TRIZ設計教學對高中學生產品創新影響

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(1)國立臺灣師範大學工業科技教育學系碩士論文. TRIZ 設計教學對高中學生產品創新影響之研究. 研究生：林建志指導教授：張玉山. 中華民國九十八年六月.

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(3) 謝. 誌. 羔羊尚知跪乳，烏鴉尚知反哺，能夠完成這本書，首先當然是要感謝我父母。如果沒有他們，我想我可能會不夠努力而落榜重考吧，因此，為了歌頌我父母的偉大，我將他們放在我第一個要感謝的人。除了家人之外，最重要的當然還是不停為我修改論文及指導我論文方向的大老闆，張玉山老師。論文之路總是需要多方面思考的，也因此讓我在這條路上總是遇到瓶頸而不知如何向前，還好有老師適當的推我一把，讓我得以了解該往何處前進，這本論文才能順利完成。除了張大老闆以外，游光昭老師也是一定要感謝的偉大老師之一。如果不是在一年級上過游老師的課，我想我的邏輯能力在寫論文前的邏輯能力還是會不夠，當然論文之路也會走的更加崎嶇。另外，也很感謝論文計畫口詴委員游光昭老師、李大偉老師以及論文初稿口詴委員候世光老師、魏炎順老師，在口詴過程中所給予的寶貴意見，還有育禛學姐在實驗過程後所給予建議，讓這本論文內容更為完善。接下來，就是要感謝這兩年來出現在我身邊的夥伴了！首先登場的是我的好朋友，神來一筆玄流、日光普照壘哥、三國奇才小玥及為反對而反對chadwick，感謝你們陪我吃喝玩樂，讓我的二年研究生涯過的如此精彩。沒有被我提名的人不代表我不重視你們，而是我把你們放在我心上。最後，要感謝陪我走了好久的玫棋。那麼有耐心聽我抱怨研究所、論文的事情，當然還包含了聽我碎碎念很多雜事，而且還會突擊我在台北的生活，總是讓我有意想不到的驚喜啊。幸好有你的支持與陪伴，才能讓我可以一路走過來。這本論文的完成，真的不只我一個人的力量，還有許許多多的人在背後支持我、給我幫助。所以最後真的要好好的說一聲，謝謝你們！ i.

(4) ii.

(5) TRIZ 設計教學對高中學生產品創新影響之研究研究生：林建志指導教授：張玉山. 中文摘要本研究旨在探討 TRIZ 設計方法在高中學生，構想創意、產品創意及產品創新表現的影響。本研究旨在探討 TRIZ 設計方法之相關理論，依此設計教學活動並實施教學實驗，以準實驗研究法探討不同的教學模式對高中生構想創意、產品創意及產品創新表現的效果，作為日後生活科技教學與未來研究之參考。本研究的研究對象為台北縣某高級中學 80 位一年級學生，透過教學活動，以學習單的方式紀錄學生之構想歷程，並分析學生在構想創意及產品創意之表現。回收後的資料，以描述性統計及獨立樣本 t 檢定分析探討其間的顯著性。主要研究結果包括： 1.TRIZ 設計教學對整體構想創意不會產生影響，但是在「構想可行」，會有正面的效果。 2.TRIZ 設計教學對產品創意的「製作」及「造型」不會產生影響，但是在產品創意的「傳動」及「性能」，會有正面的效果。 3.TRIZ 設計教學對高中學生「產品創新表現」不會產生影響。最後，本研究根據研究發現，提出建議事項，供相關單位人員在教學應用及學術研究之參考。. 關鍵字：構想創意、產品創意、產品創新、TRIZ。. iii.

(6) iv.

(7) A Study of effects of TRIZ activities on students’ product innovation Author: Jian-Jhih, Lin Advisor: Yu-Shan, Chang. Abstract TRIZ was a Russian acronym for "Theory of Inventive Problem Solving." This research examined the effects of a TRIZ based product innovation activity designed to improve the product innovation performance of students in design creativity and product creativity. A product innovation learning activity based on TRIZ concepts was developed for this study. A quasi-experimental design was adapted to teaching experiment in a senior high school in Taipei county. There were 80 senior high school students participated in this study. Participants in the study were asked to fill out worksheets and create a solar model car. By evaluating both of the worksheets and the products, the subsequent independent sample T test revealed that ： 1. There were no statistically significant differences on participant student’s design creativity, there were statistically significant differences found in design practicability. 2. There were no statistically significant differences on participant student’s product creativity, there were statistically significant differences found in transmission design and function design. 3. There were no statistically significant differences on participant student’s product innovation. Finally, some suggestions were proposed for teachers, relative educational institutions, and further study. Keywords：Design creativity, Product creativity, Product innovation, TRIZ. v.

(8) vi.

(9) 目謝. 錄. 誌 .......................................................................................................... I. 中文摘要 ....................................................................................................... III 英文摘要 ........................................................................................................ V 目. 錄 ..................................................................................................... VII. 表. 次 ....................................................................................................... IX. 圖. 次 .................................................................................................... XIII. 第一章緒論 ................................................................................................. 1 第一節研究動機 .................................................................................. 1 第二節研究目的與待答問題 .............................................................. 4 第三節研究範圍與限制 ...................................................................... 5 第四節重要名詞解釋 .......................................................................... 7 第二章文獻探討 ......................................................................................... 9 第一節產品創新 .................................................................................. 9 第二節 TRIZ 設計方法 ...................................................................... 19 第三節節能減碳的 TRIZ 活動設計 ................................................. 34 第三章研究方法 ....................................................................................... 47 第一節研究架構 ................................................................................ 47 第二節研究對象 ................................................................................ 50 第三節研究方法與步驟 .................................................................... 52 第四節研究工具 ................................................................................ 54 第五節資料處理與分析 .................................................................... 63 第四章分析與討論 ................................................................................... 65 第一節 TRIZ 設計教學對構想創意的影響 ...................................... 65 第二節 TRIZ 設計教學對產品創意的影響 ...................................... 83 vii.

(10) 第三節 TRIZ 設計教學對產品創新表現的影響.............................. 90 第四節綜合討論 ................................................................................ 92 第五章結論與建議 ................................................................................. 101 第一節結論 ...................................................................................... 102 第二節建議 ...................................................................................... 105 參考文獻 ..................................................................................................... 108 一、中文部份 ..................................................................................... 108 二、外文部份 ..................................................................................... 114 附. 錄 ..................................................................................................... 117 附錄一節能減碳 TRIZ 活動設計－太陽能驅動車....................... 119 附錄二 TRIZ 設計教學學習單 ........................................................ 124 附錄三傳統講述教學學習單 .......................................................... 135 附錄四構想創意評量表 .................................................................. 144 附錄五產品創意評量表 .................................................................. 146 附錄六學生學習單暨作品照片...................................................... 147. viii.

(11) 表. 次. 表 2-1 產品創新的概念、主張學者及定義 ............................................. 11 表 2-2 產品創新的衡量構面 ..................................................................... 13 表 2-3. TRIZ 應用相關研究 ....................................................................... 26. 表 2-3. TRIZ 應用相關研究(續) ................................................................ 27. 表 2-4. TRIZ 與其他理論結合之研究 ....................................................... 28. 表 2-4. TRIZ 與其他理論結合之研究(續) ................................................ 29. 表 2-5 近五年有關 TRIZ 國科會研究成案報告 ...................................... 30 表 2-5 近五年有關 TRIZ 國科會研究成案報告(續) ............................... 31 表 2-6 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理 .................................................. 31 表 2-6 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理(續) ........................................... 32 表 2-6 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理(續) ........................................... 33 表 2-7 近五年 TRIZ 研究概況分類 .......................................................... 33 表 2-8 節能減碳執行策略 ......................................................................... 36 表 2-8 節能減碳執行策略(續) .................................................................. 37 表 2-8 節能減碳執行策略(續) .................................................................. 38 表 2-9 節能減碳內容彙總表 ..................................................................... 39 表 3-1 研究時程計畫表 ............................................................................. 56 表 3-2 產品創意評分者一致性 ................................................................. 60 表 3-3 評量項目與整體構想創意分數的一致性 ..................................... 61 表 3-4 產品創意評分者一致性 ................................................................. 62 表 3-5 評量項目與整體產品創意分數的一致性 ..................................... 62 表 4-1 實驗組與控制組學生在構想創意「奇特性」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 65 表 4-2 實驗組與控制組學生在奇特性「材料」方面的獨立樣本 t 檢定 ix.

