设计学研究方法的论文

机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术： 2.1 实例检索 利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。2.2可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。2.3基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

设计学硕士论文和毕业设计怎么写

设计学是关于设计行为的科学，是研究设计创造方法、设计发生及发展规律、应用与传播的方式等，强调理论属性与实践结合。而如何防止设计学硕士学位论文与毕业设计脱节是一个值得关注的问题。从培养学生的独立思考和解决问题的能力，到创新意识的培养发掘，再到理论与实践的良好融合，以及论文结构的合理安排都是必不可少的步骤。学生应该从抵触论文写作到主动追求文章与设计作品的有机融合，促进设计学硕士学位论文与毕业设计的一体化写作。下面我们就设计学硕士学位论文与毕业设计的一体化写作谈谈自己的看法。

一、选题始于发现，成于思考

好的选题是一篇文章成功的关键。近年来，在观察毕业生论文选题的过程中，发现诸多问题：首先是选题“假大空”。这部分学生脱离了自己实际经验与能力，选择了一个范围广、涉及面复杂、吸引注意力的选题。譬如设计复杂机械，以及自由畅想的未来产品，前者难以驾驭，后者容易迷失方向，一味追求“炫酷”，实际上内容写出来空泛无物，没有重点。另外就是选题落于俗套，反复咀嚼前人的研究成果，没有创新点。譬如服装设计中对于旗袍的研究，作为一个持续多年的研究热点问题，如果仅仅着眼于旗袍的历史很难再发现值得研究的创新点，文章也就失去了含金量。最后一种就是选题没有实际应用价值，虽然有理有据，却沦为设计中的“永动机原理”，研究价值不大。

从设计学毕业论文写作的角度看，我们都知道，硕士学位论文是综合检验一名研究生科研能力和三年学习成果的试金石，很多学生之所以无法将自己的毕业论文与毕业设计统一一致，关键在于没有选对题目，当开题在眼前的时候赶忙在图书馆里找资料“临时抱佛脚”，没有时间去认真阅读文献、提出问题，更不用说独立思索解决问题了。毕业论文的写作是一个逐步积累、发现问题、认真思考的过程，所以在入学之初培养学生养成问题意识和独立思考的能力是解决学位论文与毕业设计脱节问题的第一步。在这个过程中，理论与实践能力都应当予以重视，围绕培养学生问题意识和独立思考能力去规划学习进程，逐步使学生习惯于用问题意识看待设计现象，以独立思考的成果去撰写文章，即问题始于发现，成于思考。

（一）广泛阅读，有选择地深入阅读。研究生的首要任务应当是对所在领域有一个较为全面的把握，最直接有效的方式就是利用学校图书馆和互联网资源广泛阅读。广泛阅读带来的另一个好处就是培养文献查找能力，因为后期毕业论文前的文献检索与综述环节是比较辛苦的，许多外文文献或者未上网的中文资料需要作者自行手工查找。广泛阅读也是提高学生语言表达能力的最好途径，尝试用学术语言代替口语化写作方式，这是一个逐步提高的过程。高质量的文献资料阅读将使学生在最短的时间内对所在专业领域的理论框架有一个相对明确的把握，当在阅读的过程中接触到自己感兴趣的内容时，就可以具体详细地搜索该方面的资料进行深入阅读研究，在阅读的过程中产生的大大小小问题就是今后将要面临和去尝试解决的。任何问题的提出都建立在广泛阅读文献的基础上，也是培养问题意识，尝试独立思考的第一步。

（二）积极参与实践。设计学专业对于实操能力要求较高，单纯沉溺于理论研究是不行的，只有在实践中进行磨炼，才能真正产生一套自己的知识理论体系。我们以产品设计专业为例：现代的产品设计已经不再是简单的外形设计，其中包含概念设计、改进设计等，因此在设计中应该考虑内部功能、外观功能、结构、模具、制造工艺、材料、成本等多种因素。由此可见，企业的实际需求非常复杂，没有接触过实际操作流程是难以制作出符合社会需要的合格的毕业作品的。设计学专业硕士生应当积极参与专业实践，把握最新的设计态势与供需关系，因为在实际操作中非常容易产生问号，以往在书上读来的东西未必容易实操。在实践的引导之下将问题转化为自身感兴趣的研究方向，通过各种方式去改进研究的过程也为独立思考能力的培养提供了土壤。

（三）具备创新意识。创新意识的养成对于设计学专业来讲是非常重要的。尽管在忙碌而短暂的研究生学习阶段过程中未必人人都会有创新性强的`作品出现，但是创新意识将会引领学

