第一篇：基于TRIZ創新方法的開放式創新實驗室建設方案

基于TRIZ創新方法的開放式創新實驗室建設方案

[摘要]基于TRIZ創新方法，論文提出了一種全新的開放式創新實驗室的建設方案，即學生通過前期講座掌握RTIZ創新方法，按照創新方法實驗報告模板的指引完成實驗方案構思，最終得到具有創新性、新穎性及實用性的創新成果。

[關鍵詞]TRIZ；創新方法；開放式創新實驗室；建設方案

1、引言

為進一步推行開放式實驗教學改革，形成動態、開放、自主、多元的實驗教學模式，激發學生自主創新興趣，培養學生創造性思維能力、創新性實驗能力、科學研究能力，許多高校正在開展開放式創新實驗室建設工作，創新實驗室的建設目標是能夠找到一條既適合大面積教學需求、又適合少數有需求學生的探究性研究的有效教學實踐模式。

創新思維與創新方法在創新能力培養中占有重要地位，創新思維與創新方法正在被人們認可和重視。TRIZ理論是前蘇聯-阿塞拜疆 Azerbaijan發明家根里奇?阿奇舒勒所提出的，他從1946年開始領導數十家研究機構、大學、企業組成了TRIZ的研究團體，通過對世界高水平發明專利（累計250萬件）的幾十年分析研究，基于辯證唯物主義和系統論思想，提出了有關發明問題的解決理論。TRIZ理論通過對人類創新活動的高度概括，目前已經形成了一套具體求解創新問題的工具和方法。

在當前“大眾創業、萬眾創新”的歷史背景和機遇下，高等教育在培育創新精神和培養創新型人才方面肩負著特殊的使命，而在傳統教育模式的基礎上如何導入創新教育是一個亟待解決的問題，需要我們在教學實踐中進行不斷的探索。大學生創新能力與創新思維的培養可從創新認識、創新方法、創新活動流程等多方面切入，其中，創新思維是框架，創新思維到創新能力的轉變至關重要。基于TRIZ創新方法，論文提出了一種全新的開放式創新實驗室的建設方案，即在指導學生了解、熟悉、應用RTIZ創新思維方法思想的基礎上，結合學生專業實際，依托可行性較高的溶創新方法于一體的實驗報告模板，讓學生在潛移默化中接受創新能力訓練，通過后期的專利和論文成果的輔導使得創新成果得以凸顯。

2、開放式創新實驗室的特點

開放式創新實驗室具有適用性、開放性、創新性的特點。適用性要求實驗項目的規模至少能滿足10人以上同時開展實驗的要求，這是由于創新性的實驗項目的開課對象一般為具有一定專業基礎的相關專業大面積本科生，實驗項目本身也包含面廣量大的學科基礎實驗課和專業基礎實驗課；開放性要求實驗項目在現有實驗室條件下或通過建設后能夠真正開出，滿足開放性實驗教學要求，在實驗時間、實驗空間、實驗資源和實驗室管理等方面實現開放，學生在教師指導下，自主設計實驗方案、開展探索研究、進行數據分析處理和撰寫實驗報告，注重實驗過程評價而不是實驗結果的評價；創新性要求實驗項目的選題應盡可能反映學科前沿課題或社會生活中有待解決的問題，從最新的科研成果或教改成果中凝練出實驗項目，體現實驗內容自主性、實驗結果未知性、實驗方法和手段的探索性，注重啟發學生創新思維，培養學生自主研究學習能力。

3、開放式創新實驗室建設方案

鑒于開放式創新實驗室的上述特點，從TRIZ創新方法應用的角度出發，我們提出了一條基于TRIZ創新方法的開放式創新實驗室建設方案。開放式創新實驗室的開課模式主要分選課、上課、提交報告、評定成績四個階段，下面分別進行說明。

選課階段，針對我校每學期2500名左右選修實驗課程的本科生，給出250名左右的創新實驗選課名額，遴選出對創新有興趣的同學。

上課階段，首先通過兩次課堂講座形式對250名選課同學進行TRIZ創新方法及創新思維的培訓以及專利相關知識的輔導，然后分發創新實驗報告模板，讓學生按每10人一組自行分組，并確定每組進入實驗室確切時間；在實驗課堂上，實驗室提供多個與本校專業密切相關的課題供學生自行選擇，每個課題又可以衍生出若干子課題，例如我們實驗室的“空氣阻力系數測定”項目是在南京千韻公司的QY-KZIA空氣阻力系數測定實驗儀的基礎上建立起來的，當一個物體與空氣的氣流發生相對運動時，氣流會對物體產生一種阻力，這種氣流對物體的阻力可簡稱為流阻（或風阻），對于在迎著氣流方向上同樣的橫截面情況下，不同的形狀的物體所受流阻是不相同的，這種不同形狀物體所受流阻的系數就是本實驗要研究的主要內容，通過本實驗來研究不同形狀物體的阻力系數，對水文、流體力學、建筑設計、航空和汽車設計、高速列車設計等與氣流速度密切相關的行業都有很現實的意義，每位同學可以根據自己的專業與興趣，選擇一個問題，應用TRIZ方法，按照實驗報告模板的指引，完成自己的創新研究。

提交報告階段，按照實驗報告模板的要求，提交問題解決過程及最終優化方案，教師分析方案創新性、新穎性及實用性，擇優推薦申請專利或發表在實驗室內部刊物《創新方案》上。

評定成績階段，創新實驗最終成績由參加兩次講座及實驗過程及方案綜合評定，提交完整問題解決方案并公開發表者，實驗成績為優，并優先推薦參加校級物理創新競賽。

4、總結

論文從TRIZ方法應用的角度出發，結合高校教學現狀與需求，提出了一套具體翔實并具有適用性的開放式創新實驗室建設方案，可供教學改革與TRIZ應用研究者借鑒與應用。

參考文獻

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張開驍（1978-）男，江蘇南京，副教授，研究方向為教學改革與創新方法研究.

