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摘要：隨著移動互聯網技術日益普及，獲取信息的方式變得越來越便捷，工業設計行業對信息處理的要求也日漸提升，信息的系統協調能力已成為工業設計人才的基本專業素養。在產品設計課程中，關注產品相關信息，培養學生協調從方案構思到商品流通整個過程的系統思考能力，已成為教學的重要任務。本研究通過文獻討論，分析設計思維的圖形認知習慣，歸納工業設計領域信息視覺化的應用傳統，結合實際教學案例，探索信息視覺化在產品設計教學中的應用，從工業設計學生圖像直覺型的認知思考模式和專業能力儲備等方面，探討這一教學方式的適用性和有效性。
關鍵詞：工業設計;設計教育;信息視覺化;設計方法
引言
隨著產業界對設計認知的逐步深入，工業設計的專業職能已經從最初的產品造型設計轉變為提供滿足用戶需求的解決方案。由于產品設計過程涉及到相當寬泛的跨學科知識，設計師需要考慮結構、裝配、造型、材料、電氣、控制自動化、交互界面、人因工程等關聯產品功能實現的諸多因素，協調解決市場、銷售、包裝、物流、售后維護等商品流通領域諸多問題[1]。可見產品設計行業實務，正是基于上述大量問題的系統思考以實現突破創新。工業設計專業能力包含通過學習獲得的產品知識和通過訓練掌握的專業技能[2]。在教學中，前者多是教師課堂教學傳授，后者多是通過專業實踐習得。產品設計是工業設計專業高年級核心必修課，在課程實踐環節，大多遵循“需求調研—方案構思—樣機制作”的典型流程來實施。教師結合過程指導和方案點評，輔導學生完成實踐訓練。然而，產品相關知識所涉及各種學科交叉性、跨越性、更替性的特點，承擔教學任務的教師難以確保對所有環節信息都能足夠了解，加之教學中缺乏實際生產的檢驗，對于市場、行業、技術等相關信息的關注，往往不能體現在學生的設計構思中。如今，移動終端、大數據、云存儲、網絡社交應用等互聯網技術不斷普及，電子商務平臺、專利檢索庫、文獻資料庫、公共數據庫、技術平臺等各種信息資源獲取渠道日趨便捷。學生通過互聯網，自行獲得與設計議題相關各種信息，成為可能。對產品相關信息的視覺化處理，輔助學生更為綜合地對產品所涉及的各種問題，展開系統考慮，成為可能。在此過程中，教師的教學內容也發生轉變，從以往設計信息的傳遞轉向關聯信息處理方法手段的傳授。
一、工業設計教學的信息視覺化基礎
圍繞設計教育的特點，本研究探討設計思維的視覺化認知特征，分析信息視覺化手段在工業設計行業的應用現狀，這三個方面相應的文獻展開討論。
（一）設計思維的認知特點
設計思維包含感性、知性、理性三個層次間的交互作用。感性是各種感官直覺存在的依據，關聯美學、符號學、詮釋學的理論；知性是根據純粹概念和范疇，進一步綜合感官直覺的材料，包含經驗主義、結構主義、后現代主義等方面的知識；理性是運用推理進行邏輯思維，具有實踐性、思辨性特點，所有原理在經驗范圍內形成客觀有效性，關聯心理學、社會學、管理學等方面知識[3]。視覺思考是設計思維的重要特征[4]，具有“化繁為簡”效用的視覺化表達方式本身也關聯設計思維的三個層次。再者，思維的過程受控于方法，因而與方法對應形成了不同的創造性思維，即想象、直觀、控制實驗與形式化[5]，設計思考的視覺化趨勢正是形式化的創造性思維典型。信息可視化在知識管理領域的運用就是要引發“視覺—心象—形象思維—創新”的認知過程[6]。產品的創意需要經過知識的轉換與設計，不僅需要創意與文化的積累，還需包含社會心理與市場機制方面的思考[3]。
（二）工業設計領域中的信息視覺化傳統