生走向更高的平台去发掘自身潜力。遇到问题多问几个为什么，当得不到满意解答之时思维上的刺激会指引学生产生更深入的思考。比如湖南大学的设计学硕士范石钟，利用自己的创意思维设计了一个生命滑梯“Life Slide”，通过三段式的折叠伸缩可以将滑梯送到需要火灾救援的高层窗口实施援救，这项创意设计也为他带来了诸多设计大奖。创意思维的养成远远比实际出成果要关键，一个具备创意思维的学生无论是论文写作还是毕业设计制作，都将有着出人意料的新论点。

二、理论源于实践，善于总结

目前，存在于设计学研究生中一个普遍的现象就是对理论学习的忽视，很多设计学学生认为以后工作主要是检验自己的实践能力，对文章写得好与坏漠不关心。“重实践轻理论”的认识误区是设计学教育中长期积累的弊病，很多学生在研究生阶段对论文写作心存畏惧，敷衍了事。理论来源于实践，是实践规律的概括总结，掌握了设计理论思想的精华可以大幅提高学生的眼界，设计的角度与思维模式较之从前都会有改变。大部分学生在实践中不注意理论的总结提炼，不去深入思考，长此以往虽然设计技能熟练，却也只能停留在一个水平。所以善于在实践中总结理论经验，是研究生阶段需要具备的素养。只有将所学知识与实践经验良好融合才能清晰流畅地表达论文写作动机与设计意图，否则再好的想法也不具备实操性，无法被外界认可。

（一）杜绝纸上谈兵。据近几年对于设计学毕业生的观察，发现许多学生毕业设计的作品与论文相差甚远，论文写作有理有据，但制作出来的实际作品却难以找寻到论文描述的关键点，究其原因在于理论写作大于实践操作，在写作的过程中过于想当然，有想法但是模糊不清，难以制作实施。比如有服装专业学生以“宋瓷”作为设计灵感来源，在论文写作中分别提到宋瓷的“自然美”和“理性美”，但在实际制作环节却是简单借用瓷器色彩找寻颜色相近的青白色面料，再在面料上简单做几个类似瓷器裂纹的褶皱了事，丝毫看不到“瓷器美”主体的呈现，这里的问题便是过于纸上谈兵，没有认真思考要摄取的设计元素，以及详细思索面料肌理制作、廓形结构、细节装饰等具体操作，直接导致了文章与作品的脱节，是非常不可取的。究其原因除了来自学生的浮躁心理之外，更多的是无法良好把控设计元素的提取，致使设计出来的作品“假大空”。宋瓷文化精深，即便是专研宋瓷的专家也未必会对宋瓷文化完全精通，所以学生在首次接触到一个感兴趣的较大题目时，其理论提炼转化能力是非常重要的，在大量的资料面前提取出对自己有用的一个设计关键点，再考虑如何作为设计元素进行恰当运用，是对学生专业能力的一次考量，在这个过程中学生与教师沟通交流、共同敲定选题是非常重要的。

（二）论文与作品目标一致。在答辩的时候偶尔会看到有同学论文与作品描述的完全不是同样的内容，譬如有平面设计同学论文写作是探究包装设计，实际制作的却是招贴作品。遇到此类情况后我们对毕业生进行询问，主要原因在于前期工作没有做好，一是论文写作的目标题目实际制作有困难，或者制作出来效果不佳。还是以平面设计为例，我们有同学在论文中探讨安全食品包装，这个题目是有写作价值的，但是实际去制作，不仅有难度而且视觉效果没有冲击性，外观普通。究其原因首先在技术上难以实现，安全包装会涉及安全工业染料和安全包装材质的使用，这类材料在市面上难以找寻。其次安全包装的关键点围绕“安全”进行研究而不是外观的表现，所以学生选择了更具视觉表现力的招贴作为毕业设计成品。这一缺陷直接导致了学位论文与毕业设计的完全脱节，解决办法是引导学生对设计作品的正确认识，不仅仅是色彩亮眼、造型奇特吸睛的作品才称为优秀，要正确认识设计的价值与内涵，放宽思路跳出拘泥于单一某方面的怪圈。论文与设计作品目标一致，既在理论上进行有价值的研讨，亦要有设计上的表达，而不只是博取人的眼球为目的，如果仅仅是这样也就失去设计的实际意义了。

