行政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告
利用系統化口語分析評估設計方法與設計教育對設計思考 過程的影響(第 3 年)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 99-2410-H-011-026-MY3
執 行 期 間 ： 101 年 08 月 01 日至 102 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學工商業設計系
計 畫 主 持 人 ： 唐玄輝 共 同 主 持 人 ： 陳文誌
計畫參與人員： 碩士級-專任助理人員：蕭貴徽
碩士班研究生-兼任助理人員：林楷庭 碩士班研究生-兼任助理人員：蔡雙伃 碩士班研究生-兼任助理人員：曹心琪 大專生-兼任助理人員：蘇聖峰
報 告 附 件 ： 出席國際會議研究心得報告及發表論文
公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 102 年 10 月 31 日
中 文 摘 要 ： 本三年計畫結合設計思考研究與設計教育評量兩個領域，主 要目的為利用設計思考中最新的系統化口語分析方式，研究 不同的設計方法與設計教育受教時間，對於設計思考過程的 影響。本研究案前段，已完成設計方法對於設計思考過程與 成果的影響研究，並發表於國際研討會。本期末報告呈現，
如何使用功能-行為-結構模型(Function‐ehavior‐tructure:
FBS model)建立系統化口語分析方法，並利用其分析專家與 學生資料，推論設計教育對設計思考過程的影響。
系統化分析方法之內容包含:思考類別、思考轉移、思考類別 平均位置、思考轉移平均距離與 FBS 模型符合比例。研究步 驟為：1.運用 FBS 模型分析口語資料，產生點線面的分析結 果。2.使用 Spearman‘s 相關係數與線性趨勢，進行量化分 析與質化觀察。研究結論發現透過 FBS 編碼的設計思考過 程，其與設計成果之間雖然沒有統計上的顯著相關，但卻可 以呈現其相關趨勢，因此可以建立設計教育對設計思考過程 的影響細節：經過較長設計教育的高年級設計學生，在設計 思考過程中，其設計思考過程中，思考類別 Be 整體比例較 低；而 S 整體比例較高，思考轉移中的結構之修正
(reformulation I of structure: S-S)較多，思考類別結構 (S)與圖面呈現(D)較早出現於設計過程中，而各組思考轉移 較符合 FBS 理論之組別，此為設計教育對於設計過程的影 響。
三年計劃的成果為：1.了解設計方法對於設計思考過程的影 響，提供設計教育者與產業界使用時的建議。2.了解設計教 育課程對於設計思考過程與設計能力的影響，深入設計能力 變化的核心。3.建立系統化口語分析方法，作為設計思考研 究與設計教育評量的基礎與方法。期望本研究能對於設計思 考與設計教育有貢獻。
中文關鍵詞： FBS 模型、設計方法、設計教育、團隊合作、設計過程 英 文 摘 要 ：
英文關鍵詞：
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫期末報告
利用系統化口語分析評估
設計方法與設計教育對設計思考過程的影響
計畫類別：█個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號：NSC 99－2410－Ｈ－011－026－
執行期間： 2010 年 8 月 1 日至 2013 年 7 月 31 日 執行機構及系所：臺灣科技大學 工商業設計系
計畫主持人：唐玄輝 共同主持人：陳文誌
計畫參與人員：蕭貴徽、林楷庭、蔡雙伃、曹心琪、蘇聖峰
本計畫除繳交成果報告外，另含下列出國報告，共 三 份：
□出席國際學術會議心得報告
處理方式：除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢 □涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可 公開查詢
中 華 民 國 102 年10月31日
摘要
本三年計畫結合設計思考研究與設計教育評量兩個領域，主要目的為利用設計思考中最新的 系統化口語分析方式，研究不同的設計方法與設計教育受教時間，對於設計思考過程的影響。本 研究案第二年，已完成設計方法對於設計思考過程與成果的影響研究，並發表於國際研討會。本 期末報告呈現，如何使用功能-行為-結構模型(Function‐Behavior‐Structure: FBS model)建立系統化 口語分析方法，並利用其分析專家與學生資料，推論設計教育對設計思考過程的影響，三年計劃 的目標都達成。
系統化分析方法之內容包含:思考類別、思考轉移、思考類別平均位置、思考轉移平均距離 與FBS 模型符合比例。研究步驟為：1.運用 FBS 模型分析口語資料，產生點線面的分析結果。
2.使用 Spearman's 相關係數與線性趨勢，進行量化分析與質化觀察。研究結論發現透過 FBS 編 碼的設計思考過程，其與設計成果之間雖然沒有統計上的顯著相關，但卻可以呈現其相關趨勢，
因此建立設計教育對設計思考過程的影響細節：經過較長設計教育的高年級設計學生，在設計思 考過程中，其設計思考過程中，思考類別Be 整體比例較低；而 S 整體比例較高，思考轉移中的 結構之修正(reformulation I of structure: S-S)較多，思考類別結構(S)與圖面呈現(D)較早出現於設 計過程中，而各組思考轉移較符合FBS 理論之組別，此為設計教育對於設計過程的影響。
三年計劃的成果為：1.了解設計方法對於設計思考過程的影響，提供設計教育者與產業界使 用時的建議。2.了解設計教育課程對於設計思考過程與設計能力的影響，深入設計能力變化的核 心。3.建立系統化口語分析方法，作為設計思考研究與設計教育評量的基礎與方法。期望本研究 能對於設計思考與設計教育有貢獻。
關鍵詞： FBS 模型、設計方法、設計教育、團隊合作、設計過程
一、 前言
