一 设计理论和方法

赫伯特·西蒙（Herbent Simon）提出了“设计科学”（Science of Design）的概念。在其1969年所著的《人工科学》一书中，他提出了一条核心理论，即建立一种关于“人工物”的科学。1980年，Nigel Cross、John Naughton和David Walker等研究者提出是否可以把科学的方法应用到设计领域，通过回顾设计和科学方法领域的文献，他们认为设计方法和科学方法是有所不同的，提出了设计是一种技术活动（Design is a technological activity）的观点。Dixon在其《面向科学的设计的研究方法》一文中指出设计研究正处于预理论阶段，并将发展成熟的用于测试理论的经典科学方法和相对不易理解的用于生成理论的研究方法进行了比较。他主张科学理论是设计研究的终极目标，并且探讨了预理论（Pre-theory）这个研究方法如何有助于这个目标。他的观点是，认知研究在支撑一个理论时涉及太多不成熟的变量，且规范型模型在没有确切的理论基础前是不够成熟的。他相信，如果适当地使用基于计算机的研究，以此来发现并解释设计需要的知识和战略，能够导向理想的理论基础（Desired Theoretical Foundations）。

谢友柏院士指出，目前的设计理论和方法的研究主要有两个方向。一是人的设计活动涉及智能科学前沿，故而吸引了大量有兴趣的研究者，希望通过对设计过程和任务的建模，使得计算机能代替人进行设计，理论的繁杂提供了大量的研究机遇；二是由于当代制造业对产品设计需求的提升，也促使相当部分的研究着重于解决实际问题。诸如针对某特定实际问题而进行的研究，范围涉及可靠性设计、优化设计、极限应力设计、动力学设计、摩擦学设计、绿色设计、全生命周期设计等，名目繁多，难以穷举。

现代设计理论和方法的提出，主要归因于设计在制造业中的重要性比以前任何时期都更加突出，因而，设计理论和方法的研究不能再停留在学术讨论和解决个别实际问题上。完成一项设计任务所涉及的知识领域（如全生命周期设计）也比以往任何时期都更为复杂、更为广泛。现代设计理论和方法必须既不同于上述的第一个方向的研究（这类研究受目前计算机能力的限制，在可见的将来很难真正控制实际的设计全过程），也应当不同于上述的第二个方向的研究（仅解决某一个局部的设计问题，而不是统领整个设计，在全局上进行设计指导）。局部问题的解法固然不可或缺，但若缺失了对全局的把握，局部的解决方案往往难以融合，最终集成在一起。现代设计是以知识为基础、以知识获取为中心的设计，设计是知识的物化，新设计是新知识的物化。

二 Finger和Dixon的设计理论和方法研究蓝图

（一）面向设计过程的描述型模型

已有来自不同领域的研究人员都对人类如何进行设计这个问题进行了大量研究，包括设计所使用的流程、战略和解决问题的方法。其中，大多数研究是基于人工智能技术，如系统性收集人体数据的协议分析（Protocol Analysis）。这类研究的思想与早期的研究方法形成了鲜明的对比，早期的研究专注如头脑风暴、反向、类比等技术的发展；而现在的研究旨在强调设计师的创造性，而不是分类、研究或对认知过程本身的建模。

在本部分研究中，讨论的工作可以分成两类：一类是设计师如何设计进行数据收集；另一类是创建认知过程模型。在这里，认知模型被定义为描述、模拟、仿真设计师在创新设计过程中的心理过程模型。

1.个体设计师的协议研究

大多设计过程都是一个心理过程；草图和图纸形成了设计的可视化记录，但没有将底层过程揭示出来。在一个设计协议（Design Protocol）中，一个人执行设计任务的行为会随着设计的进行而被记录，通常情况下，会鼓励设计师在思考的同时将自己的想法用语言表达出来，特别是当信息缺失或者不完整时。由于没有单独的设计程序和设计策略，所以大多数协议研究都会研究一些定义明确的问题。

然而，在针对设计协议的主要批评中，有一条是一个设计师的语言不能形容出那些固有的非语言的过程，比如几何推理。此外，用语言表达的要求可能会干扰设计过程。最后，所有的协议研究都必须要解决的一个问题是，即使被研究者可能不会因任何理由去遗漏信息，但他们可能已经在下意识中遗漏了。因此，在处理设计协议的结果时，这些因素都必须要加以考虑。

Adelson、Soloway和Adelson共同对软件设计师的知识和