運用TRIZ理論指導青少年創新實踐研究

張兆朋　朱美榮

摘? 要 創新教育對青少年學生特別是職業學校學生的學習非常重要，有利于激發學生學習的興趣，提高學生解決問題的能力。但目前學生參與創新活動的積極性不是很高，有部分學生有畏難情緒，通過創新實踐的研究，以TRIZ理論指導學生進行創新實踐，開拓創新思維，提高創新效率。通過開展講座、展覽作品等，激發學生興趣，調動學生積極性。以創新實踐推動校企合作，推動產學研結合，提高課堂效率，提高學生的動手能力，提高教師的科研水平。

關鍵詞 創新教育;TRIZ理論;創新創業;植物定時補光系統

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）15-0083-03

1 創新教育的意義

創新教育的重要性? 習近平總書記在十九大報告中指出：創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。2014年9月，李克強總理提出“大眾創業，萬眾創新”，國家對創新創業非常重視，江蘇省教育廳等部門也聯合舉辦了江蘇省職業學校創新創業大賽。創新有助于學生提高學習興趣，開發思維，提高動手能力，體驗完成項目的成就感和喜悅感，并在創新的基礎上進行創業。職業學校學生搞創新的優勢是他們受學歷教育的思維影響不大，思維習慣和價值觀尚未完全固定，還具備教育干預的機會，沒有升學壓力，有一定的技能水平和動手能力，通過一些方法指導可以提高創新能力。創新實踐有助于教師提高科研水平和教書育人的能力，有利于產學研的結合，有助于推動校企合作。

以賽促學? 青少年學生思維活躍，通過參加青少年科技創新大賽，可以提高動手能力，激發學習興趣。創新過程就是做項目的過程，具有學科融合、信息共享、優勢互補、目標明確等特點。對于教師而言，不僅要有較高的科研水平，還要具備較高的育人水平。學生在創新過程中會遇到各種問題，教師在幫助學生解決問題中得到提高，在指導學生的過程中除了教會學生知識技能，還要在學生出現懈怠的時候進行思想工作，這樣也提高了教師教書育人的水平。

通過創新大賽，使學生更好地學習專業知識，創新和專業相結合，互相促進、互相提高。通過產品制作，培養學生的團隊精神、吃苦耐勞的精神，激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力，收獲成功的喜悅與戰勝困難的成就感、滿足感，培養自信，鍛煉口才，提高溝通和表達能力，提高綜合素質，實現理論和實踐相結合。

以植物光控定時補光系統創新團隊為例，三個學生所學專業都是農業裝備應用技術，制作作品的過程有助于專業知識的學習，在制作的過程中遇到問題時能夠主動討論、查閱資料并協作完成任務，綜合所學知識，達到學以致用的目的。通過參加江蘇省、淮安市的創新比賽，他們查閱資料的能力、寫作水平、動手能力以及發現問題、分析問題、解決問題的能力都得到顯著提高。

推動產學研? 創新實踐有助于提高教師的科研水平，可以幫助企業解決發展中遇到的技術難題，企業為學生提供實習的機會和就業的崗位，創新和企業合作又能使作品更加實用美觀，成果更容易轉化。教師水平提高了，不僅有助于教書育人，而且有助于和企業深度合作，實現產學研相結合，促進成果轉化。

如淮安生物工程高等職業學校教師成立智能農業團隊，分工明確，優勢互補，進行創新實踐，并打算在此基礎上進一步實現產學研。團隊成員及分工：校企合作處副處長朱美榮了解涉農企業及農場的具體需求，找出企業存在的技術難題;植物系老師周世杰負責植物生長環境參數;汽車工程系老師張兆朋和南京信息大學黃老師負責產品開發，準備聯合企業進行生產并推廣產品。首先調研了解市場需求，申請專利后進行產品研發、產品生產;產品先在校外實訓基地試點，進而推廣應用，實現產學研結合。

2 運用TRIZ理論指導創新實踐

運用TRIZ理論開發創新思維? 學生目前參與創新活動的人數不是很多，覆蓋率不高，今年參加創新大賽的學生主要是汽車系、植物系和計算機系的學生。經過調查分析發現，學生對創新有畏難情緒，有部分學生認為自己學習成績本來就不好，沒有能力進行創新，沒有辦法參加創新大賽。為提高學生的創新能力，本研究利用TRIZ理論指導學生進行創新，提高創新效率，成立團隊，實現優勢互補，通過舉辦活動、開展講座，激發學生的創新熱情和興趣。

TRIZ理論指發明問題解決理論，由根里奇·阿奇舒勒于1956年在蘇聯創立，至今已有60余年的歷史[1]。利用該理論可以開拓創新思維，解決產品開發中遇到的物理矛盾和技術矛盾，提高產品開發效率和產品的實用性。現代TRIZ理論體系已經成為一個創新的平臺，利用它可以解決技術問題，產生創新的解決方案[1]。創新思維可以通過訓練得到提高，利用TRIZ的九屏幕法可以開拓創新思維。

九屏幕法如圖1所示，包括當前系統、當前系統的過去、當前系統的將來、超系統、超系統的過去、超系統的將來、子系統、子系統的過去、子系統的將來。

以前開發了溫室監控的產品，根據九屏幕法，如圖2所示，把溫室監控作為當前系統，溫室監控系統的子系統是自動補光。但目前的補光主要有定時補光和光控補光，這兩個都不適合溫室自動補光：定時補光的缺陷是白天有光照的時候仍然補光，這樣就會造成電的浪費;光控補光的缺點是24小時給植物補光，做不到定時，不僅浪費電能，也不利于植物的生長。

