運(yùn)用TRIZ理論指導(dǎo)青少年創(chuàng)新實(shí)踐研究

張兆朋　朱美榮

摘? 要 創(chuàng)新教育對(duì)青少年學(xué)生特別是職業(yè)學(xué)校學(xué)生的學(xué)習(xí)非常重要，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生解決問題的能力。但目前學(xué)生參與創(chuàng)新活動(dòng)的積極性不是很高，有部分學(xué)生有畏難情緒，通過創(chuàng)新實(shí)踐的研究，以TRIZ理論指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，開拓創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新效率。通過開展講座、展覽作品等，激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性。以創(chuàng)新實(shí)踐推動(dòng)校企合作，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，提高課堂效率，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提高教師的科研水平。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)新教育;TRIZ理論;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);植物定時(shí)補(bǔ)光系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）15-0083-03

1 創(chuàng)新教育的意義

創(chuàng)新教育的重要性? 習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出：創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的戰(zhàn)略支撐。2014年9月，李克強(qiáng)總理提出“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”，國(guó)家對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)非常重視，江蘇省教育廳等部門也聯(lián)合舉辦了江蘇省職業(yè)學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。創(chuàng)新有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，開發(fā)思維，提高動(dòng)手能力，體驗(yàn)完成項(xiàng)目的成就感和喜悅感，并在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)業(yè)。職業(yè)學(xué)校學(xué)生搞創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)是他們受學(xué)歷教育的思維影響不大，思維習(xí)慣和價(jià)值觀尚未完全固定，還具備教育干預(yù)的機(jī)會(huì)，沒有升學(xué)壓力，有一定的技能水平和動(dòng)手能力，通過一些方法指導(dǎo)可以提高創(chuàng)新能力。創(chuàng)新實(shí)踐有助于教師提高科研水平和教書育人的能力，有利于產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，有助于推動(dòng)校企合作。

以賽促學(xué)? 青少年學(xué)生思維活躍，通過參加青少年科技創(chuàng)新大賽，可以提高動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)新過程就是做項(xiàng)目的過程，具有學(xué)科融合、信息共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、目標(biāo)明確等特點(diǎn)。對(duì)于教師而言，不僅要有較高的科研水平，還要具備較高的育人水平。學(xué)生在創(chuàng)新過程中會(huì)遇到各種問題，教師在幫助學(xué)生解決問題中得到提高，在指導(dǎo)學(xué)生的過程中除了教會(huì)學(xué)生知識(shí)技能，還要在學(xué)生出現(xiàn)懈怠的時(shí)候進(jìn)行思想工作，這樣也提高了教師教書育人的水平。

通過創(chuàng)新大賽，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，創(chuàng)新和專業(yè)相結(jié)合，互相促進(jìn)、互相提高。通過產(chǎn)品制作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、吃苦耐勞的精神，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，收獲成功的喜悅與戰(zhàn)勝困難的成就感、滿足感，培養(yǎng)自信，鍛煉口才，提高溝通和表達(dá)能力，提高綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相結(jié)合。

以植物光控定時(shí)補(bǔ)光系統(tǒng)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)為例，三個(gè)學(xué)生所學(xué)專業(yè)都是農(nóng)業(yè)裝備應(yīng)用技術(shù)，制作作品的過程有助于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，在制作的過程中遇到問題時(shí)能夠主動(dòng)討論、查閱資料并協(xié)作完成任務(wù)，綜合所學(xué)知識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。通過參加江蘇省、淮安市的創(chuàng)新比賽，他們查閱資料的能力、寫作水平、動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力都得到顯著提高。

推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研? 創(chuàng)新實(shí)踐有助于提高教師的科研水平，可以幫助企業(yè)解決發(fā)展中遇到的技術(shù)難題，企業(yè)為學(xué)生提供實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)和就業(yè)的崗位，創(chuàng)新和企業(yè)合作又能使作品更加實(shí)用美觀，成果更容易轉(zhuǎn)化。教師水平提高了，不僅有助于教書育人，而且有助于和企業(yè)深度合作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化。

如淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校教師成立智能農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，分工明確，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，并打算在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研。團(tuán)隊(duì)成員及分工：校企合作處副處長(zhǎng)朱美榮了解涉農(nóng)企業(yè)及農(nóng)場(chǎng)的具體需求，找出企業(yè)存在的技術(shù)難題;植物系老師周世杰負(fù)責(zé)植物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù);汽車工程系老師張兆朋和南京信息大學(xué)黃老師負(fù)責(zé)產(chǎn)品開發(fā)，準(zhǔn)備聯(lián)合企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)并推廣產(chǎn)品。首先調(diào)研了解市場(chǎng)需求，申請(qǐng)專利后進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn);產(chǎn)品先在校外實(shí)訓(xùn)基地試點(diǎn)，進(jìn)而推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。

2 運(yùn)用TRIZ理論指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐

運(yùn)用TRIZ理論開發(fā)創(chuàng)新思維? 學(xué)生目前參與創(chuàng)新活動(dòng)的人數(shù)不是很多，覆蓋率不高，今年參加創(chuàng)新大賽的學(xué)生主要是汽車系、植物系和計(jì)算機(jī)系的學(xué)生。經(jīng)過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)創(chuàng)新有畏難情緒，有部分學(xué)生認(rèn)為自己學(xué)習(xí)成績(jī)本來就不好，沒有能力進(jìn)行創(chuàng)新，沒有辦法參加創(chuàng)新大賽。為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，本研究利用TRIZ理論指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新，提高創(chuàng)新效率，成立團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過舉辦活動(dòng)、開展講座，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和興趣。

TRIZ理論指發(fā)明問題解決理論，由根里奇·阿奇舒勒于1956年在蘇聯(lián)創(chuàng)立，至今已有60余年的歷史[1]。利用該理論可以開拓創(chuàng)新思維，解決產(chǎn)品開發(fā)中遇到的物理矛盾和技術(shù)矛盾，提高產(chǎn)品開發(fā)效率和產(chǎn)品的實(shí)用性。現(xiàn)代TRIZ理論體系已經(jīng)成為一個(gè)創(chuàng)新的平臺(tái)，利用它可以解決技術(shù)問題，產(chǎn)生創(chuàng)新的解決方案[1]。創(chuàng)新思維可以通過訓(xùn)練得到提高，利用TRIZ的九屏幕法可以開拓創(chuàng)新思維。

九屏幕法如圖1所示，包括當(dāng)前系統(tǒng)、當(dāng)前系統(tǒng)的過去、當(dāng)前系統(tǒng)的將來、超系統(tǒng)、超系統(tǒng)的過去、超系統(tǒng)的將來、子系統(tǒng)、子系統(tǒng)的過去、子系統(tǒng)的將來。

以前開發(fā)了溫室監(jiān)控的產(chǎn)品，根據(jù)九屏幕法，如圖2所示，把溫室監(jiān)控作為當(dāng)前系統(tǒng)，溫室監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)是自動(dòng)補(bǔ)光。但目前的補(bǔ)光主要有定時(shí)補(bǔ)光和光控補(bǔ)光，這兩個(gè)都不適合溫室自動(dòng)補(bǔ)光：定時(shí)補(bǔ)光的缺陷是白天有光照的時(shí)候仍然補(bǔ)光，這樣就會(huì)造成電的浪費(fèi);光控補(bǔ)光的缺點(diǎn)是24小時(shí)給植物補(bǔ)光，做不到定時(shí)，不僅浪費(fèi)電能，也不利于植物的生長(zhǎng)。

