TRIZ设计教学在网络同步学习环境中的应用

肖品辉　李蓉

摘要：网络同步教学还存在很多不足，耗费大量人力物力，而且不能刺激学生进行创新思考。而TRIZ设计教学是科技创新的基础，该文探讨将TRIZ设计教学应用到网络同步学习环境中，重点探讨在网络同步学习环境中TRIZ设计教学的构建原则，以作为教学应用的参考。

关键词：网络同步学习；TRIZ设计教学；教学设计

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）19-4513-03

Application of TRIZ Design Teaching in Network Teaching and Learning

XIAO Pin-hui， LI Rong

（Guangzhou University of Business Studies， Guangzhou 511363， China）

Abstract： Network synchronization teaching exists many problems， and can't stimulate the students' creative thinking. TRIZ design teaching is the foundation of scientific and technological innovation， and in this paper， the design of TRIZ teaching applied to network synchronous learning environment， and discussed the principles of TRIZ design teaching As a teaching reference.

Key words： Network synchronous learning； TRIZ Design Teaching； Teaching design

网络同步教学是网络时代的创新学习环境。在同步化的学习中，除了提供即时信息，师生互动的功能外，也营造了崭新的学习环境，能展示出另一种学习的效果。但网络同步教学还存在很多不足，耗费许多人力物力，而且不能刺激学生进行创新思考[1，2]。因此我们将探讨在网络同步学习环境中利用TRIZ（发明问题解决理论）设计教学的构建原则，作为教学应用的参考。

1 网络同步学习的特征

由于宽带网络的普及，以及网络学习平台与同步视频会议系统等应用软件在技术上不断的开发和改进，使网络教学的环境达到相当成熟的阶段，在非同步互动方面可采用论坛的方式进行，在同步方面可采用即时文字、语言等，特别是QQ功能不断改进和完善为同步的实现提供强有力的保障。因此网络同步学习必将为传统教学带来创新变革。

网络同步学习提供了传统教学以外更有效的学习机会，可以不受时间和地点的限制，因此在教学及推广上具有一定的优势。不过网络同步学习虽有诸多优势与特色可弥补传统教学的限制和不足，若不注意相关因素，其实可能会使学生产生学习沮丧、疏远时间管理、甚至成绩退步的问题。通过我院3年来《计算机应用基础》课程同步教学情况（同步网站网址为http：//61.144.78.172：90），我们初步总结出网络同步学习优劣，如表1。

2 TRIZ理论

TRIZ是发明问题解决理论的俄文缩写。应用TRIZ解决创意性问题，首先从问题的分析开始。问题分析主要包括了确认最后理想化结果、确立矛盾冲突区、系统功能分析、及系统可用资源，其中功能分析可细分为技术系统分析和技术流程分析两大类[3，4]。所遇到的问题经过确认后，将这些问题详细的整理记录下来，再进行属性分类以寻找相对应的解决工具，在找到确认的解决方案后，接着必须针对这些解决方案进行评估，最常用的做法是采用Pugh的概念选择方法来进行解决方案的比较评估，以达到解决问题的目标。Pugh的概念选择方法示意图如图1。

