基于TRIZ理論的創新人才培養探析

摘要：以“計算機網絡”這一課程教學為典型案例，探討了TRIZ理論應用于創新人才培養的可行性與重要意義。

關鍵詞：創新；人才培養；TRIZ理論；計算機網絡

0 引言

創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。面對當前國際金融危機帶來的大學生就業困難的挑戰，為了提高大學生的就業能力，如何高速、高質量地培養學生的工程意識、技術應用能力、職業適應能力、社會適應能力、創新意識和科技創新能力，使之既具備專業知識，又具有較強的實踐動手能力、職業適應能力和科技創新能力，成為我國高等教育界研究的一項重要內容。

創新來源于創新能力和創新思維，它反映了事物本質屬性和內、外在聯系，是一種新穎的、廣義模式的、可物化的心理活動，可通俗理解為人們從事創新時頭腦中發生的思維活動，具有主動性、目的性、預見性、求異性、發散性、獨創性、突變性等特征。創新教育是以培養人的創新精神和創造能力為基本價值取向的教育，是素質教育的一項重要內容，同時也是實現素質教育的基本途徑和有效方法。在創新教育過程中，創新能力的培養至關重要。授之魚、不如授之以漁。在創新能力的培養方面，向學生們傳授并使之掌握一套相對系統科學的創新理論，對開拓學生的視野、提高創新能力會大有幫助。

探索提高和培養創新能力的方法的努力從來就沒有停止過，并已取得了許多可喜的成果，如頭腦風暴法、6-3-5法、奧斯本檢核表法等。但這些方法在實際表現中并沒有預期的好，其主要原因是人們在發明創新中所使用的手段大多是手工的、無正式方法的、不協調的，雖然這些手段可有效地借用跨專業的知識、思維導向和集體智慧，但實質只是一種最好的試錯法，所提供的管理模式也不能確保成功，所產生的效果不可避免地要受到團隊成員個性和環境的影響。人們在尋找一種更加有效的創新方法，即當人們進行發明創造、解決技術難題時，只需遵循一定的科學方法和法則，就能迅速實現新的發明創造或解決技術。在這種背景下，創新原理系統體系——TRIZ理論應運而生。

1 TRIZ理論的基本概念與基本觀點

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)由前蘇聯著名發明家G.S.Altshuller及其同事提出，目的是找出人類在發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則。他們研究分析了世界近250萬件高水平的發明專利，綜合了多學科領域的原理和法則后，建立起TRIZ理論體系，發現了其中一條重要規律：將已有解決方法建立知識庫，問題可通過選擇類似的方法得到解決(類推)；而對于一些從未遇到過的問題(創新性問題)，也可以從現有專利中總結出設計的基本原則、方法和模式，通過應用這些方法和原則加以解決，同時反過來又可擴展類似問題的知識庫。綜合運用這些規律，可大大加快人們創造發明的進程，還能得到高質量的創新產品。

TRIZ理論的基本概念有兩個：技術矛盾和物理矛盾。所謂技術矛盾是指在一個技術系統中，當一個參數被優化時，另一個參數就會變差，例如計算機網絡的可靠性與有效性這兩個參數，當信息傳輸所占用的有效資源減少(有效性提高)時接收信息的正確率(網絡的可靠性)會降低。物理矛盾則是指同一個參數的兩個互相對立的特性，如溫度的冷與熱，幾何尺寸的長與短，計算機指令的定長格式與非定長格式。

運用TRIZ理論進行發明創新的關鍵是找出矛盾，分析矛盾是技術矛盾還是物理矛盾，然后利用不同的TRIZ工具，通過類比思考的方式，找到解決矛盾的思路。技術進化的過程就是不斷解決矛盾的過程。

TRIZ理論提出了求解創新問題的工具和方法：

(1)矛盾矩陣和40項創新原則。Altshuller從4萬個發明專利中發現只有39個參數可以形成技術矛盾，將它們置于一張表的行和列中構成39×39的矛盾矩陣；并總結了40項創新原則，對每個矛盾分別給出了幾項創新原則。研究人員只需根據矛盾直接選用相關原則就可找到解決問題的辦法。對物理矛盾，TRIZ通過分隔矛盾加以解決。主要分隔原則包括空間分隔、時間分隔、部分與整體分隔、按條件分隔。

