基于EEGα波活动探究信息激励距离对产品设计思维的影响
发布时间：2019-09-22 19:31
【摘要】：研究基于知识联系对产品设计的重要性,将设计思维理解为一种核心是建立知识联系的信息处理机制,认为激励信息和设计问题协同作用产生想法,且二者的领域距离是影响知识联系的关键因素之一。由此将激励信息划分为领域内、近领域和远领域三种抽象层次,进行以自行车设计为设计任务的脑电(Electroencephalogram,EEG)实验,采集并处理1个自由设计任务和3个信息激励设计任务中8名被试认知活动数据及EEGα波(包括高波和低波)数据。认知活动数据分析证实了想法产生的思维过程以知识联系为核心。以经典多用途(Alternative uses,AU)任务实验作为大脑活动分析的参考,EEGα波活动数据的方差分析表明,在自由设计任务和AU任务中,设计者的α高、低波同步性没有显著性差异;同时,在信息激励任务中α高、低波同步性高于自由设计任务,说明设计者在信息激励任务中表现出更专注的设计认知过程;任务、脑区等因素的多重比较则显示信息激励距离和大脑活动水平存在一定关系。
【图文】：
42机械工程学报第53卷第15期期内部思维活动可具体表述为：任务信息进入感知系统，经感知系统筛选，部分进入工作记忆并被加工成相应的设计问题(如问题1)，然后由于问题刺激，唤醒长时记忆中与之相关联的知识节点(如第1阶段知识节点)，当这些知识节点与设计问题的联系不能成功转换成设计想法时，长时记忆中的其他知识节点或者与前一阶段知识节点连接的其他知识节点会被继续唤醒，直到联系(如联系1)能够成功转换成设计想法，并被外显输出。图1基于知识联系的设计思维信息处理机制人脑将知识或经验按照自身的理解转换成某种表征形态(如视觉表征)存储于记忆中，当环境刺激引起注意时，实际上是唤醒了大脑中对应于当前刺激的知识表征形态，并在需要时进一步调用所表征的相关知识。因而在提供图片、文字等激励信息的设计任务中，经感知系统筛选后，进入工作记忆的部分激励信息被识别，唤醒长时记忆中对应于该激励信息的知识视觉表征，当需要解决当前设计问题(如问题2)时，该表征形态所表征的知识被进一步调用，从而建立其中某些知识节点与设计问题的联系(如联系2)，并形成想法外显输出。因此，设计问题和激励信息协同作用于记忆系统，且在某种情况下会加速建立联系的过程，激励信息在一定程度上代表了与设计问题建立联系的知识节点，也就是关联知识。提供激励信息让设计者迅速联想到设计过程中可能被忽略的关联知识，这些知识之所以被忽略，其主要原因之一是设计问题和关联知识所属两个领域之间距离的限制。距离越远，设计者越不易主动搜索二者之间的联系，从而导致思维发散性不足，难以产生创意想法。因此，，有必要针对二者的领域距离对设计思维产生的影响进行研究。由于激励信息能够直接唤醒记忆中与之对应的关联知识，因此认
务实验是目前EEG研究中的较为成熟的实验，能对创造力进行良好测量，可作为对照实验验证设计任务实验的有效性[21]。(2)自由设计任务：一款自行车的设计，自由联想，不提供任何刺激材料或其他要求；自由设计任务的主要目的是与信息激励任务进行对比。自由设计任务定义为F0。(3)信息激励任务：一款自行车的设计，根据领域信息，近领域信息和远领域信息的定义，设计了三个不同领域抽象层次的激励信息所对应的设计任务：领域内激励、近领域激励及远领域激励任务。每个设计任务提供一幅现有产品的图片刺激材料(如图2所示)，分别是可以将车弯曲成车锁的自行车，婴儿车以及智能手机。设计任务强调并要求被试“通过图片中展示的产品，思考并产生新的设计想法或改进之前的设计”，但不能是“所提供产品与自行车在形式上的直接组合”。三个信息激励设计任务分别定义为领域内激励任务(P1)，近领域激励任务(P2)和远领域激励任务(P3)。图2领域内刺激材料、近领域刺激材料及远领域刺激材料在给被试展示一份完整的任务说明(任务演示、作答模式等)之后，开始进行实验。本文五个实验任务循环进行，根据EEG实验的基本步骤，每个循环包括四个步骤，如图3所示。参考阶段，给被试呈现20s的交叉十字，此阶段脑电波作为设计任务实验中数据分析的基准。进入任务阶段，首先被试呈现10s的题干/设计任务信息，如AU实验中的题干信息“请思考下列物品的特殊用途”；之后进入想法产生阶段，被试通过呈现刺激的图片或文字，如AU实验中的“杯子”，近领域激励任务(P2)中的“婴儿车”，对题干中的问题进行无声思考，被试产生想法后点击鼠标进入回顾阶段；在回顾阶段，被试对自己的想法进行口语阐述，也就是回顾想法产生过程，完成之后进入下一个循环。
