Triz發明原理在高職院校化學化工類課程中的體現

【摘要】Triz是利用矛盾原理解決發明問題的一種有效方法。其中Triz的40個發明原理是解決技術矛盾沖突的重要手段。本文總結了高職院?；瘜W化工類各類課程中，體現Triz發明原理的知識和內容，有助于教師在課堂教學中啟發學生，培養學生的創新思維。

【關鍵詞】Triz發明原理 高職院?；瘜W化工

目前，我國已經制定了建設創新型國家的戰略目標和總體部署。為了實現這個宏偉的目標，迫切需要社會培養大量創新型人才。高等教育是培養社會所需創新人才的第一陣地。尤其對于培養應用技術型人才為主的高職院校，更應勇于摸索，大膽實踐，努力將創新教育和培養創新型人才有機結合。常州工程職業技術學院首先在高職院校中引人Triz理論，并在人才培養工作中進行積極的探索和實踐。創新型高職人才的培養，關鍵在于訓練學生的創新思維。而這需要廣大一線教師在教學實踐中熟練運用Triz原理，并將專業知識與技能有機地結合。本文探討化學化工類課程的教學中如何滲透Triz原理，將創新思維的訓練融人普通的日常教學中。

一、Tfiz理論介紹

前蘇聯發明家G.S.Altshuller創立了“發明問題解決理論”Triz(Theory of Invenfive Problem Solving)理論。此理論是從250萬份專利中仔細研究，尋找規律，總結分析而得出。許多技術問題可以利用其他領域或相似問題的原理和方法得到解決，并且Triz認為發明創造是有規可尋的，有法可依的。

Triz理論傳人歐美之初，主要應用于產品設計等傳統技術領域。Triz與oFD(質量功能展開)和穩健設計并稱為產品設計三大方法。Triz作為系統設計方法。在許多大公司的產品設計與產品研發中發揮著巨大的作用。許多世界500強企業，如韓國的Samsung公司通過大力推廣Triz，并使公司在最困難的時期，渡過難關，立足市場。當前，Triz主要應用在產品設計領域，涉及機械設計、計算機輔助設計等工程設計領域，對于其他領域的應用和深入研究，還處于發展起步階段。

Triz理論的核心思想包括三個方面：第一，無論是一個簡單的產品還是復雜的技術系統，其核心技術的發展都是遵循客觀的規律發展演變的，即具有客觀的進化規律和模式；第二，各種技術難題和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；第三，技術系統發展的理想狀態是用最少的資源實現最大效益的功能。Triz理論與傳統的創新方法相比，優勢在于揭開了創造發明的內在規律和原理?？焖俅_認可解決系統中的矛盾。 Triz理論由九大經典理論體系構成，主要包括八個技術系統進化法則、最終理想解、39個通用工程參數與矛盾矩陣、40個發明原理、物理矛盾與分離原理、物場模型分析、發明問題的76個標準解、ARIZ創新問題解決算法、科學與技術效應庫。 Triz的40個發明原理主要是針對技術系統模型中的矛盾矩陣而設計的解決方案。主要包括分割法、提取法、局部質量改善法、非對稱法、組合法、一物多用法、重疊法、重量補償法、預先反作用法、預先作用法、預先防范法、相對法、逆向運作法、曲化法、動態法、部分超越法、多維法、機械振動法、離散法、有效作用持續法、快速法、變害為利法、反饋法、中介法、自助法、復制法、替代法、系統替代法、壓力法、柔化法、孔化法、色彩法、同質化法、自生自棄法、性能轉換法、形態改變法、熱膨脹法、逐級氧化法、惰性環境法、復合材料法。這40個方法蘊涵了豐富的思想，可以點燃人們創新思維的火花。下面以部分重要的創新原理在化學化工類課程中的體現進行介紹，使Triz在化學化工領域得到更加廣闊的應用。

二、Triz發明原理在化學化工類課程中的體現

以 高職高?；瘜W化工類專業基礎課程為例，如有機化學、分析化學、儀器分析、物理化學、化工原理等，具體闡述Triz的40個發明原理在化學化工知識的體現。以此拓展Triz在化學化工學科領域的運用。促進學生深入理解Triz原理，訓練創新思維。