傳統關於設計過程的相關研究中，多著重於質性研究，透過訪談、個案與文本分析顯示設計 思考過程的轉變，部分研究透過片段設計認之實驗，從事量化研究(Cross, 2001)。口語分析為了 瞭解設計過程最常使用的方式，但其缺乏量化基礎，近幾年部分研究者透過系統化編碼與量化分 析(Kan & Gero, 2005 , 2007, 2008, 2009)，結合統計(statistics)與資訊科學分析(information science)，
研究思考過程的變化性。本研究試圖延續此方向利用 FBS 模型進行系統化口語分析方式，觀察 學生設計團隊的思考過程，並了解學生合作式設計過程中影響設計成果的因素，進一步分析思考 類別數量與轉變狀況，探討設計過程中思考內容的比重、位置、距離、思考轉移及 FBS 模型符 合比例與設計成果之間的關係。本研究透過口語實驗、口語編碼、質化觀察與量化分析，瞭解學 生合作式設計思考過程的變化，期望歸納出好的學生設計團隊其設計思考脈絡。本研究問題為是 否能找出學生設計團隊設計思考過程與設計成果之關係，並分析設計方法與設計教育對於設計思 考的影響。
本三年計畫結合設計思考研究與設計教育評量兩個領域，主要目的為利用設計思考中最新的 系統化口語分析方式，研究不同的設計方法與設計教育受教時間，對於設計思考過程的影響。本 研究案前段，已完成設計方法對於設計思考過程與成果的影響研究，並發表於國際研討會。本期 末報告呈現，如何使用功能-行為-結構模型(Function-Behavior-Structure: FBS model)建立系統化 口語分析方法，並利用其分析專家與學生資料，推論設計教育對設計思考過程的影響。系統化分 析方法之內容包含:思考類別、思考轉移、思考類別平均位置、思考轉移平均距離與 FBS 模型符 合比例。研究步驟為：1.運用 FBS 模型分析口語資料，產生點線面的分析結果。2.使用 Spearman's 相關係數與線性趨勢，進行量化分析與質化觀察。
二、 文獻探討
文獻探討將從設計思考、口語分析與FBS 模型與馬可夫鏈等四個面向進行討論。
2-1 設計思考(design thinking)
設計思考本是研究設計師設計過程的思考變化，其內容結合設計研究(design studies)與認知 科學(cognitive science)，為目前設計研究領域的熱門研究議題。設計研究者於 1970 年代開始運 用認知心理學與人工智慧的研究成果與方法，從事設計活動研究，產生兩個新的研究領域–設計 思考與設計運算。由認知心理學與人工智慧的研究中，我們得到了人類思考 (Newell & Simon, 1972)、知識的獲得、表達與運用、知識與記憶的結構(Miller, 1956)、問題解決(Newell & Simon, 1962)與創造力(Simon,1966)的知識，了解這些以人類認知結構為主軸的研究成果，並將它反應到 設計行為上，形成當代設計認知與設計運算的主要方向(Mitchell, 1991)。設計思考的研究目的，
為了解設計師如何進行設計活動。Rowe (1987)認為設計思考是指，設計者在解決問題時，內在 狀態邏輯和作出決定的決策過程。而設計思考理論模型就是試圖模擬設計師如何解決問題的模型，
研 究 者 透 過 不 同 編 碼 的 方 式 ， 如 FBS 模 型 (Gero, 1990) 與 鍊 結 表 記 (Linkography)( Goldschmidt,1990)，分析創意概念產生過程以及比較概念產生率(Gero & McNeill, 1998)，進而了解設計過程的內容，未來可能透過模型將設計成果做預測性的發展。
2-2 口語分析
口語分析方法廣泛的應用於各不同領域，其中包含建築設計、工業設計、機械工程、電子工 程與軟件設計等(Cross, 2001)。研究執行的過程，大部分針對研究主題提出一個研究假說或觀察 方向，透過實驗產生口語資料並進行編碼，接著使用質化觀察及量化統計方式分析編碼資料，最 後提出研究結果。在工業設計領域中口語分析多使用於設計認知行為研究、設計流程中的設計策 略探討、問題發現與解決過程等研究(Cross, 2001; Cross, Christiaans & Dorst, 1996; Ericsson &
Simon, 1993; Someren, Barnard & Sandberg, 1994)。近年來設計思考領域也嘗試將口語分析方法應 用在設計思考相關研究中(Goldschmidt, 1991, 1992, 1994, 1995; Schön & Wiggins, 1992; Suwa &
Tversky, 1997)。 口 語 分 析 實 驗 方 法 有 兩 種 ， 分 別 為 放 聲 思 考 法 (think-aloud)與 影 音 回 溯 法 (retrospective) (Suwa & Tversky, 1997)。目前設計思考領域已有近 50 篇重要的口語分析研究，其 中包含Akin 所發表的文章(1984, 1990, 1993. 1995)；Design Studies 主編 Nigel Corss 所舉辦的研 討會論文集與論文(1982, 1984, 1995, 1996)；Gero 與其研究生合作所發表的一系列方法學的研究 (1998, 2001)；Goldschmidt 利用鏈結表記奠定了鏈結表記於研究方法上的基礎(1990, 1991, 1994, 1999, 2001, 2003, 2005)，Suwa 發表於 Design Studies 的影音回溯口語分析(1998, 2000)；及 Tang 所發表的設計過程中知識與草圖的重要性( 1997, 2000, 2001)。這些豐富的設計思考相關研究，可 以充分顯示出口語分析目前已成為在設計思考研究中，相當重要的研究方法之一。本研究將採用 放聲思考法收集學生設計團隊設計思考過程之口語資料，並使用FBS 編碼系統進行編碼。
2-3FBS 模型
功能-行為-結構(Function-Behavior-Structure model: FBS model )原稱為設計原型理論 (Design prototype theory)，是一個解釋思考行為關聯的模型，目前廣泛的應用於行為認知的相關 研究中(Gero & Kannengiesser, 2004)。FBS模型以認知心理學的角度出發，將設計思考類別分為 功能(function: F)、行為(behaviors: B)、結構(struction: S)解釋設計過程中，行為與行為之間的關 聯性(Gero, 1990;Gero, Tham & Lee 1992; Tham, Lee & Gero, 1990; Howard, Culley & Dekoninck, 2008)，其中行為又分為預期行為(expected behaviors: Be)與實際運作行為(actual behaviors: Bs)。
