設計者使用的媒材

「要從一塊直條條的木頭看出平行線能相交是很難的。」

─ Perter G. Rowe (1987) 何謂媒材?

媒材(media)是指能用來輔助設計思考、將設計者的想法呈現出來的工具(Schön & Wiggins, 1992)，亦可稱之為「實現的環境」(Bilda & Demirkan, 2003)。「媒材」的角色是作為「在心中 所想者(what is in the mind)」與「呈現在介面上者(what is on the screen)」之間的連結(Bilda

& Gero, 2006)。在設計概念發展的階段中，設計者思考的過程通常會藉媒材的使用作意念的表 達，其結果稱為呈現(representation，在認知心理學中稱作「表徵」)。

媒材的發展

配合材料與技術，媒材在建築脈絡中被發展(Liu, 1996)，如圖 2.7 所示。

圖 2.7 媒材的發展

在構造世界中，當技術上有嚴重限制時，建築元素的字彙傾向小而穩定，當有先進的技術時元素 的字彙便有可能成長。現今因科技的進步新的材質與過程隨手可用，建築的字彙得以多元擴展 (Mitchell, 1992)，媒材的發展朝向技術精確性與機動性的完滿。設計者對媒材的選擇顯示了某 種符號的價值，暗示媒材具有某種建構設計者選擇的方式。媒材本身帶有某種強制的限制，設計 者所看得和所了解的會侷限於媒材可提供的訊息，但是媒材在自身形式中的使用其實遠超越其間 的訊息，而設計命題與方針評估之間則藉由呈現的媒材被決定到某一明確的程度。基本上，呈現 技術與媒材的發展透露了設計者如何可以呈現、可以看、可以因而了解與想像(Rowe, 1987)。

媒材構成的設計世界

設計者(建築師)在描述設計時所談論的是一種想像的構造，亦即某一種理論模型—一張圖、實體 模型、亦或是心理的模型，而非真實的建築物。一個理論模型乃是點、線、多邊形等圖形象徵符 號(shape tokens)的一個集合，此形成二度或三度的空間配置，而這個空間可被視為一個特殊而 具有界限的設計世界。設計世界提供設計者可敘述建築元素的圖形象徵符號，在設計世界中能做 放入、刪除、移動變形、或其他的處理。設計世界被用來敘述存在較大世界的種種可能，理論上 具有可行性。

設計世界由設計者選擇的媒材(媒體與儀器)所建構─用筆和尺規畫圖(傳統繪圖)、用紙板做模型、

以手指捏黏土、以熱鐵絲切割合成壓克力塊、用電腦畫圖...等；由一張圖與傳統繪圖儀器所建構 的設計世界會充滿著直線和弧形的圖形象徵符號、硬紙板模型的設計世界則多平行多邊形(面)、

而電腦媒材則視其資料結構和綜合的操作程序來形成自身的設計世界。其中圖形象徵符號皆可以 藉由不同方式形成、變位與變形。

圖形象徵符號的形成來自於基形(primitives)，意即形為基形的組合。設計者常把二度而帶有顏 色的形視為設計世界的基形─建築師常把硬紙板切成表示房間或家具的形體在平面上排來排

4 本節摘錄自《建築的設計思考─設計，運算，與認知》(Mitchell, 1992) - 埃及

- 羅馬

- (歌德晚期) - 文藝復興

- 數位時代

二度空間的 平面式思考

三度空間的 立體式思考

形體解放的 立體式思考 + 平、立、剖面圖

+ 模型(祭祀用呈現模)

+ 設計模型(輔助思考) + 巨大模型(體驗感知)

+ 數位媒材(CADCAM)

