大學生創新制作能力的培養模式探索

摘要：闡述目前大學生創新制作能力培養模式的不足，探討創新理論在實踐教學中的應用，分析大學生與工程技術人員創新思維的差異，比較中外大學生創新制作能力培養模式的不同，說明《機電產品創新與制作》教材的編寫思路。

關鍵詞：大學生；創新思維；創新制作；培養模式

“創新”從廣義上可分為科技創新、制度創新和意識創新（見圖1），創新制作屬于科技創新中的技術創新。

對學生來講，什么是創新制作呢？首先來看“技術創新”的概念。

技術創新，即創新的狹義概念，是1912年由熊彼特在《經濟發展理論》一書中提出的。他認為，創新就是“建立一種新的生產函數”，是把一種從來沒有過的關于生產要素和生產條件的“新組合”引入生產體系。熊彼特所說的創新，包括引進新產品、引用新技術（即新的生產方法）、開辟新市場、控制原材料的新供應來源和實現企業的新組織等五種情況。可見，創新制作就是制作本來沒有的東西。

熊彼特的“創新理論”所說的“創新”，是指一個過程，既包括新產品、新工藝的開發，也包括將這些開發成果轉化為生產力并在市場上得到實現的全過程。由于這種創新概念能夠較好地體現技術變革在經濟發展中的作用，有利于糾正科學技術與經濟相互脫節的弊端，促進技術與經濟的結合，故這種創新概念已經在聯合國經合組織、歐盟等一些有影響的國際組織中得到廣泛的認同和使用。

熊彼特的技術創新理論是科技與經濟結合的概念，或者說它首先是一個經濟學概念，然后才是科學技術方面的概念。因此，必須從技術與經濟的結合上才能深刻理解技術創新的內涵。技術創新是使發明成果向產品化、商品化轉化的過程。這說明創新制作只有以商品化為目的才有意義。

由上面的理論可知，創新制作就是以商品化為目的，制作本來沒有的電子、電氣、通訊等產品。對學生來說，至少是自己的創新，而不是從教材里來的實驗電路。

遺憾的是，大學的創新制作培養往往流于制作而沒有創新，培養過程流于制作過程而非創新過程，大量的創新制作教材只是告訴讀者一個產品或裝置的設計制作流程，而不能啟發讀者的創新能力。因此，我們在大學生創新制作能力的培養模式上進行了一些探索。

創新理論在實踐教學中的應用

創新理論內容較多，有的比較深奧，如何提煉、歸納，并且與適合學生的實際制作結合，是一個主要研究內容。

（一）各種創新理論

前蘇聯的TRIZ理論TRIZ是俄文創新性問題解決理論（теории решения изобретательских задач）的詞頭。系統沖突是TRIZ的一個核心概念，表示隱藏在問題后面的固有矛盾。如果要改進系統的某一部分屬性，其他的某些屬性就會惡化，就像天平一樣，一端翹起，另一端必然下降，這種問題就稱作系統沖突。典型的系統沖突有重量—強度、形狀—速度、可靠性—復雜性沖突等。TRIZ認為，發明可認為是系統沖突的解決。而一個問題解決的困難程度取決于對該問題的描述或程式化方法，描述得越清楚，問題的解決辦法就越容易找到。TRIZ中，發明問題求解的過程是對問題不斷描述、不斷程式化的過程。經過這一過程，初始問題最根本的沖突被清楚地暴露出來，能否求解已很清楚。如果已有的知識能用于該問題則有解，如果已有的知識不能解決該問題則無解，需等待自然科學和技術的進一步發展。

在教學中，把一些典型的利用TRIZ的創新制作實例拿來討論，學生很有興趣，表示這些創新思維的法則非常有用。學生漸漸意識到，創新是在一定的條件，如新穎、性價比、實用性等約束下解決矛盾的制作活動。經過討論、實際應用，這些法則成為可以接受的、行之有效的創新工具。

美國公理性創新設計理論公理性設計（Axiomatic Design）是美國以Suh為首的設計理論研究小組所提出的設計理論。該理論認為，設計過程如圖2所示。公理性設計理論的核心為：轉換過程中的功能與設計參數應滿足獨立性與最小信息兩條公理。如果這兩條公理能滿足，原理解是優化的解。公理性設計已有很多應用實例，美國一些企業及大學的學生采用該理論完成了一些產品的設計。

這一理論中的“獨立性”告訴我們，創新制作的困難在于找到一個或多個獨立的矛盾；“最小信息”告訴我們，盡管不同的人對同樣的問題有不同的解決方法，但最好的創新制作是性價比最優的制作。在教學中發現，學生欠缺這方面的思想，習慣于認為創新制作就是運用所學所知做出來即可。