開發(fā)一種新產(chǎn)品——植物光控定時(shí)補(bǔ)光燈，實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)光照不足時(shí)給植物補(bǔ)光，光照強(qiáng)時(shí)不補(bǔ)光;在規(guī)定的時(shí)間外，不管光照強(qiáng)度如何，都不進(jìn)行補(bǔ)光。該產(chǎn)品主要用于對(duì)光照敏感的名貴花卉。同時(shí)，根據(jù)作物的需要，選擇紅藍(lán)不同比例的補(bǔ)光燈進(jìn)行補(bǔ)光，利用光控和定時(shí)相結(jié)合，解決只靠光控補(bǔ)光或定時(shí)補(bǔ)光造成的電能浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)既節(jié)省電能又可以保障植物所需的最佳生長(zhǎng)環(huán)境。不僅如此，補(bǔ)光燈還可以調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度以及紅藍(lán)光比例，不同的作物需要的光照強(qiáng)度不同，需要的紅藍(lán)光比例不同。

團(tuán)隊(duì)建設(shè)? 創(chuàng)新牽涉內(nèi)容廣泛，需要組建團(tuán)隊(duì)形成梯隊(duì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，包括教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生團(tuán)隊(duì)，教師和學(xué)生構(gòu)成教學(xué)共同體，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

1）學(xué)生團(tuán)隊(duì)。成立科技創(chuàng)新社團(tuán)，吸引不同專業(yè)、不同特長(zhǎng)的學(xué)生加入，擅長(zhǎng)表達(dá)的可以進(jìn)行調(diào)研、答辯;擅長(zhǎng)寫作的可以撰寫申報(bào)書、研究報(bào)告;擅長(zhǎng)計(jì)算機(jī)繪圖的可以繪制結(jié)構(gòu)圖、原理圖;擅長(zhǎng)電子、控制技術(shù)的進(jìn)行焊接、程序編寫等。進(jìn)行合理分工，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成梯隊(duì)。目前，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)主要是農(nóng)業(yè)裝備應(yīng)用技術(shù)、園林技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的學(xué)生，制作的作品多數(shù)是農(nóng)業(yè)控制方面的。創(chuàng)新比賽項(xiàng)目和學(xué)生專業(yè)緊密聯(lián)系，使學(xué)生做到比賽學(xué)習(xí)兩不誤、兩促進(jìn)、兩發(fā)展。今年比賽有兩個(gè)項(xiàng)目在江蘇省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中分別獲得高職組二等獎(jiǎng)和中職組二等獎(jiǎng)，此兩個(gè)項(xiàng)目都是和專業(yè)相關(guān)的，有利于學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)。

2）教師團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人要求學(xué)會(huì)分享，自己先做，帶著團(tuán)隊(duì)成員一起做，成員要有共同的目標(biāo)，共同進(jìn)步、共同提高。負(fù)責(zé)人要指明方向，知道如何激勵(lì)成員，成員之間相互信任、彼此包容，遇到問題共同想辦法，克服困難。智能農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員合作密切，配合很好，有問題共同解決。團(tuán)隊(duì)核心成員要有力挽狂瀾的能力，在學(xué)生無法完成時(shí)，教師團(tuán)隊(duì)要有能力解決。這次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，植物定時(shí)補(bǔ)光系統(tǒng)雖然經(jīng)歷各種困難，一波三折，但由于教師團(tuán)隊(duì)配合密切，最終取得省賽二等獎(jiǎng)的好成績(jī)。團(tuán)隊(duì)成員只有相互信任、互相包容，團(tuán)隊(duì)才能走得遠(yuǎn)。

案例：植物光控定時(shí)補(bǔ)光燈? TRIZ理論解決產(chǎn)品開發(fā)中的問題，技術(shù)矛盾是指兩個(gè)參數(shù)之間的矛盾，而物理矛盾則是單一參數(shù)的矛盾[1]。根據(jù)具體問題，利用矛盾矩陣表（圖3）找到對(duì)應(yīng)的參數(shù)，得到發(fā)明原理序號(hào)，查找發(fā)明原理表（表1）找到對(duì)應(yīng)的名稱，根據(jù)名稱找到詳解，找出解決方案。