3 TRIZ设计教学在网络同步学习环境的应用

根据Pugh的概念选择方法的TRIZ设计解题步骤，并以一个典型案例—节能四驱车保护罩的设计教学为例，说明TRIZ设计教学在网络同步学习环境中的应用。

步骤一、系统功能分析

（一） 内容：四驱车保护罩被设计出来保护车体。我们希望降低保护罩重量，但四驱车在快速行进时易产生冲击，若保护罩过轻可能导致车体损毁、零件飞出。

1） 主要有用功能：阻止车体零件飞出。

2） 相关不利因素：薄的保护罩是重量轻，但车体受冲击时保护罩易损毁，零件易飞出。厚保护罩可阻止零件飞出，但是太重可能导致车的电池快速消耗。

（二） 同步学习应用：此步骤主要以教师利用多媒体教材提出问题，让学生进行思考所要进行的创作，及思考有关功能和效果，并利用发问，带动全班同学以解决问题。

步骤二、确定最后理想化结果

（一） 内容：以学生产品创新设计为主，最后理想化结果为四驱车可快速行进，且车体零件不易飞出。

1） 问题讨论

① 找出在厚罩状态下，避免罩太重的方法。

② 找出厚罩能提供的强度，但不会导致罩太重的方法。

③ 找出能阻止零件飞出罩的最低强度，但不导致罩太重的方法。

④ 找出在冲击状态下，阻止零件飞出的方法。

2） 问题分类

① 问题1、2、3指向解决主要问题：减少保护罩重量。

② 问题4叙述不立即指向减少保护罩重量，而是改善系统，使得保护罩变成不需要，而不用考虑其重量，因此改善系统可间接解决问题。

（二） 同步学习应用：此步骤采用学生主动式学习，让学生自主思考如何解决问题，并透过教学媒体网站与老师作个别互动，从而让每个学生都提出问题并加以分类。endprint

步骤三、系统可用资源

（一）内容：确认可利用的保护罩、电池、强化零件、裁剪装备，及其他在系统内或附近可取得的元素，与现有系统元素组合加以改善。

（二）同步学习应用：此步骤老师利用网络同步呈现可利用的资源，使用多媒体的形式让学生自己观看，并鼓励学生自主思考现有材料的使用组合方式。

步骤四、确认矛盾冲突区

（一）内容：本问题有两个冲突的地方.

1） 为产生高车速，故需要薄保护罩，但是会引起车体受冲击时保护罩易损毁，零件易飞出。

2） 为增加保护罩强度，故需要厚的罩，但造成车体太重。

（二）同步学习应用：此步骤由老师举例解释事物存在矛盾两方面，并在解释完后试图让学生在思考过程中提出问题的冲突点。

步骤五、选择并使用TRIZ工具

（一）内容：分别针对上述问题讨论出的4个问题，从问题叙述到选出发明原则，作出执行程序，如表2。

表2 执行程序表

[问题叙述分类＼&需改善的特性＼&引起二次不良效果＼&发明原则＼&解决主要问题＼&不利的动作＼&重量＼&保留可利用性原则＼&改善系统＼&缺乏有用的功能＼&全部尺寸＼&放弃对称性＼&＼&缺乏有用的特性＼&成本消耗＼&减少零件重量＼&＼&高度不良的特性＼&物体复杂性＼&强化个别零部件＼&＼&＼&资源浪费＼&区分轻、重零件＼&＼&＼&时间浪费＼&应用可膨胀构造＼&＼&＼&＼&利用导入的物质＼&＼&＼&＼&特性最佳化＼&＼&＼&＼&补偿物体重量＼&＼&＼&＼&保留重物有用性质＼&＼&＼&＼&减少系统复杂性＼&]

（二） 使用TRIZ工具

内容：将前叙的问题分类入列之后，就从零件特性、二次不良效果这两方面进行考虑，最后从40创新解题原则中确认与提出所有可能的解。本实例主要程序为：解决主要问题→面对高度不好的保护罩特征→进行重量效果的评估→确认减少零部件重量及利用导入的物质两项发明原则。

1） 减少零部件重量

① 概念：主要考虑切割零部件以减少重量。

② 功能：改变保护罩重量，在适当位置减少厚度。

2） 利用导入的物质

① 概念：强化主要承受负荷的零件，例如可在保护罩上穿上避震环。

② 功能：消除轻的保护罩所带来的缺陷。

③ 避震环的制作：内层使用铁丝，外层使用棉花、布料等软性织物。

（三）同步学习应用：此步骤教师先分享TRIZ的40个创新解题原则给予每位同学，根据步骤2中的问题分类结果、40个创新解题原则，让学生写出自己的执行程序表。接着教师举一发明原则进行解题示范，再让学生自行解题，思考要如何创作以进行问题解决，并随时进行问题发言及讨论。

步骤六、解答评估

（一）内容

1） 实施解题概念#1的需求：① 需计算保护罩的强度和重量，② 因切割零部件而增加制作程序。

2） 实施解题概念#2的需求：①研究和寻找那种中间层为最好，②需计算铁丝的强度与重量，③视避震环为一组合单元而重新设计，④改变使用材料，⑤改变制造程序，⑥测试新设计。

（二）同步学习应用：此步骤主要是让学生自行评估创作可行性，及创作过程中可能发生的问题，教师在确定学生完成执行程序及创作概念后，让每位学生针对自行创作进行制作过程的评估，并让每位学生在各自电脑前对老师进行报告，教师同时从中协助。