(12) 摘要 ............................................................................................... 66 表 4-3 實驗組與控制組學生在奇特性「造型」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ............................................................................................... 67 表 4-4 實驗組與控制組學生在奇特性「結構」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ............................................................................................... 68 表 4-5 實驗組與控制組學生在「奇特性」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 69 表 4-6 實驗組與控制組學生在構想創意「新穎性」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 70 表 4-7 實驗組與控制組學生在新穎性「原創」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ............................................................................................... 71 表 4-8 實驗組與控制組學生在新穎性「少見」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ............................................................................................... 72 表 4-9 實驗組與控制組學生在「新穎性」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 73 表 4-10 實驗組與控制組學生在構想創意「可行性」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 74 表 4-11 實驗組與控制組學生在可行性「構想可行」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 74 表 4-12 實驗組與控制組學生在可行性「精密完整」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 75 表 4-13 實驗組與控制組學生在「可行性」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 76 表 4-14 實驗組與控制組學生在構想創意「價值性」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 77 表 4-15 實驗組與控制組學生在價值性「精緻美觀」方面的獨立樣本 t 檢 x.

(13) 定摘要 ........................................................................................... 78 表 4-16 實驗組與控制組學生在價值性「功能強大」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 79 表 4-17 實驗組與控制組學生在價值性「多用途」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 80 表 4-18 實驗組與控制組學生在「價值性」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 81 表 4-19 實驗組與控制組學生在「整體構想創意」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 81 表 4-20 實驗組與控制組學生在「整體構想創意」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 82 表 4-21 實驗組與控制組學生在產品創意「製作」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 83 表 4-22 實驗組與控制組學生在「製作」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 83 表 4-23 實驗組與控制組學生在產品創意「造型」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 84 表 4-24 實驗組與控制組學生在「造型」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 85 表 4-25 實驗組與控制組學生在產品創意「傳動」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 86 表 4-26 實驗組與控制組學生在「傳動」方面的獨立樣本 T 檢定摘要 ....................................................................................................... 86 表 4-27 實驗組與控制組學生在產品創意「性能」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 87 表 4-28 實驗組與控制組學生在「性能」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ....................................................................................................... 87 xi.

(14) 表 4-29 實驗組與控制組學生在「整體產品創意」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 88 表 4-30 實驗組與控制組學生在「整體產品創意」方面的獨立樣本 t 檢定摘要 ........................................................................................... 89 表 4-31 實驗組與控制組學生在「產品創新表現」的平均數與標準差 ....................................................................................................... 90 表 4-32 實驗組與控制組學生在「產品創新表現」的獨立樣本 t 檢定摘要 ................................................................................................... 90. xii.

(15) 圖. 次. 圖 2-1 技術創造思考型式的架構 ............................................................. 15 圖 2-2 產品創新表現之整體分析架構圖 ................................................. 18 圖 2-3. Pugh’s Concept Selection Method .................................................. 21. 圖 2-4 節能減碳理論架構圖 ..................................................................... 40 圖 2-5 節能減碳活動的內容模式 ............................................................. 45 圖 2-6 節能減碳 TRIZ 設計程序模式 ...................................................... 46 圖 3-1 研究架構 ......................................................................................... 48 圖 3-2 研究步驟 ......................................................................................... 53 圖 3-3 節能減碳 TRIZ 活動設計 .............................................................. 55. xiii.

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(17) 第一章. 緒論. 本章內容將分別闡述本研究之研究動機與目的、研究限制與待答問題。共分四節，第一節是研究動機，第二節為研究目的與待答問題，第三節為研究範圍與限制，第四節則是 TRIZ、產品創新、構想創意與產品創意之名詞釋義。. 第一節. 研究動機. 一、產品創新是產業發展的要件創造力教育是當前國際社會所共同關注的課題。就如英國財經部所指出的，創造力是更高產值、更高經濟效益的關鍵(The united kingdom's economics and finance ministry, 2007)。既然創造力在未來產業發展中將扮演重要的角色，亦即今後應朝向開發與培養創作面的教育，採用啟發性發問技巧，引發好奇心，誘導開放性思考。在產業創新角度來看，為提升產業競爭力，需利用科技創新、技術創新、產業創新逐漸注入創造力以加強產業基礎(李大偉、張玉山，2000)。因此在各教育階段中，積極培養學生的創造力，已是個人與國家整體的共同企求。對於新產品的創新，不同的學者或專家皆有著不同的認知與做法，其中 Kuczmarski(1992)將產品創新開發流程分為四個階段。第一是創意探索與發展階段(Idea exploration and concept development);第二是構想篩選及排序分析階段(Screening and ranking analysis);第三是雛型發展與產品測詴階段(Prototype development and product testing);第四是詴銷及商品化階段(Market test and commercialization)。由這四個階段可知，除了第一階段，其他三階段都是用來發展創意的價值，創意便是產品創新的基石。而產業之間要較量，不外乎較量產品、市場、合作夥伴、行銷定位（施振榮，2000），產業為了與同業較量產品效能，便需積極進行產品創新，產品創新便成了產業發展的重要關鍵。因此，在生活科技課程 1.

(18) 中，除了培養學生對科技的認知、能力、態度之外，更應當進一步提升學生的創新能力。二、TRIZ 設計方法是有效創新的方法設計教學是科技創新的基礎。英國的財經部指出，創意是新點子的激發，不管是新的發明或新的應用方式；創新是對新點子加以開發應用 (exploitation)，將新點子化為新產品、新服務、或是新的企業運作模式；而設計就是創意與創新中間的橋樑，它將新點子予以具體化、務實化(The united kingdom's economics and finance ministry, 2007)。因此，有效的設計教學應該能鼓勵學生激發創意，並將創新的點子加以具體呈現。此外，由四十萬件專利發明經驗所發展出來的 TRIZ 方法(陳家豪、劉志成，2003)，著重在解決科技與工程問題，以獲得產品創新的有效途徑，融入於設計教學中，應能建立一套系統化的創意設計教學，其 TRIZ 系統化的設計方法，對產品創新的提升，可能也會有更具體的成效。 Altshuller（1999）指出雖然 TRIZ 比較偏向工程領域的創新方法，但他強調 TRIZ 不僅只於工程領域，日常生活仍有許多常例可說明其適用性，如 pizza 的盒子-既要保溫又要 pizza 的餅皮保持酥脆，所有的問題都在有衝突的理念，詴著解決矛盾點而產生創新的想法。因此本研究希望藉由 TRIZ 理論進行教學活動教案設計，考量高中學生創造性、可行性，並考量是否符合現今教學環境的要求。三、高中生活科技課程的重要性 International Technology Education Association (2005)指出科技教育是學校專門設計幫助學生擴展科技知識，而科技素養是一種懂得去運用、管理、評估進而了解科技知識的能力，科技教育便是發展科技素養的最佳途徑。在台灣，現行高中「生活科技」課程欲達成之教育目標旨在協助學生理解科技、科學與社會三者的互動關係，發展學生善用科技. 2.

(19) 知能、創造思考，以及解決問題的能力，以培養學生正確的科技觀念和態度，並啟發對科技研究與發展的興趣，使其成為具有國家意識與國際視野之現代國民。教育部（2008）擬定之普通高級中學生活科技課程綱要旨在於強化中小學課程的連貫與統整，銜接九年一貫生活科技課程，進而呼應普通高級中學生活科技課程內涵，期望教學與生活的連結，讓學生從生活的經驗，體認生活科技的重要性與實用性。並強調「動手做」的能力，著重創新設計與專題製作，加強學生統整化的學習，運用創新設計的理念，結合領域知識，達成學習的目的，又產品創新是創新的一種，因此以 TRIZ（創新發明問題解決理論）為方法，培養學生產品創新表現，對高中生活科技也具有一定程度的重要性。有鑑於此，本研究希望藉由「TRIZ 設計方法」的觀點，配合教育部普通高級中學課程綱要生活科技領域中「設計與製作」相關之能力指標，規劃一個適合高中生使用的「生活科技 TRIZ 設計教學課程」，希望能同時兼顧教師教學策略的使用及學生學習狀況的調整，促進學生的學習，讓學生的學習更加的無負擔，達到學習目標，將所學得的能力帶著走。. 3.