信息視覺化是以溝通、有效交流為目的信息呈現工具，旨在是將復雜數據轉化為受眾易于理解完整信息架構及要素間相互關系。在操作原理上，包含一致性、接近性、結構、順序、組合、排列、層級、平衡等設計手法，促進受眾面對信息時的視覺流動與意圖清晰，提高視認性與閱讀性[7]。信息視覺化包括科學計算的可視化、數據可視化、信息可視化、知識可視化四個類型：（1）科學計算的可視化運用計算機圖形學的原理方法，將科學與工程計算產生的大規模數據轉化為圖形圖像，以更直觀的形式表示出來[8]，工業設計領域中各種計算機輔助軟體都是科學計算可視化的應用；（2）數據可視化可以直觀形象地顯示海量數據的信息，進行交互處理[8]，對于普通受眾而言，大量統計數據需要了解的不是數值本身而是與個人生活的鏈接，數據可視化便提供了這樣的一個渠道，工業設計領域，常用數據可視化顯示各種市場數據，反饋用戶信息；（3）信息可視化用于了解資料、數據之間的相互關系和發展趨勢，將信息物體間的邏輯關系視覺化[8]，與工業設計緊密相關的人機工程領域，運用信息視覺化手段可以追溯到上個世紀60年代工業設計設計行業職業化時期，美國第一代工業設計人HenryDreyfuss結合人體圖示，用信息可視化標注了人的各項生理數據[9]。（4）知識可視化是用來提高人際間知識傳播和創新的工具，以圖解手段建構和傳達復雜知識[8]，工業設計教學中各種材料不同的加工工藝，用圖解方式來呈現具體材料在生產過程中的加工機制，輔助產品設計過程中對造型可行性的探討[10]。
（三）設計知識的教學模式
設計知識領域劃分為自然科學、人文、社會行為、人性與服務、創造與應用藝術和技術與工程等。設計知識依目的分為（1）反射知識：了解生活事物；（2）操作知識：有關如何做？（3）冥想知識：促進學生思考；（4）指令知識：依設計方法與流程引導學生設計展開；（5）聯想知識：協助學生聯結概念與構想間落差[11]。由此可見，設計的相關知識往往需要通過長時間的學習與體驗獲得[2]，即便教師在課堂上介紹了設計的具體流程和方法，只有通過切身實踐，同學才能夠掌握相應技能。由文獻可見，設計教育對專業實踐在能力培養中的效用已充分認同，只是常規實踐教學還是以過程管控和經驗分享為普遍形式，有關學生設計信息的處理能力培養尚未有系統方法。設計思維的視覺化認知特征已在以往的研究中達成共識，視覺化對于設計構思的作用亦得到廣泛認同，但具體應用還僅限于以文字為處理對象的思維導圖，尚未形成聯結產品相關信息的系統性方法。信息視覺化因其在思維認識上的圖像化特征，在工業設計相關多個領域都有應用，但當前多還停留在基于學科分類的知識傳遞，還未有圍繞具體設計議題的輔助思考工具。綜上，基于工業設計行業中長期以來的信息視覺化傳統，加上設計思維與視覺化在認知層面上交錯綜合的特點，以及工業設計教學的實踐性特征，可見，從信息整理階段就開始的視覺化設計實踐，有助于學生對設計相關信息處理的重視和投入，也會對后續設計構思的可拓展性帶來效用。
二、產品設計教學中信息視覺化實踐
產品設計是工業設計專業三年級的核心課程，課程任務是要求學生系統串聯之前所學習的專業理論知識，并應用于具體產品設計實踐中。理論的系統梳理和設計方法的優化是課程主要教學目的。運用信息視覺化輔助學生達到課程目標，也是結合行業習慣和相關研究成果的課堂教學方法。具體包括兩個方面：知識學習中的信息視覺化和信息視覺化產品設計概要。
（一）知識學習中的信息視覺化
工業設計本身的跨學科特性要求設計師成為了解產品開發多個學科門類的通才，而非具體領域的專家。有賴于信息視覺化的成果，理論教學環節中大量抽象難以言明的知識得以順利傳遞，比如人機工程、材料工藝、裝配流程等課程中，無論是教材還是課件里都大量運用各種圖解圖說來輔助教學。本研究針對學生的圖形認知特點，和實踐操作對信息理解的強化作用，在進行相關理論的教學中，要求學生運用信息視覺化的實踐來拆解分析產品，得以切實理解關聯設計對象的技術知識，（如圖1）所示；要求學生運用圖形、文字、色彩的處理來歸納并理解產品所涉及的用戶群體問題，（如圖2）所示；也要求學生運用信息設計重構產品設計流程圖，輔助學生更為系統地掌握產品設計流程和步驟。
（二）信息視覺化產品設計概要