步骤七、实施方案

（一） 内容：解题概念#1和解题概念#2的实施方案如表3。 （下转第4520页）

（上接第4515页）

表3 解题概念#1和解题概念#2的实施方案

[解题概念#1＼&解题概念#2＼&计算保护罩及底盘的强度与重量

计算非主要承受作用力的部分

设计切割部分后最佳强度与重量的保护罩

切割新设计的保护罩及底盘以供测试使用

按测试结果修正设计

修正制造程序以以生产新设计的保护罩及底盘

开始生产保护罩和底盘＼&测试各种外层材料的强度

计算外层的差异性

设计一具有不同外层的避震环

生产具有不同外层的避震环

测试外层的避震环

按测试结果修正设计

生产一些避震环供测试用

按测试结果修正设计

修正制造程序

开始生产避震环＼&]

解答概念#1实施时所产生的问题：因增加制造程序导致人力与成本增加，此时产生的二次问题可由降低成本对应的发明原则加以解决。

（二）同步学习应用：此步骤是在已完成过程评估后，完成每位学生的创作方案。

4 总结

本文仅就TRIZ的解题步骤结合网络同步学习环境做一个示例性说明，以后可以从TRIZ的工具、方法及效果方面做深入探讨，期待这种方法能提升学生的创新能力，提高学生的学习能力。

参考文献：

[1] 杨刚.网络环境下同步协作学习互动实证研究[J].远程教育杂志，2013，31（2）：35-43.

[2] 崔坤青.网络教学中的“同步”研究[J]. 软件导刊.教育技术， 2010，9（12）：24-25.

[3] 黄庆，周贤永，杨智懿. TRIZ技术理论极其应用研究述评与展望[J].科学学与科学技术管理，2009，30（4）：58-65.

[4] 彭慧娟，成思源，李苏洋，等.TRIZ的理论体系研究综述[J].机械设计与制造， 2013（10）：270-272.endprint

步骤三、系统可用资源

（一）内容：确认可利用的保护罩、电池、强化零件、裁剪装备，及其他在系统内或附近可取得的元素，与现有系统元素组合加以改善。

（二）同步学习应用：此步骤老师利用网络同步呈现可利用的资源，使用多媒体的形式让学生自己观看，并鼓励学生自主思考现有材料的使用组合方式。

步骤四、确认矛盾冲突区

（一）内容：本问题有两个冲突的地方.

1） 为产生高车速，故需要薄保护罩，但是会引起车体受冲击时保护罩易损毁，零件易飞出。

2） 为增加保护罩强度，故需要厚的罩，但造成车体太重。

（二）同步学习应用：此步骤由老师举例解释事物存在矛盾两方面，并在解释完后试图让学生在思考过程中提出问题的冲突点。

步骤五、选择并使用TRIZ工具

（一）内容：分别针对上述问题讨论出的4个问题，从问题叙述到选出发明原则，作出执行程序，如表2。

表2 执行程序表

[问题叙述分类＼&需改善的特性＼&引起二次不良效果＼&发明原则＼&解决主要问题＼&不利的动作＼&重量＼&保留可利用性原则＼&改善系统＼&缺乏有用的功能＼&全部尺寸＼&放弃对称性＼&＼&缺乏有用的特性＼&成本消耗＼&减少零件重量＼&＼&高度不良的特性＼&物体复杂性＼&强化个别零部件＼&＼&＼&资源浪费＼&区分轻、重零件＼&＼&＼&时间浪费＼&应用可膨胀构造＼&＼&＼&＼&利用导入的物质＼&＼&＼&＼&特性最佳化＼&＼&＼&＼&补偿物体重量＼&＼&＼&＼&保留重物有用性质＼&＼&＼&＼&减少系统复杂性＼&]

（二） 使用TRIZ工具

内容：将前叙的问题分类入列之后，就从零件特性、二次不良效果这两方面进行考虑，最后从40创新解题原则中确认与提出所有可能的解。本实例主要程序为：解决主要问题→面对高度不好的保护罩特征→进行重量效果的评估→确认减少零部件重量及利用导入的物质两项发明原则。