(20) 第二節. 研究目的與待答問題. 一、研究目的基於前述的研究背景，本研究旨在探討 TRIZ 設計教學對高中學生產品創新的影響，並根據研究結果提出建議，做為教師日後發展學生產品創新表現之參考。因此，本研究的研究目的包括以下三項： (一)分析「TRIZ 設計教學」對構想創意的影響。 (二)分析「TRIZ 設計教學」對產品創意的影響。 (三)探討「TRIZ 設計教學」對產品創新表現的影響。二、待答問題根據上述的研究目的，本研究主要探討的問題如下： 1.1「TRIZ 設計教學」對高中學生構想創意奇特性是否產生影響？ 1.2「TRIZ 設計教學」對高中學生構想創意新穎性是否產生影響？ 1.3「TRIZ 設計教學」對高中學生構想創意可行性是否產生影響？ 1.4「TRIZ 設計教學」對高中學生構想創意價值性是否產生影響？ 2.1「TRIZ 設計教學」對高中學生產品創意的製作是否產生影響？ 2.2「TRIZ 設計教學」對高中學生產品創意的造型是否產生影響？ 2.3「TRIZ 設計教學」對高中學生產品創意的傳動是否產生影響？ 2.4「TRIZ 設計教學」對高中學生產品創意的性能是否產生影響？ 3.1「TRIZ 設計教學」對高中學生的產品創新表現是否產生影響？. 4.

(21) 第三節. 研究範圍與限制. 一、研究範圍由於 TRIZ 設計教學法包含了四種主要工具與方法，分別為(1)39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則；(2)物質、場分析與 76 項標準解決方法；(3) 科學與技術效應數據庫；(4)ARIZ；而本篇論文所探討與研究之 TRIZ 法，僅將範圍限制於「39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則」。在 TRIZ 設計教學法的 39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則，本研究僅將 Altshuller（1999）所撰寫之原文加以翻譯與解釋，整合數個教學模組，形成一個完整的教學單元活動(主題活動)，這些主題活動的結合，將組成一個完整的教材內容，提供學生完整的學習。二、研究限制由於本研究以準實驗研究法來評估「TRIZ 設計教學」的成效，主要針對某個特定範圍做探討，包括教學對象、教學課程、教學成效於產品創新之學習均有特定的範圍，因此在推論研究結果時可能有其限制，分別說明如下。 (一)教學對象： 1.本研究之實驗教學對象為高中一年級學生，對於其他年級學生與非該學校的學生並未探討。 2.本研究之實驗教學對象為台北縣市學生，與其他地區有多方面的差異，公私立學校之間也有學習風氣的不同，研究結果不應做過於寬廣的推論。 3.本研究之實驗教學對象之個別差異，學生的語文能力、視圖辨別能力、與學生是否有接受過實作的課程訓練等，都會影響學生的表現，個別差異並未列入研究考量。. 5.

(22) (二)教學課程：本研究之實驗教學內容為高中自然與生活科技領域「能源與動力科技」單元，對於其他科目並未探討。. 6.

(23) 第四節. 重要名詞解釋. 一、構想創意構想創意（designing creativity）指的是「確定設計產品的目的與條件、有關設計目標與條件的分析研究、資料蒐集、新組合的階段、讓考慮過的問題產生發酵作用、決定設計形態、檢討產品細部形態、設計完成產品的最後表示」等歷程（王銘顯，1992；周敬煌，1989；張玉山， 2003），其設計的結果必頇反應出各個過程的歷程，故本研究將學生的創新構想進行構想創意的評量，做為產品創新表現的評量要素。. 二、產品創意產品創意（products creativity）指的是「產品對某一開放性任務的反應，能否達到新奇、適當、有用、正確或有價值的程度，而且其創意要被消費者所認同」。其內涵可以從內容、形式和功能等三方面的變化來運作（毛連塭、郭有橘、陳龍安、林幸台，2000；陳怡靜，2005； Amabile， 1988 ），其目的是用來評判一個人所發展或表現的產品，毛連塭、郭有橘、陳龍安及林幸台（2000）也指出以產品創意做為衡鑑創意的高低是最直接的方法，故本研究將學生的創新產品進行產品創意的評量，做為產品創新表現的評量要素。. 7.

(24) 三、產品創新產品創新（product innovation）指的是「將新興的產品、構想及生產程序首先作商業用途」，其範圍可定義於：凡創意、運作、實體加工，採用了新的觀念皆視為產品創新（邊孚仁，1999；Rogers, 1962； Zaltman, Duncan, & Holberk, 1973，引自楊筑鈞，2003）。其目的在增進產品在經過技術操作下的產生或改良下，醞釀出新的功能或增進整體品質，其整體品質包含產品外觀、消費者信賴度、實用性、耐用性、安全性及易於使用與維護等，故本研究將學生的產品創新聚焦於啟發創意、運作、實體加工及成品的產生，並以構想創意的分數與產品創意的分數之總和，作為計量的來源。. 四、TRIZ TRIZ 為俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch 之縮寫，英文譯為 Theory of Inventive Problem Solving（TIPS），其意義為「創新發明問題解決理論」，是蘇聯發明家兼工程師 Genrish Squlovich Altshuller （1926～1998）與他的團隊，從專利文件的分析，所發展而成的一套方法（Altshuller，1999）。TRIZ 設計方法種類眾多，本研究僅將 Altshuller 所撰寫之原文加以翻譯與解釋，整合 TRIZ 設計教學法中的 39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則形成一個完整的教學單元活動，提供學生完整的學習。. 8.

(25) 第二章. 文獻探討. 為了瞭解「TRIZ 設計教學」激發學生產品創新表現相關的理論與研究結果，本章分別就產品創新、TRIZ 設計教學及節能減碳的 TRIZ 活動設計相關文獻資料進行蒐集及分析，希望藉此一文獻探討分析之結果可做為本研究在進行「TRIZ 設計教學」對高中學生科技創造力影響成效的支持和依據。. 第一節. 產品創新. 產品創新已被企業視為創造價值，尋求市場機會的競爭策略之一（楊筑鈞，2003）。由於科技進步日新月異，隨著世界潮流，科技資訊爆炸般的快速成長，新功能、新機能的產品不斷推陳出新，研究者希望藉由產品創新喚起學習者的竸爭能力，以厚植每位學習者的發展實力。因此產品創新的探討是本節之重要內容。以下將從產品創新的定義、產品創新的衡量構面與產品創新的評量依序分別加以探討。一、產品創新的定義創新的行為是人類唯一不同於其他動物的地方，這個行為也把人從原始推進到文化。為了有效了解人類創新產品的意涵，以下將針對產品的定義、創新的觀點及產品創新的解釋進行說明。 (一)產品的定義產品與商品的定義容易造成混淆，主要是因為產品無法很確切的下定義，在各種文獻中對於產品也有許多不同的解釋。「說文解字」中，對於「產」、「品」二字的字義如下：產：生也。从(從)生。彥省聲。產的本意就是出生、生育、生的意思，是由「生」的本意加上「产」所構成的形聲字。品：眾庶也。从三口。凡品 9.

(26) 之屬皆从品。品的本意是由三個口形成，口代表人，一人只有一口，而品會合三口構形，意即眾多人民，以示眾多之本意，品雖由三口構形，又和口沒聲音關係，屬同文會意。因此「產品」一詞的意思約可歸納為：「從無到有的製造過程所出生之眾多人可以使用的物品」。 (二)創新的觀點創新（innovation）指的是新想法、新流程，同時也包含了產品、服務、技術或管理(Garcia & Calantone,2002; Damanpour,1991)，在早期研究中，發現當一個新產品的產生伴隨著原創性時，這樣的新產品會有較高的價值（Kleinschmidt & Cooper,1991）。因此，創新的角度可從產品或流程的單一觀點、或產品與流程雙元觀點、及管理與技術多元觀點來思考（蔡啟通，1997）。 (三)產品創新的解釋產品創新（product innovation）指的是「將新產品的構想或生產程序首先作商業用途」（邊孚仁，1999）。其目的在增進產品在經過技術操作下的產生或改良下，醞釀出新的功能或增進整體品質，其整體品質包含產品外觀、消費者信賴度、實用性、耐用性、安全性及易於使用與維護等。英國一個專以衡量科技活動標準的經濟合作發展組織 OECD（Organization for Economic Co-operation and Development），指出將概念（新的想法、發明）的架構（研究、設計、發展、測詴、製造工程的程序）轉入工商體系中，以產生新的及改良的可銷售產品或可操作程序以供業界及社會所使用，這樣的過程，即為創新的一種。從以上定義我們可以得知，產品創新是結合了研究、設計、發展、測詴和製造五大過程所構成，帶給了人類社會有型的資產及無型的價值，並可. 10.