設計概要是設計工作的起點，它本身像是一個科學假設，是一套腦力限制條件，提供設計師著手思考的架構，一套衡量進度的基準，以及一組有待實現的目標：價格起點、可以使用的技術、市場區隔等[12]。一般來講，有經驗的設計師會通過檢索大量信息，在設計概要的限制背后，找到合理的替換要素，完成設計創新。在Khurana等人看來設計資料的收集整理屬于產品開發的前置作業[13]，而RichardMorris將信息的收集、整理、分析看作設計的本質[14]，無論如何，設計信息的處理是設計環節中不可或缺的步驟。設計教學中，圍繞設計概要的要求和要點，引導學生進行相關信息的收集是最為直接的信息處理手段。這里的信息包括對產品的使用情境和操作方式的觀察，對產品相關材料工藝和裝配方式的搜尋，也有對于流行風格造型意向的調研，還有對產品主要功能部件相關專利的替代方案查找。產品相關的各種信息資料都可能是產品設計創新構思的觸發點，也可能是導致方案失敗的限制因素。產品設計師若能在設計的構思階段系統有序地檢視相關方面的問題，亦或能針對俱有突破效力的要素展開深入構思，將更為容易獲得具體問題的解決方案。本研究引導學生將經由電子商務網站收集的統計資料、通過社交網站反饋的問卷分析、從互聯網媒介獲取的風格流行信息、以及從專利資料庫中檢索的專利資料，結合理論教學中關于材料工藝、人因工程的各種信息圖表，針對設計概要的框架，運用圖像化的方式繪制成可視化產品設計概要，作為設計構思的依據和思維發想的基礎。（如圖3）是學生在展開奶瓶改良設計時，將與之相關的各項信息以圖像化方式串聯在一起，形成奶瓶改良的信息視覺化設計概要，聚焦于奶瓶設計相關各個問題的思考。
（三）信息圖形化的產品設計教學流程
本研究試圖將信息圖形化導入產品設計的教學流程，具體如下：（1）理論教學資料的準備中，要求教師充分挖掘并整理設計相關知識的信息圖表，幫助教師完成教材中文本形式的各種理論到易于學生理解的專業認知轉化；（2）理論教學環節，運用信息圖表，以系統性方式將產品設計的相關知識逐一傳遞，成為學生理解和認知理論的參考資料；（3）設計實踐準備環節，要求學生以產品設計的理論知識為框架，針對所布置的設計議題，展開廣泛的調研；（4）設計信息視覺化設計概要階段，將針對議題所收集的資料整理、分析，并用視覺化方式呈現，作為構思發想的依據；（5）設計信息評估，教師評價此階段成果，針對學生完成的視覺化設計概要，引導其進行議題相關知識梳理；（6）設計展開階段，以設計概要為基礎進一步拓展思維，收集資料，繪制草圖，并完成相應議題的構思；（7）圖面執行環節，規整方案概念，用相應各種表達手段進行展現，包含模型展示、手繪效果圖及運用軟件繪制效果圖，此階段完成從概念到最終執行前的全民檢視和優化完善。
三、分析與討論
常規產品設計課程教學，以課堂理論傳達為教學組織的起點，以課后實踐演練作為運用專業技能檢驗并強化理論認手段。具體實施時，課堂教學的理論內容，以典型產品或議題為對象，要求學生展開設計實踐。教師經由評估學生最終設計方案的合理性、可行性及圖面表達效果等要素，以系統性的知識梳理和信息關照，達到強化學生設計理論認知的教學目標，（如圖4）所示。上述教學過程在執行上有不少難點：首先，具體課堂理論知識內容與實踐演練議題選擇之間的一致性，如何為教學中相對肢解的理論知識套用對應的合適議題；其次，對教師知識體系和實踐能力的系統性要求，要求教師對實踐訓練的議題在所有層面都充分了解，以便服務具體理論的傳達與鞏固；再者，對學生最終實踐環節完成效果的評價體系的邏輯性要求，肢解的理論需要肢解的評價體系做配合，各個面向的評價權重需要根據所強調的理論調整；最后，基于事后評價的理論體系不利于基于實踐的強化，學生看待作業的任務心態，在評價后較少去完善和改進。教師在面對產品議題的評價體系不完善時，往往會跳離制造、物流、生態、倫理等自身不熟悉的領域，轉而以有限的生活經驗鏈接所謂的產品功能，以專業背景為依據，用貌似專業者的姿態用造型、版面、色彩等方案表現效果作為評判依據。如此一來，最終塑造的學生專業能力，只是運用設計軟件組織圖面的淺薄技巧，而非應用型人才養成所看重解決問題的能力。（如圖5）是運用信息視覺化的產品設計教學流程。通過與（圖4）常規產品設計教學流程圖比較可知，導入信息視覺化手段的教學有以下幾點優勢：（1）將設計理論運用視覺化方式表述，易于學生理解，也能成為實踐環節收集資料和繪制視覺化設計概要的框架，確保學生的調研和信息梳理更具目的性；（2）學生對信息視覺化設計概要的操作過程能夠強化設計相關理論認知；（3）信息視覺化設計概要可以成為學生構思發想的依據，教師對設計概要的評估可以優化學生的設計思考方向，強調方案合理性和可行性；（4）通過評估信息視覺化產品設計概要，增加師生互動，降低學生方案構思階段的盲目性。結合上述兩種產品設計教學流程的信息圖表，進一步分析信息視覺化產品設計概要對學生在設計過程中輔助發想的效用，探討在產品設計教學中展開推廣的可行性，分別對學生的思考認知模式、專業技能儲備以及信息視覺化手段對設計創新的效用展開探討，并用前文奶瓶改良設計的信息視覺化設計概要為例進行佐證。