時代 新媒材 思考方式 能力

直線、方形、圓 形等基本形式 的準確掌握

弧形的運用 光、空間、材質 的感知

自由形體與空

間感知的掌握

去、畫家則從色紙上割出形體排出一幅拼貼圖案；有時候設計者也會把三度的量體當成組合的基 形並直接加以使用—實體單元、模型塊體、或是軟體中的幾何形體(表 2.1)。

表 2.1

設計世界的空間 圖形象徵符號 形成符號的基形 2D

3D 點、線、面、體 例：色塊 例：幾何形體

形的處理(例如膠水、剪刀、大頭針或指令工具列等的使用)是為設計世界的詳述(specification)，

其功能與關係在空間中被表達與連結。此意即設計世界的實行是為建立了一套實體的符號系統。

在設計世界中用來處理形體的工具是為設計的運作單元，例如在充滿多邊形紙板的世界中可切割 出多邊形的美工刀、用來移動和旋轉多邊形的雙手、以及結合多邊形的膠水。運作單元是一項功 能，用來評估與產生設計世界中新的狀態(圖 2.8)。

圖 2.8 運作單元的角色(after Mitchell, 1992, p.109)

以用到的材料與儀器的物體特性來看，當設計者以傳統習慣性的圖形、實體模型、電腦輔助設計 系統等媒體工作時，大部分設計世界的定理是隱含不明的(設計者通常安份於粗糙而不完全的運 作單元的語意特性且試探性的應用運作單元，並從評論敘述中尋求結論)，但原則上設計世界的 定理可被正式而嚴密的陳述為邏輯推論的集合。當設計者在評論語言中能指出想要的是什麼，但 卻不能立即知道如何產生設計世界的一個狀態可用來描述想要的東西時，即會形成設計問題。此 時的設計者尋找的是設計世界的一個狀態，其任務是處理設計世界以產生這樣的狀態並證明其滿 足了設計中關於構成的敘述(predicates)。

完整的設計世界有狀態的範圍，例如硬紙板的世界中設計的狀態是材料片斷的特殊安排、而草圖 的世界中設計的狀態是特殊的線條圖樣。一個設計的操作程序(例如移動或插入某個單元)可以改 變設計世界，使其由某一設計狀態進入到另一狀態。而設計操作實行而得的所有設計狀態的集合 便成為可能性的整體，可用「狀態—行為樹狀結構(state-action tree)」來表示(圖 2.9)。其中，

節點表示設計的狀態(呈現)，而樹枝表示可提供的設計操作行為。藉由動手操作，設計者在「狀 態─行為樹狀結構」中穿梭與往返，而設計發展的路徑則描述了設計思考的演進。

圖 2.9 狀態—行為樹狀結構：原點表狀態，線段表可提供之行為(after Mitchell, 1992, p.56)

起始狀態 最終狀態

State2 operator

State1

在設計世界中，形的轉換代表構造世界中對應實體的轉換。基本上，藉由表達、轉換、與結合不 同的形，設計者創造了一個建築作品組合(設計世界中的一個狀態)。在表達時選擇不同的字彙元 素和從事轉變與結合運作的不同步驟可得到不同的組合替選。因此作品的組合整體是由用以表達 的形體字彙和轉換與結合運作單元的集成所限定與建構。形體字彙和用來表達形、並從事形的轉 換與結合的有效運作單元描述了設計世界的性質，並提供了設計發展實現的必要手段。設計者為 設計世界選擇基形和定理便建立了可讓設計者發展的形式可能性領域，而這領域需能適合手邊的 任務─形體字彙應包含與手邊工作有關的形，運作單元需容易建構形體字彙的開發過程，而理論 模型的執行效率應佳，以便於設計任務的操作。

藉著視覺的察驗、測量儀器的使用與電腦軟體的執行，在設計世界中用以評估形的功能和關係的 方法賦予設計者觀察一個設計的能力，而這些觀察能與設計者的知識結合產生有用的推論。換句 話說，具有某個類型系統架構內知識的組織使設計者能觀察建築圖畫、比例模型、或其它設計世 界中所建構的敘述。設計者應用本身敘述習慣的知識來辨識抽象的圖形類型，而這些抽象物各自 代表與指涉構造世界中的真實元素。基本上，設計世界的實用性大部分取決於其所能觀察範圍的 大小，而不同世界中字彙和語法的習慣、以及不同世界間對應的習慣會定義出一個可形成設計推 論的架構。

