基于TRIZ理論培養工科大學生創新能力的思考

摘要:創新能力的培養是工科大學生培養必不可少的環節。本文分析了目前大學生缺乏創新能力的原因，闡明了將TRIZ理論引入工科大學生的培養體系的必要性，指出了加強大學生能力培養TRIZ理論引入工科大學生的培養體系所需的培訓內容和采取的措施。并舉例說明通過TRIZ理論的學習能夠對大學生培養能力大大提高。

關鍵詞:TRIZ理論;創新;工科;大學生

中圖分類號:G642文獻標志碼:A 文章編號:1002-2589(2010)18-0260-02

當今的中國正處于高速發展期，創新正在被越來越多的企業所意識和重視，很多企業并不缺乏優秀的人才，但能設計出在世界上具有競爭力產品的人卻如鳳毛麟角。究根問源，企業真正缺乏的是擁有一套完整的、具體的、科學的創新理論和方法的人才。因此當代的高等教育應將學生創新能力的培養納入培養計劃，讓大學生掌握科學的、高效的創新方法是學生培養必不可少的環節。

TRIZ(theory of inventive problem solving)是由前蘇聯發明家協會主席根里奇·阿奇舒勒(Genrich S.Altshuller)于1946年提出的一套具有完整體系的發明問題解決理論和方法。通過大量的實踐證明TRIZ提供的創新設計理論和方法，已經成為產品開發中解決技術難題的有效工具。尤其在機械工程領域新產品的開發涉及到結構、外觀、性能等方面的創新。TRIZ告訴我們如何解決一個發明問題，是解決發明問題的一個工具，創新方法的傳授與培養恰恰是我國教育所欠缺的重要知識之一。通過基于TRIZ理論的創新能力培養將使大學生找到一個創造性解決問題的道路，一個創新的途徑，一個可以將發明當作職業一樣可從事的工作做一名合格的創新性人才。

1.目前大學生創新能力現狀分析

通過對大學生科技活動的調查，發現目前大學生創新能力不足，大學生在創新大賽的作品仿制居多，缺乏新意。究其原因有以下幾點:

(1)學生沒有足夠的時間

就目前實際情況看，大學生的主要精力是學習課程知識。由于課時多，學習任務重，學生沒有足夠的時間參與課外科技活動。

(2)學術氛圍不濃，缺乏有效的吸引力

從各學校舉辦的不同形式的大學生“學術講座”看，參加的學生人數相對不多，大部分學生參加都是學院或各系(院)的硬性要求或其他原因而去參加的。他們在聽報告過程中常常有一部分“小差”達不到預期的教育效果，與我們要求比較起來還有一定的差距。

(3)教師參與指導的少

專業教師的參與和指導是學生課外科技活動得以發展的保障。然而就目前情況來看，大多教師的參與積極性不高，參與指導學生科技活動的人較少。

(4)制度建設力度不夠

由于大學生科技創新活動起步較晚，當前大學生科技創新活動創新制度力度相對不足。

(5)創新意識淡薄，缺乏創新方法的培養

長期的應試教育，使大學生僅滿足在各類考試中取得好的成績，很少考慮參加科技活動搞發明創造，或者錯誤地認為發明是只有少數天才能做的事情，與自己無關。在大學生培養體系中沒有創新方法的培養，不知道發明是有方法可循的，因此，應將創新方法的培養納入大學生培養體系，激發大學生的創新熱情，提高自我創新能力，這必將推進我國成為創新型國家的進程。

2.將TRIZ理論引入大學生培養計劃的必要性

TRIZ理論的提出，其目的是研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則。該理論發現了一條重要規律，即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)。而對于一些可能從未遇到過的問題(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進行解決，同時反過來它又可以擴展類似問題的知識庫。通過對這些規律的綜合運用，可大大加快人們創造發明的進程，而且能得到高質量的創新產品。TRIZ理論理論認為，創新并不是靈感的隨意閃現和隨機的探索，創新發明的過程也不再是我們無法束縛與控制。它存在解決問題的一般規律，這些規律和原則可以告訴人們按照什么樣的方法和過程去進行創新，并對結果具有預測和可控制性。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通過遵循創新活動產生的客觀規律，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將對培養大學生的創新能力具有重要意義。人們如果掌握了這些規律，就能進行創新，并能預測創新，但是人的創新思維能力的培養與提高是一個漫長的過程，這就決定創造教育也應是一個由淺入深的實施過程，不能一蹴而就。因此，在今后的教學中我們可以通過在教學實踐中適當的引入基于TRIZ的創新理論，從而大大增強大學生對創新活動的認識，提高自身的創新能力。

3.基于TRIZ理論加強工科大學生創新能力采取的措施

首先，基于TRIZ的創新理論可以作為理工科大學生的選修課或講座，重點介紹其支持創新活動的基本原理和思想，以及一些應用該理論在工程實踐中解決問題的實例。具體培訓內容包括:培養學生對40個基本發明原理及擴展發明原理及其應用，深入了解熟練掌握阿奇舒勒矛盾矩陣在解決機械工程創新問題的應用;深入研究技術系統的進化法則，加強技術進化模式和進化路線的識別，快速發現技術系統的進化潛能;基于TRIZ進化理論的產品創新設計，根據技術系統的進化法則，建立產品創新設計過程統一模型，快速確定創新解，找到產品進化的位置，加強同學們在開發新產品時創新能力;加強同學們對物理矛盾和技術矛盾的理解，學會利用分離原理來解決創新問題。加強對物場分析的理解，初步掌握發明問題解決算法。