在開發(fā)光控定時(shí)補(bǔ)光燈時(shí)遇到物理矛盾和技術(shù)矛盾，比如控制器機(jī)殼如果太小，會(huì)導(dǎo)致電路板安裝不下;稍微大點(diǎn)兒，又會(huì)導(dǎo)致重量增加。利用TRIZ理論理找出解決問題的辦法，即用薄一點(diǎn)兒的材料、輕一點(diǎn)兒的機(jī)殼。另一個(gè)問題是補(bǔ)光會(huì)導(dǎo)致溫度升高，利用TRIZ理論中矛盾矩陣表找出光照度18、溫度17，找到對(duì)應(yīng)的32、35、19，再利用發(fā)明原理找到32對(duì)應(yīng)的改變顏色原理，35對(duì)應(yīng)的性能轉(zhuǎn)化原理，19對(duì)應(yīng)的周期性動(dòng)作原理。同樣，光照太強(qiáng)時(shí)遮陽，會(huì)帶來溫度降低，這也是技術(shù)矛盾。通過改變溫度，用周期性動(dòng)作代替連續(xù)的動(dòng)作。

如何創(chuàng)新

1）教師引導(dǎo)。教師首先培養(yǎng)創(chuàng)新思維，再帶動(dòng)學(xué)生一起提高。教師對(duì)產(chǎn)品能有總體的把握，不一定每一塊都精通，具體事情可以分給學(xué)生做，但當(dāng)學(xué)生不會(huì)做的時(shí)候，自己要有能力完成。學(xué)生在訓(xùn)練過程中出現(xiàn)懈怠要有辦法，遇到問題，教師要能解決，要知道哪些學(xué)生可以做什么，要保證只要有教師在，就可以完成任務(wù)。

2）動(dòng)員宣傳。在學(xué)生中廣泛宣傳，進(jìn)行網(wǎng)上問卷調(diào)查，針對(duì)問卷中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，找到方法;開展創(chuàng)新講座，讓學(xué)生知道創(chuàng)新的意義，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，培訓(xùn)學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新;進(jìn)行團(tuán)隊(duì)建設(shè)，開發(fā)創(chuàng)新活動(dòng);開發(fā)制作產(chǎn)品，定期進(jìn)行作品展覽、作品匯編。

3）創(chuàng)新過程。創(chuàng)新首先是找課題，課題來源可以是日常生活，也可以從實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)中發(fā)現(xiàn)，還可以到專利網(wǎng)查詢等;找到課題后進(jìn)行查新，看作品是否具有新穎性，通過專利網(wǎng)、知網(wǎng)等進(jìn)行查新;然后進(jìn)行方案論證，找到更適合解決問題的方法并進(jìn)行專利申請(qǐng)、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì);完成后進(jìn)行展覽。

3 總結(jié)

在職業(yè)學(xué)校中開展創(chuàng)新實(shí)踐意義重大，通過組建團(tuán)隊(duì)、開展講座、作品展覽等進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，其中最關(guān)鍵的是利用TRIZ理論指導(dǎo)創(chuàng)新。創(chuàng)新是有一定方法可循的，利用TRIZ理論指導(dǎo)職業(yè)學(xué)校學(xué)生創(chuàng)新，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力。通過基于TRIZ理論的創(chuàng)新教育實(shí)踐的研究，找到適合職業(yè)學(xué)校學(xué)生的創(chuàng)新方法，TRIZ理論和創(chuàng)新實(shí)踐結(jié)合，利用TRIZ理論的指導(dǎo)增強(qiáng)創(chuàng)新作品的實(shí)用性，解決創(chuàng)新過程中遇到的技術(shù)矛盾和物理矛盾，達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新水平的目的。

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作者：張兆朋，淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校，研究方向?yàn)閯?chuàng)新實(shí)踐、智能控制;朱美榮，淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校（223200）。