Learning Design Thinking Through Pattern Generation: A Computational Framework

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015Teknoloji, kültür ve diğer disiplinlerdeki gelişmeler, tasarım ortamını, bilgisini ve araçlarını şekillendirmektedir. Bilgisayar destekli tasarım araçları ve dijital tasarım ortamları yalnız üretimlerin kalitesini artırmaz, aynı zamanda tasarımcının düşünme şeklini de etkilemektedir. Bu değişimler paralel olarak öğrenimde tasarımcının düşünme yöntemlerine odaklanarak tasarım eğitimini de şekillendirecek metodolojilerin geliştirilmesine teşvik etmektedir. Tasarım öğreniminde bir tasarımcının nasıl öğrendiğini anlamak ve açıklamak için, tasarımcının algı, tasvir ve sezgiyi de içerisinde barındıran akıl yürütme süreçleri irdelenmiştir. Bu çalışma kapsamında, bir tasarımcının esas becerisi olarak görsel düşünmeyi merkez alarak pedagojik olarak görsel akıl yürütme, hatırlama ve çıkarım yapma becerilerini destekleyen hesaplamalı bir öğrenme çerçevesi sunulmuştur. Öğrenme çerçevesi, tasarım bilgisinin aktarılmasını sağlayan bir araç olarak kullanılır. Bunu da iki boyutlu bir geometrik desen örnekleminin üretim sürecinden elde edilen çıkarımların analitik kullanımıyla elde eder. Örneklemdeki geometrik desenler, Anadolu Selçuklu desenlerinin Amasya ve Tokat’taki örneklerinden seçilmiştir. Literatürde geometrik ve görsel altyapıları incelenmiş olan desenlerin nasıl üretildiğine dair çalışmalar bulunmaktadır. Ancak bunlar genellikle aynı deseni ya da geometrik parametrelerini değiştirerek aynı örtük kuralları barındıran desenin çeşitlemelerini sunmanın ötesine geçmemiştir. Bu çalışma kapsamında, seçilen desenler, öncelikli olarak yazarın kendisi tarafından sistematik bir şekilde çözümlenmiş ve protokol çalışması olarak tüm süreç kaydedilmiştir. Bu sürecin kaydı hem görsel çizimlerle her tasarım adımını gösterecek şekilde hem de sözel olarak her hareketin yapılışındaki amaç ya da niyeti anlatmak üzere yapılmıştır. Buradaki amaç, sürecin sadece tasarımcının görselleştirmeleri üzerine değil, daha çok bu görselleştirmeleri neden ve nasıl yaptığı üzerine yani akıl yürütme mekanizmaları üzerine yoğunlaşmaktır. Çünkü sadece tasarım görselleri üzerine yapılan retrospektif çalışmalar, bu süreç içerisinde öğrenilen tasarım bilgisini aktarmakta yetersiz kalmıştır. Çözümleme sürecinde tasarımcı, pergel ve cetvel yöntemininin mantığını kullanarak geleneksel Selçuklu zanaatkarının desen üretim şeklini tekrarlamaya çalışır. Çünkü, bu yöntem içerisinde, desenlerin üretimi için gerekli düşünme yöntemlerini barındırarak yeni şekillerin belirmesine ya da görülmesine olanak tanıyarak yaratıcı üretim sürecini destekler. Çalışma için tasarımcıya desenin fotoğrafı ve iki boyutlu bir dijital çizim ortamı sunulur. Bu yönteme göre desen, dairelerde oluşan bir altlıktaki kesişim noktaları, çizilecek şekillerin köşe noktalarını oluşturur. Yöntemin bilinciyle araştırmacı, desende oluşturulacak tekrarlayan şekilleri, hiyerarşilerini ve bu şekillerin dizilimini gerçekleştiren simetrileri algılamaya çalışarak başlar. Algıladığı şekillere göre aklında canlandırdığı imajları çizime dökerek ilerler. Akıl yürütmesinin sonucu olarak verdiği her karar yani çizdiği her şekil bu desenin oluşmasını sağlayan biçim kurallarını oluşturur. Zihninde ürettiği görsel düşünceler bir sonraki admını etkilerken, çizim olarak görselleştirdikleri zihinde yeni düşüncelerin oluşmasını sağlamaktadır. Bu bağlamda, bu çözümlenin bir yaparak öğrenme olması, öğrenme sürecininin temelini algı, zihinde tasvir gibi görsel düşünme, hafıza ve çağrışım yapma gibi becerilerin oluşturduğu görülmektedir. Çözümleme süreci ve üretilen her bir şekil biçim grameri formasyonunda kaydedilerek, her bir desenin tasarım uzamı oluşturulmuştur. Biçim gramerleri, eğitimde tasarım keşifleri için bir analiz-sentez yöntemi olarak kullanılmakta olup, bu çalışma kapsamında çözümleme sürecini sistematikleştirmede yardımcı olmuştur. Bu da süreç ve tasarım uzamının kıyaslanarak, asıl odaklanılması gereken konuların vurgulanmasını sağlamıştır. Oluşturulan biçim kurallarının tek başına, bu desenleri üretmek için yeterli olup olmadığı, yeterli değilse aslında öğrenme için ne gibi mekanizmalara ihtiyaç duyduğu sürecin incelenmesinden daha analitik bir şekilde analiz edilmiştir. Kuralların bir araya getirilebilmesi desenin üretilebilmesi için de yukarıda bahsedilmiş olan becerilere gerek olduğu görülmüş ve süreçte hangi aşamalarda hangi becerilerin kullanılması ve geliştirilmesi gerektiğine dair çıkarımlar yapılmıştır. Çalışma kapsamında sadece bu desenlerin üretimi sırasında ihtiyaç olduğu düşünülen becerilere odaklanılmıştır. Desen üretim aşamaları ayrı ayrı incelenmiş, her bir aşamada belirli becerilerin daha baskın olduğu ancak hepsinin birbirini tetiklediği görülmüştür. Bu becerileri ölçmek ve aslında bu süreçte öğrenilen bilginin bu becerilerin gelişmesi olduğunu desteklemek için ikinci bir protokol çalışması gerçekleştirilmiştir. Profesyonel ve eğitim anlamında eşit deneyime sahip, iki mimar katılımcı kullanılmış ve ikisinden de aynı tasarım problemini çözmeleri istenmiştir. Bu tasarım