設計師於設計思考過程中，由一個思考類別轉移至另一個思考類別，這樣的思考類別轉移過程在 本研究中將稱為「思考轉移」如圖2-2所示。FBS模型包含8種思考轉移，分別表示設計師於設計 思考過程中，不同思考行為的轉換過程，其中包含構想(formulation: F-Be)、綜合(synthesis: Be-S)、
分析(analyze: S-Bs)、評估(evaluation: Be-Bs)、圖面呈現(documentation: S-D)、結構之修正 (reformulation I of structure: S-S)、預期行為之修正(reformulation II of expected: S-Be)、結構之修 正(reformulation III of function:S-F)，如圖2-3所示。口語分析研究的關鍵在於編碼系統的選擇與 編碼流程執行的過程，少部分的研究者會使用其它研究者所建立的編碼系統，而FBS編碼系統經 由許多研究者在不同的實驗過程中驗證(Vermaas & Dorst, 2007; Galle, 2009)，本研究利用其建立 系統化口語分析方式，並關注合作式學生設計團隊設計思考過程之思考結構的變化與設計成果之 關係。
圖 2-2 思考轉移
(1).F Be 構想(formulation)，透過設計議題的產品需求設定，發展可能功能與使用情境。
(2).Be S 綜合(synthesis)，經由使用者情境模擬，發展產品可能的造型結構 (3).S Bs 分析(analyze)，透過產品造型結構，發展產品機構與運作方式設計 (4).Be Bs 評估(evaluation)，以預期行為與實際行為相互評估概念的可行性 (5).S D 圖面呈現(documentation)，關於產品外觀造型結構的圖面繪製 (6).S S 結構之修正(reformulation I of structure)，產品外觀造型結構之再修正
(7).S Be 預期行為之修正(reformulation II of expected)，使用者情境模擬與產品外觀造型結構之再修正 (8).S F 結構之修正(reformulation III of function)，產品功能與產品外觀造型結構之再修正
圖 2-3 FBS 模型(Gero, 2003)
2-4 馬可夫鏈(Markov chain)
馬可夫鏈理論為一種數學分析方法，推動了隨機過程論的發展，認為一段過程的一切狀態 與因素，可能影響未來信息過程的演變，透過計算一段隨機過程之機率藉以推測所有狀態轉折機 率(Markov, 1907)。首先應用於物理現象，屬於有限型的馬可夫鏈。其基本概念如下：若一向量 的各個分量皆非負數，且各個分量的加總和為1，則此向量即可稱為機率向量。又若一正方矩陣 中的每列皆為機率向量，則稱之為機率矩陣。由上述試驗中各種狀態相互的轉移機率所組成的方 矩陣，即稱之為轉移矩陣(transition matrix)，如果一方矩陣為轉移矩陣，且經過 n 步驟轉移後，
每一個元素皆為正，則可稱之為正規化馬可夫鏈 (regular Markov chain)。近年來各學者運用馬可 夫鏈進行許多相關研究，如Zipkin (1993)利用馬可夫鏈發展出動態利率模型，再以此架構建立評 估不動產抵押擔保證券的模型；Aase(2001)利用馬可夫模式對巨大災難的遠期契約或衍生性商品 的保險提供一評估理論；Ching, Fung & Ng (2002)利用馬可夫鏈發展出多變量馬可夫鏈
(multivariate Markov chain)，以香港某汽水公司為例，運用此模型預測未來顧客需求，Honeycutt, et al. (2003)以美國資料為基礎，利用馬可夫模式預測至2050年之間，不同年齡、人種、種族淵源、
性別的人，罹患糖尿病的人數。本研究運用馬可夫鏈，以FBS模型8種思考轉移為依據，計算思 考轉移中，一思考類別與另一思考類別間隨機出現的平均距離，欲了解設計思考過程中，思考轉 移平均距離與設計成果之間的關連性。
三、 研究方法
本研究探討設計思考過程變化與設計成果之間的關聯性，將分為三個步驟進行(1)執行合作 設計競賽實驗，設計成果由專家進行評量。(2)使用 FBS 模型將各組設計過程之口語資料進行編 碼。(3)針對各組編碼結果，進行思考類別比例、思考轉移比例、思考類別平均位置、思考轉移
平均距離與FBS 模型符合比例等五部份的計算。(4)運用 Spearman's 相關係數，分析各組設計思 考過程與設計成果之相關性。(5)觀察各組設計思考結構與設計成果之相關趨勢。研究流程如圖 3-1 所示。
圖 3-1 研究流程
3-1 受測者
受測者為工業設計系大學三年級學生共二十人，彼此認識的程度亦大約相同，以2 人一組 的方式，進行合作式設計競賽實驗。為了瞭解趨勢之顯著性，本研究於第四章中加入專家資料，
來自於2007 年於英國倫敦舉行的第 7 屆設計思考研究專題研討會之口語資料(DTRS7,2007)，其 中包含兩組專家的口語實驗，分別為建築設計過程與工程設計過程。本研究使用工程設計過程之 專家口語資料，設計團隊由10 位背景分別為機械工程、產品設計與電子軟體工程的專家所組成，
進行新噴頭技術的數位筆設計。
3-2 實驗設計專案
本研究進行10 組學生設計團隊的合作式設計競賽。於正式實驗前一個月，邀請工業設計研 究所二位學生進行實驗前測，主要針對實驗過程細節進行調整，以確保實驗過程的流暢度。
3-2.1 實驗設計題目
實驗設計題目為：健康的叮嚀夥伴-趣味隨身計步器。目標族群為喜愛嘗式新鮮事物的學生 或上班族。針對消費族群與使用環境等需求，學生團隊在設計過程中可以提出不同的設計提案，
但最終僅能提出單一完整設計案，做為最終設計成果。本研究欲探索學生設計團隊在設計專案執 行的完整流程，因此學生設計團隊於最後設計提案發表過程中，須說明產品的功能需求與使用方 式，以供專家評鑑參考。
3-2.2 實驗設計
