数字技术研究

究、传统心理学实验或其他研究方法，如模拟或历史视角（Axelrod，1997；
Wyche et al. ,2006)。

朗克尔和麦格雷思(Runkel and McGrath)指出，没有哪一种科学研究方法是完全独立的，因为每种方法都需经历权衡，这促使研究人员对各种方法进行三角测量(Runkel and McGrath，1972)。麦凯将这一推理扩展至人机交互，证明研究人员可以将设计方法作为这一三角测量过程的组成部分(Mackay&Fayard，1997)。基于设计的研究突显了其他方法所欠缺的几个特征，即溯因逻辑导向、有待确定的变量的探索及产品模板的发明，为未来设计提供了启示。

基于设计的研究是如何形成的？

自然科学与人文科学研究可能始于理论、实验或设计视角，但要成为一项研究，就必然要对理论有所贡献。基于设计的研究的理论贡献在于其反思了有关未来的有形预测。此类研究器物服务于不同的目的，呈现为多种形态与形式(CarrollandKellogg，1989;Gaver,2012)。在人机交互领域，基于设计的研究讨论的问题范围广阔，包括可持续性、家庭沟通状况、精神性、娱乐性与生产效率。人机交互研究人员常常制造出各种器物，既有纸质快速原型机，又有代表着新兴技术的全方位物理原型机。本章认识到了这种多样性，描绘了一种框架来讨论基于设计的研究是通过哪几种方法形成的。

下面要介绍的这个框架，从三个关键层面描绘了基于技术的研究。

预测：设计能照进多远的未来。

场所：设计器物从哪里获取知识、如何获取。

观点：设计研究者所持立场。

设计研究人员必须做好选择：要研究多远的未来、如何以及从哪里观察在发挥作用的设计、以何种哲学立场来领会设计研究是如何进行与沟通的。下一节将依次探讨这些方面，并利用人机交互群的案例来论证设计研究者可用的选择。

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预 测

设计历来是面向未来的，跳出现状去讨论未来会怎样(Nelson and Stolterman，2003)。意在生成理论的设计研究人员可以选择让自己的设计照进多远的未来，将着眼点分为长期、中期或近期计划。设计的时间期限不同，会深刻地影响到基于设计的研究的特点与性质。我们可以这样来描述三个预测阶段的特征。

设计突破：引入一种从根本上改变某领域的全新理念，开启能激发新设计与新理论的可能性。

尖端设计：用案例充实设计空间，这些案例确定、探讨并扩展了该设计空间的理论层面。

设计原则：确定设计从业者能够领会并运用的关键理论要素。

尽管对整体进行了切割，但这种分类有助于指明设计研究人员如何根据预测程度来生成不同类型的知识。能引起人们惊叹的创新理念并不多见，这些理念往往能扩展当前技术的边界，但对于当前产品来讲往往太过昂贵且不切实际。对于设计从业人员来讲，这些设计突破也意味着一种鼓舞。当设计空间充满了尖端设计时，其基础技术往往变得更加便宜、更易获得，由此会产生初期的商业产品。最终，一些原则出现在某个问题空间，清晰地表明人们为何偏爱某些设计(Alexanderet al.，1977)。设计专业人士与教育者再将这些原则贯穿于自己的研究中(Duyne et al.,2006)。

设计突破

设计预测是最面向未来的，因而也是最少见的，是对设计问题的彻底重新概念化。这些设计预测不是对现有设计空间的探讨，而是要激发新的设计空间。着眼于长期的设计预测往往是伴随着“顿悟”(Parnes，1975)而产生的，这种顿悟会让设计者想象到一套全新的设计可能。设计突破往往呈现为视频形式，比如苹果公司1987年推出的知识导航视频；或者透视画形式，比如诺曼·贝尔·盖迪斯(Norman Bel Geddes)在 1968年世界博览会上展出的“未来展示”；又或者是能够作为“概念证明”的技术演示。设计突破的基础往往是目前尚不存在的技术，至少是不太容易具体化的形式；可能会用到故事脚本、展示或“绿野仙踪”类奇幻演出等技巧来刺激人们的体验(McCloud，1993;Dowet

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al. ,2005;Truong et al. ,2006)。

