Triz理論在光伏組件制備工藝課程教學(xué)中的應(yīng)用

郭清華　向鈉

摘 要 為了實(shí)現(xiàn)光伏類高等職業(yè)教育的目標(biāo)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高技能應(yīng)用型人才，將Triz創(chuàng)新教育融合到光伏組件制備工藝課程教學(xué)中，不僅能讓學(xué)生掌握光伏組件制備工藝這門(mén)課程的專業(yè)知識(shí)，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力，提高他們的自信心。

關(guān)鍵詞 Triz理論 創(chuàng)新教育 理實(shí)一體化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.08.054

Abstract In order to achieve the goal of photovoltaic higher vocational education and train applied talents with innovation ability of high skills， Triz innovation education was integrated into teaching of photovoltaic components fabrication processes. Not only it make students master professional knowledge of photovoltaic components fabrication processes， but also it may cultivate students' innovative consciousness， innovative thinking and innovative ability and improve their self-confidence.

Key words TRIZ theory； innovation education； real integration teaching

技能型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)是當(dāng)前高職教育的主要培養(yǎng)目標(biāo)，當(dāng)今社會(huì)需要大批技能型人才，更需要具有一定創(chuàng)新性的高技能型人才。因此高職院校必須轉(zhuǎn)變教育理念，人才培養(yǎng)模式，教學(xué)方法，培養(yǎng)出時(shí)代所需要的高技能型創(chuàng)新人才。光伏組件制備工藝這門(mén)課程是光伏專業(yè)的核心課程，它是一門(mén)操作性、實(shí)用性很強(qiáng)的課程，但由于開(kāi)設(shè)時(shí)間短，課程內(nèi)容、課程呈現(xiàn)方式及課程教學(xué)中有諸多值得探索與創(chuàng)新之處。將Triz創(chuàng)新教育應(yīng)用于光伏組件制備工藝課程教學(xué)中，不僅能讓學(xué)生掌握光伏組件制備工藝這門(mén)課程的專業(yè)知識(shí)，而且能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力，提高他們的自信心。

1 Triz創(chuàng)新理論概述

前蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒帶領(lǐng)他的研究團(tuán)隊(duì)研究了近250萬(wàn)件高水平的發(fā)明專利，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了Triz理論，即發(fā)明問(wèn)題解決理論。Triz理論主要包括六個(gè)方面的內(nèi)容，技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論是Triz理論的核心，技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是靠解決技術(shù)矛盾實(shí)現(xiàn)的，任何一個(gè)技術(shù)矛盾都可以用一對(duì)參數(shù)描述。在工程技術(shù)領(lǐng)域里，阿奇舒勒總結(jié)出了39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)描述這些技術(shù)矛盾，并由這些參數(shù)組成了矛盾矩陣，通過(guò)查閱矛盾矩陣，找到合適的發(fā)明原理，解決技術(shù)沖突。蘇聯(lián)解體后，有一批Triz專家遷入美國(guó)，Triz理論被傳播到了美國(guó)、歐洲和亞洲，許多的企業(yè)應(yīng)用此理論來(lái)研究新技術(shù)、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。此理論成功地揭示了發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)在的原理和規(guī)律，旨在澄清和強(qiáng)調(diào)技術(shù)系統(tǒng)中存在的矛盾，而不是避開(kāi)矛盾，它的終極目標(biāo)是完全解決技術(shù)矛盾，得到最佳的解決方案，而不是采取妥協(xié)或折衷的做法。Triz理論使得發(fā)明創(chuàng)造變得有規(guī)律可循，它提供了打破傳統(tǒng)思維慣性的方法、解決技術(shù)問(wèn)題的系統(tǒng)化方法等， 能最大限度地激發(fā)人的創(chuàng)造性思維， 大大提高技術(shù)創(chuàng)新效率。①因此， 近些年來(lái)，Triz理論被引入高職創(chuàng)新教育中， 進(jìn)行創(chuàng)新理論教育，這將是高職高專創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革中一條值得探索的重要途徑。

