（设计艺术学专业论文）产品设计中基于心智模型的符号指向研究.pdf

摘要 摘要 科技的发展和人类需求的不断增多使得越来越多的产品摆脱原有的传统造型，同时 具备各种繁多的功能，人们已经很难靠直接经验把握形式与功能之间的内在联系，在产 品的认知和使用上产生了障碍。 设计师不会直接告诉用户怎么使用产品，最好的方式就是通过产品自身告诉用户。 为此设计师在设计产品时必须考虑到自己的心智模型能否和用户的心智模型相一致，而 不同个体问的心智模型存在着一定的差异，主要表现在逻辑思维和知识积累两方面。此 外设计师需要不断修正、优化自己的心智模型，这样所设计出的产品才能得到更广泛的 接受。 符号在产品设计中起着至关重要的作用，通过研究心智模型对产品的符号指向的影 响，使得产品通过自身的材料、形态和色彩来传达相应的外延义和内涵义，让用户能够 快速并且准确地接受设计师想要表达的信息，自然而然地使用其功能。在这里要让用户 知其然，而不一定要知其所以然，设计师则必须要知其所以然，这样我们才知道怎样去 做更好的没计。 本文针对产品设计领域对心智模型进行特性分析，将产品的符号指向同心智模型联 系起来进行系统地研究。总结出心智模型的介入原则，对产品设计实例进行分析，为今 后的产品设计提供一些启示和思路。 关键词：心智模型；产品设计；符号指向；设计认知 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t l lt h ed e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g ya n dt h ei n c r e a s i n go fh u m a nd e m a n d s ，m o r ea n d m o r ep r o d u c t sb r e a ka w a yf r o mt r a d i t i o n a lm o l d i n g , w h i l ep o s s e s s i n ga l l k i n d so f c o m p l i c a t e df u n c t i o n s n o wt h a ti ti sd i f f i c u l tf o rp e o p l et or e c o g n i z e t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n f o r ma n df u n c t i o nb yt h e i rd i r e c te x p e r i e n c e s ，o b s t r u c t i o no c c u r si np r o d u c tc o g n i z a n c ea n d a p p l i c a t i o n ： d e s i g n e r sw i l ln o tt e l lc o n s u m e r sh o w t ou s et h e i rp r o d u c t s ，w h i l et h eb e s tw a yi st ot e l l c o n s u m e r st h r o u g hp r o d u c t st h e m s e l v e s t h e r e f o r e ，w h e nad e s i g n e ri sd e s i g n i n gap r o d u c t ， h eo rs h eh a st ot h i n ka b o u tw h e t h e rt h e i rm e n t a lm o d e l sa r et h es a m ea sc o n s u m e r s o rn o t h o w e v e r , t h ed i f f e r e n c e so fm e n t a lm o d e l ss h o u l de x i s ti nd i f f e r e n ti n d i v i d u a l s ，w h i c hm a i n l y m a n i f e s ti nt h ea s p e c t so fl o g i c a lt h i n k i n ga n dk n o w l e d g ea c c u m u l a t i o n i na d d i t i o n ， d e s i g n e r sh a v et om o d i f ya n do p t i m i z et h e i ro w n m e n t a lm o d e l s ，s ot h a tt h ep r o d u c t sb e i n g d e s i g n e dw i l lb ew i d e l ya c c e p t e d s i g n sp l a yas i g n i f i c a n t l yi m p o r t a n tr o l ei np r o d u c td e s i g n