三、形式在于多样，妙于变化

论文写作形式应当结合自身题目富于变化，有的学生在论文写作前对照着前几年毕业学生的目录列自己的提纲，譬如一篇文章分几章，每一章多少个字，分几个小节等，都按照别人的目录格式规划自己的论文框架，这就陷入了拘泥于论文形式的陷阱。毕业论文的写作应当围绕毕业设计去进行深层理论阐述，譬如灵感来源、设计现状、细节构成、文化背景、未来展望等。不同专业毕业设计不同，自然难以用一个固定的框架去束缚写作格式，所以要改变目前研究生论文写作中存在的单一的、模式化、八股化的写作方法，鼓励论文形式的多样化与创新性，引导学生围绕自己的主题找寻合适的阐述方式，避免生搬硬套。

（一）根据研究方法决定写作思路。设计学专业方向较多，很多同学在决定毕业设计主题前都会运用不同研究手法去获取一手资料，这个亲身经历的过程就会决定论文的写作思路。比如环境艺术的同学想要做一个室外景观改造，那么在这之前首先需要对场景进行实地考察，在调查过程中的次序性就定格为脑海中的写作思路，首先发现的问题和其次发现的问题 相互关联，解决方式建立在问题发现的基础上。也有同学没有进行实地考察，比如平面专业有同学想做招贴，就需要翻阅大量相关设计作品，实地考察这个时候就没有太大用处了，那么在翻阅查找的过程中，就会边看边在脑海中构思自己的设计作品，或者在前人的作品中吸收长处，或者寻找别人与自己不同的地方思考如何展示自己的想法。不同的研究调查方法就决定了论文写作思路的不同，如果实地考察的同学生搬硬套资料查找的写作模式，就无法体现考察过程中问题发现、提炼、总结、尝试解决的过程，结构上会弄巧成拙乃至前后矛盾；资料查找的同学硬搬实地考察的写作模式就会空洞无物，勉强硬凑，所以根据自己调查方式去选择写作思路非常重要，论文写作不是临摹，结合自己的设计思路才能正确表达出逻辑观点。

（二）创新点决定论文可读性。创新点是

一篇优秀学位论文脱颖而出的关键。我们所提的创新并非要求学生的论点较之从前有着颠覆性改变，这也是不现实的，而是要求学生对知识的学习稳扎稳打，在广泛阅读文献与实践观察的基础上形成自己的知识体系，针对一个小的问题进行深入剖析，写出自己的独到观点。所以论文的写作是长期积累的过程，一个小的创新点的发现是知识积累到一定量的结果，每个同学对于专业认识不同，想法不同，创新点发现的角度、题材都不一样，所以论文写作就会多姿多彩，如果单纯去模仿是不可能写出独具观点的文章的。知识的积累与创新点的发现是一个长期累积的程序，教师应当予以正确引导，学生应杜绝“一口吃成胖子”的浮躁心态。

（三）设计论文的框架结构。一般来讲，学位论文需要有摘要、绪论、主体章节以及末尾的结束语等，写作之前应规划好框架，列一个大体的布局，以防止想多少写多少、章与章之间脱节、越往下写越跑题的盲目写作方式，最后埋没主体，不知所云。在目录框架结构规划的环节中，最好不要仅仅在头脑中形成一个大致的模糊体系，最好将框架写下来，从章到节，越具体越好，规划得越详细越不容易出错。因为后期写下去如果出现了跑题的错误，再回头更改是很麻烦的。有的同学在最后才紧赶慢赶去写论文，这个时候出错会影响论文的顺利完成，所以论文的框架构成最好在选题之时就开始进行，边查阅资料边思考边完善，随时记录下需要改动的内容，期间可以主动征求指导老师的建议，广泛征求其他专家的意见，是一个汇集多方面信息的好机会，前期论文框架的构成直接关系到论文的成败，所以对于框架写作不能盲目照搬照抄，要做到心中有数，明确自己写作的重点与非重点，在框架中予以明确。

四、结语

如何防止设计学硕士学位论文与毕业设计脱节是一个值得教师与学生共同关注的问题。从培养学生的独立思考和解决问题的能力，到创新意识的培养发掘，再到理论与实践的良好融合，以及论文结构的合理安排都是必不可少的步骤。教师应当引导学生逐渐发现自己的兴趣点，鼓励学生创意思维的养成，使学生从抵触论文写作到主动追求文章与设计作品的有机融合，我们认为设计类硕士生的学位论文与毕业设计一体化的创作思路在我国高校设计艺术类研究生中完全具有推行的必要与应用价值，也必将推动研究生教育的改革与创新。