成功的突破通过向设计者、用户及其他研究人员提供一丝未来的可能性而创造知识。关键技术或界面的展示往往有助于将这些研究贡献与科幻区分开来。一个经典案例是韦尔纳(Wellner)发明的“数字书桌”(Wellner，1993)，该书桌将物理文件与虚拟文件完美衔接在一个共享物理环境中(见图18.3)。同样，毕晓普(Bishop)设计的“大理石应答机”也提供了一种新奇的方式，使用物理形态的大理石与数字音频信息进行交互(Bishop，1992)。毕晓普用动画速写来说明该概念。当其他研究人员着眼于将各种纸质内容数字化之时，“数字书桌”与“大理石应答机”则致力于促进有形计算的革新，鼓励设计者们探索物理对象与虚拟对象整合的新途径(Ishii& Ullmer,1997;Klemmer et al.,2001)。他们挑战了当时的流行观点，即数字时代的到来标志着物质世界的终结。

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尖端设计

在实现新设计空间的可能性问题上，其他研究人员补充了新的“尖端设计”概念(Card，1996;Gaver,2012)。尖端设计有助于确认并澄清设计空间的各个组成维度。尖端设计不是单独探讨每个维度，而是要体现多个设计维度间的交集，扩展现有的维度，确认该设计空间里以往未探测到的漏洞。随着时间流逝，当许多研究人员提出各种尖端设计时，该空间继而扩展到能容纳新的用户群、新情境与新技术。尖端设计的典型特点是比设计突破更加先进，具有工作原型机的形式，可以让用户在有限情境中进行测试。比如，“纸模”扩展了韦尔纳的“数字书桌”，允许作者在文档的纸印本上添加注解，并在线进行修改(Liao et al.,2008)。“纸模”胜过“数字书桌”的地方还在于，它是具备完全功能的原型机，能解决办公室工作人员面对的更为实际的问题。

同样，石井设计的“音乐瓶”(见图18.4)在瓶塞被移走后能演奏音乐作品，可以说是毕晓普的“大理石应答机”的音乐版。石井的“音乐瓶”提供了另一个使用有形界面来控制数字音频内容的案例(Ishii et al.，2001)。每一种新设计都扩展并充实了某个概念，扩展了设计空间的边界。由设计师群体创造的各个尖端设计最终集合起来，就形成了制定设计原则的基础。

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设计原则

当某个设计空间充满了尖端设计时，研究人员需要解释该领域的基本主导原则，并将其作为设计模式、指导方针与理论。设计模式是指最适用于不同情境、不同目的的设计集(Alexander et al.,1977;Duyne et al.,2006)。比如，兰迪和博列洛(Landay and Borriello)就是普适计算领域设计模式创建方面的领先者。他们指出，“设计模式提供了一般问题的解决途径，可使人们更轻松地将精力放在特殊问题上”(Landay&Borriello,2003)。设计模式能帮助研究者与从业人员避免反复思考已知问题的答案，为未来设计提供“框架结构”(Zimmerman et al. ,2010)。

设计指导方针是指促进在某空间进行设计与实验的组织结构。比如，尼尔森提出的“用户界面(UI)设计十法”(Nielsen，1990)与斯波尔提出的“适用性操作方针”(Spool et al.，1998)可算作人机交互的最佳实践。有批评者指出，这些指导方针过于简化了设计问题，其价值更多在于对现有设计的反省，而非创造新设计。这些指导方针几乎无法解释如何处理不同规则间的冲突，也无法带动真正的创新设计(Greenberg&Buxton,2008)。

设计理论则更为详尽且针对一般目的：试图证明某设计空间里的更深层“事实”。比如，博杜安一拉丰和麦凯(Beaudoin-Lafon and Mackay)对交互技巧(如具体化、多态性、再利用)的生成原理进行了理论化，证明了这些技巧可以单独使用或共同使用，通过更简单的界面解决各类需求(Beaudouin-Lafon&Mackay，2002)。与之相类似，萨奇曼的情境行为理论及哈钦斯的分布式认知概念对交互设计的深刻影响长达几十年(Suchman，1987;Hollan etal.，2000)。

场 所

设计研究人员将设计置于有人的情境中来获得认识。正是由于研究者来自不同的学术背景与哲学传统，因而他们的实验设计也各不相同。“场所”不只是指位置部署，也是指与每种情境相关的数据采集方法及权衡。

实验室环境：创造控制实验环境，精心监测围绕新设计的互动。

现场部署：将物品置于人们实际工作与游玩的现实情境中。

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展示:将设计呈现给广大受众，邀请人们对研究的概念基础展开互动与讨论。

每种情境都有重要的优势与局限。为了更好地进行测量，许多设计研究者将自己的设计产品放在好几个不同的情境中来理解其理论含义。小规模的现场部署可能产生不同于大规模实验室研究的观点，两者正好相互补充。本节将描述不同部署模式间的权衡，并分别举例说明。