第二篇：TRIZ創新方法課程設計報告

TRIZ創新方法課程設計報告

創新案例——自動吸塵器

1.1TRIZ概述

TRIZ就是“發明問題解決理論”的俄語縮寫，是由前蘇聯發明家阿奇舒勒在1946年創立的，因而阿奇舒勒被尊稱為TRIZ理論之父。TRIZ理論被公認為是使人聰明的理論。

TRIZ有9大組成部分，核心是技術進化原理。按這一原理，技術系統一直處于進化之中，解決矛盾是其進化的推動力。TRIZ理論也可大致分為3個組成部分：TRIZ的理論基礎、分析工具和知識數據庫。其中，TRIZ的理論基礎對于產品的創新具有重要的指導作用；分析工具是TRIZ用來解決矛盾的具體方法或模式，它們使TRIZ理論能夠得以在實際中應用，其中包括矛盾矩陣、物-場分析、ARIZ發明問題解決算法等；而知識數據庫則是TRIZ理論解決矛盾的精髓，其中包括矛盾矩陣(39個工程參數和40條發明原理)、76個標準解決方法等等。

學習、研究、應用、推廣TRIZ理論可以大大縮短發明創造的進程，提升產品的創新水平。經過半個多世紀的發展，尤其是進入21世紀，TRIZ理論已經成為一套解決新產品開發實際問題的成熟的理論和方法體系。

1.2問題領域以及現狀

優雅完美的居室，必須悉心打理，才可保持舒適整潔，有條不紊。吸塵器理想的設計與卓越的科技，令家居清潔工作倍添輕松、快捷，并滿足您對每一項清潔要求。它以先進的吸塵鴿、多用途的附件、超強勁的吸力，吸盡每一角落的塵埃，清理難接觸的墻角落、天花板、沙發底下到櫥柜之間的縫隙，無微不至，令全屋顯得干凈無暇。在當今科學技術飛速發展的形式下，人們對生活有了更新的追求。隨著我國城市化的加劇，人們生活節奏的加快，因此，越來越多的新產品進入到人們的日常生活，取代了越來越多的人力勞動。吸塵器將要成為我國每一個家庭的必需品，它給許多忙碌的人們帶來了無窮的便利。吸塵器是一種利用風機和電動機的裝置清除室內灰塵的一種家用電器。長期以來，吸塵器都跳不出需要人為管理和充電的使用模式，所以要找準設計定位，自主創新，運用TRIZ(Theory of lnventive Problem solving)理論指導吸塵器的創新設計，設計出符合消費者需求并具有市場競爭力的吸塵器產品。

2.1初始問題情境描述

對于大部分消費者來說，功能多樣、自動吸塵、自動獲取能量、無需管理、造型簡約、美觀、具有裝飾效果的吸塵器比較容易受到消費者的親睞。功能多樣、造型簡約、美觀、具有裝飾效果比較容易做到，問題是如何做到自動吸塵、自動獲取能量、無需管理。因此可以推出概念化如機器人一樣獲取太陽能或電磁場能周期性自動吸塵器。

2.2設計存在沖突

1)吸塵口與功率的沖突。2)吸塵器的尺寸與濾塵袋尺寸、儲能空間的沖突。

本論文主要就以上問題，基于TRIZ理論進行問題思考及解決。

2.3目前已有的解決方案及其優缺點

1)立式吸塵器。又稱直立式戴手推式，從下至上依次安放濾塵袋，風機和電機，吸塵量大。

2)臥式吸塵器。從前至后依次安放濾塵袋，風機和電機，吸塵量較大。

3)便攜式吸塵器。結構安排方式和臥式相同，但尺寸小得多，靈活易于攜帶。

4)微型吸塵器，結構簡單，使用靈活，多用干電池作電源。

3.1組件分析

吸塵器的主要組成部件有：動力部分、過濾系統、功能性部分、保護措施、附件等等五大部件，具體情況如下：

1）、動力部分：這部分主要包括吸塵器電機和調速器，調速器分手控、機控，電機有銅線電機和鋁線電機之分，銅線電機有耐高溫、壽命長、單次操作時間長等優點，但價格較鋁線比較高；鋁線電機有著價格低廉的特點，但是耐溫性較差、熔點低、壽命不及銅線長。

2）、過濾系統：主要有塵袋、前過濾片、后過濾片等三種不同的過濾裝置。

3）、功能性部分：收放線機構、塵滿指示、按鈕或滑動開關。

4）、保護措施：吸塵器的保護裝置主要有無塵袋保護、真空度過高保護、抗干擾保護（軟啟動）、過熱保護、防靜電保護。

5）、附件：吸塵器的主要附件有手柄和軟管、接管、地刷、扁吸、圓刷、床單刷、沙發吸、掛鉤、背帶。

可以把它拆分以下幾個組件：

3.2互相作用分析

一個進氣口（包含若干清潔附件）；一個排氣口；一個氣泵（由電動機與風葉輪組成）；一個集塵收納裝置；一個外殼，可容納所有其他組件。

當氣泵轉動時，會將空氣一直推到排氣口。當空氣被向前推動時，風扇前方的粒子密度會增加，空氣壓力也相應增加，而風扇后方的空氣密度會減小。氣泵后方所產生的壓力降就如同您吸飲料時吸管中所產生的壓力降一樣。氣泵后方的壓力低于真空吸塵器外部的壓力，即環境氣壓。這會在真空吸塵器內部產生吸力，即部分真空。因此吸塵器外部的空氣就自動通過進氣口進入吸塵器。

3.3可否裁剪系統

對于吸塵器的結構分析，系統裁剪，會導致相關功能的不完善，故我們使用確立理想解的5個步驟分析該問題并提出理想解:

(1)設計的最終目的是什么?