a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c h e s o ni n f l u e n c e so fm e n t a lm o d e l so ns i g n i f i c a t i o n s ，i tm a k e st h ep r o d u c ti t s e l fc o n v e yt h e d e n o t a t i o na n dc o n n o t a t i o nt h r o u g hi t so w nm a t e r i a l ，s h a p ea n dc o l o r t h e r e f o r e ，c o n s u m e r s c a nq u i c k l ya n de x a c t l yc a t c ht h ei n f o r m a t i o nw h i c hd e s i g n e r sw a n tt oe x p r e s s ，s ot h a tt h e y k n o wh o wt ou s ei t c o n s u m e r sh a v et ok n o wh o wt ou s ep r o d u c t s ，w h i l et h e yd on o th a v et o k n o wt h er e a s o n s h o w e v e r , d e s ig n e r ss h o u l dk n o wt h eb o t h ，w h i c hw i l lb r i n ga b o u tb e t t e r d e s i g n s n ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st om a k es y s t e m a t i cr e s e a r c h e so np r o d u c ts i g n i f i c a t i o n s c o m b i n e dw i t hm e n t a lm o d e l s ，t h r o u g ht h ea n a l y s i st h ec h a r a c t e r i s t i c so fm e n t a lm o d e l s i n a d d i t i o n ，t h i sp a p e rd r a w sac o n c l u s i o no ft h ei n t e r v e n t i o np r i n c i p l e so fm e n t a lm o d e l s i ti s h o p e dt h a tt h i sp a p e rc a np r o v i d es o m ee n l i g h t e n m e n ta n dt h o u g h t sf o rp r o d u c td e s i g n i n gi n f u t u r e ，t h r o u g ht h ea n a l y s i so fe x a c te x a m p l e so fp r o d u c td e s i g n i n g k e y w o r d s ：m e n t a lm o d e l s ；p r o d u c td e s i g n i n g ；s i g n i f i c a t i o n s ；d e s i g nc o g n i z a n c e l l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，：也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：维蝴 日 期： 叩2 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：煮幽导师签名：奄现 绪论 绪论 设计于人类来讲是种本能，当远古某一先人拿起石头敲打出具有某种功能的工具的 一瞬间，设计伴随着人类自然而然地产生了。设计帮助人们改造了世界，改善了环境， 提高了人类生存的生活质量。在人类漫长的发展过程中，许多事物在设计产生之后就一 直沿用的造型充分地解释了本身的功能，并且得到了一致的认可，不会使人产生认知及 操作上的错误，形式与功能达到完美的统一从而被称之为经典设计。然而，进入信息时 代后，随着知识的空前膨胀和科技的飞速发展，功能主义受到来自各方面的挑战。特别 是微电子技术的发展，使得现在高科技产品的造型依附于传统形式的程度越来越小。当 设计成为一种商业服务后为了追求更高的利益，设计师并不遵循着功能结构造 型的路线进行思考，而是摆脱了原有的限制，造出了许多种具有不同功能的同形产品。 人们已经很难靠直接经验把握它们之间的内在联系，在产品认知和使用上产生了障碍。 与此同时，人们的品味与科技的进步是同步提升的，人们在物质功能满足的同时开 始追求产品的精神功能。于是许多产品适时地抛弃了原有的形态，变得或是繁复或是简 约。