(27) 從製造商概念、供給者概念及需求者概念的基礎來定義如下：. 表 2-1. 產品創新的概念、主張學者及定義. 概念製造商概念. 學者 Robertson,1967. 定義 (1) 連續性創新：產品屬於改良而非創造全新的產品。 (2) 動態持續創新: 涉及創造新產品與產品改良，未改變消費者使用形態。 (3) 間斷式創新: 引入全新產品並改變消費形態。. Zaltman,Duncan. 產品創新為，凡創意、運作、實體加工，採用了. and Holberk,1973. 新的觀念皆視為產品創新。. Kuhn,1985. 產品創新是一種無中生有的產品與服務。. Gallouj. 新的產品屬性或功能提升，即為產品創新。. &Weinstein,1997 Blythe,1999. 創新一詞意味著對個體而言以前「從來沒見過」或「來自工廠的新鮮物品」。. 供給者概念. Booz、Allen、. 產品創新是以現有產品進行開發、改良、延伸、. Hamilton ,1982. 定位並降低成本。. 賴士葆，1990. 以市場為主體，他認為只要能滿足市場是尚未被滿足的需求即可以構成產品創新。. 需求者概念. Atuahene-Gima,. 產品創新是從公司行銷及顧客適應兩個角度進. 1996. 行開發。. Rogers,1962. 產品創新為潛在需求者認定是新興的構想或產品，透過創新將影響消費者選用率。. 許士軍，1983. 以顧客需求的觀點定義產品創新，對於顧客消費系統提供不同滿足能力的產品即為新產品。. 資源來源：彙整自黃小芹（2003：24）；楊筑鈞（2003：21）；楊宗儒（2007：22）。. 11.

(28) 綜觀以上，產品創新的製造者觀點是從產品的角度，以製造出新的產品屬性或功能為思考點，是將材料經由創意、運作、實體加工及採用新觀念所產出的創新產物；產品創新的供給者觀念是從歷程的角度，以開發、改良及延伸產品為思考點，是將現有產品進行創新開發，直到開發出滿足市場需求的創新產物；產品創新的需求者觀點是從構思的角度，以顧客需求的觀念為思考點，將思考不同消費群的需求，進行新興產品的構想並進行生成。整體而言，產品創新就是以合於社會經濟及商業的利益來加以運用科學技術發展，進而產生工業與技術的創新，亦說明了產品創新是伴隨著工商體系的經濟脈絡。然而，沒有創新學習的基礎，便沒有經濟脈絡的建成，故本研究將學生的產品創新聚焦於啟發創意、運作、實體加工及成品產生四個「動手做」的要素，希望能深入分析不同教材教法對學生產品創新表現的影響效果。二、產品創新的衡量構面我國的產業是以代工生產的方式逐漸成長的，因此國內產品創新的特質不同於先進國家的產業，由社會的需要及技術的革新逐漸發展而來。當然，這並不一定會處於產品創新的劣勢，只要認清現今市場的需求，運用新的市場知識與技術知識，提供社會所需新的服務及產品，即可創新出新的產品（徐作聖、邱奕嘉譯，2000）。產品創新的思考空間相當廣泛，唯有拕開過去的觀念，研讀過去經驗，才有可能創新。表 2-2 是各學者從產品創新的各種角度，進行衡量構面的說明如下：. 12.

(29) 表 2-2. 產品創新的衡量構面. 作者/年份. 衡量尺度. Booz , Allen &. 衡量構面. 產品的新穎程度. 企業與市場. 個體的經驗與熟悉度. 消費者的知識量. 企業技術的新穎程度. 全新產品與改良產品. Abbie Griffin. 1.技術複雜程度. 高新穎性與高複雜性產品. （1997）. 2.技術新穎程度. Kotler （1997）. 個體的接受程度. Hamilton（1982） Dewar & Dutton （1988） Rochford & Rudelius （1997）. 1.相對優越性；2.相容性； 3.複雜性；4.可詴用性 5.溝通性. Chandy & Tellis. 1.產品的新技術. 1.漸進式創新；2.激進式創. （1998）. 2.比競爭者更能滿足顧客. 新；3.技術突破；4.市場突破. 需求資料來源：彙整自楊筑鈞（2003：23）；楊宗儒（2007：23）。. 觀察表 2-2 中的衡量尺度，可以發現產品創新除了新穎程度外，還增加了複雜程度、經驗與熟悉度、個體接受程度，甚至是競爭顧客需求度等各個向度，這也驗證了創新的角度，其實並不僅限於新科技的創新，而是需進行多元化的創新思考。三、產品創新的評量根據本研究的主要研究目的(一)，為了評估「TRIZ 設計教學」對高中學生產品創新的影響，我們必頇找尋學生產品創新表現的評量向度，以下將針對界定評量要素、解釋評量向度進行說明如下。 (一)界定評量的要素產品創新為潛在需求者認定是新興的產品或構想，其範圍可定義於：凡創意、運作、實體加工，採用了新的觀念皆視為產品創新（Rogers,1962；Zaltman,Duncan & Holberk,1973，引自楊筑鈞， 2003）。而且創新在設計角度而言，是一種創造力的應用（黃小 13.

(30) 芹，2003）。因創新是經由創意、運作和實體加工下所產生創新的產品，在設計角度而言是一種創造力的產品，且產品創新是新興的產品或構想，所以我們可以將創新產品的「產品創意」和「構想創意」做為了產品創新過程的評量要素。依據本研究之研究目的，欲探討「TRIZ 設計教學」的課程對學生產品創新表現所產生之影響，因此希望在融入特定的領域知識、兼顧思考過程及結果的情況下，讓評量者評定受詴學生「創造歷程」和「創意產品」在每個評量項目所展現出之程度。 (二)解釋評量的向度 Moss（1996）指出在科技教育教學活動中，學生所製作產品的創新能力是以「奇特性」、「有用性」及「奇特性與有用性的結合」來界定（引自 Michael,2000）。由此可以，「產品創新表現」在科技教育中便有其獨特的重要性。Moss 之界定如下： 1.奇特性（unusualness）：創意的產品理論上會有某種程度的奇特性，並可以用出現率加以衡量，當出現率愈高，則奇特性愈低，兩者成反比關係。 2.有用性（usefulness）：創意的產品必頇具有一定程度的有用性，但有用性的產品則不一定是有創意的，且創意產品必頇至少「可用」或是「堪用」。當一個因問題而產生的產品，其創意無法顯示於問題需求時，即為不具創意的表現。 3.奇特性與有用性的結合（combining unusualness and usefulness）：當產品同時具備奇特性與有用性，即為有創意的產品。兩種特性的結合與產品的創意成正比關係。. 14.

(31) 綜觀以上，奇特性的創新能力是建立在產品創意的出現率上；有用性的創新能力是建立在產品創意的可用性上；整體而言，同時具備奇特性及有用性的創新能力即可建構出具有產品創意的成品，亦可顯示出產品創意是產品創新表現的基石，是人類將產品創意的新點子不斷的思慮、衡量，並在熟練這樣的產品創意思路後進行新點子的開發，這樣的思路延伸出來開發能力，即為產品創新表現。因此，評量學生的產品創意，亦是評量學生產品創新的先備能力。洪榮昭（1999）認為，技術創造力的思考型式架構可以被區分為： (1)特徵(feature)的創新或應用；(2)機構(function & mechanisms)的創新或應用；以及(3)材料(material)的創新或應用，如圖 2-1 所示。在樣式方面，包括型式、大小與外觀的創新與應用。在機構方面，分成功能、架構與運作方法的創新與應用。在材料方面，分成化學性質、物理性質、處理技巧等的創新與應用。. 圖2-1. 技術創造思考型式的架構. 資料來源：洪榮昭（1999）. 15.