其次，深入研究TRIZ理論知識，在教師中組建TRIZ研究小組，開展TRIZ學術講座，收集有關學生創新培養的材料，完善TRIZ課件建設。在課程設計中提出一些實際的創新問題，指導學生應用TRIZ理論完成任務，重點在于使學生能夠理解該理論的意義以及與工程實際問題的結合，使他們能夠初步熟悉科學的、規范的創新活動流程，從而提高學生應用TRIZ理論解決創新問題的體驗，有目的地、系統地培養學生的創新意識和創新工作習慣。

再次，通過該課程還應該使學生明白當今科學技術發展的重要特點是既高度分化又高度綜合，在工程和生產實際中有許多急需解決而又未能解決的問題中，多數都涉及學科間的交叉和相互滲透。靠單一學科、單一方法是難于解決的，必須依靠多學科、多方法才能實現。結合本專業開設的專業課將TRIZ創新理論融入課程講授內容中增加創新實踐環節。在同學中建立TRIZ興趣小組，開展TRIZ理論在創新中的應用，尤其在機械產品創新設計方面進行培訓將技術系統的進化理論應用到新產品開發中。

最后，需要特別指出的是，雖然TRIZ理論為我們提供了一種有效的創新工具，然而，創新的前提仍然建立在設計者本人堅實的專業基礎、厚實的知識積累的基礎上。因此為了解決創新能力的培養，仍然必須強調大學生在本門學科上掌握堅實的基礎理論和系統深入的專業知識，并具有寬廣的知識面;掌握與本學科研究領域相關的理論和先進技術手段等。為了增加同學們對TRIZ理論的應用能力，增加教學投入，購買有關TRIZ應用軟件，培養創新興趣。

4.TRIZ理論對大學生創新能力提升

在全國大學生第三屆“創新杯”設計大賽中，3名來自天津大學工業設計專業的參賽大學生經過了系統的計算機輔助創新培訓，并將實現創新的有力工具——TRIZ理論及其方法運用到參賽設計方案中，設計的“城市烏蓬”酷似南方水鄉常見的烏蓬船，故取名為“城市烏蓬”，該觀光車以其造型新穎、結構富有創新性一舉奪得設計大獎，受到與會專家的一致好評。

參賽獲獎的作品是“無動力旅游觀光車設計方案”，旨在為上海世博會提供方便、實用、美觀的旅游觀光車設計方案，設計要求觀光車能夠搭載1-2名乘客，并要求為人力(無動力)車，能夠在熱鬧的觀光景區和人流如梭的大街小巷穿行觀光。這3名大學生運用國際先進的TRIZ創新理論以及計算機輔助創新技術(CAI)對觀光車進行結構設計創新，使觀光車既能在搭載游客時能夠提供足夠舒適的乘坐空間，又能在停泊時進行折疊最大限度縮小占用空間。

觀光車在產品設計方案中直接或間接運用到了TRIZ理論所包含的創新原理，使一輛看似簡單的觀光車蘊涵了給人極大驚喜的創新設想，并且在先進的創新理論的指導下，使許多難題迎刃而解。首先，在觀光車總體方案的確定上根據TRIZ理論40個創新原理中第17個創新原理:一維變多維(Transition Intoa New Dimension)中的“將一維直線運動的物體變為二維平面運動或三維空間運動”子項，考慮到觀光車載客需要穩定且不宜復雜的結構，于是初步確定觀光車采用三輪車的結構形式，實現載人和行駛。同時需要有支持整體變形，以縮小空間占用的結構，根據TRIZ理論第15個創新原理——動態特性(Dynamicity)中的“使不動的物體可動或可自適應”子項。在保持簡單實用的設計原則基礎上，選用平面四連桿機構中的平行四邊形機構作為一個變形核心部分。同時利用第7個創新原理——嵌套(Nesting)中的“把一個物體嵌入第二個物體然后將這兩個物體再嵌入第三個物體”子項實現伸縮折疊功能，可縮小兩個車輪之間的距離，達到使觀光車占用空間變小的目的。其次，在對觀光車驅動方案的選擇上運用了TRIZ理論的第13個創新原理:逆問題(DoItinReverse)。將鏈條驅動系統由后輪驅動改成了前輪驅動，使得后輪在進行折疊變形時結構最簡單也不易損壞，同時增加了觀光車的趣味性。

小結

當今大學生創新能力急待提高，TRIZ是系統化創新發明方法的觀念與技術，TRIZ建立一個能加強突破性思考的過程與創新思維方法，是提高工科大學生創新水平的一個利器，是創新思維培養的一條有效的途徑。TRIZ通過遵循創新活動產生的客觀規律，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將對培養本科創新型人才具有重要意義。所以，在工科大學生培養中，引入基于TRIZ的創新理論，培養大學生的創新思維，提高大學生對創新活動的認識和對創新方法的把握，提高大學生創新解決問題的能力。

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