本研究使用傳統面對面草圖討論進行合作式設計，如圖 3-2 所示。研究者將提供二份實驗 手冊，受測者將依據所設定的設計題目，依照實驗流程進行。在實驗室內有兩台攝影機與高解析 度數位相機，將紀錄實驗過程，一台拍攝受測組的繪圖桌面，紀錄繪圖過程的影音資料；另一台 記錄受測組討論時的動作與反應，並於攝影機組與受測者間架設隔板，為避免受測者於實驗進行 過程中受到干擾。
圖3-2 實驗環境配備
3-2.3 實驗設計程序
本研究正式實驗時間為70 分鐘，緩衝時間為 10 分鐘，受測組必須在時間內完成最終產品 提案；實驗結束時，將進行 10-15 分鐘的設計提案發表，受測組將面對鏡頭利用產品展示板與 相關情境模擬圖說明設計產品的功能需求與使用方式，此部分的發表說明將作為專家評鑑的參考。
設計提案發表結束時，研究者將利用10 分鐘與學生設計團隊成員各別進行問卷訪談，以了解更 細微的學生設計團隊合作內容。
3-2.4 設計成果評量
本研究邀請六位工業設計領域專家與教師，針對設計實驗中，各組學生設計團隊之設計成果 進行評分，評鑑的依據為最終呈現的A3 設計展示版與 10-15 分鐘的設計提案發表。評分的項目 共有七項，其中包含「功能層面」、「材質運用」、「情境傳達」、「概念創意」、「外觀造型」與「設 計完整性」等。專家將根據每個不同項目，以1～9 分為給分標準，表現極為不佳為 1 分，表現 極為優異為9 分，計算總分並且標示名次。
3-3 口語編碼
本研究使用FBS 模型進行口語編碼分析，編碼流程為實驗影音資料、逐字稿、段句及 FBS 編碼。編碼類別分為功能( function: F)、預期行為(expected behaviors: Be)、實際運作行為(actual behaviors: Bs)、結構(struction: S)、圖面呈現(documentation: D)、設計規範(design brief: R)及與設 計議題無關之對話(X)，本文將統稱所有編碼類別為「思考類別」，詳細定義如表 3-1 所示。
表3-1 思考類別定義表
思考類別 口語資料實例
功能(funcation: F):構想產品預期功能運作但未明確說 明其功能運作之方式與結構
還是想個附加功能？我先寫好了再想還能有什麼 功能。先亂想一些功能好了。
鼓勵或者是什麼的。
預期行為(expected behaviors: Be):模擬使用者預期行為 與使用情境，分析使用者行為
然後這個貼片的話就是，比如說像你可以把它貼 在椅子上，就是常坐的椅子上，然後如果你久沒 運動的話那椅子看起來就像快倒掉了。
有可能是(恩)椅子的椅背會一整片有變化或者是 (恩)是怎麼樣的，然後別人會覺得很很怎麼你很扯 阿，怎麼都~會越來越嚴重。
實際運作行為(actual behaviors: Bs):將實際產品之運作 方式應用於產品運作方式設計中。結合實際產品運作方 式並明確說明運作方式。
阿!還是像那個..電影院就是放那個噴水的那種…
就是拿打火機去燒..那就會噴水,消防器的那種。
不然就是捲尺上有螢幕阿,套在搖桿上,搖桿就鍵 盤而已。
可結合上去才是一個完整的電動>>搖桿上只畫按 鈕。
結構(struction: S):討論概念產品或應用實際產品之結 構、機構、造型、材質、尺寸、色彩等議題。
所以基本上要有銀幕。
這鞋跟這邊應該是深咖啡色吧...就像這種顏色。
對，趣味性我剛想到wii。
圖面呈現(Documentation: D):圖面呈現其中包含產品命 名、產品情境模擬圖與功能說明等。
那我畫手機..你這邊畫椅子+那個…一個椅子跟椅 墊…我就畫個 手機套變胖的樣子。
設計規範(design brief: R):設計規範與設計競賽實驗提 供之參考資料。
而且他說上班族跟學生 然後女生跟男生又有差。
他這邊不是有寫說喜歡嘗試新鮮重視生活品質。
因為它說擺脫懶散無運動量生活的現代上班族和 學生。
與設計議題無關之對話(X) OK!!
對。
恩…。
3-4 計算方式
本研究使用 FBS 模型進行系統化口語分析，將計算設計過程中思考類別與思考轉移兩部份 之數量與比例，以觀察設計思考類別與設計轉移變化與設計成果之關連性。將於下列詳細說明思 考類別比例、思考轉移比例、思考類別平均位置、思考轉移平均距離與 FBS 模型符合比例之計 算方式。
思考類別比例
本研究分別計算各組學生設計團隊，設計思考過程中功能、結構、預期行為、實際行為、設 計規範與圖面呈現等6 種思考類別在總設計過程中出現的比例，為瞭解學生設計團隊設計思考過 程中，內容的比重與設計成果之間的關連性。以思考類別功能(F)為例，首先計算設計思考過程 中，思考類別編碼為F 之斷句總數/設計思考過程斷句總數-與設計議題無關對話斷句總數。計算 方式如下圖3-3 所示。
圖3-3 思考類別總比例計算方式
思考轉移比例
本研究計算思考轉移比例，探討學生設計團隊設計思考過程中，內容轉變的比重與設計成果 之間的關聯性，以思考轉移F-Be 為例，首先統計設計思考過程中思考轉移 F-Be 總數量/設計過 程斷句總數-1，即可得出思考轉移 F-Be 在設計思考過程中的比例。計算方式如圖 3-4 所示。
圖3-4 思考轉移計算方式
思考類別平均位置
本研究將各組思考類別出現在設計過程中的平均位置稱之為「思考類別平均位置」，以思考 類別中功能(F)為例，計算口語資料中思考類別編碼為 F 之編號總和/斷句總數，即可得出 F 在設 計過程中出現之平均位置。透過計算思考類別之平均位置，將瞭解各組設計過程中思考內容位置 的分布，進一步比較學生設計團隊設計思考過程中，內容順序的差異以及其與設計成果之關連性。
計算公式如圖3-5 所示。
圖3-5 平均位置計算方式
思考轉移平均距離
本研究以FBS 模型之 8 種思考轉移為依據，計算專家與學生設計團隊思考轉移之間的平均 距離，在文章中統稱為「思考轉移平均距離」。以思考轉移F-Be 為例，首先統計設計思考過程 中思考轉移F-Be 總數量/思考類別編碼為 F 之斷句總數，最後使用 Mathematica4.0 軟體計算最終 F-Be 思考轉移平均距離，而 F-Be 思考轉移平均距離越近，表示在設計思考過程中，討論關於思 考類別功能(F)與使用情境(Be)之議題的時間點很接近，表示設計思考過程中，設計者於產品需求 設定與如何發展產品可能功能與使用情境有完整的討論過程，且延續性足夠。本研究希望藉此了 解設計思考過程中思考轉移平均距離遠近是否影響設計成果品質。
FBS 模型符合比例