(32) 而在技術創造力的思考點與能力的檢索和評分方面，洪榮昭（1999）認為：. 以條列式來看，若產品或製程的創新性涵蓋愈多變項(如下表)，則是愈多科技創作力。問題是，材料的創新，可能比機構創新所需的知識、假設及實驗製作更多或更廣，而機構創新比樣式創新所需的知識、假設及實驗製作更多、更廣或更深。但到底更多是多多少、更廣是廣多少、更深是深多少，這就是創作力(creativity power)的指數有多高，是有待進一步研究。另外，一個創作品(產品與生產技術創新)或許不僅一項思考點，大都可能是多項的。因而，在計算科技創造力積分時，第二樣之科技創作思考力指數算出後，再評比產品之點子何在，是採用他物或有哪些 (樣式、機構、材料)，及樣式、機構、材料有哪些自創新，合起來計算，可算出一個人在創作品之思考積分。(p48). 此一思考模式不僅將技術創造力的能力因素(知識力、思考力、及實作力)加以建構，並將產品的創新性以樣式、材料、機構等的創新或應用，進行三維的思維建構，對於產品創新的模式建構確有不容忽視的價值。有鑑於此，為了評量學生的產品創新表現，張玉山（2003）在其關於科技創造力的研究中，對於產品創意的界定與評量，主要從「綜合觀點」與「分析觀點」出發，並配合研究所需，發展出「產品創意評量表」與「構想創意評量表」兩份科技創造力評量表，針對學生在產品創意與構想創意上的表現進行評量。本研究對於「產品創意」與「構想創意」的評量，亦將參考上述這兩份量表，並依據研究實際狀況進行修改。研究者針對「產品創意」與「構想創意」，將其評量向度分述如下：產品創意的評量向度主要依據張玉山（2003）之「產品創意評量表」，並針對本研究之太陽能水陸兩用車的教學與製作之實際情況進行 16.

(33) 修改。產品創意評量表評量產品創意的向度主要分為「製作」、「造型」、「傳動」及「性能」四項，主要以學生的「創意產品」進行評量，是本研究藉以評量學生產品創意的來源。我們可以從向度中的「傳動」及「性能」中得知評量方向為創新產品可正常轉動（傳動）或是創新產品可實際作用（性能），這些向度與 Moss 所界定之創意的產品必頇具有一定程度的「有用性」大趨一致，亦符合 Moss 所提出的產品創新表現要素。構想創意的評量向度主要依據張玉山（2003）之「構想創意評量表」，並針對本研究之太陽能水陸兩用車的教學與製作之實際情況進行修改。構想創意評量表評量產品創意的向度主要分為「奇特性」、「新穎性」、「可行性」及「價值性」四項，是本研究藉以評量學生構想創意的來源。我們可以從向度中的「奇特性」及「新穎性」中得知評量方向為創新產品中是否擁有特殊的材料、特別的造型及讚嘆的結構（奇特性）或是創新產品是否存在原創的設計及少見的構想（新穎性），這些向度與 Moss 所界定之創意的產品理論上會有某種程度的奇特性大略相同，亦符合 Moss 所提出的產品創新表現要素。綜觀以上，可以得出「產品創意評量表」與「構想創意評量表」兩份評量表不僅可以評出學生的科技創造力，亦可從學生在產品創意與構想創意上的表現進行產品創新表現的評量。因此，本研究將針對前述整理，將學生的產品創新聚焦於啟發創意、運作、實體加工及成品產生四個「動手做」的要素，並經分析與歸納後，得出以下四個架構。 (一)構思創意：1.構想原創、2.新穎少見、3.構想可行、4.使用材料。 (二)規劃創意：1.用途價值、2.功能價值、3.思考造型、4.結構機能。 (三)實體加工：1.加工精密、2.加工精緻。 (四)成品產生：1.製作精緻、2.造型設計、3.傳動機制、4.成品效能。茲將本研究所獲得產品創新表現之整體分析架構陳述如圖 2-2。. 17.

(34) 構想原創新穎少見構思創意. 構想可行使用材料. 用途價值功能價值構想創意評量表. 規劃創意思考造型結構機能. 產品創新. 加工精密實體加工加工精緻. 製作精緻造型設計產品創意評量表. 成品產生傳動機制成品效能. 圖2-2. 產品創新表現之整體分析架構圖資料來源：研究者整理. 18.

(35) 第二節. TRIZ 設計方法. 設計教學是科技創新的基礎。英國的財經部指出，創意是新點子的激發，不管是新的發明或新的應用方式；創新是對新點子加以開發應用 (exploitation)，將新點子化為新產品、新服務、或是新的企業運作模式；而設計就是創意與創新中間的橋樑，它將新點子予以具體化、務實化(the United Kingdom's economics and finance ministry, 2007)。因此，有效的設計教學應該能鼓勵學生激發創意，並將創新的點子加以具體呈現。一、TRIZ 的源起 TRIZ 為俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch 之縮寫，英文譯為 Theory of Inventive Problem Solving（TIPS），其意義為「創新發明問題解決理論」，是蘇聯發明家兼工程師 Genrish Squlovich Altshuller （1926～1998）與他的團隊，從專利文件的分析，所發展而成的一套方法（Altshuller，1999）。Altshuller 在閱讀了大量專利後，注意到這些獨立的專利中，存在一些解決問題的通用模式，進而認為，假使這些發明原則，能加以確認與整理，並用來教導從事發明者，將更有助其發明過程。 Altshuller 與他的 TRIZ 團隊針對 TRIZ 所進行的 50 年的研究中，提出很多發明創新之問題分析工具與解題工具，一般泛稱為 TRIZ 技法。例如：39 矛盾衝突（Contradictions）矩陣與 40 創新解題原則（Principles）、76 標準解決方法（Standard Solutions）、物質—場分析（Substance-field）、8 種演化類型（Evolution of TechnologicalSystems）、技術效應等（Technological Effects）。目前 TRIZ 技法已漸為世界各國所重視，紛紛為工業界採用，例如：美國克萊斯勒公司、福特公司、通用公司、全錄公司等，也受學術界所引用，並發展相關軟體例如：IWB、 TechOptimizer 等，協助工程師應用 TRIZ 開發產品（鄭稱德，2002）。 19.

(36) 二、TRIZ 的基本論點 Altshuller 從 1965 年到 1969 年的研究之後，發現只有 4 萬個專利具有創新性，其他的都是改良而已，因此他將創新性問題劃分成五個等級（Altshuller，1999）：第一級-解決方法明顯：僅應用本身專業領域熟悉的知識（佔 32%）。第二級-改進：要求系統相關領域內，不同方面的知識（佔 45%）。第三級-現有系統本質上的改進（解決矛盾）：要求系統相關領域外的知識（佔 19%）。第四級-是基於改變基本功能和進行原理，用突破性概念和技術，發展現有系統的新一代構想：要求不同科學領域的知識（低於 4%）。第五級-發現：一個本質上全新系統的發明或科學發現（低於 0.3%）。對於第一級，Altshuller （1999）認為不算是創新，而對於第五級，他認為「如果一個人在舊的系統還沒有完全失去發展希望時，就選擇一個完全新的技術系統，則成功之路和被社會接受的道路，是艱難而又漫長的，因此發明幾種增進的改進，是更好的策略」，他建議將這兩個等級排除在外，TRIZ 工具對於其他三個等級創新作用更大。其中，第二、三級稱為「革新」（innovative），第四級稱為「創新」（inventive）。三、TRIZ 的解題步驟應用 TRIZ 解決創意性問題的流程，首先從問題的分析開始。問題分析主要包括了確認最後理想化結果、確立矛盾衝突區、系統功能分析、及系統可用資源，其中的功能分析可依實務上的應用，細分為「技術系統分析」與「技術流程分析」兩大類。所遭遇的問題經過確認後，將這些問題詳細的整理記錄下來，再進行屬性分類找尋相對應的解決工具，在找到確認的解決方案後，接著就必頇針對這些解決方案進行評估，最常用的作法是採用 Pugh’s Concept Selection Method 來進行解決方. 20.

(37) 案的比較評估，以達成問題解決的目標，如圖 2-3。. 圖2-3. Pugh’s Concept Selection Method 資料來源：曾念民(2004). 「問題分析」包含的四個項目，分別為 1. 系統功能分析；2. 最後理想化結果；3. 系統可用資源；4. 確立矛盾衝突區，將這四點進行說明（莊錦賜，2001；莊錦賜，無日期）： 1.系統功能分析：分析系統、次系統及其元素，以功能運作格式加以分析修整，其目的在檢驗每一功能是否需要，又是否為系統中其他元素所能取代。如此將可突破傳統設計，降低成本及產品複雜性。 2.最後理想化結果：一個設計或製程發展，從某一起始點向最後理想結果之演進，一般稱為理想性，它可用價值方程式表示如下：理想性（I）＝（Σ 利益）╱（Σ 成本＋Σ 損失） 21.

