的消费需求。

四．结语

通过上述三节的论述，可以看出对科学设计方法的早期探讨，是为了科学有效地解决设计中的各项问题。尽管在探索的过程中，曾出现过以科学技术为核心的数学式推导的设计方法，但很快得到了修正并走向一种平衡——在科学方法的辅助下，（工业）设计既注重对先进科学技术知识的运用，也重视对社会与文化问题的关注和思考。

随着科学技术的不断发展，工业设计在解决全球化问题中所扮演的角色也越来越重要：比如环境污染、（废品）可降解和再利用等方面的产品设计与策略。同时，工业设计方法也更加需要被科学地予以评估，以便更为有效地达到设计的目的。可以肯定的是，与人们对于科学技术的需求（如医药和健康需求等）相伴的，是对于产品多样化和个性化的需求。工业设计方法离不开科学技术的发展，掌握好对科技借鉴的“适度”原则才是把握器物形式与内在情感的重要依据。