一想三創

培養青少年的原創能力

『一想三創』四階段實現(跨領域想像為核心)

(一)運用跨領域想像發現現象、發現問題、提出問題與想像未來(學習如何搜尋探索與思辨)

(二)運用創意產出獨創性方法解決問題(學習創意技法)

(三)開始動手做產出創新作品解決所提出的問題(參加發明展學習彙整專家與廠商意見)

(四)思考專家與廠商意見修正作品實現商品化(創業首部曲)

跨領域想像創新方法核心教材研發

一、跨領域想像學理依據

 (一)想像力

      想像力比知識更重要,因為知識是有限的,而想像力概括著世界上的一切,推動著進步,並且是知識進步的源泉。嚴格地說,想像力是科學研究的實在因素。提出一個問題往往比解決一個更重要。因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已,而提出新的問題,卻需要有創造性的想像力,而且標誌著科學的真正進步(愛因斯坦Albert Einstein)。

(二)跨領域學習

      近年來的跨領域對談及跨領域學習主要目的是希望在多元碰撞中激發創意,英國高等教育學院(HEA),以跨學科的想像:用創意的方法來解決“邪惡的問題”辦理研討會,活動力求在跨學科解決問題的背景下培育新的知識和創意方法的理解。“邪惡問題’,廣泛定義,是幾乎不可能解決的,由於它們的複雜性的社會或文化問題。臺灣大學也成立智慧生活科技整合與創新研究中心,積極推動跨領域與想像力人才培育,更提出專門專精不再是職場保證,如何拓展優勢,同時培養觀察體驗與設計思能力,並能進行跨領域溝通,才是未來多元世代缺一不可的能力。

(三)創意等級

      TRIZ(發明問題解決理論) 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,因此他在1999年將創新性問題劃分成五個等級:第一級—解決方法明顯:只是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 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,其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)。

表1.TRIZ發明層級

發明層級 內 容 說 明
第五級 新發現 可產出新領域、新學說
第四級 新的觀念,本質外的發明,在科學中找答案,而非在技術中 跨領域的創新系統
第三級 主要改進,本質內的發明 單領域的技術創新
第二級 已存在系統的少許改善
第一級 外觀修改,參數調校,技術上無創新

*台灣在第三級的單領域的技術創新做得很好,所以世界有品牌的公司喜歡用台灣元件。

*但是台灣公司想擁有自己的品牌,其創新產品應以達到第四級以上的創新系統才有機會。

二、教材核心理論研發-跨領域想像創新思考模式(2015年系統性創新研討會中發表)

     TRIZ 僅對第二到第四級有較佳的創新方法理論發展,但針對第五等級『發現』未提出具體理論,從個人指導多件發明展與科學展作品經驗中,認為唯有運用『跨領域想像』才能達到TRIZ所提的第五等級。

     運用跨領域想像創新思考模式,可以突破單領域或跨領域合作之技術瓶頸,甚至會意外發現原先無法理解的諸多現象,產出創造性的新問題及解決問題的新方法。本創新思考模式說明如下:

步驟1:運用某個領域的知識或技術『想像另一領域的問題或未知現象』

如圖2所示,假設 B領域有無法突之技術瓶頸問題,甚至無法理解的諸多現象,用A領域知識或技術想像B領域問題及現像。

圖2.跨領域想像示意圖

步驟2:進行跨領域想像實驗

圖3所示,B領域問題及現像,用A領域知識或技術所想像的方法進行實驗。

圖3. 進行跨領域想像實驗

步驟3:分析跨領域想像實驗結果

圖4所示,分析跨領域想像實驗結果,會有(可以解決B領域問題)、(無法解決B領域問題)兩種結果。可以解決B領域問題當然很好,但是要注意實驗過程中,所發現的新應用及新現象。

圖4. 分析跨領域想像實驗

步驟4:拓展實驗過程中所發現的新應用及新現象

圖5所示,拓展實驗過程中所發現的新應用及新現象,其中以新現象最為珍貴,因為它會讓你拓展該領域的新視野,產出新的問題,讓你成為提出新問題的關鍵人物;而新應用可擴增該技術的運用市場。

圖5. 拓展實驗過程中所發現的新應用及新現象

跨領域想像創新方法實例介紹

一、植物維管束的電模型建構

想像來源:突發奇想用電的方法救樹(跨領域想像)意外發現樹幹有電容效應

『植物維管束的電模型建構』榮獲高中組生物科:特優、研究精神獎、團體合作獎

二、運用導電漆』取代凹凸不平的導盲磚

想像來源:運用聲音聽覺來取代腳底凹凸不平

其中RA > RB 可使以下設計的導盲杖發出不同音量辨別直行或轉彎

圖8. 視障同胞手杖改裝示意圖

三、植物偵測人體系統的互動裝置

想像:有一次聽生物老師說,病蟲入侵時會啟動防禦機制合成抗生物質避免感染,甚至會通知周邊的樹。(想知道樹如何傳訊號)

想試看看盆栽與盆栽間可以傳輸信號?

意外發現盆摘與人體之間有電場互動

四、運用植物做非接觸型人體運動偵測

五、基因改造與非基因改造黃豆豆漿之電性差異研究

想像:

  1. B領域知識與技術
    基因改良黃豆做成豆漿有危害人體疑慮。
  2. B領域的問題與現象
    基改黃豆與非基改黃豆泡水後外觀的差異,發現基改黃豆容易裂開及外皮剝 落。
  3. 用A領域的知識與技術想像
    基改黃豆泡水後容易裂開,表示其分子結購 較弱,斷裂後勢必產生帶電離子,非基改黃豆泡水後不易裂開,表示其分子結構較強,這兩者之間是否存在電特性的差異。

簡易型快速辨別基因改良與非基因改良豆漿裝置

2015IEYI世界青少年發明展台灣區選拔賽南僑化工特別獎第二名

六、餐飲與電子結合的創意托盤

訓練平衡與速度的創意訓練托盤

尚有多項作品因未申請專利不便發表,敬請期待