1.2.4 设计思维

设计思维从人的需求出发，为各种议题寻求创新解决方案，并创造更多的可能性。设计思维的研究包含探索触发创意的方法和分析设计思维的规律，了解设计师在设计活动中的思维和认知过程，对设计理论和方法论的发展具有重要意义。生理信号的介入，为研究者探索设计活动中思维与认知的生理性反馈提供了一条新道路，通过分析生理信号与生理活动特征，设计师在设计活动中可以从新的思维认知和角度进行评估分析。根据设计思维研究方向的不同，本节从思维创新指导和设计思维规律两个方面进行介绍。

1.思维创新指导

设计思维研究的传统方法是方案分析。Kavakli 等(2002)对新手和专业设计师的设计草图进行分析，探讨两者在认知活动中失衡的可能原因；Bilda 等(2004)通过让专业建筑师蒙眼或不蒙眼来研究手绘设计活动的认知活动差异；Tseng 等(2008)通过研究问题相关的性质和给出信息的时间，了解人们如何在寻找问题的解决方案时吸收和应用新获得的信息。与此同时，研究者还开发和评估了各种增强设计思维、提高创意能力的方法，如头脑风暴、建立随机联系、线性演变等。但是，这些方法容易受到主观因素的影响，而生理信号的出现使得设计思维的研究结果变得更加客观和可靠。

在生理信号相关的设计思维研究中，基于脑电信号的测评方法已经取得了显著的成果。Nguyen等(2010)利用脑电图来记录设计者在执行设计任务时的脑电信号，计算各通道脑电信号的功率谱密度。结果表明，对于预设的设计问题，设计师在解决方案生成过程中比在解决方案评价过程中花费更多精力进行设计思考；通过脑电图信号能够识别单个设计师在概念设计过程中的思维规律与变化。除了脑电信号外，其他生理信号也被用于对设计思维的研究。Duan等(2020)通过记录心率和唾液中的皮质醇，考察了急性压力对创造性解决问题的影响；Causse等(2010)探讨了心率和瞳孔变化与思维过程中认知和情绪功能之间的联系；Chae等(2011)通过记录被试的皮肤电信号和心率，探索了设计任务难度和情绪压力对创造性表现活动的影响机制。

2.设计思维规律研究

设计思维方式大致可以分为四类：逆向和顺向的思维方式、发散和聚合的思维方式、转换和位移的思维方式、创新和关注细节的思维方式。Guilford(1950)对设计创造性思维的实证研究产生了很大影响，特别是对发散和聚合思维认知过程的研究。Jauk等(2012)招募55位被试进行了完成一项交替使用任务（发散思维）和一项单词联想任务（聚合思维）的实验，在实验进行时同步记录脑电信号。结果表明，完成发散性任务中的实验时记录的与任务相关的脑电功率比聚合性任务高，其中，脑电信号α同步可以明确与发散性认知加工相关联。进一步研究表明，在创造性思维过程中，α波段与内部导向的注意力有较强的关联。Liang等(2017)使用脑电信号深入研究了不同视觉刺激对专业设计师的视觉注意力与联想过程的影响。实验结果显示，当设计师参与视觉注意力任务时，前额叶区域特别活跃；而在参与视觉联想任务时，分布在前额叶、额中央以及枕叶区域的脑电波特别活跃。Sun等(2014)进行了一项绘制草图实验，招募了41名平均从事工业设计5.7年的学生。实验分为固定时间间隔呈现刺激的草图、持续有刺激的草图和没有刺激的草图三种情况。在被试绘制草图的过程中记录眼球运动，并分析被试对刺激的注意、刺激在设计理念中的直接应用、理念的联系和分化。与在其他实验条件下的被试相比，用刺激物进行素描的被试具有更高的素描质量，他们对刺激的关注时间更长，在相关想法间建立了更多联系，进行了更有差异和平衡的探索。

Benedek等(2014)使用功能磁共振成像(function magnetic resonance ima ging, fMRI)研究创造性想法产生过程中的大脑激活现象，探讨了记忆与产生创造性想法之间的联系。基于生理信号的设计思维规律研究能更加客观地帮助设计师从认知科学的角度理解设计问题，并在设计过程中提供有效的思维辅助，以提高设计效率。