基于TRIZ理論的液壓與氣壓傳動課程教學模式研究

【摘 要】筆者針對液壓與氣壓傳動課程教學中存在的問題，提出將TRIZ理論引入到教學中，以培養學生創新精神和提高創新能力為目標，構建基于TRIZ理論的課程教學模式，將創新教學與理論教學和實踐教學相融合，通過案例分析了TRIZ理論在課堂教學、課后作業、實驗教學和課程設計中的應用，證明了該課程改革教學模式的可行性。

【關鍵詞】TRIZ 液壓與氣壓 教學模式 創新教學

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2012）22-0008-02

液壓與氣壓傳動技術是機械設備中發展速度最快的技術之一，與機械傳動、電氣傳動并列為三種主要傳動方式。液壓與氣壓傳動課程是機械類專業必修的專業基礎課，是一門理論性和實踐性都很強的課程，其教學質量和學習效果直接影響學生的專業素質和專業能力的培養。

液壓與氣壓傳動課程教學中，主要存在學生重視程度不夠、理論性較強、理解困難、考核方式單一及作業枯燥等問題，使得學生學習興趣不高，疲于應付，學習效果不理想。為了提高教學質量，培養學生的學習興趣，提高學生分析問題和解決問題的能力，在液壓與氣壓傳動教學中引入創新理論和創新方法教學是一種有效的途徑。

TRIZ理論是一種發明問題的解決理論，其理論體系主要包括技術系統進化法則、40條創新原理、技術矛盾矩陣、物理矛盾的分離方法等。TRIZ理論已經廣泛應用于機械、電子、管理、教育教學等各個領域，并且取得了較好的效果。在液壓與氣壓傳動教學中融入TRIZ理論，有助于提高學生發現問題、解決問題的能力及創新能力。

一 構建基于TRIZ理論的課程教學模式

液壓與氣壓傳動的教學環節主要包含理論教學和實踐教學兩大教學環節，實際操作中又可以劃分為課堂教學、課后作業、實驗教學和課程設計四部分。課堂教學主要以傳授理論知識為主，注重學生對基礎知識的掌握程度；課后作業重在對課堂教學的復習和預習，以鞏固理論知識為主要目的；實驗教學往往以理論教學的輔助手段出現，對于多數學生來說，還是為了加深對理論知識的了解；課程設計主要是培養學生對知識的綜合運用能力。傳統的教學模式更注重于各教學環節之間的融合，側重學生學習能力和動手能力的培養，往往忽略了學生創新能力的培養。

創新能力是新世紀人才必須掌握的一種能力，創新人才的培養必須貫穿于高等教育全過程，在課程教學中融入創新能力的培養，在教學環節中增加創新教學環節是高校培養創新人才的重要組成部分。

創新教學環節以創新能力培養為主，重在培育學生的創新意識，提升開展研究性學習的創新素質。創新教學環節是理論教學與實踐教學的深化與提高，有利于培養學生的創新精神，提高學生的創新能力?；诶碚摻虒W、實踐教學和創新教學的課程教學模式，共同支撐起整個高校人才培養體系，貫穿于高校教育教學的全過程（見下圖）。

二 TRIZ理論在液壓與氣壓傳動教學中的應用

1.TRIZ理論在課堂教學中的應用

在課堂教學中引入TRIZ理論，將TRIZ理論融合在課堂教學的各個環節中，有利于改善課堂教學環境，活躍課堂氣氛，提高學生思考問題的能力。

技術系統進化論是TRIZ理論的重要理論之一，認為產品和生物系統一樣是按照一定的規律在發展和進化的，與生物進化論和社會進化理論并稱為三大進化理論。TRIZ理論總結處理了完備性法則、能量傳遞法則、動態性進化法則、提高理想度法則、子系統不均衡進化法則、向超系統進化法則、向微觀和場應用進化法則及協調性法則等八大技術系統進化法則。

在教學中引導學生應用技術系統進化法則分析問題，可以幫助學生更好地了解產品及其技術系統的進化規律，預測產品未來的法則趨勢。例如，在介紹液壓與氣壓傳動系統組成的時候引入完備性法則（一個完整系統必須由能源機構、執行機構、傳動部件和控制裝置組成，缺少一部分的系統是不完整系統，會被競爭者的產品所替代而不能長久地生存下去），進而提出“根據完備性法則，液壓與氣壓傳動系統能夠由哪幾部分組成”的問題，引導學生思考液壓系統的組成并確定各組成元件。