開發一種新產品——植物光控定時補光燈，實現在規定的時間內，當光照不足時給植物補光，光照強時不補光;在規定的時間外，不管光照強度如何，都不進行補光。該產品主要用于對光照敏感的名貴花卉。同時，根據作物的需要，選擇紅藍不同比例的補光燈進行補光，利用光控和定時相結合，解決只靠光控補光或定時補光造成的電能浪費，實現既節省電能又可以保障植物所需的最佳生長環境。不僅如此，補光燈還可以調節光照強度以及紅藍光比例，不同的作物需要的光照強度不同，需要的紅藍光比例不同。

團隊建設? 創新牽涉內容廣泛，需要組建團隊形成梯隊，實現優勢互補，包括教師團隊和學生團隊，教師和學生構成教學共同體，實現教學相長。

1）學生團隊。成立科技創新社團，吸引不同專業、不同特長的學生加入，擅長表達的可以進行調研、答辯;擅長寫作的可以撰寫申報書、研究報告;擅長計算機繪圖的可以繪制結構圖、原理圖;擅長電子、控制技術的進行焊接、程序編寫等。進行合理分工，優勢互補，形成梯隊。目前，創新團隊主要是農業裝備應用技術、園林技術和物聯網專業的學生，制作的作品多數是農業控制方面的。創新比賽項目和學生專業緊密聯系，使學生做到比賽學習兩不誤、兩促進、兩發展。今年比賽有兩個項目在江蘇省創新創業大賽中分別獲得高職組二等獎和中職組二等獎，此兩個項目都是和專業相關的，有利于學生掌握專業知識。

2）教師團隊。團隊負責人要求學會分享，自己先做，帶著團隊成員一起做，成員要有共同的目標，共同進步、共同提高。負責人要指明方向，知道如何激勵成員，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。智能農業創新團隊成員合作密切，配合很好，有問題共同解決。團隊核心成員要有力挽狂瀾的能力，在學生無法完成時，教師團隊要有能力解決。這次的創新創業大賽，植物定時補光系統雖然經歷各種困難，一波三折，但由于教師團隊配合密切，最終取得省賽二等獎的好成績。團隊成員只有相互信任、互相包容，團隊才能走得遠。

案例：植物光控定時補光燈? TRIZ理論解決產品開發中的問題，技術矛盾是指兩個參數之間的矛盾，而物理矛盾則是單一參數的矛盾[1]。根據具體問題，利用矛盾矩陣表（圖3）找到對應的參數，得到發明原理序號，查找發明原理表（表1）找到對應的名稱，根據名稱找到詳解，找出解決方案。

在開發光控定時補光燈時遇到物理矛盾和技術矛盾，比如控制器機殼如果太小，會導致電路板安裝不下;稍微大點兒，又會導致重量增加。利用TRIZ理論理找出解決問題的辦法，即用薄一點兒的材料、輕一點兒的機殼。另一個問題是補光會導致溫度升高，利用TRIZ理論中矛盾矩陣表找出光照度18、溫度17，找到對應的32、35、19，再利用發明原理找到32對應的改變顏色原理，35對應的性能轉化原理，19對應的周期性動作原理。同樣，光照太強時遮陽，會帶來溫度降低，這也是技術矛盾。通過改變溫度，用周期性動作代替連續的動作。

如何創新

1）教師引導。教師首先培養創新思維，再帶動學生一起提高。教師對產品能有總體的把握，不一定每一塊都精通，具體事情可以分給學生做，但當學生不會做的時候，自己要有能力完成。學生在訓練過程中出現懈怠要有辦法，遇到問題，教師要能解決，要知道哪些學生可以做什么，要保證只要有教師在，就可以完成任務。

2）動員宣傳。在學生中廣泛宣傳，進行網上問卷調查，針對問卷中出現的問題進行分析，找到方法;開展創新講座，讓學生知道創新的意義，調動學生積極性，培訓學生學會創新;進行團隊建設，開發創新活動;開發制作產品，定期進行作品展覽、作品匯編。

3）創新過程。創新首先是找課題，課題來源可以是日常生活，也可以從實驗實習中發現，還可以到專利網查詢等;找到課題后進行查新，看作品是否具有新穎性，通過專利網、知網等進行查新;然后進行方案論證，找到更適合解決問題的方法并進行專利申請、產品開發設計;完成后進行展覽。

3 總結

在職業學校中開展創新實踐意義重大，通過組建團隊、開展講座、作品展覽等進行創新實踐，其中最關鍵的是利用TRIZ理論指導創新。創新是有一定方法可循的，利用TRIZ理論指導職業學校學生創新，可以培養學生的創新思維與創新能力。通過基于TRIZ理論的創新教育實踐的研究，找到適合職業學校學生的創新方法，TRIZ理論和創新實踐結合，利用TRIZ理論的指導增強創新作品的實用性，解決創新過程中遇到的技術矛盾和物理矛盾，達到提高學生動手能力與創新水平的目的。

參考文獻

[1]孫永偉，謝爾蓋.打開創新之門的金鑰匙[M].北京：科學出版社，2015.

[2]於軍，李迎，張嫚.TRIZ創新法系列（六） TRIZ之系統九屏幕法[J].企業管理頁碼：2019（2）：98-100.

[3]章若冰.基于MSP430和RFID的小型化智能農業監控系統設計[J].電子設計工程，2016（22）：180-182.

[4]崔憧遙，張簡一，杜強，等.TRIZ理論的40個發明原理在兒童家具設計中的應用[J].包裝工程2017（2）：175-179.

[5]張兆朋.TRIZ理論指導職校學生創新創業的研究[J].農業網絡信息.2016（10）：125-128

作者：張兆朋，淮安生物工程高等職業學校，研究方向為創新實踐、智能控制;朱美榮，淮安生物工程高等職業學校（223200）。