Triz理论在光伏组件制备工艺课程教学中的应用

郭清华　向钠

摘 要 为了实现光伏类高等职业教育的目标，培养具有创新能力的高技能应用型人才，将Triz创新教育融合到光伏组件制备工艺课程教学中，不仅能让学生掌握光伏组件制备工艺这门课程的专业知识，而且能培养学生的创新意识、创新思维、创新能力，提高他们的自信心。

关键词 Triz理论 创新教育 理实一体化教学

中图分类号：G424 文献标识码：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

技能型創新人才的培养是当前高职教育的主要培养目标，当今社会需要大批技能型人才，更需要具有一定创新性的高技能型人才。因此高职院校必须转变教育理念，人才培养模式，教学方法，培养出时代所需要的高技能型创新人才。光伏组件制备工艺这门课程是光伏专业的核心课程，它是一门操作性、实用性很强的课程，但由于开设时间短，课程内容、课程呈现方式及课程教学中有诸多值得探索与创新之处。将Triz创新教育应用于光伏组件制备工艺课程教学中，不仅能让学生掌握光伏组件制备工艺这门课程的专业知识，而且能培养学生的创新意识、创新思维、创新能力，提高他们的自信心。

1 Triz创新理论概述

前苏联发明家阿奇舒勒带领他的研究团队研究了近250万件高水平的发明专利，在此基础上总结出了Triz理论，即发明问题解决理论。Triz理论主要包括六个方面的内容，技术系统进化理论是Triz理论的核心，技术系统的进化是靠解决技术矛盾实现的，任何一个技术矛盾都可以用一对参数描述。在工程技术领域里，阿奇舒勒总结出了39个标准参数描述这些技术矛盾，并由这些参数组成了矛盾矩阵，通过查阅矛盾矩阵，找到合适的发明原理，解决技术冲突。苏联解体后，有一批Triz专家迁入美国，Triz理论被传播到了美国、欧洲和亚洲，许多的企业应用此理论来研究新技术、开发新产品。此理论成功地揭示了发明创造内在的原理和规律，旨在澄清和强调技术系统中存在的矛盾，而不是避开矛盾，它的终极目标是完全解决技术矛盾，得到最佳的解决方案，而不是采取妥协或折衷的做法。Triz理论使得发明创造变得有规律可循，它提供了打破传统思维惯性的方法、解决技术问题的系统化方法等， 能最大限度地激发人的创造性思维， 大大提高技术创新效率。①因此， 近些年来，Triz理论被引入高职创新教育中， 进行创新理论教育，这将是高职高专创新创业教育改革中一条值得探索的重要途径。

2 光伏组件制备工艺教育现状

近十多年中，光伏产业的快速发展，社会需要大量的光伏类人才从事光伏行业中光伏产品的设计、生产和调试工作，自2008年9月1日江西新余高等专科学校开设光伏材料加工与应用专业以来，越来越多的高职院校开设了与光伏相关的一些专业比如光伏发电技术及应用、光伏建筑一体化。为了对接光伏产业链，光伏类专业中开设了一系列新的专业课程，光伏组件制备工艺就是其中的一门。由于光伏类专业开设时间不长，仍属于一个新兴专业，许多专业教学领域还处于探索阶段，尤其是光伏组件制备工艺这么课程。没有光伏组件生产设备的高职院校里，专业教师基本上就是按照光伏组件制备工艺流程讲解相关的理论知识；有光伏组件生产设备的高职院校，专业教师会采用理实一体教学方法，但学生就是跟着教师的演示做，这门课程结束，学生就制作一个小型的光伏组件出来。理实一体化教学固然能培养学生的实际动手能力，但这一教学过程还存在不足之处，比如：课程教学中没有融合一些创新理论培养学生的创新思维。

3 Triz理论与光伏组件制备工艺教学内容融合， 构造创新教学模式

3.1 确定适合融入Triz理论的教学内容

光伏组件制备工艺这门课程的主要内容包括硅材料组件制备工艺和滴胶组件制备工艺这两部分的相关知识。这两种组件的制备工艺流程有很大的不同，硅材料组件制备工艺流程是：电池片分选→电池片正面焊接→背面串焊→叠层→EL检测→层压→装框→清洗→性能检测；滴胶组件制备工艺流程大致是：太阳电池计算→形状、地板设计→激光划片→电池片分选→串接、贴板→组装→检测电池→滴胶→抽真空→烘烤→抽检→覆膜。本课程的教学内容根据硅材料组件和滴胶组件制备工艺流程来设定的，很显然并不是所有的教学内容都适合融入Triz理论，所以必须先确定融入Triz理论的教学内容。