但许多异常繁复或简约至极的产品形态都令消费者不知道应该怎样去操作，而越来 越复杂的产品功能也让消费者觉得无所适从。周易中有言“圣人立象以尽意，设卦 以尽情伪，系辞焉以尽其言”，从认知的角度来看，意象不是对客观事物的抽象，而是 一种视觉、触觉、听觉和思维共同作用的复合形态；从产品设计的角度来看，如何让设 计成为连接精神文明与物质文明的桥梁将是现代产品设计师必须要思考的问题。 为此设计师应该学会超越功能需求的层面，充分利用设计符号学的原理来把产品的 信息准确地传达给消费者，更多地考虑产品的认知因素，让人们能够自然而然地使用产 品并且感到满意。 1 研究背景与现状 人类的大脑是个黑盒子，里面隐藏了许多难以穷尽的秘密。因此人类文明史上很早 就有学者开始研究人类的思考与心智现象，西方哲学家柏拉图是西方史上第一个讨论心 智并且用文字记录下来的学者。在探讨心智的过程中，人们从哲学的角度逐渐转变到人 文心理现象的角度，直至现代心理学中通过心理实验的分析来进一步探寻记忆、思考和 认知现象的本质。 英国心理学家克雷克( k e n n e t hc r a i k ) 在2 0 世纪4 0 年代编写的著作大自然的 解说( t h en a t u r eo fe x p l a n a t i o n ) 里首次提出心智模型( m e n t a lm o d e l ) 这个词。 他认为人类能够把外部的事件转变成内部的模型，即心智模型，并且通过这些象征性的 表示来进行推理，心智模型可以比作是人们在长期记忆中隐含着的关于世界的心灵地 图。这一概念很快就被认知心理学家所采用，成为认知心理学的一项重要内容。计算机 技术的发展使得人们可以利用象征符号仿真知识，开发出模拟人工智能的智能程序。因 江由人学硕+ 牛 奇论文 此心智模型在计算机领域得到了大量的研究与应用，同时在哲学、医学和管理学领域也 有针对心智模型的大量研究。 在设计领域，诺曼( d o n a l dn o r m a n ) 在设计心理学中提驶了认知心理学为交互 设计提供的基础设计原则。这些原q 包括心智模型、感知现实映射原理、比喻以及可 操作暗示。由此可见心智模型是产品交互设计中的一项基础设计原则。并逐渐成为人机 交互的常用名词。我们知道设计符号学有三个层面：质料层面、语意层面和机能层面， 分别对应莫旱斯提出的符号学中的语构学、语意学和语用学。其中语用学主要研究符号 的来源、用途及对使用者的效应，即使用者对符号的理解和应用以及符号对使用者、观 看者的关系。当然这些研究并没有涉及到从心智的角度对符号的理解。进入2 l 世纪后， 随着高科技i t 产品和互联网在人们r 常生活中的大量普及，越柬越多的企业和科研机 构开始研究交互设计和设计符号学，因而心智模型也得到越来越多的关注。 2 研究的动机与意义 设计师在设计产品时除了考虑必要的功能与形态之外还需考虑到自己的心智模型 能否和用户的心智模型一致，设计师不能直接的告诉用户产一铺怎么使用。发计者只能通 过产品自身告诉用户，或者是产品的使j i 说明书。虽然如今的商品规范要求必须配备使 用说明书，但是通过阅读使用说明书爿能使用的产品从可t 】性的角度只能说还是不够 好。当然用户之间也存在着心智模型的差异性，所以用户分为初级用户和高级用户。设 计师之自j 也存在明显的心智模型差芹，主要表现在逻辑思维、知静l 积岽两方面。殴计师 在说以用户为中心的时候，报容易遭到反驳认为你无权代表用户。其实设计师的经验 丰富与否，全在于心智模型修f 的够频繁 到更广泛的接受。 判断才更能切合实际，所设计的产品卅能得 举个很简单的例子，我们平时使用的钟表都是 按照一个既定的方向旋转，它足一种标准化产品， 所有人的脑海里对顺时针部有一个很清楚的概念。 如果把钟上的时白j 刻度倒过来，让指针按逆时针方 向转动会产生什么结果呢? ( 圈0 1 ) 其实逆时针 的钟和顺时针的钟一样，没有违背任何逻辑，但是 我们无法接受它，因为我们已经习惯并且认定了顺 时针这样一种心智模型。这说明了只有产品的行为 和用户的心智模型相匹配，才能被用户理解和接收囤0 - 1 反方向的钟 既然如此，我们在产品设计过程中可以按照用户的一般的心智模型来进行设计，尽 量消除各种干扰信息，实现自然的快捷的准确的人机交互。科学家们认为，计算机会在 将来的某一时刻消失，这种消失并不是因为新技术的出现，而是山于人类心理的作用。 生活q - ，仍然有很多产品在使用过程中存在困惑和不便，而我们需要做的就是如何巧妙 绪论 运用符号学中的“能指将产品“所指”的感知与体验同时或等比地再现，让用户很 自然地了解设计师的意图和使用产品的功能，将产品的外延意指和内涵意指准确地传达 给消费者。而如今的设计符号学的研究都是只针对符号本身或者是从产品的角度来分析 符号在产品设计中的应用，因此我们有必要从心智模型的角度对产品设计中的符号指向 进行一些探索性的研究。通过产品的材料、形态和色彩让用户能够快速并且准确地接受 设计师想要表达的信息，自然而然地使用其功能。在这里要让用户知其然，而不一定要 知其所以然，但设计师则必须要知其所以然，这样我们才知道怎样去做更好的设计。 3 研究内容与方法 本课题旨在工业产品设计中设计符号的运用研究上，将认知心理学中心智模型的概 念引入产品设计领域，并探讨心智模型对符号指向的指导意义。 