清除室內灰塵。

(2)理想解是什么?

自主獲取能量的機器人節能型吸塵器(無需人的管理)。

(3)達到理想解的障礙是什么?

技術不夠成熟。

(4)出現這種障礙的結果是什么?

在現有技術的基礎上尋求創新與突破，尋求替代資源，不斷地開發研究。

(5)未出現這種障礙的條件是什么?

可以利用可再生資源如太陽能、電磁場能等獲取能量供電機工作。創造這些條件存在的可用資源是什么?太陽能或電磁場能。

4.1解決矛盾問題

5.1物—場問題

對于現有吸塵器可以通過物質一場分析模型見圖2。

其中: F 為電能和機械能;S1.1為灰塵;51.2為噪聲和耗能;52為吸塵器、吸塵器與使用環境的物質一場模型。

6.1解決方案一

預操作，通過搏動低壓預先疏松灰塵。動態化，將吸塵器的吸塵口設計成可調整大小。

6.2解決方案二

分割，將濾塵袋分離成過濾袋和收集站兩部分。過濾袋小、收集站大。參數變化，在其內部裝入一個適當大小的鋅片，通過外部數據的設定自動獲取能量(如太陽能、吸塵過程中能量的收集等)，自動感知所需的操作，操作自動監控。

7.1最佳解決方案

該吸塵器的最終概念設計方案是吸塵口可大可小的，機器人似自動操作、自動獲取能量、自動歸位、周期性作業的高級智能型吸塵器。故最佳方案應該是以上兩種方案的綜合體。

7.2可能帶來的問題

1）吸塵器口的可調節大小，需要占據更多的空間，加大了吸塵器的尺寸，提高了制作成本；

2）濾塵袋分離成過濾袋和收集站兩部分，可能需要增加對收集站的清潔；

3）自動獲取太陽能裝置需要考慮到溫度濕度等外界因素，增加了維修的費用。

7.3學習總結

自從學習了創新方法這么課程，我才發現生活中看待事情可以從很多角度去發現，去創新。一個復雜的事物，可以通過各種分解或者簡化代替，是我們更容易理解其中的知識。

這門課程并非只是枯燥乏味的科學原理，更多的是對日常生活中最簡單的事物去解讀和研究其原理，真真正正貼合我們的日常生活，再加上周老師生動有趣的講解，使原來枯燥的內容變得有趣，我們從中思考很多，也學到很多。以后當我們面臨各種問題時，相信也會因為學習了這門課程而有不同的思考和理解，同時也會使用相關原理和知識去解決生活中的問題。

最后，感謝周老師的精彩授課，也很高興能夠選上這一課程，希望更多的人能夠通過對創新方法的學習，能開闊自己的視野、豐富自己的認知，更好地感受生活的美妙。

第三篇：發明創新理論TRIZ

《發明創新理論TRIZ》課程結業論文

基于TRIZ理論的計算機輔助

創新設計方法探討

基于TRIZ理論的計算機輔助創新設計方法探討引言

創新是企業得以生存和持續發展的內在動力，是當今之企業核心競爭力的重要標志。在知識經濟時代，世界科技的發展將更加迅速，產品的技術含量不斷提高，產品生命周期將更加縮短。一個新產品的設計過程，包括許多復雜推理及作出決定的過程。產品創新意味著需要更多的跨學科的知識結構、更復雜的技術支撐和更完善的創新理論。

目前，軟件在產品的分析、計算、繪圖以及制造等方面發揮了很大的作用，但在產品創新構思階段，更多、更重要的是非數據計算的通過想象、推理和判斷來解決的創新活動，現有CAD軟件不能支持概念設計階段的創新活動，更不可能支持創新設計，因此，一個能支持產品創新設計的模型、方法和相應的計算機軟件系統，將有助于產品創新設計技術的發展。創新設計和計算機輔助創新技術的概念

2.1 創新設計的定義

產品創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果(含理論、方法和技術原理)進行創新構思，設計出具有科學性、創造性、新穎性及實用性的產品的一種實踐活動，是創造具有市場競爭優勢商品的過程。

2.2 計算機輔助創新的定義

計算機輔助創新(Computer-Aided Innovanovation)簡稱(CAI)，該技術是近年來在歐美迅速發展起來的新技術。它集發明問題解決理論(TRIZ),現代設計方法學、本體論、語義處理技術以及計算機軟件技術為一體，填補了CAX領域的技術空白，成功地把信息化技術應用到了產品生命周期的最前端。在產品研發過程的開始，尤其在概念或方案設計階段，提供先進的創新理論、方法及多學科知識的支持，使研發人員能夠有效地運用創新的科學規律，打破思維定勢，全面地分析問題，從不同學科領域中借鑒有效的技術和方法，從而構建出科學的創新設計方案，優化研發進程，減少后期的重復開發和資源浪費。

正像CAD計算機輔助創新技術可以將多個領域的科學知識有機地綜合起來，有助于設計者拓寬思考空間，打破思維定勢，引導設計者綜合應用各學科的知識，獲得突破性的創新知識，為產品創新源源不斷地提供富有創造性的設計方案，成為企業提高新產品開發能力和經濟效益的重要手段。3 計算機輔助創新設計系統的實現

3.1 TRIZ理論

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)是“發明問題解決理論”俄文的縮寫，是研究創新的科學規律的理論。它是由前蘇聯發明家G.S.Altshuller在1946年創立的。TRIZ理論的基本原理是：①所有具有某種功能的技術系統都是按照相同的規律進行演化和發展的;②在一個技術系統的發展過程中，對系統中任何一部分進行改進，將會導致與系統中其他部分發生沖突。解決這一沖突，可使系統整體性能得到改善，重復這個過程，使系統更接近理想狀態。