(38) 目前引用雙正矩陣作為分析工貝，其步驟如下： (1)列出競爭系統(2)找出對立系統(3)建構雙正矩陣 (4)敘述技術衝突(5)敘述欲達成之最後理想系統。 3.系統可用資源：確認可利用之事務、能源、資訊，及其他在系統內或附近可取得之元素，與現有系統元素組合，加以改善。 4.確立矛盾衝突區：其目的在找出真正問題發生原因，此處所指之區域，一般為問題發生之操作時間與空間，換言之，必需知道抵觸發生真正地方與真正時間。四、TRIZ 的工具 TRIZ 的主要方法與工具共可分為四種：（一）39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則；（二）物質、場分析與 76 項標準解決方法；（三）科學與技術效應數據庫；（四）ARIZ（姜台林譯，2008；曾念民，2004；鄭稱德，2002）。以下分別對這四種方式做一說明。 (一)39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則 Altshuller 在觀察了大量的創造發明相關問題後歸納出一個重大發現，那便是「技術矛盾」。所謂的技術矛盾的存在是因為當嘗詴去改進一個技術系統參數 A 時，會使得參數 B 惡化，例如減少一個產品的厚度而使得它更輕薄，卻使得這個產品變得更易損壞，如果改用更好的材料，卻又會使成本增加…等等之類的問題。TRIZ 追求的是如何消除衝突，因此 Altshuller 針對最具創意的 40,000 研究中，歸納出 39 個參數所產生的技術矛盾特徵，並將此列成一個矛盾矩陣。為了解決這些矛盾，他總結出 40 個創新解題原則，分別針對每個矛盾衝突，給予幾項建議原則，直接選用相關原則，就可以找到解決問題的辦法。。. 22.

(39) 除了技術矛盾，TRIZ 還定義了另外一種矛盾—物理矛盾，所謂的物理矛盾是指在技術矛盾中，當增加一個有利變化參數 A ，同時造成一個不利變化參數 B 減少，假設只有一個可以改變的參數 C，在某些情況下希望它增加，在某些情況下卻希望他減少， Altshuller 把這種發生在一個參數本身的矛盾情形稱作物理矛盾。例如，軟體本身需要許多複雜的功能和選項，但同時卻又應該讓使用者容易和方便使用。（姜台林，2008；曾念民，2004；鄭稱德，2002）。 (二)物質—場分析（Substance – Field Analysis） Altshuller 提供了另一個用於分類創新問題和運算子的系統，稱之物質－場理論（Substance and Field Theory），或簡稱「Su-Field」。物質—場分析是 TRIZ 對於現有技術系統相關問題，建立模式的重要工具。技術系統中最小的單元由兩個元素，以及兩個元素間傳達的能量組成，執行一個功能，Altshuller 把功能定義為兩個物質（元素 S1 和 S2）與作用於它們中的場（能量 F）之間的相互作用，也即是物質 S2 通過能量 F 作用於物質 S1，產生的輸出（功能）。物質 S1、S2 可以是任何複雜程度的對象。為了快速構造物質—場模式，並解決基於技術系統演化模式的標準問題，TRIZ 提供了 76 個標準建模和解決方法，並將這些方法分為五類：類別 1.建立或破壞物質場。類別 2.開發物質場。類別 3.從基礎系統轉換到大系統或小系統，以至於微觀層次。類別 4.度量或檢測技術系統內一切事物。類別 5.描述如何在技術系統引入物質或場。(修改自曾念民). 23.

(40) 發明者首先要根據物質—場模型，識別問題的類型，然後選擇相應的標準方法集，每一次質－場分析所做的調整與修正，就意味著系統的轉變或變型，因此 Atshuller 建議系統欲進行改善時，可以從類似質－場分析中以類比的方式產生之（姜台林， 2008；曾念民，2004；鄭稱德，2002）。 (三)科學與技術效應數據庫（Scientific and Technical Effect Database）從 1965 年起，Altshuller 與他的工作夥伴開始以繪製質－場分析模型的方式，探討系統功能合作（Synthesis）的問題。當一個技術系統的需求被分解到最簡化的質－場模型時，它就必頇使用它僅使用現有的資源去實現或執行它的功能。針對這樣的情況， Altshuller 發展了一個科學效應的抽象模式，在這個模式中，效應被描述為兩個或兩個以上參數在一定的操作條件下所產生的彼此交互作用。為了可以有效的整理這些科學效應，Altshuller 在 1965~1970 年間與他的工作夥伴開始以「從技術目標到實現方法」著手建立所謂的效應數據庫（曾念民，2004；鄭稱德，2002）。效應數據庫是集中了包括物理、化學、地理和幾何學等方面的專利和技術成果，研究人員如果需要實現某個特定功能，該庫可以提供多個可供選擇的方法。在傳統的專利庫中，成果都是按題目或發明者名字進行組織的，那些需要實現特定功能的發明者，不得不根據與類似技術相關聯的人名，從其他領域（如物理、化學等）尋求解決方法。當一位發明家對他專業領域之外的事物所悉甚少時，那麼搜尋就比較困難。因此，根據科學與技術效應數據庫，發明者首先可以根據物質—場分析，決定需要實現的基本功能（技術目標），然後能夠很容易地選擇所需要的實現方法。. 24.

(41) (四)ARIZ（Algorithm to Solve an Inventive Problem）。由於現代發明家對於某些沒有明顯矛盾分明的複雜問題，不能直接依靠矛盾矩陣或物質—場分析解決，必頇分別對其進行分析與建構矛盾。Altshuller 整理出一套可供發明家遵循解決包含矛盾衝突創意性問題的系統，這套規則系統稱為「ARIZ」（曾念民， 2004；鄭稱德，2002）。 ARIZ 是為複雜問題提供簡單化解決方法的邏輯結構化過程，是 TRIZ 的核心分析工具。它隨著時間推移，出現了多個版本，主要的有 1977、1985 和 1991 版本，各個版本之間的差異，在於設計步驟數目不同。目前 85 版和 91 版均包括九個步驟（曾念民， 2004；鄭稱德，2002）：步驟 1：認識並對問題公式化，使用的方法是創新環境調查（ISO）。步驟 2：構造存在問題部分的物質—場模式。步驟 3：定義理想狀態和 IFR。步驟 4：列出技術系統的可用資源。步驟 5：向效果數據庫尋求類似的解決方法。步驟 6：根據創新原則或分隔原則，解決技術或物質矛盾。步驟 7：從物質—場模式出發，應用知識數據庫（76 項標準解決方法和效果庫）工具，產生多個解決方法。步驟 8：選擇只採用系統可用資源的方法。步驟 9：對修正完畢的系統進行分析，防止出現新的缺陷。(修改自曾念民) 五、近五年研究概況以下分別從 TRIZ 應用相關研究、TRIZ 與其他理論結合之研究、 TRIZ 國科會研究成案報告及 TRIZ 英文文獻進行資料整理，針於國內、. 25.

(42) 外近五年學者對於 TRIZ 各方面的研究進行各方面的初探，可以發現過去 TRIZ 的研究一直是學者們所重視學習領域，也確定本研究有著穩固的研究基礎。各相關研究整理如下：. 表 2-3 TRIZ 應用相關研究作者/ 標題/內容簡述年份林美秀 (2004). 運用 TRIZ 原理探討專利開發實例本研究由專利的要件及種類開始介紹，根據解決方案之需求，使用質場分析建立發明目標，再以此目標為導向，進行矛盾因素之平衡分析得到解決的原則及採用原理，根據此原理原則使用 Altshuller 矛盾表，以 39 個工程參數中找出欲改善參數及導致惡化參數，經對應後篩選出 40 個發明原理中適合的解決方法及途徑，並以三個摘自中國大陸之柔性齒條、傳熱壁、可攜帶式牙刷的實際專利案件，使用 TRIZ 方法來作驗證。. 陳世軸. 應用 TRIZ 方法建立手工具創新設計資料庫. (2004). 本研究利用 VB 環境建立設計資料庫，並以結合 TRIZ 方法和目標樹狀圖(objectives tree)發展出的評估方式，作為資料庫搜尋的引擎，當使用者輸入各項顧客需求的權重值，透過 VB 電腦程式的評估，快速的得到具有權重值的概念，輔助設計者取得合適的設計概念，以縮短設計過程所花的時間。. 高天志 (2005). TRIZ 法應用於工業設計構想發展之初探本研究利用已故的前蘇聯發明家兼工程師 Genrish Squlovich Altshuller 所提出的 TRIZ 法，以文獻資料分析法，加以整理、探討，並分析 TRIZ 與工業設計構想發展間的關係，再藉由德菲法（Delphi Method），與專家共同整理和應用 TRIZ 法中的 39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則，建構出一套適合於工業設計構想發展的輔助工具。. 26.