资料收集：主要是通过查阅大量的产品书籍、杂志等，搜集符号指向好的产品作为 案例、并通过学习有关认知心理学、创造学、符号学、美学、交互设计等方面的参考书， 为分析研究作理论准备。并且通过互联网搜集相关信息，寻找有关心智模型新的研究动 态，作为书面资料的有力补充。 综合分析：借助认知心理学与设计符号学以及其他领域的研究成果和方法，系统地、 综合地分析研究心智模型实现的途径以及应用。 总结归纳：在对已收集的资料进行了一定程度的分析之后，针对产品设计领域的心 智模型进行特性分析，总结出心智模型的介入原则和优化方式，探讨运用心智模型对设 计符号表达的帮助。 实例调查：收集自己同常生活中见到的一些运用符号指向设计的好用易用的产品来 充当论文有力的论据，并调查目标人群使用这些产品的基本状况。 4 课题研究的创新点 本文的理论创新主要体现在两个方面： ( 1 ) 目前有关心智模型研究都还是在认知心理学的范围之内，更多的是针对语言 和思维方式的研究，本课题将心智模型扩展到产品设计领域迸行具体的应用研究。 ( 2 ) 利用学科交叉研究的方法，结合设计符号学的相关理论，能够得出在产品设 计中心智模型对符号指向的指导意义，这有助于我们设计出更加贴心易用的好产品。 5 论文的思路与框架 本论文的内容主要关于心智模型和符号指向，从心智模型的理论基础探究开始，逐 步深入到心智模型引入设计认知的必要性，并探讨了产品设计中的心智表征理解与符 号，最后总结归纳出基于心智模型的符号指向运用。各章节之间的逻辑关系如图0 2 所 示。 江南大学硕+ 学位论文 图0 - 2 本文框架和结构 4 第一章心智模型的理论基础探究 第一章心智模型的理论基础探究 1 1 哲学中对心智的探讨 人与其他生物的不同之处在于人类不只具有智慧，人类还拥有哲学。人类知道自己 心智的价值，所以早在公元前4 世纪就有古希腊的哲学家对心智进行研究，试着去解释 人类行为和心智的关系。亚罩士多德的三段逻辑论就专注于人类如何思考的推理，以及 如何由逻辑训练出犀利的思考能力，让人成为一个批判思考者。心理学( p s y c h o l o g y ) 这个词是出希腊语心灵或精神( p s y c h e ) 演变而来的。从字面上的意思来解释，心理学 是研究心灵和精神的学科，所以一直到十八世纪心理学都是哲学的一个分支。十七世纪 的哲学家们相信心智在人出生时是空的，人必须经过经历才会发展出概念，人的身体和 心智是分离的。近代德国哲学家康德开始把哲学注意力转移到人类多方面的经验上，人 对事物的印象是经由感官经验而得到的，但要经过人的心智运作才产生出知识意义，而 不是单纯由经验体会而得来。到十九世纪心理学家才开始相信人类的身体和心智是一体 的，也丌始研究人对外界的两种反应，一种是外显可测的行为、动作或生理变化，另外 一种是内隐而难测的内在反应，如动机、情绪和知觉等等。 心理学的研究丌始转向系统化、客观化，最终从哲学中脱离出来成为一门独立科学。 心理学家们开始用科学的方法研究心智。在最丌始的时候，对于应该如何处理心理学， 有两种颇为不同的思想派别，二者互相竞争。其一称为结构主义心理学派，另一种是行 为主义心理学派。结构主义心理学派用内省法去形容并分析意识经验，内省法又称自我 观察法，要求研究者把自己的心理活动报告出来，然后通过分析报告资料得出某种结论。 内省法是心理学研究的基本方法之一，研究对象定为直接经验。而行为主义心理学派否 定了对意识经验的研究，把心理学定为研究行为的科学，把行为与意识完全对立起来。 主张采用客观的实验方法进行研究，完全否定了内省法。行为主义学派从1 9 2 0 年丌始取 代了结构主义学派，成为心理学的主流。这些心理学派在心理学发展过程中都有着一定 的局限性，而在随后的心理学研究中又把意识带回到心理学的研究中，心理学家试着从 意识的角度来解释行为的选择性和适应性，对人类心智的研究的得到了新的发展。 1 2 认知心理学中对心智的认识 认知心理学( c o g n i t i v ep s y c h o l o g y ) 是二十世纪中叶兴起的心理学研究方向。通过查 询维基百科1 得到这样的解释：认知心理学是一门研究认知及行为背后之心智处理的心 理科学，包括思维、决定、推理和些动机和情感的程度，旨在研究记忆、注意、感知、 知识表征、推理、创造力，及问题解决的运作，已发展成一门跨领域的认知科学。认知 w w w w i k i p e d i a o r g 江南人学硕十学位论文 心理学自诞生以来的迅速发展及其影响的扩大，在心理学史上是罕见的，过去任何一个 心理学思潮或流派都无法与之相比。 在认知心理学的发展过程中直接受到三个重要因素的影响。最主要的影响因素是信 息加工理论。人脑是一个信息加工系统，当人处于清醒状态时，就会不断地对来自外部 环境的刺激信息进行加工处理的活动。该理论提供了分析处理知识过程的构想，人类知 识的汲取、储存、回收和利用可以视为许多分离的过程步骤，而信息处理法即用来确认 每个步骤中发生的事件。美国心理学家奈瑟尔( u l r i cn e i s s e r ) 提出，认知心理学与感觉 输入的转换、衰减、精细加工、贮存、恢复和使用的全部过程有关。