实验室

在实验室环境中，潜在用户受邀与某种新的产品或服务进行交互。设计研究者可以探讨某个指定设计空间里的各种变量，同时控制或排除不相关因素。研究者往往通过包括性能指标与主观意见在内的各种定量与定性测量方法对新设计与其他设计或现有设计进行比较。

琼森(Jonsson)等人对车内声音的实验就是一个简单例证，证明了以实验室为基础进行基于设计的研究的好处(Jonsson et al.,2005)。汽车语音系统的设计者需考虑诸多变量汽车语音的性别、音量、信息内容、急迫性、对产品安全性的影响、成本、亲民性等但琼森等人的实验仅着眼于分析车内语音系统的情绪与能量水平如何影响到模拟驾驶的驾驶员。该实验发现，听到符合自身情绪状态的声音的驾驶员，与听到不符合自己心境的音乐的驾驶员相比，能驾驶得更好，更易于沟通。此类实验为新的车内语音服务的设计提供了启示，而这一绝活若是放在现场情境中则既难以实现，又不安全，还很昂贵。另外，除了产品设计过程之外，此类实验的好处还体现在对语音应答系统的情绪状态理论方面的贡献。

不同于传统的实验室实验，设计研究人员并不严格局限于隔离特定变量。由于设计研究本质上是属于探索性的，研究人员在缩减到几个关键特征之前，通常会先更改许多设计特征。在基于设计的研究中，设计或多或少会有差异。差异程度决定了研究人员对因果因素的判断有多精确。比如，如果一项新设计包括七个独特的新设计概念，比前一项设计表现好10%，我们就无法确切地判断哪些特征是最显著的。然而，这种分档法努力做到了既探讨各种广泛的可能性，又论证了其效应。通过进一步的循环实验，设计研究人员可以逐渐缩小各原型机间的差异，对因果因素有更强的把握。

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现场

在以现场为基础的基于设计的研究中，研究人员将设计放在日常情境中来研究人们如何解释、创造意义，以及面对这些新产品会有哪些行为。将原型机置于现场有助于研究人员设身处地地理解个人与群体如何与这些产品共处、如何理解这些新产品，而这在实验室环境下是难以做到的。正如盖弗等人所阐述的，“我们看重的并不是精确的分析或严格控制的方法，相反，我们关注的是审美控制、设计的文化含义，以及开创设计新空间的方法”(Gaveret al.，1999)。通过将设计置于实际情境中，设计研究人员能够通过观察其使用状况，并在此基础上进行思考，形成理论。

将新奇的原型机放置于现实环境，有助于研究人员理解人们在特殊环境下如何自然地回应这些器物。比如，居和西尔金(JuandSirkin)将一个带挥手的交互装置放在各种半公共场所，比如书店的入口处或计算机科学楼的大堂(Ju&Sirkin,2010，见图18.5)。交互的情境属性令该现场调查法成为本研究的自然选择。实验需围绕未控制环境的变幻莫测来设计比如，人们并不是单独走来走去，而往往是成群结队地进出。这也让研究人员看到成群结队的人们与设计对象间的交互如何区别于单个人与装置的互动。

以现场为基础的基于设计的研究类似于行为研究(也称作参与行为研究)，在此类研究中，一群利益相关者蓄意改变某个系统，既为解决问题情境，也为推进社会科学研究目标(Gilmore et al.，1986)。库尔特·卢因（KurtLewin)最早将行为研究描述为“对各种社会行为的条件与结果进行的比较研究”(Lewin，1946)。设计研究者与行为研究者都可以反复地创造变化，观察这些变化带来的结果，以实现社会转型的目标。

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展 示

基于展示的研究遵循的是艺术与设计的传统，而非自然科学、物理学或社会科学之路。要进行此类基于设计的研究，不应在实验室或田野，而应该在用于公众参与的场所，比如博物馆、展示厅，甚至是人员密集的网站。在这种情况下，设计研究者的目标是用设计器物来表达某些理念，鼓动公众发表意见。这些设计研究者往往借鉴了历史上著名的艺术运动，如结构主义、超现实主义、浪漫主义、古典主义、表现主义或极简主义(Arnason&Mansfield,2009)。