2 光伏組件制備工藝教育現(xiàn)狀

近十多年中，光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，社會(huì)需要大量的光伏類人才從事光伏行業(yè)中光伏產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和調(diào)試工作，自2008年9月1日江西新余高等專科學(xué)校開(kāi)設(shè)光伏材料加工與應(yīng)用專業(yè)以來(lái)，越來(lái)越多的高職院校開(kāi)設(shè)了與光伏相關(guān)的一些專業(yè)比如光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用、光伏建筑一體化。為了對(duì)接光伏產(chǎn)業(yè)鏈，光伏類專業(yè)中開(kāi)設(shè)了一系列新的專業(yè)課程，光伏組件制備工藝就是其中的一門(mén)。由于光伏類專業(yè)開(kāi)設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)，仍屬于一個(gè)新興專業(yè)，許多專業(yè)教學(xué)領(lǐng)域還處于探索階段，尤其是光伏組件制備工藝這么課程。沒(méi)有光伏組件生產(chǎn)設(shè)備的高職院校里，專業(yè)教師基本上就是按照光伏組件制備工藝流程講解相關(guān)的理論知識(shí)；有光伏組件生產(chǎn)設(shè)備的高職院校，專業(yè)教師會(huì)采用理實(shí)一體教學(xué)方法，但學(xué)生就是跟著教師的演示做，這門(mén)課程結(jié)束，學(xué)生就制作一個(gè)小型的光伏組件出來(lái)。理實(shí)一體化教學(xué)固然能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，但這一教學(xué)過(guò)程還存在不足之處，比如：課程教學(xué)中沒(méi)有融合一些創(chuàng)新理論培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

3 Triz理論與光伏組件制備工藝教學(xué)內(nèi)容融合， 構(gòu)造創(chuàng)新教學(xué)模式

3.1 確定適合融入Triz理論的教學(xué)內(nèi)容

光伏組件制備工藝這門(mén)課程的主要內(nèi)容包括硅材料組件制備工藝和滴膠組件制備工藝這兩部分的相關(guān)知識(shí)。這兩種組件的制備工藝流程有很大的不同，硅材料組件制備工藝流程是：電池片分選→電池片正面焊接→背面串焊→疊層→EL檢測(cè)→層壓→裝框→清洗→性能檢測(cè)；滴膠組件制備工藝流程大致是：太陽(yáng)電池計(jì)算→形狀、地板設(shè)計(jì)→激光劃片→電池片分選→串接、貼板→組裝→檢測(cè)電池→滴膠→抽真空→烘烤→抽檢→覆膜。本課程的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)硅材料組件和滴膠組件制備工藝流程來(lái)設(shè)定的，很顯然并不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合融入Triz理論，所以必須先確定融入Triz理論的教學(xué)內(nèi)容。

Triz理論核心思想主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。②第一，不管是簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，核心技術(shù)的發(fā)展都遵循客觀的規(guī)律發(fā)展；第二，技術(shù)難題和矛盾的解決是不斷推動(dòng)技術(shù)進(jìn)化過(guò)程的動(dòng)力；最后，技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大效益的功能。根據(jù)Triz理論的核心思想，本課程中適合融入Triz理論的教學(xué)內(nèi)容是：焊接工藝，檢測(cè)工藝，層壓工藝，形狀、地板設(shè)計(jì)。

3.2 情景設(shè)計(jì)，融入Triz理論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

應(yīng)用Triz理論進(jìn)行創(chuàng)新可分解為：（1）分析待解決的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)技術(shù)矛盾，并從39個(gè)通用工程參數(shù)中找到合適的參數(shù)來(lái)描述這一技術(shù)矛盾。（2）將待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為T(mén)riz模型。（3）分析Triz問(wèn)題是物理矛盾還是技術(shù)矛盾，如果是物理矛盾，就利用分離原理來(lái)確定相適應(yīng)的發(fā)明原理。如果是技術(shù)矛盾， 就查閱Triz理論中的矛盾矩陣，找到相適應(yīng)的發(fā)明原理。（4）評(píng)價(jià)所選擇的發(fā)明原理，并結(jié)合專業(yè)知識(shí)判斷此原理是否可行，最終制定解決實(shí)際問(wèn)題的解決方案。

將一個(gè)待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題按照Triz理論解決矛盾的過(guò)程完成創(chuàng)新活動(dòng)，需要應(yīng)用Triz應(yīng)用技巧和一定的專業(yè)知識(shí)。下面以焊接工藝這一教學(xué)內(nèi)容為例進(jìn)行教學(xué)情境設(shè)計(jì)，融入Triz理論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（1）布置任務(wù)。以小組為單位，每組分給1片電池片和2條焊帶，不同的組采用不同的工藝參數(shù)，要求將焊帶焊接到電池片上。