görevleri, tasarım uzamında bulunan ve tasarımcının içgüdüsel olarak çözdüğü problemlerdir. Bu problemler tekrar bir desen üretimi şeklinde değil, bu süreçte karşılaşılan ve farklı becerileri tetikleyen ara sorunlardır. Bu testlerden ilki tasarımcıların algı becerilerini test etmek için gerçekleştirilmiştir. Bir desenin fotoğrafı gösterilmiş ve içerisinde tekrar eden hangi şekli ya da şekilleri gördüklerini sözel olarak ifade etmeleri istenmiştir. Aynı testin ikinci parçası olarak, gördükleri şekilleri çizmeleri istenmiştir. Çizim devreye girdiğinde ikisinin de düşünme şeklinin ve elde ettikleri sonuçların değiştiği gözlemlenmiştir. İkinci test desenin içerisinde tekrar eden ve uzamsal bir dizilimle bütünü oluşturabilen bir modülü kullanarak, bütüne ulaşmalarıdır. Bunu iki katılımcının da alışık olduğu iki boyutlu bir çizim programında, elde çizim yönteminde kullanılamayacak komutları uygulamadan gerçekleştirmeleri istenmiştir. İki katılımcı da gördükleri tekrar eden bir şekli tamamlayarak bütün dizilime ulaşmaya çalışmıştır. Farklı şekillerde de olsa bu ikisinin de görsel düşündüğünü göstermektedir. Üçüncü test, bir desenin tasarım uzamından alınan bir biçim modülünün hangi şekillerin bir araya gelmesi ile oluşabileceğinin çözülmeye çalışılmasıdır. Bu testte tasarımcıların daha çok zihinde tasvir becerisi test edilmiş ve algının eksikliğinde bu becerinin tek başına gelişemediği sonucuna ulaşılmıştır. Son test ise, görsel hafızayı sınamaya yöneliktir. Katılımcılara bir şekil gösterilmiş ve içerisinde bu şekli barındıran fazlalık çizgilerin olduğu bir çizim verilip, fazlalıkları silerek gösterilen şekle ulaşılması istenmiştir. Burada önemli olan bu şekil tasarımcıya verilmemiş sadece belirli bir süre bu şekle hatırlamak amaçlı bakması istenmiştir. Katılımcı çizgilerin silinmesiyle hatrladığı şekilleri oluşturmaya çalışmış ancak bu şekillerin nasıl oluşabileceğinin algısına sahip olmadığı için asıl şekle ulaşmakta başarısız olmuştur. Çözümleme ve testlerin sonuçları bu becerilerin tasarım yapmak için gerekli olduğunu göstermiştir. Tasarım bilgisine sahip olan kişi ile olmayan kişi arasındaki fark bu becerilerinin yeterince gelişip gelişmemesi ile ilgilidir. Aslında tasarım bilgisinin aktarılması, bu kapsamda gelişen becerilerin aktarılması olarak görülmelidir.Technology, culture and cross-disciplinary innovations continually reshape design medium, knowledge, models and methodologies. In parallel, the focus of learning how to design has been shifting to learning designers’ reasoning procedures that embody perception, imagery and intuition. Pivoting on visual thinking as a fundamental design skill, this thesis illustrates a computational framework to pedagogically support visual reasoning and the ability to recall and retrieve. The proposed framework functions as a tool to transfer design knowledge in an exemplary construction of a two dimensional geometric pattern. The first exploration is to understand how a pattern construction, in the traditional compass-ruler method of the craftsmen, can be repeated. It primarily involves a deconstructive analysis to see familiar shapes, repetitions, symmetric arrangements and hierarchies of shapes. The designer-investigator intuitively creates the rules along with what is seen while seeing allows for new ways of thinking to emerge and ways of thinking filter what to see. The motivation behind this method of analysis is to find out any underlying operations to learn and the explication of what is essential (which abilities are required) for this transfer. Although explicit representations of tacit design knowledge may not be possible, the aim is to identify which visual thinking skills a designer should hold, learn or improve. The scope of the study is limited to the intersection of skills cited in the design thinking literature and skills that are found to be required in geometric pattern generation. In separate stages of the pattern generation process, divergent abilities such as shape perception, mental imagery, rule synthesis, and drawing, are activated in the designer’s mind. Most of these abilities are dependent on each other. Yet, certain abilities are more evident in specific stages. In particular, in polygon generation stage, drawing is the main ability required for representation. However, imagery and perception help transform shapes, see emergent shapes and make the decision for the next move. The external representation of the exemplar design space contains algorithms for generating a pattern. The exploration in the thesis uses visual rules, part of the shape grammar formalism, for representing this design space, and the related analysis and synthesis. These representations also contain implicit knowledge about mental processes of a designer such as seeing, decision making, synthesizing, imagery and creativity. Without the perspective of visual reasoning, the rule-based system is barely limited to generating design products. With visual reasoning in focus, the thesis identifies the reasoning mechanisms and the complementary skills transferrable for learning or improvement.Yüksek LisansM.Sc