来自皇家艺术学院的托尼·邓恩(Tony Dunne)和菲奥纳·雷比(FionaRaby)明确使用设计来激发人们对新兴技术含义的讨论(Dunne，2011)。在2005年的“证据玩偶”项目中，邓恩和雷比创造了一套特殊的玩偶来探讨遗传学视角(见图18.6)。这些原型机产品意在激发公众对设计婴儿、理想基因、配偶逻辑与DNA窃取等问题的讨论(Dunne&Raby,2005)。他们的概念本身并未经过实证检验，而意在激发观众对这些问题进行思考与讨论。正如邓恩所阐述的，“让那些只看橱窗而不买东西、经常光顾商业街而后在网上以更低价钱购买的参观者，利用已经发展成熟的技巧，凭借想象来检验这些新观念”(Dunne，2006)。通过将有形设计置于公开展示环境中，设计研究者们对公众有意识的、条件反射式的、批评的眼光开展了研究。

对旨在公开展示的研究的判断标准，不同于在实验室或野外进行的基于设计的研究。要想获得成功，陈列品需面对观众，并有效地传达某种理念。换言之，这种以展示为目的的基于设计的研究的有效性与影响是由普通大众来评判的。比如，可以通过观众的规模、公众评论的数量、网站的访问量或批评的总体情绪度来衡量其影响。而且，接触到广大公众也是以展示为基础的研究者的动机之一(Hustwit,2009)。

基于设计的研究中的“场所”概念并不意味着某种特定的哲学立场。我们有意将研究情境的方法论焦点与施加于设计器物上的哲学立场区分开来(参见下文的“观点”)。这种区分显然不同于科斯基宁及其同事提出的以陈列室为基础的基于设计的研究概念，在后一情况下，设计者应用了批评理论与实用主义哲学，将设计器物引入展览馆与公共场所，以表达某种文化或政治主张(Koskinen et al.,2011)。为了让我们的框架更加灵活，我们专门对部署模式与哲学立场进行了区分。在我们看来，基于设计的研究在任何研究情境下都有可能采用任何哲学立场。

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观 点

基于设计的研究的第三个维度是观点即设计研究者对某个主题的哲学观点。人们对于传统科学家的期望是尽可能保持客观，而设计研究者则明确提出某种观点及对未来的主观判断。新奇的视角能给设计空间的解释带来宝贵的新见解。我们的目的不在于给出一个全面的清单，不过，我们还是要讨论人机交互设计研究中的几种普遍观点。

实用主义视角：着眼于识别并解决人们在日复一日的生活中碰到的普遍

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而经常性的需要。

理想主义视角：对未来的理想化愿景，主要围绕某种趋势、产品或服务。

批评视角：唤起人们对未来可能出现的混乱与反面乌托邦结果的关注。

借由这些观点，设计研究者强行施加某种哲学立场的影响，后者继而又影响到整体用户体验，不仅是对交互界面的体验，也是对整个项目的感知。不同的观点往往会导致相似的技术产生极其不同的原型机。比如，在机器人设计领域，某些研究者与设计者关注实际问题，如理解人们如何阅读并与人形机器人互动，使机器人更讨人喜欢(Nomura et al.，2007)。另一些研究人员采取了更具批评性的视角，比如，他们分析了一些基础假设，即机器人能够或应该看起来像人(Hoffman，2007)。以上两种观点都不同于理想主义视角下对机器人的理解，后者就像电视连续剧《星际迷航：下一代》(Star Trek:The Next Generation)所表现的那样，即机器人不仅在外形上看着像人，而且行为举止也与人类似。这些相互对立的观点有助于协调人们的社会需求，避免出现人们不愿意看到的结果。

这三个观点并不是全部，设计者还可以以其他观点(如政治、伦理、无政府主义观点)对产品设计施加影响。本节中，我们解释了设计者如何将自己的哲学思想映射到设计对象上(有时是无意识的)而影响了研究结果。因而，在基于设计的研究中，研究结果既是设计者的反思，也指明了人们会如何做出反应。

实用主义视角

设计研究中实用主义视角的特点是着眼于解决日常问题或需求。这一视角根源在于人类因素与产业设计，设计者与研究人员寻找各种方法来解决新工程系统带来的问题。有时，是心理学问题比如，著名的产业设计师亨利·德赖弗斯(HenryDreyfuss)探讨了通过设计使乘坐商用飞机的旅客感到舒适的各种方法，检验了使用豪华软座席、安装窗帘等方法，使人们感觉像坐在起居室而不是乘坐钢管穿行于九千多米的高空(MountfordandNorth，Dreyfuss，1955)。实用主义者可能着眼于化解物理限制，比如芒福德和诺思(Mountford and North,1980)研究了如何使用语音输入设备以减轻飞行员的工作负荷。以人为核心的研究方法比如实验室实验与田野调查往往有助于精准地指出问题所在，或对潜在的解决方案做出评估。

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