媒材的呈現

呈現乃指用在腦海中的符號、象徵或圖樣將未實際出現的事物重新表現(re-present)，它呈現的 是外在世界的某個面向、或是內在世界中的某個想像事物(Eysenck, 2003)；內顯於腦海中者為 內在呈現，亦即心像，而表現在外的可見實物稱為外在呈現。

與設計相關的呈現大致可分為平面呈現與空間呈現兩種。平面呈現有文字標記(depiction marks)、符號(diagram)、圖解(graph)、平面圖、立面圖、剖面圖、透視圖、彩現圖等(Faruque, 1984； Fraser & Henmi, 1994； Herbert, 1993； Robbins, 1994)；空間呈現則有數位模型 與實體模型。設計者習慣用抽象、概念的呈現來表示複雜物事的形態，因此這些具像物具有不同 的抽象層級(level of abstraction)(Faruque, 1984; Gero & Neillkey, 1998)。平面呈現與空間呈 現之間最關鍵的差別在於空間的呈現能夠做多面向的檢視，而平面的呈現僅能掌握單一面向，因 此 3D 透視圖因僅呈現某一面向的資訊，乃屬於平面的呈現。在設計概念發展的過程中，平面呈 現一般通稱為草圖(sketch)，空間呈現則多以模型(model)的形式呈現，此兩種呈現皆會依表現 的媒材而顯現出屬性不同的視覺層次並影響著設計思考與認知行為，Faruque(1984)指出這些呈 現的結果某種程度的反映了設計者思考的過程。

平面呈現

草圖會因應各設計階段不同的目的產生，主要生產在設計的初期與晚期(Goldschmidt, 1991;

Herbert, 1988)，而草圖在設計上的使用多被作為設計者認知行為研究的檢測用(Neiman, et al., 1999; Purcell and Gero, 1998; Scrivener, et al., 2000)。草圖在概念發展初期是作為設計者在個 人想法具現過程中所操作的媒材，是一種用作個人思考的工具，且為設計者將其想法呈現出來的 一種成型方式(Lansdown, 1987)，少以公開的溝通與表現法為其目的；另外，草圖亦作為推論 問題的觸發物(Kavaki, et al.,1999)。

草圖過程中，設計者習慣以簡單抽象的圖形來呈現心中構想(Lim, 2003)。Goldschmidt(1991) 發現設計者在畫草圖時不僅是將心中意象表達出來，更藉由草圖繪製過程中的視覺展示(visual display)引發(trigger)心像。因為設計者在某些時候(例如注意力短缺的狀態下)無法徒手立即產 生圖像時，一些既存的圖像、事物等會刺激並觸發設計者的想像(Daru & Snijder, 1996)。Schön (1992)認為草圖具有輔助設計者思考的功能，設計者會在檢視草圖的過程中發現無預期的關係或 圖形並從中加以修改，此時設計者與設計媒材(一般紙筆)之間的輪替會產生許多無預期的發現 (Scrivener, et al., 2000)，而這些不同資訊的發現會進一步刺激新的想法(Suwa, Purcell, & Gero, 1998)；草圖不僅能輔助短期記憶，尚能做為外在記憶之用(Lim, 2003)。

草圖具有含糊、不完全、抽象、不精確等特性(Goel, 1995; Goldschmidt, 1994; Herbert, 1988;

Scrivener, 1982)。草圖的含糊/不明確性具有能夠觸發設計思維的轉換以及刺激多種概念生成的 可能，而不精確性會引起描繪時的差異變化；設計者對所見/所想對象所描繪的草圖其展現則不 一定符合對此對象的記憶/想像。能顯示關係與描述各種細節的草圖使設計者可以在同一個時間 裡看到大量的資訊。草圖常常是非常小的，以便於在同一張紙上做多種不同的類比(analogy)，

Scrivener, 1982)。草圖的含糊/不明確性具有能夠觸發設計思維的轉換以及刺激多種概念生成的 可能，而不精確性會引起描繪時的差異變化；設計者對所見/所想對象所描繪的草圖其展現則不 一定符合對此對象的記憶/想像。能顯示關係與描述各種細節的草圖使設計者可以在同一個時間 裡看到大量的資訊。草圖常常是非常小的，以便於在同一張紙上做多種不同的類比(analogy)，