20世紀90年代開始，TRIZ理論研究與實踐在美國、歐洲、日本和韓國迅速發展，應用也遍及許多領域。例如，將TRIZ工具應用到安全氣袋設計，開發者通過應用TRIZ工具發現問題之后產生的突破性方案和處理其中的沖突，把TRIZ進化模式加到他們當前技術知識去發現新的可能解。

3.2 計算機輔助創新設計系統的實現

目前已有的CAD軟件不能為設計者提供產品創新支持，開發CAI軟件具有廣泛應用前景。

基于TRIZ理論的CAI軟件在發達國家的企業，特別是大企業應用效果較好，已成為

CAI軟件開發的一個熱點。美國Inventionmachine及Ideation International基于TRIZ理論分別開發了商品化軟件Tech0ptimizer及Innovation WorkBench(IWB)；德國的TriSolve：公司2001年推出了基于TRIZ理論的CAI軟件TirSolver2.1；荷蘭的Insytec B.V 公司開發了TRIZ Explorer(tm)軟件；新的軟件還不斷出現。這些軟件使TRIZ中的概念、原理、工具與知識庫緊密結合，應用這些軟件設計者能充分利用優秀的工程設計實例，為正在開發中的產品提供設計參考，使設計快速、有效、高質量地完成。

計算機輔助產品創新設計有三個基本條件：一是有一個方法論；二是有一個足夠大的信息空間以充分獲取適用的知識和激發創新靈感；三是有一個符合創新設計思維方法的輔助設計系統。

計算機輔助創新設計系統一般都包含以下幾個模塊：項目導航、技術系統分析、問題分解、解決方案、創新原理、專利查詢、方案評價和報告生成、知識庫擴充、專利申請等模塊。計算機輔助創新設計系統的流程圖如圖1所示。

圖1 計算機輔助創新設計系統流程圖

3.2.1 項目導航

項目導航模塊主要是研發人員對項目和問題初始情境進行描述，支持導人多幅圖像方便對問題的理解和描述。在項目導航中管理整個的創新問題求解流程。

3.2.2 技術系統分析

技術系統分析模塊主要是研發人員通過對技術系統進行分析，建立功能模型來理解一個系統；并通過系統分析找出當前系統的不足，定義系統存在的問題。

技術系統的功能模型主要描述四部分內容：零部件、(系統/產品)對象、超系統、有用或有害功能。各零部件部件在系統中具有不同的角色，包括能量源、能量傳遞(傳導器)、能量轉換(轉換器)、能量放大(放大器)、工具、控制工具、傳感器、信號比較器、編碼/解碼器、記憶單元、信號指示器、容器等。各模塊之間通過某種連結完成特定功能，這種連結通過線條表示，主要分為主能量流(mainline)，控制流(control line)，結構流(case lines)，和有害能量流(undesirable line)。

通過系統建模，便于研發人員全面系統了解技術系統的工作原理以及各組成部分的功能角色，為研發人員交流討論提供了共同語言，它也是一種結構化的技術系統方案描述方式，有利于創新成果的知識表達和將來的知識重用。

技術系統的系統分析通過所建功能模型的分析和評價，可以有效地揭示并解決技術系統中存在的問題，從而進一步提升和改進技術系統功能。基于所建功能模型，自動生成一系列要解決的問題，幫助研發人員找出當前系統的不足，支持已有系統的改進和新系統的設計。

3.2.3 問題分解

運用三軸問題分析法、系統層次軸和因果關系軸等方法對初始問題進行分析與重定義，將復雜的工程問題分解成為多個子問題。幫助用戶發現隱藏在表層問題背后的真正問題。

3.2.4 解決方案

實踐證明，研發人員遇到的80%的問題其實在其它領域已經被解決。解決方案模塊幫助用戶及時發現已有的成功的解決方案，提供給用戶在原有方案基礎上快速尋求自己問題的合理解決辦法。計算機輔助創新軟件中的解決方案大部分是基于對歐美高水平發明專利的分析，形成涵蓋眾多領域的創新方案知識庫。運用語義處理技術和本體論技術，構建起描述工程領域知識的本體論詞典，提供包括語法擴展、語義擴展、本體論擴展和關鍵詞在內的多種查詢方式。基于本體論的直接問題求解，利用本體論對創新方案知識庫進行搜索，提供給用戶直接的可付諸實施的解決方案。

3.2.5 創新原理

在技術系統的改進和設計過程中，通常會出現改進某一特性導致其他特性惡化的情況，即出現矛盾。創新原理為研發人員解決技術系統中存在的矛盾提供了方向和思路。該模塊提供研發人員基于TRIZ理論的啟發式問題求解。創新原理是在大量專利分析研究基礎上總結出來的、解決不同工程領域矛盾問題的有效工具。每個創新原理中均包含數個來自于專利的實例幫助用戶理解和使用。

3.2.6 專利查詢

基于專利知識解決實際問題是一種重要的創新方式。計算機輔助創新軟件提供專利查詢技術，即通過一種語義擴展方式，對一個具體問題，能夠提供不同相關程度的專利信息，為創新問題解決提供更加全面的知識支持。專利查詢支持在線對美國、歐洲和日本專利局數據庫的自動查詢。工程師可以根據自己需要，選擇合適的專利，加人到自己的解決方案中，還可以在此基礎上進行語義提取和整理，添加到系統的解決方案知識庫中，使得系統知識庫更加強大和專業。

3.2.7 方案評價

計算機輔助創新軟件提供了兩種解決方案評價模式：客觀評價和主觀評價。客觀評價是基于每個解決方案來自的專利的引用次數來確定。如果一個專利被引用次數越多，就說明這個專利越基礎、越適用、越重要。