(43) 表 2-3. TRIZ 應用相關研究(續). 作者/. 標題/內容簡述. 年份鄭勝隆. 以 TRIZ 輔助汽車內裝產品設計之研究. (2005). 本研究主要目的為利用 QFD 方法將汽車內裝產品之需求轉換成代用特性，然後導入 TRIZ 創新原理來應用在汽車內裝產品開發上,並運用實例來驗證應用 TRIZ 方法，最後，建立「適用於汽車內裝產品設計的創新方法」。. 廖文進. 萃思 TRIZ 方法之實務應用-以液晶螢幕翻轉裝置為例. (2006). 本研究係以個人在液晶螢幕翻轉裝置既有的專利為例，探討萃思(TRIZ)方法應用於上述裝置後所開發的新一代產品。本研究應用萃思(TRIZ)領域中的矛盾矩陣表、39 參數、40 發明原則、演化趨勢與演化線圖、資料庫資源方法、理想性分析以及物質場分析，對上述裝置做一系統化的探討與改良；以改良後的新一代裝置提出專利申請，並已獲智財局核准通過。. 陳盈全. 半導體公司供應商品質管理系統之改善-運用 TRIZ 方法. (2007). 本研究針對半導體產業供應商之品質管理系統運用 TRIZ 理論與工具，有系統的來分析供應商品質管理五大範疇，現況所面臨的問題，以便提供解決之道及探討未來可能發展之模式。主要研究的方法為 TRIZ 解決問題架構，藉由個案資料與問卷調查及訪談的方式，進行個案分析以研究探討半導體公司供應商品質管理系統之相關問題。. 資料來源：研究者彙整。. 27.

(44) 表 2-4 TRIZ 與其他理論結合之研究作者/ 標題/內容簡述年份劉志成. TRIZ 方法改良與綠色創新設計方法之研究. (2003). 本研究藉由 TRIZ 矛盾表使用的改良，建立「積極或消極解決問題方法」與「單一工程特性對應的創新法則方法」，藉由探討環境效率要素與 39 工程參數的關聯，並與改良的 TRIZ 方法整合，發展出「TRIZ 創新法則應用於綠色創新設計的方法」。. 朱晏樟. 整合 TRIZ 與功能分析之設計方法研究. (2003). 本研究結合 TRIZ 方法之創新性與知識庫可保存資訊並更新的特性，利用 TRIZ 方法產生創新概念，並以功能分析將現有產品及創新概念轉換為系統化的基礎功能模型與功能元件模組。. 余亮模糊與 TRIZ 理論應用在 CMP 問題與決策系統之研究 (2004) 本研究旨在發展一個 CMP 問題與決策的知識推論系統，用於八吋矽晶圓拕光、層間絕緣層、IC 製程平坦化、金屬層和 DRAM 的拕光製程。系統採用本體論架構建構出相關的知識領域，再轉換成有用的工程資料庫，並利用 TRIZ 理論找出惡化項目解決方法，而且可經由 XML 檔案傳輸機制傳輸資料，系統不僅可獨立運作，更可連接其它系統或工程代理人。. 28.

(45) 表 2-4. TRIZ 與其他理論結合之研究(續). 作者/. 標題/內容簡述. 年份張祥唐. 整合 TRIZ 與可拓方法之綠色創新設計研究. (2004). 本研究係由三個綠色創新研究組成，包括：「整合 TRIZ 工具」、「整合可拓方法與 TRIZ 工具」與「加入考慮專利迴避設計要求」，最後建立了產品的設計資料庫，綜合各項論點發展一綠色創新設計輔助軟體 Eco-Design Tool，並以物元變換具備擅長解決矛盾事物的特性，由 TRIZ 矛盾矩陣與發明法則協助新設計實體的產生。. 溫敏智 (2006). FMEA 與 TRIZ 理論應用在動力手工具問題與決策系統之研究本研究採用本體論的概念將知識分類，再轉換成適合於推論引擎使用之工程資料庫。此外，利用 FMEA（失效模式與效應分析）進行工程上的分析，以找出所有潛在的失效模式，及可能產生的後果，並利用 TRIZ 理論審視 FMEA 的建議措施，找出改善惡化項目的解決方法，最後再返回 FMEA 審視此解決方法是否會引發其它的破壞模式。. 吳振民. 結合 TRIZ 方法與整合新產品創新流程方法進行產品綠色創新. (2007). 本研究以 iNPD 流程為骨幹來搜尋市面上具有潛在商機的各種商品，再結合了 TRIZ 方法的技巧來產生新產品的創意構想以進行產品的綠色創新設計。研究主要提出了「改良之新機會價值表」以彌補原始機會價值表在環境衝擊上的不足，並且提出了一套將 iNPD 與 TRIZ 聯結使用的手法與「新機會價值表與工程參數之相關對應表」。. 資料來源：研究者彙整。. 29.

(46) 表 2-5 近五年有關 TRIZ 國科會研究成案報告作者/ 標題/內容簡述年份整合 TRIZ 與可拓方法於產品綠色專利迴避設計之研究. 陳家豪 (2003). 本研究改良整合TRIZ 工程參數與世界企業永續發展協會所發佈之環境效率要素關連，並發展綠色創新設計流程；再以可拓方法與TRIZ 工具相整合，構築綠色設計發想與解決問題流程；最後，以專利侵害的角度研究TRIZ 方法與可拓方法切入專利迴避設計階段的時機與方法，並加入綠色設計概念，建立進階綠色創新設計流程。. 黎正中. 系統化創新發明理論（TRIZ/TIPS）在塗佈設備的應用-. (2003). 亞泰金屬的技術開發本研究根據TRIZ理論所示，先找出機構中的有效機能及有害機能，將所對應的衝突根據衝突表中所列出的前人解決方法，及發明原則，一一做學理上的推敲，配合經濟及實務，看是否可行，能否激發創意，若能，則還會經過設計詴驗後才算成功。. 張祥唐. 以 TRIZ 發展創新專利迴避設計程序—. (2004). 以隨身人體發電裝置設計為例成果報告本研究計畫的目標為以TRIZ發明問題解決方法為工具，將既有的專利迴避設計技法做進一步的改良，並建立一創新設計程序。此創新設計程序將可協助設計者發展具備獨特性與市場價值的優秀產品，同時可提高我國的研發能力與國際競爭力。為了驗證提出之創新設計程序具備實質的可行性，以隨身人體發電裝置的創新設計為驗證實例。. 30.

(47) 表 2-5. 近五年有關 TRIZ 國科會研究成案報告(續). 作者/. 標題/內容簡述. 年份劉志成. 整合品質機能展開、綠色設計準則與 TRIZ 創新法則於. (2004). 綠色創新設計之研究本研究導入綠色品質機能展開方法，探討「客戶需求、工程特性、零件機能」、綠色設計準則及39 工程參數的關係，並結合「單一工程特性的創新法則」方法，建立「整合品質機能展開、綠色設計準則與TRIZ 創新法則於綠色創新設計之方法」，協助設計師找到合適的創新概念，以開發或改善具市場價值的綠色產品。並且以本計劃建立的方法，進行案例分析，以驗證本研究建立之方法的可行性與實用性。. 資料來源：研究者彙整。. 表 2-6. 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理. 作者/年份. 標題/內容簡述. Wang. TRIZ theory and automotive safety systems development. (2005). 本研究目標有兩種。首先，我們證實TRIZ可以很成功的應用在汽車安全系統發展的過程中，而這在以前是從來沒被應用過的。其次，我們使用TRIZ 做為科技預測工具用來預料未來汽車安全發展的趨勢。這項任務是通過專利調查和S曲型來實施。經由S曲線，它幫助我們辦認汽車安全系統的當前發展階段並且辦明應該朝哪個新方式前進。. Yu (2005). An innovative engineering design model by the aid of TRIZ methodology and CAE technology 本研究提倡過程、方法和新科技的成果有關的加強改進產品發展。包括工程設計、TRIZ和CAE領域的理論。 (1)一種結合TRIZ和FEA設計對象分析的解決問題方法。(2)研究有效的參與問題的解決而完成的兩種專題研究。. 31.