1） 减少零部件重量

① 概念：主要考虑切割零部件以减少重量。

② 功能：改变保护罩重量，在适当位置减少厚度。

2） 利用导入的物质

① 概念：强化主要承受负荷的零件，例如可在保护罩上穿上避震环。

② 功能：消除轻的保护罩所带来的缺陷。

③ 避震环的制作：内层使用铁丝，外层使用棉花、布料等软性织物。

（三）同步学习应用：此步骤教师先分享TRIZ的40个创新解题原则给予每位同学，根据步骤2中的问题分类结果、40个创新解题原则，让学生写出自己的执行程序表。接着教师举一发明原则进行解题示范，再让学生自行解题，思考要如何创作以进行问题解决，并随时进行问题发言及讨论。

步骤六、解答评估

（一）内容

1） 实施解题概念#1的需求：① 需计算保护罩的强度和重量，② 因切割零部件而增加制作程序。

2） 实施解题概念#2的需求：①研究和寻找那种中间层为最好，②需计算铁丝的强度与重量，③视避震环为一组合单元而重新设计，④改变使用材料，⑤改变制造程序，⑥测试新设计。

（二）同步学习应用：此步骤主要是让学生自行评估创作可行性，及创作过程中可能发生的问题，教师在确定学生完成执行程序及创作概念后，让每位学生针对自行创作进行制作过程的评估，并让每位学生在各自电脑前对老师进行报告，教师同时从中协助。

步骤七、实施方案

（一） 内容：解题概念#1和解题概念#2的实施方案如表3。 （下转第4520页）

（上接第4515页）

表3 解题概念#1和解题概念#2的实施方案

[解题概念#1＼&解题概念#2＼&计算保护罩及底盘的强度与重量

计算非主要承受作用力的部分

设计切割部分后最佳强度与重量的保护罩

切割新设计的保护罩及底盘以供测试使用

按测试结果修正设计

修正制造程序以以生产新设计的保护罩及底盘

开始生产保护罩和底盘＼&测试各种外层材料的强度

计算外层的差异性

设计一具有不同外层的避震环

生产具有不同外层的避震环

测试外层的避震环

按测试结果修正设计

生产一些避震环供测试用

按测试结果修正设计

修正制造程序

开始生产避震环＼&]

解答概念#1实施时所产生的问题：因增加制造程序导致人力与成本增加，此时产生的二次问题可由降低成本对应的发明原则加以解决。

（二）同步学习应用：此步骤是在已完成过程评估后，完成每位学生的创作方案。

4 总结

本文仅就TRIZ的解题步骤结合网络同步学习环境做一个示例性说明，以后可以从TRIZ的工具、方法及效果方面做深入探讨，期待这种方法能提升学生的创新能力，提高学生的学习能力。

参考文献：

[1] 杨刚.网络环境下同步协作学习互动实证研究[J].远程教育杂志，2013，31（2）：35-43.

[2] 崔坤青.网络教学中的“同步”研究[J]. 软件导刊.教育技术， 2010，9（12）：24-25.

[3] 黄庆，周贤永，杨智懿. TRIZ技术理论极其应用研究述评与展望[J].科学学与科学技术管理，2009，30（4）：58-65.

[4] 彭慧娟，成思源，李苏洋，等.TRIZ的理论体系研究综述[J].机械设计与制造， 2013（10）：270-272.endprint

步骤三、系统可用资源

（一）内容：确认可利用的保护罩、电池、强化零件、裁剪装备，及其他在系统内或附近可取得的元素，与现有系统元素组合加以改善。

（二）同步学习应用：此步骤老师利用网络同步呈现可利用的资源，使用多媒体的形式让学生自己观看，并鼓励学生自主思考现有材料的使用组合方式。

步骤四、确认矛盾冲突区

（一）内容：本问题有两个冲突的地方.

1） 为产生高车速，故需要薄保护罩，但是会引起车体受冲击时保护罩易损毁，零件易飞出。

2） 为增加保护罩强度，故需要厚的罩，但造成车体太重。

（二）同步学习应用：此步骤由老师举例解释事物存在矛盾两方面，并在解释完后试图让学生在思考过程中提出问题的冲突点。

步骤五、选择并使用TRIZ工具

（一）内容：分别针对上述问题讨论出的4个问题，从问题叙述到选出发明原则，作出执行程序，如表2。

表2 执行程序表

[问题叙述分类＼&需改善的特性＼&引起二次不良效果＼&发明原则＼&解决主要问题＼&不利的动作＼&重量＼&保留可利用性原则＼&改善系统＼&缺乏有用的功能＼&全部尺寸＼&放弃对称性＼&＼&缺乏有用的特性＼&成本消耗＼&减少零件重量＼&＼&高度不良的特性＼&物体复杂性＼&强化个别零部件＼&＼&＼&资源浪费＼&区分轻、重零件＼&＼&＼&时间浪费＼&应用可膨胀构造＼&＼&＼&＼&利用导入的物质＼&＼&＼&＼&特性最佳化＼&＼&＼&＼&补偿物体重量＼&＼&＼&＼&保留重物有用性质＼&＼&＼&＼&减少系统复杂性＼&]