(2)物質場分析與76項標準解決方法。物質場分析是TRIZ對與現有技術系統相關問題建立模式的重要工具。技術系統中的最小單元由兩個元素及元素問傳遞的能量組成，可執行一個功能(功能被定義為兩個物質(元素)與作用于它們中的場(能量)之間的相互作用)。為了快速構造物質場模式并解決基于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。

(3)ARIZ算法與求解問題步驟。在TRIZ理論中，通過解決創造性問題的算法ARIZ逐步實現問題過程化求解。問題求解包括9個步驟：①分析問題；②分析問題的模型；③描述理想的最終結果；④利用外部物質和場外資源；⑤利用知識庫解決物理沖突；⑥如果問題沒有得到解決，改變或重新描述問題；⑦分析消除物理沖突的方法；⑧將所求出的原理解具體化；⑨分析全過程的合理性。

2 TRIZ理論對創新活動的支持

創新思維能力的培養與提高是一個漫長的過程，這決定了創造教育是一個由淺入深的實施過程，不能一蹴而就。在傳統的創新技術法中，試錯法效率低下，而且浪費驚人，其它如聯想類推法、反向探求法、組合創新法、知識鏈接法等過于依賴人的悟性、靈感或個體的心智經驗，具有很大的隨機性和偶然性，可操作性不強，常人不易獲得成功。與以往的傳統創新技法相比，TRIZ理論是一種迥然不同的創新方法論，它把創新提升到了方法學的高度，在創新者尋找解決方案的過程中引導他們的思維，尋求簡單有效的解決方案，盡快、盡早地剔除復雜而效率不高的解決方案，從而找出更高效的解決途徑。因此，TRIZ理論不僅為發明創造提供了一種行之有效的工具和方法，更重要的是TRIZ遵循創新活動的客觀規律，為創新思維產生的主體(人)規劃一種有利于創新的重要素質和工作方法。學習和領悟這種方法對創新能力培養具有重要意義。

TRIZ理論對創新活動的支持主要體現在：引導設計人員進行創新思維、促使設計人員進行創新思維、幫助設計人員進行創新思維。

TRIZ理論具有以下幾個特點：

第一，廣泛的適用性。TRIZ理論具有普遍性的創新方法和規律，可廣泛應用到多個技術領域。

第二，通用、統一的求解參數。TRIZ理論通過矛盾矩陣對不同問題中所包含的各種矛盾進行統一、明確的描述，在矩陣的每一個節點上找到與該對矛盾相對應的創新原理，然后應用40條創新原理來啟發人們尋找解決方案。

第三，規范、科學的創新步驟。TRIZ創新原理提供了統一的創新步驟和思路，即將特殊問題歸結為TRIZ的一般性問題，然后應用TRIZ帶有普遍性的創新理論和算法尋求標準解法，并在此基礎上演繹形成初始問題的具體解。

TRIZ理論已經在歐美和亞洲發達國家、地區的企業得到廣泛應用，大大提高了創新的效率。據統計，應用TRIZ理論與方法，可以增加38％～100％的專利數量并提高專利質量和高達60％～70％的新產品開發效率。韓國的三星電子2003年在67個研究開發項目中使用了TRIZ理論，節約了1.5億美元，產生了52項專利技術。我國的中興通訊公司作為國內首家引入TRIZ理論的企業，僅對來自研發一線的25名技術骨干進行了為期5周的TRIZ理論與方法培訓，就在21個技術項目取得了突破性進展，6個項目已申請相關專利。

3 TRIZ理論在創新能力培養中的應用

創新理論和實踐都證明，創新能力是人的一種潛能，是人人都具有的一種能力，這種能力可以經過一定的學習和訓練得到激發和提升。與其他活動一樣，創新也具有自身一套內在的規律和方法。熟知和掌握創新規律與原理對于提升創新水平和效率都具有重要的價值。相比其它創新理論，TRIZ理論更具有普遍性、實用性和可操作性。因此，在教學中以TKIZ理論指導創新，是創新教育改革中的一條值得探索的途徑。將TRIZ理論應用于教學，可從以下兩方面著手。