(48) 表 2-6 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理(續) 作者/年份. 標題/內容簡述. Morgan. Environmental opportunities in conceptual design: Enhancing. (2007). the TRIZ database with ENERGY STAR products and functional models 本研究將會顯示出環境產品可以併入於TRIZ的資料庫(創造力解決問題理論)。主要利用TRIZ的39矛盾矩陣及40發明原則，在概念設計的觀念下，利用環保產品和功能模型提昇TRIZ資料庫。. Nissing. WOULD YOU BUY A PURPLE ORANGE?: TRIZ and. (2007). strategic inventing offer complementary ways to generate new product concepts TRIZ是一個在創新觀念世代能被廣泛接受的方法論，強調預測性方法和發展趨勢，而策略發明在觀念世代是一個更加強調差異和專利保護的補充(或互補)工具。本研究將TRIZ創新發明理論和策略發明理論進行結合，詴產生新的產品概念。. Zhang & Liang (2007). A conceptual design model using Axiomatic Design and TRIZ 本研究結合原則性設計和 TRIZ 創新發明理論，詴提出一種新穎的概念設計。如果這個設計被結合或違反某些設計的設限，就會有意料外的問題在這設計中出現。在這種情況下，為了減少設計的複雜性，本文提議使用分析等級過程去計算聯結效力。. Khomenko, Guio, Lelait,. A framework for OTSM-TRIZ-based computer support to be used in complex problem management. Kaikov. 本研究描述由 OTSM 發展出來的創新問題解決補充範例，並針對 OTSM. (2007). 電腦支援架構，應用簡單的例子進行描述，提出一個用來支援複雜問題管理的 OTSM-TRIZ 電腦架構。. 32.

(49) 表 2-6. 近五年有關 TRIZ 英文文獻整理(續). 作者/年份. 標題/內容簡述. Hua, Huang,. A method of product improvement by integrating FA with. Wang(2007). TRIZ software tools 本研究集合FA和TRIZ軟體工具的方法詴提出一個協助工程師尋找產品發展科技問題的創新解決方法。主要經由HOQ分析消費者需求來說明構成要素，接著以TRIZ 創新方法進行科技創新，最後將此方法應用在全自動機械洗衣機。. 資料來源：研究者彙整。. 本研究針對 2002 年到 2007 年之間的 TRIZ 相關研究進行整理，搜集之近五年 TRIZ 研究文獻資料共 23 筆，其中來源分為(1)國內學位論文；(2)國內國科會研究成案；(3)國外英文研究。經由研究者整理發現，近年來 TRIZ 相關研究角度大略可從四個角度進行分類，分別是(1)發明；(2)問題解決；(3)改良；(4)建構理論。現將針對資料來源及研究角度整理出表 2-7 如下，用以顯示出各個文獻來源之研究角度之分類。. 表 2-7. 近五年 TRIZ 研究概況分類角度. 發明. 問題解決. 改良. 建構理論. 總計. 國內學位論文. 6. 1. 2. 3. 12. 國內國科會. 2. 2. 4. 8. 國外英文研究. 1. 2. 4. 7. 總計. 9. 6. 11. 來源. 1. 資料來源：研究者整理. 33.

(50) 經由上表「近五年 TRIZ 研究概況分類」分類，可以得出以下要點：（1）搜集之近五年文獻數量各個來源略為平均；（2）國科會研究角度大多偏向 2 種以上（3）研究角度為「建構理論」的文獻最多；（4）研究角度為「問題解決」的文獻最少。本研究目的嘗詴利用 TRIZ 設計方法，發展出問題解決教學活動，根據上述第四要點：「研究角度為「問題解決」的文獻最少」，可藉此要點顯示出本研究是具有研究價值的。. 第三節. 節能減碳的 TRIZ 活動設計. 所謂「節能減碳」，就是降低能源消耗，減少污染排放。其本意蘊含著發展理念、發展道路、發展模式的創新和提升，是應對資源緊缺和環境承載能力有限的挑戰的必然選擇，是遵循人類社會的發展規律和順應時代發展潮流的戰略舉措（謝晶瑩，2008）。為了有效幫助學生學習節約能源及減少污染排放的觀念，本研究嘗詴以 TRIZ 為工具，進行節能減碳 TRIZ 活動設計，希望能培養學生完善的節能減碳觀念及產品創新問題解決能力。一、節能減碳的理念近年來環境品質的惡化，使得人類開始意識到環境保護的重要而所興起的環保理念。台灣在製造經濟奇蹟的帶動下，使得國民生活水準提高，國人對於物質生活的需求及奢靡的風氣也隨之提高，但人類夢想的實現，同時也帶來了大量難以處理的廢棄物、自然環境的破壞以及資源的浪費，而這些問題已不容忽視。近年來政府為了解決這些問題，大力鼓吹環境保護，但經歷了幾場風災人禍，突顯出大部份台灣人並未重視綠色環境與保設地球。然而「環境主義」與「綠色消費」已是國際性之趨勢，台灣無法孤獨於全世界之外（杜瑞擇，2002），唯有積極地從源頭建立產品環保化設計的方法與對策，並讓各行各業以本身之專業與信. 34.

(51) 念進行環境保護工作以降低自然的傷害，才有可能使生態恢復平衡。「750 種方法讓地球更乾淨」一書指出溫室效應、臭氧層的破壞、過度利用土地、酸雨、公害、生物絕種、廢棄物的問題等等這些人為所造成的環境問題。而動力能源的大量使用，亦延生出環境污染、全球增溫及能源危機等後續問題（李麗薰譯，1993）。這些問題不但影響生物界之演化，還關係著人類經濟的穩定性，使人們陷入在動力能源需求與節能減碳的兩難中，為了解決這些問題，Diehl 等人（2001）認為成功的綠色產品必頇能夠節省材料與能源並減少對環境的污染，成功的綠色產品不但紥有了創新的設計，同時也有效地減少了資源開銷，這是一個雙贏的局面。TRIZ 是蘇聯發明家兼工程師 Altshuller 與他的團隊，從專利文件的分析，所發展而成的一套創新發明問題解決理論，目前已漸為世界各國所重視，紛紛為工業界採用於產品開發的用途，為了能有效的製作出解決動力能源需求與節能減碳兩難的綠色產品，TRIZ 應是值得嘗詴的方法。二、節能減碳的 TRIZ 課程設計內容架構為了能有效的達到全民實施節能減碳的目的，政府近年來不停的宣道節能減碳的要項，包含綠建築、全民無車日、環保產品…等等。為了可以更加了解節能減碳該從那些角度去進行實施，研究者整理了近年來學者針對節能減碳所提出策略如下表 2-8：. 35.

(52) 表 2-8 節能減碳執行策略作者/年份. 標題/策略安利：節能減碳，清潔生產，創造綠色生活. 禾黎 (2007). 一、優化管理，依靠科技實現環保生產。二、清潔生產線，實現節能減碳。三、成立環保機構，建全機制，加強監管。四、參與環保公益活動，加上宣傳教育力度。推進節能減碳，構建和諧社會. 曾鳴 (2007). 一、. 協調節能調度和競價上網機制。. 二、. 將環保成本內部化。. 三、. 產業自備電廠。. 四、. 應用市場機制優先利用水電的問題。為節能減碳獻策. 馮之浚 (2007). 一、建立循環經濟規劃制度，明確政府績效評價考核和鼓勵，限制或. 禁止措施的具體要求。二、建立循環經濟評價指標體系和考核制度，杜絕一些地方重經濟增長，輕資源和環境保護的做法。三、建立循環經濟的標準、標識、標誌和認証制度，規範政府評價循環經濟發展狀況、依據和手段。四、建立以生產者為主的責任延伸制度，明確生產者應依法承擔其產品廢棄後的回收，利用和處置的責任。五、建立對重點企業資源節約和循環利用的定額管理制度，加強對鋼鐵、有色金屬、煤炭、電力、石油石化、化工、建材、建築、造紙、紡織、食品等主要工業行業的高耗能，高污染企業的監管。六、完善產業政策制度，規範和引導符合循環經濟要求的產業發展，限制高消耗，高污染行業的發展。七、建立政策激勵制度，調動各行各業的積極性，鼓勵走循環經濟的發展道路。八、建立明確政府、企業和公眾責任的有關制度，以充分發揮政府的主導作用，企業的主體作用和公眾的參與作用，形成推動循環經濟發展的整體力量。. 36.