在介紹液壓與氣壓傳動優缺點的時候，先引入向微觀和場應用進化法則，講解機械傳動、流體傳動、電氣傳動三種傳動方式的進化發展，再引入能量傳遞法則（技術系統的進化應該沿著能量流動路徑縮短的方向發展，以減少能量損失），與機械傳動和電氣傳動相比較，引導學生分析液壓與氣壓傳動的優點。

2.TRIZ理論在課后作業中的應用

課后作業是課程教學中的重要組成部分，加深了學生對理論知識的掌握程度。但高校絕大部分學生對于課后作業有一種抵觸情緒，認為是課堂教學的翻版，枯燥無味。在課后作業中引入TRIZ理論，鼓勵學生結合創新方法開展課后作業，增加課后作業的多樣性、趣味性，有利于提高學生的積極性，獲得更豐富的知識。例如，在介紹液壓與氣動技術的發展過程中，要求學生完成“依據TRIZ理論八條技術系統進化法則，結合相關資料分析液壓與氣動技術未來的發展趨勢”的作業，注重學生資料查詢、理論應用等方面能力的培養。

在介紹液壓泵、液壓馬達和液壓控制閥過程中，引入基于技術系統進化法則的產品成熟度預測理論，要求學生分組以中國知識產權局專利庫為基礎進行產品技術成熟度預測，并且以論文的形式提交作業。既拓展了學生的知識面，又有助于學生培養檢索能力，同時在分析專利的過程中，幫助學生了解產品的結構原理和產品未來的發展趨勢。有效解決了傳統課后習題作業枯燥乏味的問題。

3.TRIZ理論在課程設計中的應用

課程設計作為液壓與氣壓傳動課程必不可少的組成部分，是課程教學過程最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節，主要考查學生對理論知識的綜合分析和應用能力。在課程設計從選題、開題、結題到答辯的整個過程中，融入創新設計的理論方法有助于培養學生的創新能力和創新精神。

選題是整個課程設計過程中的首要環節，是做好課程設計的前提和基礎，對課程設計的質量有直接的影響。鼓勵學生應用創新方法參與選題，對提高學生的積極性有重要的幫助。如在選題中可以引導學生應用TRIZ理論的技術進化定律和需求進化定律，針對目前企業對液壓與氣壓傳動的要求進行選題，要求學生應用信息交合法拓展選題的多樣性等。

在學生確定課程設計題目之后，可以鼓勵學生應用TRIZ理論的功能模型分析系統所能實現的功能，研究系統中存在的諸如生產率和價格、物體產生的有害因素和裝置的復雜程度等矛盾問題，并且用TRIZ解決矛盾的解決方法研究此類問題，以實現創新設計，提高課程設計的整體質量。

4.TRIZ理論在實驗教學中的應用

實驗教學是實踐性教學環節中的重要組成部分，通過課程實驗，可加深學生對課本概念和理論的理解與掌握，更重要的是培養學生發現問題、分析問題和解決實際問題的能力。

液壓與氣壓傳動課程的實驗教學主要存在著實驗教學內容和教學模式陳舊等問題，在實驗教學中引入TRIZ理論有利于優化教學內容、改進教學方法。例如，在實驗設計過程中，結合TRIZ理論的需求原理、進化原理和創新原理，講解“組合式液壓與氣壓傳動綜合教學實驗臺”的研制原理，鼓勵學生在此基礎上，根據傳統的奧斯本檢核表法和TRIZ理論的組合創新原理進行實驗設計，并且用解決技術矛盾和物理矛盾的方法分析實驗過程中出現的矛盾問題，尋找解決問題的方案。在實驗教學中引入TRIZ理論，對培養學生的實踐和創新精神具有巨大的促進作用，從根本上改變了液壓實驗課的教學方式，為培養復合型、創新型人才打下了堅實基礎。

三 結論

TRIZ理論已經廣泛應用于高等教育的各個領域，在高校創新人才培養、課程改革中起到了巨大的推動作用。以TRIZ理論為基礎，把TRIZ理論的創新理論和創新方法引入到液壓與氣壓傳動課程教學的各個環節中，探索TRIZ理論在各教學環節中的應用，為學生提供思考的空間，讓學生真正參與到教學過程的設計中來，為創新人才的培養提供了一種有效途徑。構建的基于TRIZ理論將創新教學和理論教學、實踐教學相融合的課程教學模式，可以推廣到其他課程改革中，對整個機械類專業課程體系的改革具有重要的指導意義。

參考文獻

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〔責任編輯：龐遠燕〕