认知活动始于感觉 输入；然后，感觉输入被转换，即人的感官与神经系统将外界存在的某种物理能量转换 或编码成为神经能量。因此，认知心理学在狭义上又称为信息加工心理学，在这个意义 上认知心理学以人的心智活动过程与机制为研究对象，它将人看作是一个信息加工的系 统，认为认知就是信息的获得、存储、加工、提取和运用。第二个影响因素是计算机技 术的发展。计算机技术的提高促进了人工智能技术的发展，科学家们利用计算机开发出 仿真人类信息处理法，使得心理学可以更有效丌放地进行研究。第三个影响来自语言学。 语言学习本身是个复杂的内心历程，科学家在研究语言学习的方法时总结出许多文法规 则，最终成为认知心理学的一部分研究内容。奈瑟尔将上述理论和构想总结到一起，于 1 9 6 7 年发表了心理学史上第一部以认知心理学命名的专著，标志着认知心理学的诞 生。 认知心理学认为人由两大系统组成，一个是维持生存的系统，另一个是认知的系统。 后者涉及到个体获取知识和经验的内部心理操作过程，以及个体学习与运用知识的过 程。这两个系统是相互联系和相互作用的。这个认知系统就是处理外界信息的系统，即 人类转移、减缩、叙述、储存、回收和利用信息的过程。其中最重要的阶段是介于感觉 和记忆之间的信息加工处理阶段，把进入人脑内的感觉信息与先前掌握的、存储在记忆 系统中的信息进行匹配，即为了辩识外界事物，对信息或刺激物进行转换与分析，以便 能够纳入或扩展到人脑认知结构中的过程。举个实例来说明人类认知系统的作用过程， 当一个陌生人介绍他的名字时，人脑接收到了两个信息。一是陌生人的脸孑l 长相，二是 他的名字符号。这来自外界的两个信息，借着视觉和听觉两个知觉感官进行编码放到短 时记忆中( 图1 1 ) 。编码的意思就是把外界信息转化成有用的心理格式符号以便运作。 短时记忆是个信息暂存区，知觉会把脸孔长相转化成影像，把名字音符转化成符号，合 并成一个知识组块，并暂时存放到短时记忆中。如果编码信息在短时问内得到重复再现， 大脑将视情况而定要不要存放到长期记忆中。 6 第一章心智模型的理论基础探究 信息记忆 图1 - 1 视觉信息和听觉信息经过编码输入记忆 认知心理学提出了自动和控制两类信息加工过程，分析了心理资源的动态分配以及 认知过程的时序性规律，考察了人类的内隐与外显认知过程，极大地促进了对人类认知 行为及其心理过程的细微剖析。然而，认知心理学力图揭示人类心智活动内在机制的目 标仍未实现。关于人类心智的研究仍然任重而道远，以下两种新的研究方向将为认知心 理学的发展带来新的契机。 一是新兴的认知神经科学( c o g n i t i v en e u r o s c i e n c e ) 。认知神经科学关心的是“心智 和大脑问题”。使得人类在科学史上首次可以直接“看到”在某些认知活动时整个大脑 多个解剖层面的功能定位活动，“看到”大脑在进行不同的认知活动时相应的空间和时 间的动态变化模式。人类大脑如何调用其各层本上的组件，包括分子、细胞、脑组织区 和全脑去实现自己的心智活动，是认知神经科学拟解决的重大问题。2 二是分布式认矢h ( d i s t r i b u t e dc o g n i t i o n ) 。我们都知道人类的行为受所处环境的影 响，于是我们显然认为大量的心智活动不仅仅由个体的心理活动构成，更多的时候是表 现为群体中诸多个体间的交互活动，并且与其所处的社会、物质环境和文化环境密切相 关。然而，分布也是相对于聚合来说的，认知是否是分布式的关键是要看知识是否是分 布式的。认知心理学将知识分为陈述性知识和程序性知识，一般认为陈述性知识是聚合 的，程序性知识是分布式的。但知识的特征不是一成不变的，知识的习得不仅在于主观 能动性，还在于个体的积极建构，即知识的主观性。知识的习得需要通过个体或群体之 间的对话、交流和协作等多种方式进行。人在其中当然是最重要的因素，没有人，认知 也没有了存在的必要。在这里的人至少包括两个方面：一是产生认知的人，二是影响认 知过程的人。二者作用显然是不同的。首先产生认知的人是分布式认知活动的主体，没 有产生认知的人，认知活动也无从谈起。影响认知过程的人包括有伙伴、指导者等。他 们在分布式活动中也发挥着不可估量的作用。通过伙伴之间的比较，能够激发主体的学 习动机，取长补短，优势互补，能够更好的促进认知向j 下确的方向发展。另外，指导者 在认知过程当中起到控制、协调、监督、评价等作用，这样保证了认知的顺利进行。分 布式认知的核心思想就是人的内部认知系统的表征和加工一直延续到外部世界中。换句 话说，心智活动并不只是发生在我们的大脑中，心智活动中还包括许多大脑之外的事物， 2 巴尔斯认知神经科学导论【m 】科学；l ：版 l ：，2 0 0 8 8 7 江南大学硕十学位论文 例如人们制造出来的各种工具甚至已知的自然界中的规律。从根本上说，心智活动分布 于人类社会和物质世界的各个角落。 1 3 心智模型的提出 随着计算机技术的发展，认知心理学在1 9 6 0 至1 9 7 0 年间得到许多人工智能及其它 相关领域研究成果的助益，科学的发展使人们更清楚人类的认知过程，深入到了高层次 心智活动和结构的研究。认知心理学认为人们对事物的认知必须满足三个条件：一是在 认知之前具备一定的经验；二是事物必须能提供足够的信息；三是有能连接经验和事物 信息的联想活动，这三者缺一不可。