（2）討論分析。在完成各自的任務(wù)過(guò)程中，不同組的學(xué)生感受是不一樣的，有的容易焊接上去，有的很難焊接上去，還有的出現(xiàn)裂片等明顯的缺陷。在親自感受的基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生分析總結(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)它們的影響很大，降低溫度可以減少由于溫度差引起的熱應(yīng)力，熱應(yīng)力的減少可以降低隱裂或裂片的出現(xiàn)幾率，但溫度降低會(huì)影響電池片主柵線與焊帶的結(jié)合，最終影響到電池片的使用壽命。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，這正是工廠需要改進(jìn)創(chuàng)新的地方，找到需要解決的實(shí)際問(wèn)題。

（3）融入Triz理論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。通過(guò)上面的分析，這里存在矛盾沖突，即溫度與其它因素的關(guān)系的矛盾。引導(dǎo)學(xué)生將這一矛盾歸納為溫度和靜止物體作用時(shí)間之間的技術(shù)矛盾。完成將待解決的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為T(mén)riz問(wèn)題模型。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生查閱Triz矛盾矩陣，找到解決這一技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理，即40、36、19和18號(hào)創(chuàng)新原理。再結(jié)合專業(yè)知識(shí)，確定40號(hào)發(fā)明原理是最終解決這一技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理，即可選用一種適用于電池片焊接的新型導(dǎo)電膠帶代替原來(lái)的焊帶。

（4）總結(jié)提高。完成這部教學(xué)任務(wù)后，及時(shí)總結(jié)。在解決問(wèn)題的過(guò)程中就實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，合適的創(chuàng)新理論比如Triz理論能指導(dǎo)我們順利的進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)，縮短解決問(wèn)題的時(shí)間，并使得創(chuàng)新變得有規(guī)律可循。

應(yīng)用Triz理論進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)基本的思路就是上面所講述的3個(gè)步驟，采用這種教學(xué)方法進(jìn)行上課不僅能完成光伏組件制備工藝這么課程的基本教學(xué)任務(wù)，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高他們的自信心。當(dāng)學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)后，鼓勵(lì)他們申請(qǐng)專利。

3.3 積極開(kāi)設(shè)第二課堂，鼓勵(lì)學(xué)生參與創(chuàng)新活動(dòng)

我們開(kāi)設(shè)了第二課堂，為學(xué)生創(chuàng)新思維的形成搭建平臺(tái)。

（1）結(jié)合光伏專業(yè)的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，成立光伏小產(chǎn)品設(shè)計(jì)、光伏電站設(shè)計(jì)、風(fēng)光互補(bǔ)等開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，構(gòu)建第二課堂，為學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)提供場(chǎng)地。

（2）鼓勵(lì)有創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)生參加各級(jí)各類的競(jìng)賽活動(dòng)，比如職業(yè)技能競(jìng)賽、風(fēng)光互補(bǔ)競(jìng)賽，通過(guò)參加這些第二課堂活動(dòng)，不僅能豐富學(xué)生生活，還能激發(fā)他們的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

在本課程中，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，融合Triz理論，并對(duì)它進(jìn)行了“簡(jiǎn)化”，制訂了適合高職光伏類學(xué)生的Triz教育教學(xué)計(jì)劃，并在課堂中組織實(shí)施，培養(yǎng)高職光伏類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。依據(jù)Triz教育教學(xué)計(jì)劃，課堂實(shí)施過(guò)程中避免繁雜的理論講授，以實(shí)踐、研討總結(jié)等方式完成教學(xué)計(jì)劃。指導(dǎo)有能力和興趣的同學(xué)深入學(xué)習(xí)Triz理論。通過(guò)第二堂課的訓(xùn)練，進(jìn)一步讓學(xué)生學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟這種方法，也就掌握了一種發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的有效方法。在光伏類高職教育中引入Triz理論等創(chuàng)新方法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的自信心和提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力大有益處。

注釋

① 李堯，楊俊杰，余五新.試論大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].教育與職業(yè)，2012（32）：173.

② 黑龍江省科學(xué)技術(shù)廳.TRIZ理論入門(mén)導(dǎo)讀[M].黑龍江：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2007.