日本的QFD（Quality Function Deployment）這個理論告訴我們，創新制作是來源于需求、并滿足需求的一個制作過程。所以，在教學中，首先要求學生拋開參考書，獨立思考，從生活中發現點子，發現能夠改善生活、帶來便利的新產品，然后按照設計過程來進行設計、制作。

德國的普適設計方法學德國的設計理論是優秀設計過程所積累的經驗的總結。該理論的典型代表是Pahl及Beitz的普適設計方法學（Comprehensive Design Methedology）。該設計方法學建立了設計人員在每一設計階段的工作步驟計劃，這些計劃包括策略、規則、原理，從而形成一個完整的設計過程模型。一個特定產品的設計可完全按該過程模型進行，也可選擇其中的一部分使用。

在該方法中，概念設計階段的核心是建立待設計產品或稱技術系統的功能結構。產品首先由總功能描述，總功能可分解為分功能，各分功能可一直分解到能夠實現為止。物料、能量、信號三種流作為輸入與輸出，將各功能有機地組合在一起就形成了產品的功能結構。

大學生與工程技術人員創新思維的差異

在教學中，我們體會到很多教師和工程技術人員容易理解的理論、方法，學生卻不理解，原因既在于知識積累不一樣，也在于創新思維與習慣不一樣，培養學生養成嚴謹的思維、制作習慣，減小他們與工程技術人員的創新差距顯得非常重要。

大學生與工程技術人員創新思維的差異主要在以下方面：首先，工程技術人員對市場了解，其制作面向實用的新產品，考慮性價比；而大學生往往把創新制作看成實驗。其次，工程師有較廣的知識面，包括人文方面，這對創新設計是有幫助的，有時甚至是必不可少的；但大學生知識面較窄，往往無從下手。再次，工程師有獨立解決問題的意識；而大學生比較欠缺這種意識，習慣于向教師請教。最后，工程師有嚴謹的設計制作習慣，重視過程和記錄，而大學生往往沒有。明白了大學生在創新制作方面的欠缺，就可以有針對性地進行教學，嚴格要求并且有根有據。

中外大學生創新制作能力培養模式的比較

德國的大學生創新制作培養的一個側重點就是制作實用的產品，大家協同作業，每個學生分擔的部分不多。比如完成一輛具有實用價值的摩托車的制作，每個學生分擔一個部件的設計制作。在這個過程中，學生的創新能力、制作能力都得到提高。現代社會分工精細化，要想有真正的創新，必須在自己的領域內精益求精，而不是什么都泛泛而談。

日本的大學生創新制作培養的一個側重點就是重視過程，嚴肅認真，從細節入手。我們在教學中發現，有不少學生認為創新就是創新思維。其實，從前面的創新理論可以知道，創新制作是把創新思維落到實處的費時費力的制作活動，不重視過程，不重視記錄和歸納總結，沒有對細節精益求精的態度，是不可能有好制作的。在教學中，很多學生的工作臺面沒有整理好，工具沒有維護好，這些都影響到制作水平，需要教師糾正這些不良習慣。

《機電產品創新與制作》教材的編寫思路

由于感到缺乏合適的創新制作類教材，我們考慮編寫《機電產品創新與制作》教材，以創新思維理論為出發點來組織教材。比如，可以分析一些典型的、成功的制作實例，說明思維過程、創新之處、制作難點等。

目前，相關教材有《創新設計思維與技法》（機械工業出版社，2004）之類的圖書，單純講解思維與創新方面的理論內容；有《機械創新設計》（機械工業出版社，2004）之類的圖書，主要講解基本機械結構設計的創新。這些書內容都很好，不過屬于基礎內容，不適合作為學生創新與制作的教材。教材應涉及機械、電氣、電子、通信、綜合裝置和系統、產品外觀等，應比較全面。在教材編寫上應突出創新，雖然是理工類教材，但也應增加思維創新方面的一些研究理論和人文思想。該教材不像一般的以學科內容、知識技能體系為主的教材，所以應將本身的制作項目作為載體，挖掘創新思維的內涵。

參考文獻：

[1]謝友柏，等，譯．公理設計：發展與應用[M]．北京：機械工業出版社，2004．

[2]呂仲文．機械創新設計[M]．北京：機械工業出版社，2004．

[3]羅紹新．機械創新設計[M]．北京：機械工業出版社，2003．

[4]李瑞琴．機電一體化系統創新設計[M]．北京：科學出版社，2005．

[5]陳歡慶．電子制作理論與實踐[M]．杭州：浙江大學出版社，2005．

作者簡介：

齊向陽（1969—），男，河南南陽人，深圳職業技術學院副教授，研究方向為創新制作技術、樓宇設備及智能化技術。