（二） 使用TRIZ工具

内容：将前叙的问题分类入列之后，就从零件特性、二次不良效果这两方面进行考虑，最后从40创新解题原则中确认与提出所有可能的解。本实例主要程序为：解决主要问题→面对高度不好的保护罩特征→进行重量效果的评估→确认减少零部件重量及利用导入的物质两项发明原则。

1） 减少零部件重量

① 概念：主要考虑切割零部件以减少重量。

② 功能：改变保护罩重量，在适当位置减少厚度。

2） 利用导入的物质

① 概念：强化主要承受负荷的零件，例如可在保护罩上穿上避震环。

② 功能：消除轻的保护罩所带来的缺陷。

③ 避震环的制作：内层使用铁丝，外层使用棉花、布料等软性织物。

（三）同步学习应用：此步骤教师先分享TRIZ的40个创新解题原则给予每位同学，根据步骤2中的问题分类结果、40个创新解题原则，让学生写出自己的执行程序表。接着教师举一发明原则进行解题示范，再让学生自行解题，思考要如何创作以进行问题解决，并随时进行问题发言及讨论。

步骤六、解答评估

（一）内容

1） 实施解题概念#1的需求：① 需计算保护罩的强度和重量，② 因切割零部件而增加制作程序。

2） 实施解题概念#2的需求：①研究和寻找那种中间层为最好，②需计算铁丝的强度与重量，③视避震环为一组合单元而重新设计，④改变使用材料，⑤改变制造程序，⑥测试新设计。

（二）同步学习应用：此步骤主要是让学生自行评估创作可行性，及创作过程中可能发生的问题，教师在确定学生完成执行程序及创作概念后，让每位学生针对自行创作进行制作过程的评估，并让每位学生在各自电脑前对老师进行报告，教师同时从中协助。

步骤七、实施方案

（一） 内容：解题概念#1和解题概念#2的实施方案如表3。 （下转第4520页）

（上接第4515页）

表3 解题概念#1和解题概念#2的实施方案

[解题概念#1＼&解题概念#2＼&计算保护罩及底盘的强度与重量

计算非主要承受作用力的部分

设计切割部分后最佳强度与重量的保护罩

切割新设计的保护罩及底盘以供测试使用

按测试结果修正设计

修正制造程序以以生产新设计的保护罩及底盘

开始生产保护罩和底盘＼&测试各种外层材料的强度

计算外层的差异性

设计一具有不同外层的避震环

生产具有不同外层的避震环

测试外层的避震环

按测试结果修正设计

生产一些避震环供测试用

按测试结果修正设计

修正制造程序

开始生产避震环＼&]

解答概念#1实施时所产生的问题：因增加制造程序导致人力与成本增加，此时产生的二次问题可由降低成本对应的发明原则加以解决。

（二）同步学习应用：此步骤是在已完成过程评估后，完成每位学生的创作方案。

4 总结

本文仅就TRIZ的解题步骤结合网络同步学习环境做一个示例性说明，以后可以从TRIZ的工具、方法及效果方面做深入探讨，期待这种方法能提升学生的创新能力，提高学生的学习能力。

参考文献：

[1] 杨刚.网络环境下同步协作学习互动实证研究[J].远程教育杂志，2013，31（2）：35-43.

[2] 崔坤青.网络教学中的“同步”研究[J]. 软件导刊.教育技术， 2010，9（12）：24-25.

[3] 黄庆，周贤永，杨智懿. TRIZ技术理论极其应用研究述评与展望[J].科学学与科学技术管理，2009，30（4）：58-65.

[4] 彭慧娟，成思源，李苏洋，等.TRIZ的理论体系研究综述[J].机械设计与制造， 2013（10）：270-272.endprint