【作者单位】： 四川大学制造科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51435011,51205262) 高等学校博士学科点专项科研基金(20130181130011)资助项目
【分类号】：TB472
本文编号：2540126
【图文】：
42机械工程学报第53卷第15期期内部思维活动可具体表述为：任务信息进入感知系统，经感知系统筛选，部分进入工作记忆并被加工成相应的设计问题(如问题1)，然后由于问题刺激，唤醒长时记忆中与之相关联的知识节点(如第1阶段知识节点)，当这些知识节点与设计问题的联系不能成功转换成设计想法时，长时记忆中的其他知识节点或者与前一阶段知识节点连接的其他知识节点会被继续唤醒，直到联系(如联系1)能够成功转换成设计想法，并被外显输出。图1基于知识联系的设计思维信息处理机制人脑将知识或经验按照自身的理解转换成某种表征形态(如视觉表征)存储于记忆中，当环境刺激引起注意时，实际上是唤醒了大脑中对应于当前刺激的知识表征形态，并在需要时进一步调用所表征的相关知识。因而在提供图片、文字等激励信息的设计任务中，经感知系统筛选后，进入工作记忆的部分激励信息被识别，唤醒长时记忆中对应于该激励信息的知识视觉表征，当需要解决当前设计问题(如问题2)时，该表征形态所表征的知识被进一步调用，从而建立其中某些知识节点与设计问题的联系(如联系2)，并形成想法外显输出。因此，设计问题和激励信息协同作用于记忆系统，且在某种情况下会加速建立联系的过程，激励信息在一定程度上代表了与设计问题建立联系的知识节点，也就是关联知识。提供激励信息让设计者迅速联想到设计过程中可能被忽略的关联知识，这些知识之所以被忽略，其主要原因之一是设计问题和关联知识所属两个领域之间距离的限制。距离越远，设计者越不易主动搜索二者之间的联系，从而导致思维发散性不足，难以产生创意想法。因此，，有必要针对二者的领域距离对设计思维产生的影响进行研究。由于激励信息能够直接唤醒记忆中与之对应的关联知识，因此认
务实验是目前EEG研究中的较为成熟的实验，能对创造力进行良好测量，可作为对照实验验证设计任务实验的有效性[21]。(2)自由设计任务：一款自行车的设计，自由联想，不提供任何刺激材料或其他要求；自由设计任务的主要目的是与信息激励任务进行对比。自由设计任务定义为F0。(3)信息激励任务：一款自行车的设计，根据领域信息，近领域信息和远领域信息的定义，设计了三个不同领域抽象层次的激励信息所对应的设计任务：领域内激励、近领域激励及远领域激励任务。每个设计任务提供一幅现有产品的图片刺激材料(如图2所示)，分别是可以将车弯曲成车锁的自行车，婴儿车以及智能手机。设计任务强调并要求被试“通过图片中展示的产品，思考并产生新的设计想法或改进之前的设计”，但不能是“所提供产品与自行车在形式上的直接组合”。三个信息激励设计任务分别定义为领域内激励任务(P1)，近领域激励任务(P2)和远领域激励任务(P3)。图2领域内刺激材料、近领域刺激材料及远领域刺激材料在给被试展示一份完整的任务说明(任务演示、作答模式等)之后，开始进行实验。本文五个实验任务循环进行，根据EEG实验的基本步骤，每个循环包括四个步骤，如图3所示。参考阶段，给被试呈现20s的交叉十字，此阶段脑电波作为设计任务实验中数据分析的基准。进入任务阶段，首先被试呈现10s的题干/设计任务信息，如AU实验中的题干信息“请思考下列物品的特殊用途”；之后进入想法产生阶段，被试通过呈现刺激的图片或文字，如AU实验中的“杯子”，近领域激励任务(P2)中的“婴儿车”，对题干中的问题进行无声思考，被试产生想法后点击鼠标进入回顾阶段；在回顾阶段，被试对自己的想法进行口语阐述，也就是回顾想法产生过程，完成之后进入下一个循环。
【作者单位】： 四川大学制造科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(51435011,51205262) 高等学校博士学科点专项科研基金(20130181130011)资助项目
【分类号】：TB472
本文编号：2540126
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/2540126.html