解決方案的主觀評價分為兩種：基于參數評價模型的單專家評價和多專家評價。這兩種評價方式首先要構建一個評價參數模型，評價參數包括正面參數和負面參數，正面參數就是

值越大越好的參數，例如噪聲減小的程度；負面參數就是值越小越好的參數，例如解決方案實施的成本和時間。在參數模型中也可以按照每個參數的重要程度設置每個參數的權重。而多專家評價則需要在此基礎上還要構建專家組模型，包括參與評價的專家信息，根據他們的評價意見對最終結果重要性分別設定其權重。

3.2.8 報告生成計算機輔助創新軟件根據用戶的不同需求提供不同的報告生成模板。在生成的報告中可以包含整個問題的求解流程，如項目的管理信息，問題分解，找到的多個候選方案，方案評價等內容。

3.2.9 知識庫擴充

一個企業的持續成功依賴于有效地利用和管理智力資產。計算機輔助創新軟件提供創新方案庫擴充功能。用戶可以將自己經過長期的業務實踐而掌握的專業知識、成功的經驗甚至失敗的教訓按照一定的格式組織起來，并構建其中的本體關系，讓寶貴的企業經驗從個體的知識變成公有的、可以共享的、有組織的知識，讓中、青年研發隊伍有效地繼承學習老專家的經驗，為進一步的創新提供巨大的知識源泉，實現智力資產在企業內部的有效管理和傳遞。

3.2.10 專利申請

知識經濟時代，智力資產已經成為企業最重要的資源。智力資產保護也成為企業最關心的問題。計算機輔助創新軟件提供有專利生成模板，支持申請的輔助生成。針對用戶最終形成的解決方案，提供了快速生成專利申請報告的模板，滿足用戶申請專利的需要。同時還提供新穎性檢(Invention Originality Query)功能。可以根據專利分類號/索引，專利索引等進行查詢，以查找與所要申請的專利相關的專利號和已有專利。計算機輔助創新設計方法應用探討

計算機輔助創新設計平臺能夠使研發人員者在短時間內了解并掌握最先進的創新理論和方法，以全新的思維方式分析問題。在此平臺上，研發人員能打破思維定勢，根據行業特點，為企業量身定制符合實際情況的創新能力拓展訓練平臺。但該平臺能否使企業在短期內提高全員創新能力還取決于以下幾個方面的因素：

4.1 完善的創新能力培訓模式

計算機輔助創新設計平臺是一種計算機支持的數字化學習與培訓平臺。要想使研發人員盡快用起來，必須加強TRIZ理論為代表的發明創造方法學及其他常用設計方法學的理論培訓、案例講解、練習鞏固、實戰演練和水平測試。采用循序漸進的學習方法，以幫助學員更好的理解創新原理，提高學習效果。

4.2 擴展知識庫所須的人力和物力投入

計算機輔助創新軟件的一個重要特點就是開放性，即它是一個可以擴展的知識平臺。企業如能投人一定的人力和物力把自己行業領域知識中的成功經驗和案例，甚至失敗教訓植人到知識庫中，不僅可實現知識的積累、共享和重用，防止智力資產流失，而且將大大提高新產品研發速度，縮短研制周期。

4.3 健全企業技術創新的激勵機制

為提高廣大科技人員技術創新的積極性，企業要有健全的技術創新激勵機制。在對研發人員技術創新績效正確評價的基礎上采取適當的激勵措施。激勵措施可分為三類：物質激勵、精神激勵和情感激勵。物質激勵是最重要的激勵手段。物質激勵也可根據實際情況采用資金、科技股份、出國培訓等手段。但物質激勵也有一些缺陷，美國管理學家皮特曾指出，重賞會使大家彼此孤立，影響工作的正常開展。而且大部分研發人員都非常重視企業的發展前景、團隊工作氣氛及領導的管理風格，因此精神激勵和情感激勵也是必不可少的。結束語

本文簡述了創新設計和計算機輔助創新設計的概念，闡述了計算機輔助創新設計系統的模型和模塊功能，對計算機輔助創新系統的應用進行了探討，為工程技術領域新產品的創新提供了新的設計方法，也為計算機輔助創新軟件的推廣和應用打下良好的基礎，有利于設計人員在產品的概念設計、方案設計階段高效率、高質量地提出創新設計方案，從而達到提高產品競爭力的目的。

第四篇：STEAM創新實驗室方案

易教STEAM創新實驗室 建設框架方案 信息科技有限公司 目 錄 一 易教STEAM創新實驗室建設意義和價值……………… 3 二 易教STEAM創新實驗室的主旨規劃…………………… 4 三 易教STEAM創新實驗室建設環境要求………………… 4 四 易教STEAM創新實驗室人員配置……………………… 6 五 主要培訓對象…………………………………………… 6 六 主要培訓內容…………………………………………… 6 七 實驗室內部區域劃分…………………………………… 7 八 實驗室配置方案及報價………………………………… 7 九 實驗室主要設備參數及性能…………………………… 8 十 易教STEAM實驗室課程方案介紹……………………… 13 一、易教STEAM創新實驗室建設意義和目標 STEAM是指科學、技術、工程學、藝術和數學。根據這一理念，可以設置基礎能力課程和創新實踐課程。其中，基礎能力課程旨在培養科技創新所需的各類基本能力，包括社會探究能力、益 智思維能力、動手操作能力、展示交流能力；

創新實踐課程按照設計思維的流程，引導學生采用項目學習的方式開展科技創新實踐。

“STEAM其實是對基于標準化考試的傳統教育理念的轉型，它代表著一種現代的教育哲學，更注重學習的過程，而不是結果。本質上來說，我們敢于讓學生們犯錯，讓他們嘗試不同的想法，讓他們聽到不同的觀點。與考試相反的，我們希望孩子們創造能夠應用于真實生活的知識。”所以STEAM教育倡導將各個領域的知識通過綜合的課程結合起來，加強學科間的相互配合，發揮綜合育人功能，讓學生在綜合的環境中學習，在項目活動中應用多個學科的知識解決問題。