本研究以FBS 模型作為主要編碼系統，其中包含 8 種思考轉移，計算各組設計思考過程中，
思考轉移比例與FBS 模型的符合程度，目的為瞭解學生團隊設計思考過中，FBS 模型符合比例 之高低與設計成果品質優劣之間的關聯性，計算方式如圖3-6 所示，首先計算設計思考過程中符 合FBS 模型之 8 種思考轉移總數/設計思考過程之思考轉移總數，以百分比表示即可計算出設計 思考過程FBS 模型符合比例高低。
圖3-6FBS 模型符合比例計算方式
3-5 量化分析與質化觀察
本研究針對學生設計團隊之口語實驗資料進行量化分析與質化觀察，期望了解學生設計團 隊設計思考過程與設計成果之間的關聯性，並於質化觀察中增加專家資料(DTRS7, 2007)，以加 強質化觀察的趨勢強度，但因專家口語實驗之設計成果並無成績資料，因此僅於質化觀察中使用，
以下將詳細說明。
量化分析
本研究欲探索學生設計團隊設計思考過程與設計成果的關聯性，對於母體分配未知，屬於 質性資料，不能採用一般有母數統計方法，如Pearson 積、差相關系數 r 的公式計算。因此本研 究將使用無母數統計方法中Spearman 等級相關，求等集相關系數(Rank Correlation Coefficient)，
觀測質等級的相關程度。
質化觀察
趨勢線代表序列數據的長期走勢，一組特定數據在一段時期内是否增長或下降。雖然可用 肉眼觀察數據點在坐標系的位置大致畫出趨勢線，但更恰當的方法是利用線性迴歸計算出趨勢線 的位置和斜率。最常見的分析是將類別項目給予分數，再測量線性相關程度(degree of linear trend) 或相關(correlation) (Agresti, 2002)。透過專家與學生設計團隊之口語實驗資料，進行設計思考過 程中思考類別比例、思考轉移比例、思考類別平均位置與FBS 模型符合比例之線性趨勢觀察。
四、 實例驗證與討論
本章節將分為兩部份進行討論，第一部份:將使用 Spearman's 相關係數檢定探討設計思考過 程與設計成果之間是否具有統計上的顯著關係。第二部份:使用線性趨勢觀察專家與學生設計團 隊設計思考過程與設計成果之間的趨勢，以瞭解設計思考過程中思考內容的比重、思考內容轉移 變化、思考內容出現的位置與理論符合程度是否會影響設計成果品質，以下將分別詳細說明。
4-1 思考類別比例
表4-1 為思考類別比例 Spearman's 相關係數分析表，橫向 EX 表示專家設計團隊；D1~I9 為 學生設計團隊編號與設計成果名次；rs表示Spearman's 相關係數；p-value 為相關顯著水準，縱 向為思考類別；灰色區塊為專家思考類別比例數值，因專家設計成果無總成績，因此僅與學生設 計團隊進行線性趨勢觀察。由表4-1 顯示學生設計團隊設計思考過程之思考類別與設計成果間，
並無統計上的顯著關係(p＞0.05)，本研究將進一步探討線性趨勢上的相關性。
表4-1 思考類別比例 Spearman's 相關係數分析表
思考類別 EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9 rs p-value R 0.00 0.65 3.64 1.18 1.82 1.26 0.92 0.85 2.26 2.20 2.54 -0.353 0.318 F 3.69 10.22 5.71 4.73 7.88 2.21 5.73 2.54 20.90 6.36 9.01 -0.201 0.578 Be 21.33 33.04 37.14 7.10 27.88 13.88 41.74 65.35 36.72 48.41 20.56 -0.255 0.476 Bs 28.86 16.52 6.75 11.83 9.09 7.57 11.24 4.23 11.30 12.71 8.45 0.128 0.725 S 40.16 33.70 24.42 47.93 29.70 29.97 28.90 23.94 18.08 24.21 30.70 0.468 0.172 D 5.96 5.87 22.34 27.22 23.64 45.11 11.47 3.10 10.73 6.11 28.73 0.000 1.000
*. 相關的顯著水準為 0.05 (雙尾)。**. 相關的顯著水準為 0.01 (雙尾)。單位: %。
4-1.1 思考類別比例線性趨勢
本研究於線性趨勢觀察中加入專家設計團隊資料，依思考類別比例，製作線性趨勢圖，如 圖4-1 所示，縱軸表示思考類別比例；橫軸表示設計成果名次，EX 為專家設計團隊；I9 為學生 設計團隊I 組，設計成果第 9 名；D1 為學生設計團隊 D 組，設計成果第 1 名，以此類推。紅色 線段表示線性趨勢，R2表示趨勢線斜率，斜率越接近1 表示各組趨勢符合程度越高。本研究由 圖4-1 發現思考類別中結構(S)與使用者情境(Be)的比例有明顯趨勢關係，其他思考類別則無明顯 趨勢關係。趨勢圖顯示各設計團隊在設計思考過程中，思考類別Be 整體比例越低；而 S 整體比 例越高，其設計成果名次將越好。
圖4-1 思考類別比例與設計成果趨勢圖
思考類別S 與 Be 表示設計思考過程中關於產品造型結構與產品使用情境模擬的討論內容，
配合原始口語資料瞭解各組的討論狀況，發現設計成果好的學生設計團隊，在產品造形結構與使 用情境部分有豐富的交叉思考過程；同時在總設計過程中有大量且深入的發展產品造形結構等議 題，表示好的學生設計團隊在設計發展過程中，首先以實體物件作為概念發展的源頭，並衍生各 種概念，最後選定可行性較高的概念進行更具體的材質與結構發展，因此產生的設計成果在造型 與結構方面可行性較高，若只是單方面的進行產品使用情境模擬，可能導致空談而影響設計成果 品質。
4-2 思考轉移比例
本研究透過設計思考過程中思考轉移比例，瞭解專家與學生設計團隊設計思考過程與設計成 果之間是否具有統計上顯著關係，期望了解學生設計團隊設計思考內容轉變過程的比重與設計成 果之間的關連性，表4-2 為各組思考轉移比例 Spearman's 相關係數分析表，顯示設計思考過程之 思考轉移比例高低與設計成果間，並無統計上的顯著關係(p＞0.05)，將進一步探討各組線性趨勢 上的相關性。
表4-2 思考轉移比例 Spearman's 相關係數分析表