(一)有機化學

“羰基化合物”這一章節需要介紹甲酸的性質，甲酸既具有酸性，又具有醛的還原性。這正體現了發明原LocalQuality(局部質量改善法)。由于甲酸含有羧基和醛基兩種官能團，因此該物質具有不同反應活性。手性化合物這一知識點，則體現發明原理——Asyra~netry(不對稱法)。手性物質即是物質不能與它的鏡像重疊，空間上具有不對稱性，沒有對稱面和對稱中心。經典的有機化學人名反應如曼尼奇反應的講解中，需引入“一鍋煮”反應的概念。所謂一鍋煮，即多組分反應物，同時加入到反應體系，不需分離中間產物，直接得到最終產物的反應體系。其實，這就是Triz發明原理中的組合

combination。人們將幾項操作組合在—起同時完成。相轉移催化劑在有機合成中應用比較廣泛，可使有機相與水相充分混溶，促使反應完全。這體現了中介法——Mediator。有機合成中，防止空氣中的氧參與反應，通入氮氣保護，不僅體現了預先反應作用Prior counter-action。而且體現了惰性環境——Inert environment。快速法——Skipping則是體現在有機反應中為了避免副產物的生成，迅速升溫到主反應所需要的反應條件。

(二)分析化學

在多種金屬離子混合滴定中，可以加入強配位劑，隱蔽干擾測定的金屬離子。準確測定待測離子。這種策略就是Triz發明原理重疊法——Nesting。滴定方式中返滴定法，即加入過量試劑，充分反應，再用另一種滴定劑返滴定過量的試劑。此方法與Triz中的逆向運作法——Inversion一致。滴定實驗中的各種指示劑，體現了第三十二條原理色彩改變法。

(三)儀器分析 質譜原理體現Triz發明原理第一條分割法(Segmentatlon)，分子在電磁場中被成碎片離子，根據碎片離子的質量，以及相應的裂解決規律，推測分子的分子量及可能的結構。 氣相和液相色譜法體現了提取

Extracfion的本質。即混合物具有不同的分配特性，在流動相的洗脫下，多次分配，最終達到分離的目的。在GPS凝膠色譜中，由于小分子化合物可以進入固定相的孔穴中，具有較長的保留時間。其中固定相就具有多孔結構。這與Triz發明原理第三十一條孔化法相一致。氣相的程序升溫和液相的梯度洗脫程序，體現了用曲線或非線性代替直線的球面法——spheroidality思想。紅外光譜法是依據分子振動過程中的能量變化而建立的分析方法，也體現了機械振動法。

(四)物理化學

Triz發明原理——形態改變法，體現在各種相態變化，如蒸發、升華等。另外，物理化學的熱力學平衡原理中，增加反應物的濃度，促進平衡右移則體現了部分超越法。

(五)化工原理

在立式反應器中，反應區間分成幾段，可以避免催化床的磨損。在投料反應之前，一般需要將固體大塊顆粒粉碎成細小顆粒，增加比表面積。其實，這就是樸素的分割法的原型，將物體分成幾個或若干個不同的部分。許多化工生產中，需要單元操作除去副產物，可以應用蒸餾法、溶劑萃取、重結晶和膜分離法。這些方法即從混合物中提取出純組分，也就是前面也提及的提取法。重結晶中可以預先加入晶種，氣體參與的反應，可先將氣體預熱。生產過程中常用的這些操作方法，都體現了Triz發明原理第十條預先作用法。 化學化工類的專業課程中，還有其他知識、技能也體現著Triz發明原理。本文不逐一介紹，僅以此期望得到廣大教師和學生的關注，能夠多思索Triz，多類比Triz。

三、結論

Triz的40個發明原理與化學化工相關知識、原理和技能有機地結合在一起，并得到了完美的體現。只是廣大教師和學生還不習慣用Triz的創新思維方式，進行思考和分析。因此，Triz理論在我國高等教育中亟須廣泛推廣。教師需要更新理念，優化教學設計，才能培育出合格的創新型人才。