第四章 案例探討－以博愛國小生態池為例
4.2 TRIZ 方法應用於生態池之解析
4.2.3 改進生態池水生動植物符合教學需求
方法一:運用 TRIZ 的技術矛盾來解題
生態池的設置在於提供學童多元的學習型態，不管是配合課程的教學需求，或者是 學童對於環境教育的觀察學習，都需要有較多種類的水生動植物來充實學童的「學習資 料庫」。所以在決定生態池的水生動植物時，除了選擇原生種的動植物，在種類上也是希 望能更充實，讓學童的在課程及生活體驗更豐富。但生態池的水生動植物須細心的維護，
才能營造水生動植物健康的成長環境，否則將使生態池降低或失去原有的效能。在使用 TRIZ 解決問題時，常會出現當改善了一個工程參數，則另一個工程參數就會產生惡化。
矛盾矩陣可使用「IF……THEN……BUT……」的邏輯將問題轉化成下列格式:(如表 4-9 所示)
表 4-9 改善生態池水生動植物符合教學需求轉化成 TRIZ 問題
IF 情境模擬 在生態池中放入種類較多的原生種水生動植物，讓學 童在課程和平時學習更有效益。
THEN 改善參數 可增加水生動植物:裝置的複雜性參數 36
BUT 惡化參數 生態池的水生動植物需更多的管理維護，否則將使生 態池降低或失去效能:物體的穩定性參數 13
定義出改善參數及惡化參數之後，利用矛盾矩陣找出相對應的解決方法來找到解決問題 的最佳方法。(如表 4-10 所示)
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表 4-10 改善生態池水生動植物符合教學需求矛盾矩陣表(部分表格) 惡化參數
改善參數
移 動 件 重 量
固 定 件 重 量
…
物 體 穩 定 性
…
自 動 化 程 度
生 產 力
1 2 … 13 … 38 39 1 移動件重量 … － … 19 39 1 35 … 26 35 18 19 24 37 35 3 2 固定件重量 － … … 26 39 1 40 … 2 26 35 15 35 1 28
… … … … … … … …
… … … …
35 適應性 16 15 8 19 15 29 16 … 35 30 14 … 27 34 35 35 28 6 37 36 裝置複雜性 26 30 34 36 35 39 2 26 … 17 19 2 22 … 15 1 24 12 17 28
… … … … … … … … … 39 生產力 35 26 24 37 28 27 15 3 … 22 39 35 3 … 35 26 5 12
由矛盾矩陣所找出的相對應發明原則為:
第 2 發明原則:分離/抽出
第 17 發明原則:轉變到新的維度 第 19 發明原則:週期性的作用 第 22 發明原則:將有害變有益
運用第 17 發明原則:轉變到新的維度
藉由虛擬實境的技術，我們可以建立一個網路虛擬校園生態池，解決現實面的困難，在 支援情境學習等學習理論的架構中，提供適當教材，協助自然科教學，讓學生透過自行 操作，用不同角度去觀察水生植物和動物，並以遊戲型態的方式加入了互動的部份，以 提升學習的興趣。(如圖4-23所示)
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圖4-23 生態池親水平台虛擬導覽 運用第19發明原則:週期性的作用
將生態池的維護明訂為校園管理工作的一部分，排定固定人員，定期進行管理維護。
維護生態池的工作較為繁複，可成立管理小組，將工作做細項分類，由學校行政人員、
老師、學生、志工家長，甚至校外專業人士分工合作，共同為學校生態池來努力。
方法二:運用 TRIZ 的物理矛盾來解題
在生態池的水生動植物選擇上，當然是越多種類對學生的學習更好，有更多資料庫 可作選擇。但是較多種類的水生動植物在管理上當然比較不容易，站在管理者的觀點，
當然水生動植物是越少越好。所以水生動植物又要多又要少，定義本問題的矛盾衝突點 如下圖4-24所示:
圖 4-24 生態池水生植物種類的選擇問題矛盾衝突
根據TRIZ理論分析，在一個問題解決上有兩個衝突需求，被要求在不同的位置，可 定義此衝突應為空間分離。根據物理矛盾的分離原理，可應用空間分離所對應的創新發 明原則，如表4-11所示 :
表4-11 空間分離對應創新發明原理及原則 創新發明原理 原 則 水生動植物越
多
越好 水生動植物越少
越好62
01 分割原理 (Segmentation)
a.將物體劃分成獨立的零件。
b.作成組合式的物體。
c.增加物體分割的程度。
02 分離原理 (Extraction)
a.從一個物體中萃取出(移除或分離)令人不快的 零件或屬性。
b.僅萃出需要的零件或屬性。
03 改進局部性質原理 (Local Quality)
a.一物體由相同成分組成的結構轉變成由不同成 分組成的結構。
b.具有不同零件的物體可實現不同的功能。
c.將物體各零件置於最適合操作的狀況下。
04 非對稱原理 (Asymmetry)
a.以不對稱形狀的物體代替對稱形狀的物體。
b.如果一個物體已經不對稱了，增加其不對稱的 程度。
07 套疊結構原理(Nesting) a.物體內可一次放入其他物體。
b.一個物體可通過另一個物體的孔洞。
13 反向操作原理 (Inversion)
a.執行相反的動作，而不要被制式的行動所主導。
b.使物體的可動零件或外在環境固定與不動零件 可移動將物體上下顛倒。
17 轉換維度原理 (Another Dimension)
a.移除線性運動的物體到二維的移動。類似地移 除在平面移動的物體到三維的移動。
b.以多層組合代替單層。
c.傾斜物體。
d.投射影像到鄰近區域或該物體的另一側。
24 中介物質原理 (Mediator)
a.利用一個中間物體去轉換或完成一個動作。
b.暫時地將一個物體和另一個連接在一起以方便 將它移除。
26 複製原理 (Copying)
a.用簡單、便宜的複製品取代複雜、昂貴、易脆、
不方便的物體來操作。
b.以光學複製品，光學影像代替一個物體或系 統，一個尺度能被用來縮小或放大影像。
c.以紅外線或紫外線複製取代可見光複製。
30 彈性膜與薄膜
(Flexible or Thin Film)
a.以彈性膜及薄膜更換原來的構造。
b.以純淨的薄膜將物體和外界環境隔離。
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運用第1發明原則:分割原則
運用分割原則，加入許多盆栽，不僅種類可以增加，在管理上，盆栽不管置入水中 或分置於生態池周邊，管理上都容易許多。
運用第2發明原則:分離原則
運用分離原則，將原本繁雜的管理工作做一個分工，成立生態池管理小組，由行政、
老師、學生、義工家長及專業人士共同負起維護生態池環境的責任。
運用第17發明原則:轉換到另一個維度
希望生態池的水生動植物種類越多越好，但在管理上又需要下更多的功夫，可以將 生態池轉換到另一個空間，使用虛擬生態池來代替既有的生態池。藉由虛擬實境的技術，
我們可以建立一個網路虛擬校園生態池，解決現實面的困難，在支援情境學習等學習理 論的架構中，提供適當教材，協助自然科教學，讓學生透過自行操作，用不同角度去觀 察水生植物和動物，並以遊戲型態的方式加入了互動的部份，以提升學習的興趣。
本問題(改善生態池水生動植物符合教學需求)，使用技術矛盾及物理矛盾得到問題解 決的方法如下:
1. 藉由虛擬實境的技術，我們可以建立一個網路虛擬校園生態池。
2. 將生態池的維護明訂為校園管理工作的一部分，排定固定人員，定期進行管理維護。
3. 大量使用盆栽，使管理工作簡化。