思考轉移 EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9 rs p-value Formulation 1.65 5.45 1.82 0.60 4.27 0.95 1.84 1.13 11.36 2.21 2.26 0.010 0.979 Systhesis 7.61 5.01 8.59 1.19 7.93 2.53 6.67 7.91 1.14 5.64 2.54 0.261 0.467 Analysis 11.85 4.58 1.82 4.76 4.27 3.16 3.45 2.54 3.98 4.17 3.39 0.223 0.535 Evaluation 9.42 1.74 3.13 1.19 3.66 0.63 3.45 1.98 1.14 5.39 1.41 0.142 0.695 Documentation 3.14 2.18 0.78 5.36 0.61 1.27 0.46 0.85 3.98 0.49 3.39 0.079 0.829 Reformulation I 18.68 21.35 11.20 35.71 18.29 22.78 17.70 12.71 7.95 14.46 19.77 0.329 0.353 Reformulation II 5.57 5.01 8.07 1.79 4.27 2.22 6.44 7.06 0.57 4.41 2.82 0.333 0.347 Reformulation III 0.86 0.44 1.30 0.00 1.83 0.32 0.69 0.85 1.70 0.49 1.13 -0.293 0.412
*. 相關的顯著水準為 0.05 (雙尾)。**. 相關的顯著水準為 0.01 (雙尾)。單位: %。
4-2.1 思考轉移比例線性趨勢
本研究以FBS 模型之 8 種思考轉移為依據，橫軸表示設計成果名次高低；縱軸表示思考轉 移比例，其中以思考轉移中的結構之修正(reformulation I of structure: S-S)，趨勢較為顯著，如圖
R² = 0.28533
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
Bs 線性 (Bs)
R² = 0.11585
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
Be 線性 (Be)
4-2 所示，其他思考轉移則無明顯趨勢關係。
圖4-2 思考轉移(S-S)與設計成果趨勢圖
Reformulation I 思考轉移過程在 FBS 模型中表示，設計者於思考過程中以產品造形結構議題 為出發點進行延伸修改或再建構，由圖 4-2 顯示設計成果越好之設計團隊，其設計思考過程中 Reformulation I 出現的比例越多，表示學生團隊於設計思考過程中，以實際物件之造型結構出發 進行概念發展，有目標的依據與設計議題相關參之考物件進行使用者情境模擬，有助於提升學生 團隊設計成果品質。
4-3 思考類別平均位置
表4-3 所示，學生設計團隊設計思考過程中，思考類別平均出現的平均位置與設計成果間，
並無統計上的顯著關係(p＞0.05)。
表4-3 思考類別平均位置 Spearman's 相關係數分析表
平均位置 EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9 rs p-value R 0.00 80.60 37.52 24.70 25.58 3.19 51.90 18.15 52.39 29.35 19.89 0.267 0.455 F 38.97 23.64 29.48 25.71 37.91 19.43 36.22 41.31 28.74 36.85 44.02 -0.584 0.077 Be 47.15 30.67 43.36 24.90 25.00 11.83 42.87 39.23 31.59 36.35 20.99 0.085 0.815 Bs 54.05 71.15 49.53 20.15 26.06 37.95 65.20 63.76 72.24 64.91 41.00 -0.207 0.567 S 52.29 63.29 43.83 32.69 25.14 31.55 49.41 66.89 76.03 68.70 50.90 -0.523 0.121 D 35.80 93.18 86.20 76.82 81.73 73.10 93.48 95.78 85.07 95.05 77.76 -0.128 0.725
*. 相關的顯著水準為 0.05 (雙尾)。**. 相關的顯著水準為 0.01 (雙尾)。單位: %。
4-3.1 思考類別平均位置線性趨勢
本研究計算各設計團隊思考類別平均位置，透過設計成果優劣觀察各設計團隊趨勢上的關 係，如圖4-3 所示，橫軸為設計成果總名次；縱軸為設計過程長度，以百分比數值表示設計過程 時間點，思考類別越早出現百分比數值越低，反之越晚出現百分比數值越高。
R² = 0.10378
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
ReformulaGonI(S-‐S) 線性 (ReformulaGonI(S-‐S))
圖4-3 思考類別 S 和 D 與設計成果之平均位置趨勢圖
圖4-3 顯示思考類別結構(S)與圖面呈現(D)於設計過程中越早出現設計成果品質越好。其所 隱含的意義為學生設計團隊的設計思考過程，需透過現有產品的參考應用來進行概念發展，因此 在學生設計思考過程中，應盡可能將現有產品之造型結構延伸應用於設計議題之概念發展中，同 時配合圖面呈現將想法與點子以圖像化的方式表現，盡情的揮灑想法並與隊員相互激發新創意，
則較容易產生出好的設計成果。
4-4 思考轉移平均距離
表4-4 為專家與學生設計團隊思考轉移平均距離，各組相關顯著水準未達顯著相關(p＞0.05)，
因此沒有統計上的顯著相關。
表4-4 思考轉移平均距離 Spearman's 相關係數分析表