1、建設意義 1)創新實驗室是實踐創客教育的良好手段，它不同于傳統實驗室，而是以融教學、實踐、借鑒、創新和實現的創新教育理念為基礎構建的虛實融合的學習環境。創新實驗室的設計采用PST（Pedagogy-Space-Technology）的設計框架，旨在幫助學校創設新型學習空間，促使學生更多地投入學習和體驗，獲取最佳學習效果。

2)幫助學生：①將創意付諸實施，變成實物；

②做中學，以任務驅動學習知識和技能；

③持續分享，采用“想出”、“說出”、“寫出”、“做出”、“展示出”的循序漸進的方式，彼此分享；

④協作學習；

（5）跨學科學習3)一種建構主義教學。我們經歷的學校或者培訓班教育，主要是“講座式”的教育，老師無論是風趣還是無趣的在講臺上講課，學生或是專心或是走神地坐著聽課。這里不討論這種教學方法有效無效，但這種教學方式其實是基于我們對于知識的一種假設：也就是知識可以通過老師傳遞給學生，灌輸式直接告訴你知識和原理。但是建構主義的支持者們認為這種“傳遞”假設是不正確的，他們認為知識是由學習者自己建構起來的。所以教育需要給學習者提供能夠讓他們自己建構知識的環 境和機遇。老師在課堂上只是輔助性角色 2、建設目標 1)人性化的學習環境與空間，營造出一個能激勵學生想象力和動手動腦激情的氛圍，主題能突出操作實踐和創造力，開發內容能突出想象力、激情和創造的欲望，能將人文和科技融為一體。豐富的工具設備、櫥窗內的產品、模型，墻面的標語與科技圖片等組成的學習與創造平和諧統一。

2)為學生開展操作性實踐活動和創造性探究活動的工具(機械的、手工的、智能的、數字的、電教的)，提供相關的閱讀刊物與教學資源，小組合作研討、交流的學習設備與條件。

3)傳播科學知識與技術、科學思想與精神、科學方法與態度、人文思想與科技文明等相關主題的科普走廊或圖片資料，形成科普傳播的教育陣地。

4)科學的管理制度和評價方法，有利于促進科技輔導員、教學與管理人員提高科技教育自覺性和主動性；

有利于提高科技輔導員、教學與管理人員自身的素質、興趣、能力和職業精神。

二、易教STEAM創新實驗室的主旨規劃 通過開放、靈活的空間的設計、桌椅的擺放、墻面的布置，與各類創新實驗室軟硬件設備有效搭配、結合，讓學習空間更具可調式性，為學生提供培養基礎能力、創新能力和創新實踐的物質空間。

“STEAM”實驗室為學生提供能生成創意并實現創意的空間，配備以“設計思維”為核心理念的“基礎能力”課程和資源，引導學生進行創新式學習設計；

也為學生提供從基礎教學到設計創作的全套工具和設備的空間，配備“創新實踐”課程和資源，幫助學生進行實踐操作 三、易教STEAM實驗教室建設環境的基本要求：

1、使用面積：80㎡-100㎡以上 2、實驗室位置：實驗教室應保證最佳建筑朝向，室內避免直射陽光，主要采光面應位于學生座位的左側。

3、環保：教室內部裝飾應選用環保型材料，室內環境噪聲應低于 55 分貝，金屬制品和木制品制作實驗室可高于此標準。新建、改建、擴建實驗室及附屬用房時，甲醛、苯、氡等有害氣體和放射性污染應符合相關標準中的限量值。對于在學生活動中可能產生較多垃圾的實驗室，要配置足夠的垃圾桶，垃圾應分類收集。

4、溫度：室內溫度應在 4℃至 30℃之間。室內可安裝空調，溫度宜控制在 16℃～28℃。

3D打印實驗室應保持室內溫度恒溫。

5、供電：用電負荷應留有余地，以滿足不斷增加的現代化教學設備的需要；

按規范敷設強、弱電線，空調專線敷設，安裝漏電過載保護器和可靠的接地保護。

6、綜合布線：按有關技術規范敷設強、弱電線。強電電源插座與照明用電應分路設計、分別控制，用電負荷應留有余量，并安裝漏電、過載和觸電保護器，有可靠的接地保護措施。弱電應考慮冗余，在合適位置配備足夠的網絡信息接口。

7、安全：實驗室應配備有效的防火、防盜、防潮等設施設備和外傷急救箱，急救箱中的藥品應注意及時更換。應加強對工具、儀器和設備等的安全管理，加強對師生的安全教育，增強安全意識，確保師生人身安全。

8、環境：環境布置應適合小學生身心發展和認知特點，營造探知科學的氛圍，做到生動活潑。

四、實驗室人員配置 1、工作室專業3D打印工程師：能夠使用3D建模軟件進行3D建模；

熟悉主流3D打印成型工藝原理；

具備3D打印機的日常使用和維護技能，并獲得相關行業公司的技能培訓證書；

熟悉3D掃描技術，能夠使用3D掃描儀。

2、優秀科技老師：能夠使用3D建模軟件進行3D建模；

熟悉各類3D打印成型工藝原理；

具備FDM桌面3D打印機的日常使用和維護技能，并獲得相關行業公司的技能培訓證書。

五、主要培訓對象 1、中小學學生（三年級以上）2、中小學科技老師 六、主要培訓內容 1、3D打印技術知識培訓，包括各類打印技術以及打印材料普及；

建模軟件的操作和使用；

2、3-6年級開設入門班和初級班，包括增材制造概念原理；

FDM桌面3D打印機使用；

基本3D建模軟件的操作和使用；

3、7-11年級開設中級班和高級班，包括各類打印技術工藝原理；

FDM桌面3D打印機使用；

中級3D建模軟件的操作和使用；

3D模型的打印切片轉換；

結合3D打印機，介紹3D掃描儀的工作原理與基本使用。

4、老師培訓項目，包括各類打印技術工藝原理；

FDM桌面3D打印機使用；

高級3D建模軟件的操作和使用；

高級3D模型的打印切片轉換；

結合3D打印機，介紹3D掃描儀的工作原理與基本使用。

七、實驗室區域劃分 1、教學區：主要進行日常教學與實踐活動 2、科普區：主要以墻面展板為主 3、展示區：主要展示工作室作品 4、信息港：主要用來查詢信息資料 5、工具臺：

