摘 要:科技创新教学,是培养青少年创新能力的一种教学方式,本文主要探讨如何利用TRIZ理论在创新教学中的案例分析。
关键词:中职学生 TRIZ 创新教学
一、TRIZ理论简介
前苏联发明家G·S·Altshuller创立了“发明问题解决理论”——TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)理论。此理论是从250万份专利中仔细研究,寻找规律,总结分析得出的。许多技术问题可以利用其他领域或相似问题的原理和方法得到解决,并且TRIZ认为发明创造是有规律可循的,有法可依的。
TRIZ理论与传统的创新方法相比,优势在于揭开了创造发明的内在规律和原理,快速确认可解决系统中的矛盾,有效激发学生活泼、自主的学习与创新兴趣。这些优势使得TRIZ理论在中职学生科技创新教学中具有非常广阔的应用前景。TRIZ理论主要包括冲突矩阵、76个标准解、物质—场分析、创新原理、39个工程技术特性等内容。这些内容为创新理论教学奠定了理论基础,也为TRIZ理论在中职学生的科技创新教学中的应用提供了必要的条件。
TRIZ的发明原理主要是针对技术系统模型中的矛盾矩阵而设计的解决方案。主要包括分割法、提取法、局部质量改善法、非对称法、组合法、一物多用法、重叠法、质量补偿法、预先反作用法、预先作用法、预先防范法、相对法、逆向运作法、机械振动法、离散法、有效作用持续法、快速法、变害为利法、反馈法、中介法、自助法、复制法、替代法、系统替代法、压力法、柔化法、孔化法、色彩法、同质化法、自生自弃法、性能转换法、惰性环境法、复合材料法等。这些方法蕴涵了丰富的思想,可以点燃人们创新思维的火花。
二、对中职学生进行创新教学的必要性
一是广大中职学生的年龄一般处于17~20岁左右,正是处于思维最敏捷的青年时期,而学生的创造力是无限的,在这个年龄阶段,教师进行合理的创新教学,使学生掌握相关的创新知识,提高学生的创新兴趣,学生将会受益终生。
二是目前中职学生在我国学生比例中已经占据了相当大的比例,而多数学生在毕业之后将进入工厂或企业中做操作工等工作。在这些工作中,很大一部分是可以通过创新改革后提高生产效率及降低劳动强度的,如果学生掌握了适当的创新能力,在其今后的工作生涯中,就可以适当地运用创新改革的方法,为自己减轻劳动强度,提高收入水平,也可以为企业降低生产成本,牟取更大的利益。
三是中职学生在毕业之后将会很快走入工作岗位中,他们将会是促进国家快速发展的生力军,所以中职学生的创新教育已经迫在眉睫,必须尽快实施。
三、创新设计案例分析
可升降座椅的概念设计,如下图所示。
1.设计背景
桌椅在使用过程中常常出现高度无法满足不同使用者的现象。例如,随着儿童身高的增长,桌椅高度在使用一段时间后就不再适合使用者。不同人在使用同一张桌椅的时候,对桌椅的高度要求有不同的需求。问题的解决方法有很多种,接下来介绍应用TRIZ理论进行创新设计的实例。
2.设计过程
针对桌椅高度无法满足使用者需求的事实,结合所学TRIZ创新理论知识的应用,在实际教学过程中进行了如下设计:
改善工程参数3:运动物体的长度。
恶化工程参数13:结构的稳定性。
经查冲突矩阵得到发明原则:1、8、15、34。
发明原则1:分割。
将桌腿与桌体分割成两部分,在连接处设计一个伸长结构完成伸长桌腿的作用。
发明原则8:质量补偿。
由于桌体升高,会导致重心过高,桌椅的稳定性降低。故可以增加桌腿下方的质量,以提高稳定性。
发明原则15:动态化。
将桌体与桌脚进行动态连接,可以升降,以增加或减少桌体的高度。
发明原则34:抛弃与修复。
将桌体分割成两个部分,任何一个部分出现损坏都可以拆下来进行单独更换或者修复。
根据TRIZ理论所设计出来的可升降座椅如图所示,高低可以随便调节,并且易于搬运、方便更换、维修等。
参考文献:
[1]李秀英,李坚忠等.DFSS在中职学生创新教育中的应用实践[J].职业,2011(35).
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