(1)課堂內，將現有學科知識點與TRIZ理論相結合。

每講完一個基礎理論，進行創新思維技法和思維方法的訓練，可以采用TRIZ理論中40個發明創造原理中的一個方法，讓學生相互啟發，激發他們的聯想思維、想象思維、靈感思維，要求學生對基礎理論進行發散思維，指出他們想象中的應用，激活他們的創新意識，進而得到創新的成果。例如，“計算機網絡”一課中，一個計算機網絡應當有三個主要的組成部分：

①若干個主機，它們向各用戶提供服務；

②一個通信子網，它由一些專用的結點交換機和連接這些結點的通信鏈路所組成；

③一系列的協議，這些協議是為在主機之間或主機和子網之間的通信而用的。

由此可見，計算機網絡體系結構劃分正好應驗了TRIZ理論中40個發明創造原則中的第一個原則“分割原則”：(a)將物體分成獨立的部分；(b)使物體成為可拆卸的；(c)增加物體的分割程度。

在講解完計算機網絡的組成時，可以利用第三個原則“局部性質原則”(a.從物體或外部介質(外部作用)的一致結構過渡到不一致結構；b.物體的不同部分應當具有不同的功能；c.物體的每一部分均應具備最適于它工作的條件)來分析計算機體系結構。計算機網絡是一個涉及計算機技術、通訊技術等多個方面的復雜系統，網絡體系就是為了完成計算機之間的通信合作，把每臺計算機的功能劃分成有明確定義的層次，并固定了同層次的進程通信的協議及相鄰之間的接口及服務，將各層次進程通訊的協議及相鄰層的接口統稱為網絡體系結構。

又如，寬帶連接線水晶頭制作時，為了避免發生錯誤，直通線纜的水鏡頭兩端排序可以看到每對的顏色都不同。每對纏繞的兩根芯線是由一種染有相應顏色的芯線加上一條只染有少許相應顏色的白色相間芯線組成。四條全色芯線的顏色為：棕色、橙色、綠色、藍色。這就很好地體現了第32個原則“改變顏色原則”(a.改變物體或外部介質的顏色；b.改變物體或外部介質的透明度；c.為了觀察難以看到的物體或過程，利用染色添加劑；d.如果已采用了這種添加劑，則采用熒光粉)。

(2)課堂外，開設第二課堂，強化實訓教學。

重視實踐環節，提高學生實踐創新能力。為此，首先要深化課程設計的改革。實踐環節對培養學生的創新能力起著重要作用。實踐課程采用興趣組合、團隊合作、相互幫助和啟發的方式，使學生在實踐過程中激發對學科的興趣，對現有的問題提出創新性解決方案。其次進行實驗內容的改革，將實驗課程分為驗證性、綜合性、設計性等幾類，加強綜合性和設計性實驗的開設，這些實驗不再是書本知識的簡單重復，只有加入自己的創新思維才能完成實驗內容。實驗過程中放手讓學生去做，并尋找盡可能多的與實際問題相關的設計性實驗，如《計算機網絡》一課中的路由算法編程，復雜網絡組網等。同時允許實驗失敗，幫助學生分析原因，結合TRIZ理論中的相關原理總結教訓。

結合專業優勢，構建第二課堂，積極鼓勵學生參與創新活動，支持學生參加各級挑戰杯的競賽活動。例如由計算機網絡方面的教師精心研制的創新性和探索性的實驗項目，推薦參加項目立項、申報、審批、公示以及學生選修等方面工作，或吸收優秀的本科生參與到教師的課題中來，培養學生學會閱讀外文資料，學會查閱和檢索最新的文獻，收集整理研究資料，在創新實踐中培養學生的創新能力。通過第二課堂活動，可在豐富學生生活的同時，激發他們的實際創新能力。

4 結束語

TRIZ理論是一種建立在技術系統進化規律基礎上的問題解決系統，同時也是一個創新能力培養體系理論。以往的教學工作過于重視強調專業知識的傳授，缺少科學思維、科學方法方面的引導和訓練。因此，在強調創新人才培養、注重提高創新能力的今天，在教育和人才培養體系中推廣TRIZ理論，對提高學生對創新活動的認識和對創新方法的把握上，提高自身的創新能力有著重要的意義。有理由相信，當越來越多的學校引入TRIZ理論時，創新型的學生會越來越多；當越來越多的企業運用TRIZ理論時，創新型的企業會越來越多；當越來越多的國人了解TRIZ理論時，創新型的思維會擴散到社會的各個角落。