6、3D打印區：

八、實驗室配置方案及報價 實驗室設備清單：

序號 名稱 規格 單位 數量 價格（萬元）1 3D打印機 銳桌面級打印機 臺 2 3D打印耗材 PLA 公斤（卷）3 電腦 主流機型和配置 臺 4 高端電腦配置（用于處理三維掃描數據）顯卡要求高 臺 5 手持式掃描儀，設備包括掃描鏡頭，手持架子，軟件光驅，加長線 三維掃描儀（包括軟件和培訓）臺 6 遙控升降機 7 藍牙自動轉臺 8 書寫板 通用規格 塊 9 教師臺 通用規格 張 10 多媒體教學設備 LCD投影機+投影幕布等 套 11 總控電源 帶有防雷擊設施，有可靠的接地保護 套 12 工作臺 可放置電腦與打印機 套 13 墻面展板 塊 14 消防設備 套 15 各類配套線路、配件 16 教材 2（最終報價根據雙方商定情況及現場情況定）實驗室參考實景圖 九、實驗室主要設備參數及性能 ? 3D打印機 1、設備造型以及參數、制作的樣件 2、打印過程 3、部分試驗樣件實物 4、應用范圍 低成本3D打印機是設計師、教學及辦公的得力幫手。能任何時間便利、及時的將設計圖稿轉化為成品，是生動直觀的教學形式成為可能。這款產品的應用領域極為廣泛，主要包括工業品設計、機械模具制造、教育、醫療、動漫、玩具、制鞋行業、首飾、藝術設計等等。

? 三維掃描儀介紹 手持式人體掃描儀是新一代的三維成像系統，采用瞬間閃光技術，被拍攝人員亦無不適感。同時采集手段采用了高像素的數碼相機，紋理豐富，應用面廣，可應用于雕塑，人體、工藝品、醫療、安全、娛樂等領域。

該產品具有較高的點云采集能力，采集的數據可以實現色、模分離（色：指色彩，模：指模型），同時是目前市場上面見到唯一一款性價比最高的人體掃描儀。該款掃描儀最大亮點在于軟件的強大，采集好的數據，可以直接在配套軟件里面進行處理，同時也可以導出其它格式，導入其它軟件進行處理，達到一據多用的功能。

在MEPHISTO進入中國市場以后，Gotcha三維立體掃描儀，深受用戶喜愛，得到了很好的推廣，主要功能介紹：

生成三維模型（數據）：可以非常快速的生成真實的三維人像模型（數據）；

三維模型編輯：該項功能能夠對生成的立體人像模型進行編輯和修飾，使模型更加生動；

模型點生成：將三維立體人像模型或其他的三維立體模型數據生成點云模型；

? 3D打印創新實驗室軟件介紹 軟件優勢及對比 行業建模軟件有UG、RHINO、AUTODESK、PRO E、Solidworks、123D Design 系列,其中UG/PRE、Autocad、Rhino、Solidworks、Tinkercad均為當前比較流行的專業3D建模軟件。對于初學者的使用建議使用rhino軟件進行教學。Rhino具有下列有點，1.簡單易學，沒有基礎也容易上手，有中文版 2.軟件成熟 3.Rhino是建筑行業和汽車行業的主流建模軟件之一，很受建筑設計師和工業設計師歡迎，值得長期積累學習4.Rhino插件豐富，可以有高級的進階空間 5.Rhino網絡學習資源豐富 6.Rhino支持obj和stl格式保存，滿足3D打印機文件轉換需求 十、易教STEAM創新實驗室課程方案介紹 1、為更好的通過3D打印技術完善中小學教育體系，開拓新興教育方式，提升基礎教育水準，鍛煉省內中小學學生的創新創造性能力，我們建議此次3D打印走進中小學的項目將分為三個階段開展。

第一階段是意識培養的進行。通過3D打印技術在教育教學中的實際應用，如將幾何立體構造打印出來讓學生直觀了解幾何內部元素聯系、將歷史課程中出現的古代物品打印出來；

在地理課上可以用學生們創作的3D打印世界五大洲板塊立體模型更形象直觀的呈現大陸板塊；

在物理課程上用學生們制作的3D打印電動機零部件直接組裝電動機等，讓學生更深刻的理解其原理構造，從而激發學生的想象力和創造力，提高學生的科技素養與認識。

第二階段是軟硬件設施的完善。硬件方面，將建立中小學3D打印實踐中心，每個中心至少有20臺3D 打印機硬件設施，學生們可以隨時打印出他們自己的創作作品。定期舉辦“中小學3D打印創意大賽”、“中小學教學模型3D設計大賽”、“3D工藝制品大賽”等活動，由淺入深的讓學生了解3D打印機的產品性能、技術及相關行業發展，提升中小學生的創新實踐能力和動手能力，拓展中小學生的課外視野范圍，幫助孩子實現創新夢。