（一）學生的圖像直覺型認知思考模式
認知是個人想象、感知、分辨、思考、記憶信息的方式。認知類型被看作個人在決策制定和問題解決過程中處理分析信息的方式[15]。人在面對各種信息狀況時，只有相關信息的組織和傳播方式與其認知能力相適應時才能順暢地理解，以便準確地掌握信息。長久以來面對圖像進行設計訓練，讓多數設計專業學生形成了基于圖像直覺型的認知思考模式，在這一模式下，人習慣以直覺式的圖像線索認知和理解復雜對象[16]?？梢姡\用視覺化的信息組織和傳遞方式，符合設計專業學生的認知思考模式。
（二）信息視覺化在設計創新中的作用
“視覺化并不止于呈現這種外在的視覺圖像，是利用圖像中的幾何形態特征，在大腦搜尋可能代表的圖像記憶，并與其產生互動，藉由形態與意義的互動推演產生新的詮釋，進而產生與問題解決有關的解答或最佳創意。外在的參考架構提供及支援它的創造者在腦中產生影像的來源。這些呈現在圖中的視覺線索會驅使設計師更深入的記憶深處去搜尋這些片段幾何關聯的意義知識來激發及產生新的創意。”[17]以上是臺灣云林科技大學曾誰我老師關于草圖在設計構思中作用的敘述，更多研究顯示，同樣適用于比草圖更為概括具體的信息圖像。信息視覺化的產品設計概要旨在將產品開發過程相關各方因素盡可能系統直觀地組織成圖像。這些視覺參考框架促進設計師產生未預期的發現，創造性思考會依賴那些介于視覺刺激與文字信息間的新詮釋，驅使設計師探索設計創意[17]。
（三）學生的信息視覺化能力基礎
工業設計專業大量關于圖形圖像方面的訓練與信息視覺化對應的專業能力要求相一致，從造型語義、符號意涵、色彩心理等視覺傳達層面的知識到基礎設計、版式設計、攝影、平面軟件等技能層面上的訓練，在培養方案上有很多相互重疊的課程。如今，移動互聯網的普及，公眾數據的不斷開放，各種基于瀏覽器的信息設計插件不斷開發，讓工業設計學生可以更為便捷地完成圍繞產品設計的各項信息視覺化實踐。熟悉產品開發流程，掌握設計相關領域知識獲取方式，則是在信息內容上保障工業設計學生能針對實踐對象完成信息視覺化設計概要的制作。
（四）信息視覺化教學流程的案例
（如圖6）是（圖3）繪制奶瓶改良的信息視覺化設計概要的學生，在DesignForKids專題訓練教學流程。（1）在理論教學環節以學生既有關于制造、人機工程、材料的知識為基礎，加入尺度與比例、社會同理心、兒童心理學、材料的安全要求等專題理論的介紹；（2）以上述理論為框架，要求學生收集各自小組的選定議題的資料，該組同學圍繞奶瓶改良議題收集、整理、分析資料，并用信息圖形化方式歸納，獲得（圖3）設計概要；（3）以視覺化設計概要為依據，該組學生繪制了大量草圖，最終完成了奶瓶設計的最終方案。在上述教學流程中，教師除了理論教學和最終方案評價，還對學生的信息視覺化設計概要做了資料上的規整，圖樣上的側重建議，即在學生信息處理階段進行了廣泛互動。雖然學生作業最終完成的內容還是奶瓶造型的再設計，但在分析理論、收集資料、提煉概念、協調概要階段的探討已經不再局限在以往教學強調的造型和制造技術層面，學生針對奶瓶這一案例分析了情景繪制了大量草圖，探討了材料，比較了工藝，顧及了人機工程和使用安全等各方面的問題，而這些恰是產品設計課堂教學的真正目的所在。
四、結論
信息視覺化，對于信息和圖形兩端的協調處理，正與工業設計學生能力培養在構思和造型兩方面的思考相一致。培養學生對產品相關信息的搜尋協調能力，是其設計創新能夠持續突破的構思基礎。信息視覺化對于色彩、圖形、版式等視覺要素的協調訓練，也是培養學生產品造型能力在二維平面不斷精進的有效手段。設計相關信息的視覺化處理為思維層面的“化繁為簡”作出具體操作方法的詮釋。產品設計教學信息視覺化方法，基于學生認知能力和學習習慣的討論，旨在為設計思考隱晦難明的過程建立一個可以系統化的執行框架，以便學生以符合自身認知思考模式的方式，形成設計創新的技術路線。
作者:姜超 單位:寧波工程學院