诺曼建议认知科学的讨论包括1 2 项要点：信任系 统、意识、心智发展、情绪、主动、语言、学习、记忆、知觉、表现、技巧和思想。由 此可见认知是一种极复杂的心理历程。用一句话来简单概括，认知过程是由感觉而知觉 而概念。 那有没有办法让认知过程更加容易让人理解，并且在研究中更容易掌握呢。事实上 早在1 9 4 3 年英国心理学家克雷克( k e n n e t hc r a i k ) 就在他的那本非常有预见性的著作 大自然的解说中提出心智模型这个概念，他认为人类在认知过程中把外部的事件转 变成内部的模型，即心智模型，并且通过这些象征性的表示来进行推理，更简单地说人 们依赖心智模型来进行思维。这一概念对理解认知过程起到了很大的帮助作用。 1 3 1 心智模型的概念界定 心智模型( m e n t a lm o d e l ) 是真实或者想象的东西在人们大脑中的反映。，i i , 智模型可 以由认知、想象或者对语言的理解构成，这成为了人们理解真实世界的基础，同时它们 也可以是抽象的，以代表那些不可见的状态。简要的描述是人通过眼睛耳朵等传感器， 接受外界信息以后会在脑中形成一个思维的模型来描述或者说刻画外部世界。心智模型 的范围很广，可以是具体事物的抽象表达，也可以是一个事件过程。 例如我们都知道在饭桌上两根细小的木条放在一起就是吃饭用的筷子，这一类东西 在我们的意识里有一个映射，形成了一类概念。这一思维模型也可能是一个过程，每一 个捐j 有驾照的人都很清楚怎样让一辆车开动起来，打火、挂档、慢慢松离合，当产生了 开车这一心智模型后，对于没有开过的车也能想到大概怎样去操作。 认知心理学家认为心智模型可能是简单的概括性看法，比如“陌生人是不可信的”， 也可能是一套复杂的理论，例如“人与人在社交过程中的不同方式”。心智模型是一个 深植于我们大脑之中，关于我们自己、他人、社会以及世界每一个层面的形象、假设和 看法。心智模型就好像挡在我们眼前的一块玻璃，微妙地扭曲了我们的视线，对我们的 视界产生着潜移默化的影响。简单地说，心智模型决定了我们对世界的看法。 1 3 2 心智模型的深入理解 英国认知心理学家莱尔德( p h i l i pj o h n s o nl a i r d ) 继克雷克之后对心智模型进行了 系统的研究，他认为心智模型是个体为了要了解和解释他们的经验所建构的知识结构而 建立的，该模型受限于个体关于他们经验的内隐理论，这就可能存在或多或少的正确性。 第一章心智模型的理论基础探究 例如儿童对于飞机的好奇心，都有一个最初的心智模型去衡量飞机如何在天空中飞行， 但由于知识的局限性此心智模型不可能准确地根据物理学或其他科学规则得来，但此心 智模型依然会存在于他的信念中，直到对飞机如何飞行有了新的认识后，就会形成新的 心智模型。其正确性与否则依赖于对物理学知识的掌握程度。( 图1 - 2 ) b n 咖脚 s t a g n a t i o n 秣n 囤卜2 科学的飞行原理心智模型 古人都相信我们生活在一个天圆地方的世界中，而我们所处的位置则是这个世界的 中心，在遥不可及的宇宙中则是主宰一切的众神，这样世问的许多现象都可以得到很好 的解释。古人的想法在今天看来是十分狭隘的，但如果从心智模型的角度考虑，在当时 的社会条件f ，人们受限于有限的知识水平，但是又必须去了解和解释他们的经验所建 构的知识结构，同时在封建思想的统治下，只有这样的解释才合情台理。而到了现代社 会，我们会拿着一个地球仪来告诉我们的下一代，我们生活在一个叫地球的星球上，在 这个星球上分枷有七大洲、四大洋等等。也许在未来某一天，我们会指着银河系中的某 一处说，我们曾经生活在这个叫做太阳系的星系中。我们的心智模型将会随着我们的知 识水平的提升而不断完善。 整个心智模型的运作可分离成三大问题揽括整个历程：一是信息如何被输入、如何 被输出的认知机制问题：二是信息如何被储存和以何种形式储存的心智结构问题；三是 信息如何被寻找、使用的心智过程问题。当然心智模型的表现会因人而异，这需要通过 心理实验以统计方法找出一些普遍的心智模型，也需要人工智能技术将这些找出的现象 和模型在计算机中仿真运用。 在对心智模型本身进行研究之后，莱尔德继而提出了元认知计算理论。将人脑与计 算机进行类比，将心智活动看作类似于计算机的信息处理与加工系统。他用不同层次的 并行加工的机制来阐述心智模型的运作由此提出了一种新的对心智模型的理解方式一 一表征理解( c o m p u t a t i o n a l - r e p r e s e n t a t i o n a lu n d e r s t a n d i n go fm i n d ，简称c r u m ) 。 表征理解是在信息加工理论基础上进一步提出来的一种假设，强调的是心智表征和心智 计算这样两个重要的概念。心智表征是种形式化的符号表达，心智计算将所有与系统 有关的表征内容依照深层的符号表达式及其变换的形式和符号关系结构加以规定，这是 一种物理符号操作，是一利- 计算。表征与计算二者的关系密不可分，因为一定的计算总 江南大学硕十学位论文 是建立在一定的表征之上，表现为对表征的某种操作和转换；而一定的计算也总是会产 生某种新的表征。