第三階段是學生創造成果市場轉化階段, 讓學生的優秀成果完成市場轉化，是激發學生創新的催化劑。愛用將提供3D打印技術及3D打印機操作的系統培訓。

2、課程設計理念 （1）：從概念到現實 課程結合中小學教材，將抽象概念通過實際的3D打印技術打印出實物（2）：從學、理解、到應用再創造 同學可以通過概念性實物進行再創造，給模型增加實際功能（3）：從積累進階與提高 建模教程根據同學的學習能力和認知水平進行課程定制 ——教學目標（小學生3年級以上）l 通過虛擬建模環境與3D打印實物打印相結合，培養學生的空間想象能力。

l 讓學生了解基本的3D打印相關知識:材料成型原理，設備工作原理和簡單模型制作。

——課程設計 l 3D打印技術原理概論課 l 3D建模課 l FDM打印機操作應用課（簡單模型前處理）課程內容模塊：

課程：FDM打印機操作應用 教學目標：認識打印機的操作維護，掌握將模型打印成實物的技能.教學設備：電腦、打印機 課程內容：

l 啟動操作 l 打印操作 l 打印軟件安裝及使用操作 l 打印學生在建模課自己學習制作的模型，打印數學、物理課應用教案，打印自己設計創造的模型 課程：3D打印技術原理概論 教學目標：對3D打印技術有個基本的概念和認知 教學設備：標準化課堂 3D打印是直接從數字模型通過材料的堆積來生產三維實體的技術，即增材制造。傳統的制造為減材制造。增材制造舉例，蠟筆在紙張上反復涂會產生厚度和形狀/紙張通過疊加產生厚度/堆沙子等。減材制造舉例，蠟筆通過卷筆刀或者美工刀切割/紙張裁剪出形狀 3D打印技術原理：

l 3D打印機工藝介紹 l 耗材介紹 l 建模軟件介紹 課程：3D建模 教學目標：培養空間想象能力與創造力，掌握基本的Rhino建模技能 建模軟件：Rhino 教學設備：電腦 課程形式：

向學生展示一個用FDM打印機打印的實物模型。學生根據這個模型來學習視頻教程，一節課結束學生可以通過Rhino建立自己的模型，并通過使用公司的3D打印機打印實物。

教學模型選取條件：

1.模型打印時間控制在45/90 分鐘以內 2.模型可以成功使用打印機打印 3.模型的選取滿足小學生的認知與興趣 4.模型的復雜度滿足小學生的學習能力 5.模型的復雜度隨著教學過程的推進有個逐步的積累

第五篇：開放式創新教學1

《開放式創新實踐教學》成果展

一、開放式創新教學模式的形成

開放式創新教學模式，相對于傳統的“以教師為中心，以教材為中心”的教學而言，它是指把教學放在一個開放的體系中來進行教學設計，突破教材的文本限制，融入學生的直接經驗和面對的現實問題，實現內容的開放化；突破教師單向的傳承，融入學生的自主探究、合作學習，實現方法的開發化；走出教室實現空間的開放化等。開放的內容、方法和空間，打破了課堂教學對學生的限制，因而有利于學生創新精神和實踐經驗的培養。

二、實施開放式創新教學模式的意義

實施開放式創新教學模式,改變傳統的教學模式,變固定課堂教學模式為學生自主設計、加工、組裝、調試,提高學生學習的自主性,有助于學生全面運用所學知識與技能,是對學生綜合素質的極好鍛煉。實施開放式創新教學對于培養學生的創新能力和動手能力具有重要意義。

三、開放式教學的實施

開放式教學包括教與學兩個方面，其核心是完成教師和學生在教學活動中角色的轉變：教師從知識的傳輸者變為指導者，學生從知識的被動接受者變為知識的主動建構者。

解決學生開展自主創新實踐的相關技術問題充分體現學生是實踐的主體,在“內容提出——設計環節——實踐操作——總結評估——再實踐”的實踐教學過程中發揮學生的自主能動性。

四、學習模式的創新

指導教師起到“啟蒙者”和“領路人”的作用。這樣,學生在學習的過程中,需要查閱大量的資料與書籍來完成自己的設計,不再是指導教師“牽著”學生走,從被動的學習轉變為主動的學習,不僅使學生從枯燥乏味的實習中脫離出來,大大增強了學生學習的興趣與積極性。從而提高學生實際動手操作技能,提高解決實際問題和綜合運用知識的能力。在這一過程中培養學生處理問題和解決問題的能力,培育創造性思維能力,樹立創新意識和能力。鼓勵學生參與科研,在人才培養過程中創造條件,引導學生參與教師或企業科研項目的研究,介入具有實際應用背景的科研活動,讓學生在直接的科研實踐中感受和理解知識。學生通過參與項目研究,掌握科研基本的方法,完成項目的選題與立項、申報與調研,制訂項目實施計劃,獨立查找資料,撰寫論文,提交成果,等等。教學與科研相結合,將教學內容科研化,將科研項目教學化。

在教學過程中,教師將教學的知識、原理與理論以科研項目的形式布置給學生,指導學生參加科研活動,使學生在掌握知識的基礎上,各方面的能力和素質也得到提高;高校教師與學生組成科技創新團隊,教師在指導學生科研的同時,將科研項目中的知識與技能融入到教學中,將工程設計的理念與技巧以教學的形式教授于學生。通過這樣的教學方式,可以將理論知識、科研項目、工程技術有機地結合在一起,激發學生的科研與創新能力,不再使教學僅僅限于形式單一的課堂教學模式。

五、開放式創新教學模式的前景

培養和提高學生的創新能力是職業教育一項十分重要的任務,特別是對于機電專業學生來說,更應該把培養學生的創新設計、創新思維和動手能力擺在重要的位置。開放式創新實踐教學可以滿足學校對學生創新能力培養的需求,激發學生的創造力,激勵學生學習的主動性,培養學生分析問題、解決問題的能力，使學生的綜合水平得到最大程度的提高。