Triz理论核心思想主要表现在三个方面。②第一，不管是简单产品还是一个复杂的技术系统，核心技术的发展都遵循客观的规律发展；第二，技术难题和矛盾的解决是不断推动技术进化过程的动力；最后，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。根据Triz理论的核心思想，本课程中适合融入Triz理论的教学内容是：焊接工艺，检测工艺，层压工艺，形状、地板设计。

3.2 情景设计，融入Triz理论，培养学生的创新思维

应用Triz理论进行创新可分解为：（1）分析待解决的问题，发现技术矛盾，并从39个通用工程参数中找到合适的参数来描述这一技术矛盾。（2）将待解决的现实问题转化为Triz模型。（3）分析Triz问题是物理矛盾还是技术矛盾，如果是物理矛盾，就利用分离原理来确定相适应的发明原理。如果是技术矛盾， 就查阅Triz理论中的矛盾矩阵，找到相适应的发明原理。（4）评价所选择的发明原理，并结合专业知识判断此原理是否可行，最终制定解决实际问题的解决方案。

将一个待解决的现实问题按照Triz理论解决矛盾的过程完成创新活动，需要应用Triz应用技巧和一定的专业知识。下面以焊接工艺这一教学内容为例进行教学情境设计，融入Triz理论，培养学生的创新思维。

（1）布置任务。以小组为单位，每组分给1片电池片和2条焊带，不同的组采用不同的工艺参数，要求将焊带焊接到电池片上。

（2）讨论分析。在完成各自的任務过程中，不同组的学生感受是不一样的，有的容易焊接上去，有的很难焊接上去，还有的出现裂片等明显的缺陷。在亲自感受的基础上，教师引导学生分析总结。结果发现温度对它们的影响很大，降低温度可以减少由于温度差引起的热应力，热应力的减少可以降低隐裂或裂片的出现几率，但温度降低会影响电池片主栅线与焊带的结合，最终影响到电池片的使用寿命。结合生产实践，这正是工厂需要改进创新的地方，找到需要解决的实际问题。

（3）融入Triz理论，培养学生的创新思维。通过上面的分析，这里存在矛盾冲突，即温度与其它因素的关系的矛盾。引导学生将这一矛盾归纳为温度和静止物体作用时间之间的技术矛盾。完成将待解决的问题转化为Triz问题模型。进一步引导学生查阅Triz矛盾矩阵，找到解决这一技术矛盾的创新原理，即40、36、19和18号创新原理。再结合专业知识，确定40号发明原理是最终解决这一技术矛盾的创新原理，即可选用一种适用于电池片焊接的新型导电胶带代替原来的焊带。

（4）总结提高。完成这部教学任务后，及时总结。在解决问题的过程中就实现了创新，合适的创新理论比如Triz理论能指导我们顺利的进行创新活动，缩短解决问题的时间，并使得创新变得有规律可循。

应用Triz理论进行创新活动基本的思路就是上面所讲述的3个步骤，采用这种教学方法进行上课不仅能完成光伏组件制备工艺这么课程的基本教学任务，而且可以培养学生的创新思维，提高他们的自信心。当学生有了新的发现后，鼓励他们申请专利。

3.3 积极开设第二课堂，鼓励学生参与创新活动

我们开设了第二课堂，为学生创新思维的形成搭建平台。

（1）结合光伏专业的教学优势，成立光伏小产品设计、光伏电站设计、风光互补等开放实验室，构建第二课堂，为学生在课余时间进行创新活动提供场地。

（2）鼓励有创新意识的学生参加各级各类的竞赛活动，比如职业技能竞赛、风光互补竞赛，通过参加这些第二课堂活动，不仅能丰富学生生活，还能激发他们的实践创新能力。

4 结束语

在本课程中，选择合适的教学内容，融合Triz理论，并对它进行了“简化”，制订了适合高职光伏类学生的Triz教育教学计划，并在课堂中组织实施，培养高职光伏类专业学生的创新思维和创新能力。依据Triz教育教学计划，课堂实施过程中避免繁杂的理论讲授，以实践、研讨总结等方式完成教学计划。指导有能力和兴趣的同学深入学习Triz理论。通过第二堂课的训练，进一步让学生学习和领悟这种方法，也就掌握了一种发现问题、解决问题的有效方法。在光伏类高职教育中引入Triz理论等创新方法，对培养学生的自信心和提高学生的实践创新能力大有益处。

注释

① 李尧，杨俊杰，余五新.试论大学生创新能力的培养[J].教育与职业，2012（32）：173.

② 黑龙江省科学技术厅.TRIZ理论入门导读[M].黑龙江：黑龙江科学技术出版社，2007.