这在某种意义上就是心智模型的修正，我们将在后面的章节中进行详 细论述。“ l o 第二章心智模型引入设计认知的必要性 第二章心智模型引入设计认知的必要性 2 1 心智模型的形成与作用 2 1 1 感知能力 心智模型的基础来源就是感知能力，感知是建立在相对应的物理刺激和生理过程的 基础之上。最简单的单细胞生物，几乎完全依靠身体来对它们周围的环境做出立即的反 应。例如草履虫，当它在前进过程中碰到障碍物的时候，最直接的反应是它的纤毛向反 方向击打，神经系统察觉到身体变化后，马上做出由神经控制的反应。而更加高等的生 物依靠的是感官以及和感觉中枢相连接的信息计算，并通过已有的信息存储来控制反应 的过程。这些已有的信息存储可以解码物质世界中的表面特征，类似于哲学范畴上的直 接经验。感官是信息接收器，比如眼睛接受光刺激，在视网膜上成像，通过神经的信号 传递在脑中产生光、色和形状的简单感觉经验，这个过程可以叫视觉感知过程。眼睛是 最重要的感觉器官，所以眼睛被喻为心灵之窗。其他感官的感知过程依据其生理结构各 有不同，但是我们所感知到的只能说是外部事物的一定角度和层面，从生理上看我们无 法感知外部事物的全部。 然而，不同种类的生物有着截然不同的感知能力以及由此产生的经验。生物学家乌 克威尔( j o h a n n e sv o nu e x k c ) 1 1 ) 是曙决认为生命是终极的和自决的实在，它不可能根 据物理学或化学来描述和解释3 。每一种生物体都是一个单子式的存在物，它有它自己 的世界，因为它有着它自己的经验。在某些生物种属的生命中可以看到的一些现象，并 不能就此转移到任何其它的种属上去。两类不同的生命体的经验因此也就是这两类 生命体的实在是彼此不能比较的。在苍蝇的世界中，就只有“苍蝇的事物”，而在 海胆的世界中，就只有“海胆的事物”。例如，家蝇的视觉系统能以一个可能非常精确 的表达方式来控制它的飞行方法，使其具有快速贴面飞行的能力。 由此看来，人类的感知能力是非常有限的，甚至不如自然界的很多生物。但人类的 优势在于能够对这些有限的感觉经验进行归纳总结，进而产生知觉。 2 1 2 从知觉到意识 对于外界而来的刺激信息是由人体的感观器官所接收，但是感觉暂存的记忆一般只 维持几分之一秒，若不加以注意与辨识，感观记忆随即消失。感官所收集的信息经过选 择及编码等初步处理后传送到短期记忆中，短期记忆处理过的信息可能随即丢弃或逐渐 遗忘，一方面暂时保存传入的信息；另一方面当我们把这些通过感官得来的感觉经验综 合起来，并用过去的知识经验加以补充时，就形成了对事物的知觉。知觉是人对当前事 物的各种属性、各个部分以及它们之间关系的综合的整体的反映，即入从外界物体的感 觉信息得到的完整经验。换句话说，知觉是“对于事物的各个不同的特征一形状、色彩、 光线、空间、张力等要素组成的完整形象的整体性把握，甚至还包括着对这一完整形象 所具有的种种含义和情感表现性的把握 。知觉不仅依赖于刺激的物理特征，也依赖于 3 卡两尔人论【m 】1 ：海译义 f 版社，2 0 0 4 6 江南人学硕十学位论文 主体的态度、知识和经验，知觉是在经验的基础上，在经验中获得的。知觉一方面和外 部事物的可感性有关，另一方面和人的心理层面、生理层面有关。 哲学家们认为对于物体的概念性思考方式是直接的、非淘汰性的，那是一种肯定的 约定，是心理上对某事物的单纯肯定过程“啊，是这个 ，而不是“不是这个”。但在另 一方面，逻辑学家则认为，概念的思想与物体的关系，是经由排除的过程发展而成的。 你看到某件事物，知道它是何物，因为它不是其他别的东西。如果我们朝窗外看到一棵 树，最先发生的是我们看到东西，然后我们称那是树。是否存在有一瞬间，使那件事物 在我心中变成树? 对于这一瞬间有两种层次的辨识：一种是感官的，另一种是意识的。 当我们看到像一棵树的物体，第一刻的反应是感官的，我们并没有意识到它。但是极短 的时间之后，我们意识到了它。心理的意识可能在我们看树的时候就在活动，甚至在我 们没看树时，也可能运用想象而意识到树，这两者之间的区别在于我们的心理状态，当 我们真j 下看着树时，我们的意识比我们没看着树时要鲜明得多。从科学观点看，由感知 到树开始，直至意识到树为止，在我的意识系统里树、树、树这个概念会快速地闪现。 当光从物体表面反射到视网膜上，由视网膜本身的作用产生模糊的形象，然后通过神经 的信号传递到大脑，此时这模糊的形象还不是意识，因为这信息还未被大脑接受或拒绝。 然后经过进一步的处理，出现了事物的名字，此时这知觉才成为意识。到那时它才变成 一棵树，而在起初它只是个模糊的、没有名字、不成形的物体。可以确定的是，从知觉 到意识确实存在一瞬间。意识有两种。一种意识是我们全神贯注在某一事物上产生的意 识。另一种是发生在当我们在看第一件事物时，被第二件事物分了心的时候，那时我们 有对第一件事物产生一种意识。第一种是确定的意识，第二种是不确定的意识。 确定的意识是引导心智在某一时刻集中于单一事件或单- n 激的心智效果，。体现出 的特征主要是选择性和专注性。当我们置身于户外广场时，周围的吵杂声往往会影, i ；j n 我们与同伴之间的对话，我们需要从所有的声音信息中选择性地辨认出目标信息，然后 专心集中于目标信息的认知。 