思考轉移 EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9 rs p-value Formulation 0.29 0.70 1.15 16.91 2.84 4.39 0.97 0.81 2.11 0.93 2.89 0.109 0.763 Systhesis 0.22 1.46 1.40 3.12 3.54 2.23 1.46 2.23 7.93 2.08 1.70 -0.547 0.102 Analysis 0.31 2.48 6.24 7.98 8.40 5.15 3.34 7.94 5.82 2.39 5.11 0.036 0.920 Evaluation 0.36 3.34 6.51 7.63 10.01 6.10 3.98 9.57 10.45 3.18 6.23 -0.249 0.487 Documentation 1.30 8.22 9.74 6.54 25.69 5.72 14.83 24.23 6.49 18.70 4.05 -0.073 0.841 Reformulation I 0.20 0.64 1.09 1.27 2.29 1.12 0.81 1.18 2.97 1.02 0.92 -0.353 0.318 Reformulation II 0.47 1.86 1.06 20.52 4.12 6.87 1.22 1.04 6.36 1.29 4.03 0.018 0.960 Reformulation III 3.01 4.13 7.12 26.63 10.16 15.45 7.23 13.81 5.20 6.72 5.98 0.012 0.973
*. 相關的顯著水準為 0.05 (雙尾)。**. 相關的顯著水準為 0.01 (雙尾)。單位: %。
4-4.1 思考轉移平均距離線性趨勢
本研究以FBS 模型之 8 種思考轉移為依據，計算專家與學生設計團隊思考轉移平均距離，
如圖4-4 所示，其中以圖面呈現(Documentation: S-D)與綜合(Systhesis: Be-S)兩中思考轉移平均距離 較具有趨勢相關。
R² = 0.14093
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
S 線性 (S)
R² = 0.22122
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
D 線性 (D)
圖4-4 思考轉移平均距離趨勢圖
圖面呈現在 FBS 模型中表示，設計團隊進行設計議題發展之設計思考過程中以視覺化方式 繪製概念想法、點子、產品造形、運作方式與使用者情境等，與團隊成員進行討論；綜合則表示 社稷思考過程中透過使用者情境模擬，發展產品可能的造型結構。圖4-4 紅色趨勢線顯示，設計成果品 質越好之設計團隊，其設計思考過程中關於圖面呈現與綜合之思考轉移平均距離越近。表示設計 思考過程中能夠快速且具體的轉化使用者情境模擬時所激發的創意概念或產品可能遇到的使用 性問題，並加以延伸發展或解決，並且準確的將產品造形、結構與運作方式繪製出來，可能產生 品質較好之設計成果。
4-5FBS 模型符合比例
本研究探討專家與學生設計團隊之 FBS 模型符合比例思考轉移比例與設計成果之間是否具 有統計上顯著關係，期望了解FBS 思考轉移過程是否能提高學生設計團隊設計成果品質。表 4-9 為FBS 模型符合比例 Spearman's 相關係數分析表，相關顯著係數為 0.055 無統計上的顯著關係(p
＞0.05)，但卻相當接近相關顯著水準，因此將於下一部分探討線性趨勢上的相關性。
表4-9FBS 模型符合比例思考轉移比例 Spearman's 相關係數分析表
符合FBS expert D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9 rs p-value 符合比例 58.79 45.75 36.72 50.60 45.12 33.86 40.69 35.03 31.82 37.25 36.72 0.585 0.076
*. 相關的顯著水準為 0.05 (雙尾)。**. 相關的顯著水準為 0.01 (雙尾)。單位: %。
4-5.1FBS 模型符合比例線性趨勢
表4-10 為專家與學生設計團隊 FBS 模型符合比例表，本研究將其轉化為趨勢圖呈現，如圖 4-4 所示，各組思考轉移越符合 FBS 理論之組別，其設計成果分數越高。FBS 模型之思考轉移為 有意義的設計思考活動過程，表4-11 與表 4-12 專家與學生設計團隊之設計思考過程中口語資料 FBS 模型符合比例將給予紅色字體表示，本研究發現設計團隊有意義的延伸設計議題，並具有豐 富討論過程，其設計成果品質則較高，反觀設計議題討論過程散亂，且關於設計議題之討論過程 延續性不足之設計團隊，因無法有效的發展設計想法，導致設計成果品質較差。
R² = 0.06603
0%
20%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
DocumentaGon(S-‐D) 線性 (DocumentaGon(S-‐D))
R² = 0.14721
0%
20%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
Systhesis(Be-‐S) 線性 (Systhesis(Be-‐S))
圖 4-4FBS 模型符合比例趨勢圖
本研究透過量化分析，使用Spearman's 相關係數分析，探討學生設計團隊設計思考過程中，
思考類別、思考轉移、思考類別平均位置與 FBS 模型符合比例與設計成果之間的相關性，雖然 沒有統計上的顯著相關，但在線性趨勢觀察中可以發現，專家與學生設計團隊的設計思考過程趨 勢發展相同且更為強烈，透過專家豐富的設計經驗，其設計思考過程資料，強化了學生設計團隊 的設計思考趨勢的相關性，詳細結論將於第五章中說明。
五、 結論
本研究使用FBS 編碼系統，完成 10 組學生設計團隊設計思考實驗的口語資料編碼，並採用 系統化口語分析方式，質化觀察與量化分析並重，企圖有系統的探討設計思考過程中思考類別比 例、思考轉移、思考類別之平均位置與 FBS 模型符合比例與設計成果之間的關連性。目的在探 討學生設計團隊之設計成果優劣在思考內容的比重、思考內容轉移變化、思考內容出現的位置與 理論符合程度是否具有差異，本研究使用 Spearman's 相關係數與線性趨勢觀察學生設計團隊設 計思考過程與設計成果之關連性。分析結果設計思考過程與設計成果並無統計的顯著相關，但由 專家與學生設計團隊之線性趨勢觀察配合口語資料中發現，設計成果較好之設計團隊，其設計思 考有三項編碼特性，藉此我們可以推論出設計教育對於設計思考過程的影響，因而完成三年的國 科會計劃目標。
5-1 系統化口語分析方式
本研究以系統化方式，針對設計思考過程以宏觀的方式進行各組口語資料的質性觀察；微 觀的將設計思考過程分為點(思考類別)、線(思考轉移平均位置與距離)、面(FBS 模型符合比例)，
個別進行量化分析與趨勢觀察，企圖將設計思考過程抽絲剝繭，以了解影響設計成果優劣之關鍵 因素。本研究透過這樣系統化的口語分析方式，雖然沒有統計上的顯著相關，但卻於專家與學生 設計團隊之線性趨勢觀察中發現許多特點與隱含意義，未來可以針對專家與學生或不同領域專家 之設計思考過程與設計成果進行探討，能夠發現更多關於設計師設計思考過程資訊。
當使用此系統化口語分析方式，於了解設計方法與設計教育對於設計成果的影響時，
預期將可有效地展示其關係。預期為：1.當各設計團隊在受過兩年的設計教育後，其設計思考 過程中，思考類別Be 整體比例越低；而 S 整體比例越高，思考轉移中的結構之修正(reformulation
R² = 0.51405
0%
100%
EX D1 A2 C3 F4 H5 B6 G7 E8 J8 I9
符合FBS模型 線性 (符合FBS模型)
I of structure: S-S)更多，代表其設計成果更加成熟與精緻化。2. 當各設計團隊在受過兩年的設計 教育後，思考類別結構(S)與圖面呈現(D)將更早出現於設計過程中，其設計思考過程中關於圖面 呈現與綜合之思考轉移平均距離越近。代表成熟的設計團隊會盡可能將現有產品之造型結構，延 伸應用於設計議題之概念發展中，同時配合圖面呈現將想法與點子以圖像化的方式表現。其次，
他們能夠快速且具體的轉化使用者情境模擬時所激發的創意概念，並且準確的將產品造形、結構 與運作方式繪製出來。3. 當各設計團隊在受過兩年的設計教育後，各組思考轉移越符合 FBS 理 論之組別，其設計成果越佳，代表成熟的設計團隊會有意義的延伸設計議題，並具有豐富討論過 程，設計成果品質則較高。因此透過此分析架構將可顯示設計教育對於設計成果的影響。
5-2 對於設計教育的建議
綜合設計思考過程中思考類別、思考轉移、思考類別平均位置與 FBS 模型符合比例，發現 設計成果較好之學生設計團隊於設計初期，能夠有效的應用現有實際產品之外觀、造型與運作方 式作為概念發想的源頭，同時經由學生自身的設計經驗與設計涵養進一步將其想法延伸發展至設 計議題中；於設計中期進行概念的篩選與收斂，並進行使用者評估與產品造型、結構與功能的確 立，以作為後續細部設計的依據；於設計後期須開始考量設計規範，調整產品細部設計，且在與 團隊成員進行點子激盪的討論過程，能夠盡可能的將概念想法(如產品造型、功能、結構與運作 方式)以視覺化的圖面呈現方式表達。同時在設計過程進行中，學生設計團隊應增加有意義之思 考內容比例，如功能、結構、預期行為、實際行為、設計規範與圖面呈現等思考類別的延伸討論，
有目的性的發展討論內容，及能夠發展出較良好之設計成果。因此學生設計團隊如欲提升設計成 果品質，應加強自身設計涵養的基礎、設計知識的廣度與設計技巧的紮實性，唯有透過本身設計 能力的精進，以及對現有實際產品功能構造的了解，將能夠有效快數提升學生設計團隊之設計成 果品質。
另外，本研究由分析設計方法對於設計思考過程的影響中發現，腦力激盪會啓發較多的功能性考 量，情境故事法會啓發設計師思考較多的預期的行為，關聯法會加強結構的考量，正好可以對應 到設計過程的前中後期，增強設計思考的強度。如果設計師可以熟練這三種設計方法，配合上合 適的時間使用，可以強化設計過程，因此設計教育應加強應用設計方法到不同思考過程的訓練。
5-3 FBS 理論與設計思考研究
本研究使用 Spearman's 相關係數計算學生設計團隊設計思考過程中思考類別、思考轉移、
思考類別平均位置與FBS 模型符合比例思考轉移比例，其中以 FBS 理論符合程度之相關顯著水 準最為接近相關顯著水準，本研究進一步加入專家設計團隊資料以線性趨勢進行觀察，發現設計 成果越高之設計團隊其 FBS 模型符合比例越高；反之則設計成果品質越低，本研究推論，FBS 模型理論之思考轉移為設計思考過程中有意義之思考轉移過程，而在設計議題發展過程中，有意 義的思考轉移越多，其所延伸發展的設計思考內容也將更豐富更具體，因此能夠發展出較良好的 設計成果；反之設計發展過程中，無意義之思考轉移越多，或穿插過多與設計議題無關之對話內 容，將打斷正在延續發展的有意義的思考轉移，導致設計成果較差。因此學生設計團隊在設計思 考過程中，應有效利用時間，積極將思考重點集中於設計議題上，有效的發展與設計議題相關之 產品造型、結構、運作方式與使用者情境等議題，將能夠發展出品質較好之設計成果。由此設計 思考研究成果，也可證明FBS 理論的有效性，建立設計思考研究的基礎。
六、 研究貢獻與未來發展
本三年研究為首次進行量化分析與質化觀察並重的系統化編碼分析口語實驗，使用 FBS 編 碼系統將口語資料進行思考類別分類，有系統的計算各設計團隊設計思考過程中思考類別數量、
思考轉移比例、思考類別平均位置與 FBS 模型符合比例。將口語研究過程劃分為編碼、計算、
量化分析、質化觀察等四部份，透過系統化口語分析方法，將複雜的設計思考過程明朗化呈現，
將有利後續相關設計思考與口語實驗相關研究過程的系統化發展，因此本研究對於設計思考研究 有相當的貢獻。
本三年研究於量化分析探討設計思考過程中思考類別、思考轉移、思考類別平均位置與FBS 模型符合比例與設計成果之關聯性，研究結果並無統計上的顯著關係，但學生與專家設計團隊之 線性趨勢觀察中卻具有明顯趨勢上的關聯性，藉此獲得設計教育與設計方法對於設計思考過程的 影響，進而推論設計教育的重點與方向，因此本研究對於設計教育有相當的貢獻。
後續研究中可進行專家設計團隊與學生設計團隊、專家與專家之間或不同設計領域之間的設 計思考過程與設計成果進行相關比較，將有助於了解設計師思考過程與設計成果展現之間的關連 性，並更進一步測試與驗證此 FBS 為基礎的分析方法，持續為設計思考研究與設計教育實務努 力。
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