不确定的意识同样可以产生认知。我们可以根据不确定的认知采取行动，即使那没 有变成意识。事实的确如此，比如我们做了某件事，事后你爿意识到我们的行为，而动 作已经做完了。当我们丌车的时候，常常遇到紧急情况而刹车，而刹车之后才意识到自 己已经完成了想要做的事情。这里有些是先天本能的反应，而有些则是后天培养出来的 结果。不确定的意识往往就是心智模型的直接体现。 2 1 3 心智模型的运作 我们通常认为认知过程是接纳感觉输入，并将之转换为抽象代码进行识别的过程， 对这个过程进行详细的剖析将会极其冗长繁琐。很多时候我们会通过转头看或伸手触摸 从而把我们所有的感官指向感觉刺激，甚至在打电话时我们会专心致志去听对方的声 音。尽管这些感觉信息非常重要，但这并不构成认知的全部。特别在感觉信息不明确的 情况下，通常在这时候我们会说“凭我的直觉”。在天气晴朗的时候我们看楼下的停车 场，我们的视杆细胞和视锥细胞可以很好地接收到从一个物体上反射过来的光线，我们 第二章心智模型引入设计认知的必要性 对这些信息进行精致的加工，直到把这个物体识别为一辆汽车。但是在有雾的天气或者 在晚上，我们只能看到一个模糊的外形，但是我们的直觉告诉我们这是一辆汽车。为什 么会这样? 我们除了依靠实时的感觉信息之外，还利用我的心智模型来对感觉信息进行 预期的推论。楼下的停车场不停汽车还会是什么呢? 我们所凭借的“直觉 其实就是我 们对楼下这个停车场的心智模型。正是心智模型的介入，让我们的认知速度和准确度大 幅提高。无论是对空间的认知，还是形态的认知，我们都通过平时的身体接触来体验物 体、空间的关系和性质、重复自己的平常动作来掌握形态这些动作和判断一旦得到重 复的准确回馈后将被纳入心智模型的范畴。而在以后的生活中我们对周围世界的认知大 部分都依赖我们的心智模型。基本上人们意识罩的所有概念、行为过程和规则，记忆中 的事实和经验，都可以归结于心智模型。心智模型的确决定了我们对世界的看法。 早在中国先秦时期周易中有言“圣人立象以尽意，。设卦以尽情伪，系辞焉以尽 其言”，即圣人用六十四卦、三百八十四爻的推衍变化来概括天地问的万事万物及其变 化。这罩的“象”不是对客观事物的抽象，而是比语言文字更简朴概括的一种抽象符号， 但是这种符号却不同于西方抽象概念基础上的形式概念符号，而是众多具体形象联想和 感觉经验融合在一起的复合产物，是一种视觉、触觉、听觉和思维共同作用的复合形态。 “意 则是人的内心活动与客观事物相互作用形成概念的过程。简而言之，“意”借助 于“象”来表达，“象”其实是“意”的寄托。这其实就是古人对心智运作的看法。 然而，到了现代技术背景下，西方文明对心智的研究显然更加深入。美国哈佛大学 教授阿吉瑞经过三十多年研究提出了心智模型的运作过程“推论的阶梯”( 图2 - 1 ) ， 示意人们以一种跳跃式的推论进行行动中的反思。人们能够意识到的只是阶梯底部的、 可观察到的原始资料和阶梯顶部所采取的行动，中间的推论过程则被飞快地跳跃过去， 至少是产生阶段性的跳跃。人们的概括性想法或者通常的看法就是通过跳跃式的推论产 生的：将具体事项概念化，再以简单的概念代替细节，然后得出结论。心智模型一旦建 立，其作用过程是产生跳跃式的推论，这个过程不需要花太多时间，因此往往被人们所 忽略，许多时候人们会想当然地去看待一件事物。 江南大学硕十学位论文 反射环路： 我门的信客客 彭晌虢i r 】下次 选掇资料 图2 - 1 阿吉瑞的“推论的阶梯”示意图 2 1 4 心智模型的特性 唐纳德诺曼在观察过许多从事不同工作的人所持有的心智模型后，归纳出六个关 于心智模型的特质： ( 1 ) 不完整性( i n c o m p l e t e ) ：人们对于现象所持有的心智模型大多都是不完整的。 ( 2 ) 局限性( l i m i t e d ) ：人们执行心智模型的能力受到限制。 ( 3 ) 不稳定性( u n s t a b l e ) ：人们经常会忘记所使用的心智模型细节，尤其在经过 一段时间没有使用它们之后。 ( 4 ) 边界模糊性( b o u n d a n e s ) ：类似的机制经常会相互混淆。 ( 5 ) 非科学性( u n s c i e n t i f i c ) ：人们常采取迷信的模式，即使他们知道这些模式并 非必要的。 ( 6 ) 简约性( p a m i m o n i o u s ) ：人们会多做一些可以透过心智规划而省去的行动。 这六个特质并非相互独立的，通常会交叉地作用于我们自身，影响着我们的同常生 活。 2 2 设计认知与心智模型的关联 2 2 1 产品认知的需求 在产品设计领域，我们希望的是心智模型能够像产品说明书一样，指导用户对产品 进行认知和使用。用户心智模型的基础是产品的形式，以形式为载体，用户才能了解产 4h t t p ：w w w i n t c r a c t i o n d e s i g n o r g e n c y c l o p e d i a m e n t a l _ m o d e l s h t m l 1 4 第二章心杆模删引入设计认知的必要性 品功能目的等因素。比如现代汽车里有各式各样的电子装备，不会很多的文字说明，但 通过产品部件的形状、位置、颜色等因素用户大概可以理解产品