TRIZ理論與大學生創新能力培養

摘要：TRIZ理論是一種系統性的創新設計方法，通過在理論教學、實驗教學、課程設計、畢業設計和課外科技活動等各個教學環節中融入TRIZ理論，探索培養大學生創新能力的系統性方法和途徑。

關鍵詞：創新能力；TRIZ理論；教學環節

作者簡介：曹賀（1978-），女，遼寧昌圖人，黑龍江科技學院機械工程學院，副教授；劉訓濤（1975-），男，黑龍江雞西人，黑龍江科技學院機械工程學院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150027）

基金項目：本文系黑龍江省高教學會“十二五”規劃課題“TRIZ理論在本科教學中的應用與大學生創新能力培養的研究”（項目編號：HGJXHC110906）、黑龍江省教育科學規劃課題“基于卓越工程師培養的本科畢業設計改革的研究與實踐”（項目編號：GBC1211109）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）31-0027-02

高校推行教學改革進行素質教育，構建新型人才培養模式，必須重點突出創新，必須堅持知識、能力和素質的辯證統一。專業知識的傳授是教育的主要內容之一，但知識不等于能力，更不等于綜合素質。理論教學包括基礎課和技術基礎課等一系列課程，實踐教學包括各類實驗、實習、課程設計、畢業設計等。[1]為適應新時期應用型人才培養的要求，必須要使創新能力培養貫穿于教學的每個環節。即將理論教學與實踐教學很好地融合，將創新能力培養貫穿其中。

一、大學生創新能力的培養有規可循

聯合國教科文組織叢書《教育——財富蘊藏其中》指出：“在社會和經濟迅速變革的世界里，可能更重視想象力和創造性。”大學生是創新人才的主力軍，蘊藏著強烈的創新潛能，需要去培養開發。大學生精力旺盛，朝氣蓬勃，樂于接受新事物，不愿意固守陳規，他們思想活躍，精力充沛，善于學習，創新欲望強。大學生這些積極的特點需要愛護并正確引導，培養、開發和挖掘大學生的創新潛能。

人的創造性是隨著人的大腦進化而進化的，其存在的形式表現為創新潛能，將創新潛能轉化為顯能，也就是創新能力，這就是創新的可開發性，即創新能力是可以激發和提升的，創新思維是可以通過訓練培養的。

TRIZ是解決發明問題的理論。TRIZ理論是前蘇聯阿奇舒勒等研究人員在分析研究了全世界250萬件專利的基礎上所提出的發明問題解決理論。TRIZ理論認為發明問題的基本原理是客觀存在的，發明問題具有可預見性。TRIZ研究人員發現，在一個工程領域中總結出的技術系統進化法則、發明原理及解決方案可在另一工程領域實現。[2]正是在進行這些研究的基礎上，形成了解決發明問題的系統化方法——TRIZ理論。其中的進化法則、40個發明原理、矛盾矩陣、物-場模型分析、76個標準解法、ARIZ等發明創造模型成為了開啟創新之門的“金鑰匙”。應用TRIZ理論時，首先要將待解決的問題抽象轉化為TRIZ問題，然后利用TRIZ的發明原理、標準解等工具，得出該TRIZ問題的解決方案模型，最后再通過類比應用轉化為該問題的最終解決方案。[3]

大學生的創新思維和創新能力的培養和開發可以借助TRIZ理論這個系統化的創新工具，將TRIZ理論融入到教學的各個環節當中，形成基于TRIZ理論的創新訓練框架。如圖1所示。

二、理論教學中結合TRIZ理論

創新能力是靠教育、培養和訓練激勵出來的。在課程教學中引導學生進行自我訓練，有意識地觀察和思考一些問題，如“為什么”、“做什么”、“應該怎樣做”、“是不是只能這樣”、“有沒有更好的方法”等。依托與日常生活及各行業聯系緊密“工程流體力學”和“液壓與氣壓傳動”等專業基礎課，在教學過程中引導學生思考現實生活中的各種現象，啟發學生根據需要提出問題，并采用發散性思維解決實際問題。[1]讓學生在課堂中用TRIZ理論進行思考、討論，拓展學生分析和解決問題的思路，激發創新意識，進行創新思維訓練。比如，在“液壓與氣壓傳動”課程中，適當地加入訓練學生發散思維的環節，請學生運用TRIZ中的發明原理及技術矛盾解決矩陣來設計某些液壓元件的改進形式，或改變回路的布置方式來實現同樣的功能。從而使學生更加深入透徹地了解和掌握課程內容。又如，在“工程流體力學”課程教學中，流體力學的現象很多，在講授流體力學現象的時候，不按常規的方式去解釋現象及其原理，而是采用科學發現的方式，通過現場實驗或flash動畫直觀展示流體現象的整個過程，引導學生觀察和思考，從而解釋現象，揭示其原理，這比灌輸式的教學方法更能使學生印象深刻，同時鍛煉了學生分析和解決問題的能力。

三、實驗教學中引入TRIZ理論

綜合性設計性實驗主要是用來培養學生綜合運用所學理論分析問題和解決問題的能力。[4]這些實驗不同于驗證性實驗，需要學生充分發揮創新思維能力對實驗進行設計和分析。比如，在液壓傳動綜合實驗的教學中，首先由學生自擬實驗方案，選取實驗元件，設計回路。其次在液壓系統仿真軟件Automation Studio下進行系統模擬，該軟件具有對液壓系統虛擬設計、模擬、測試、分析等功能，通過模擬可以進一步完善、修改液壓系統的設計及分析等工作。最后在我校力士樂液壓實驗臺上安裝、調試系統，并進行相關參數測試。在綜合性設計性實驗的教學中引入TRIZ理論，啟發學生的創新思維來完成實驗內容。同時，鼓勵學生找出現有實驗方法的不足，怎樣利用這些不足？這樣可以幫助他們發現有價值的內容，提出改進的方向，增加系統的理想度，指導學生應用TRIZ理論中消除矛盾的規律找出可行性方案。

四、課程設計和畢業設計中應用TRIZ理論

課程設計是在學完本課程后，進行一次學習設計的綜合性練習。通過課程設計使學生能夠運用所學的基礎課、技術基礎課和專業課的有關理論知識及生產實習等實踐技能達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。在課程設計中指導學生應用TRIZ理論給出不同的設計方案，并對所設計的方案進行分析。

畢業設計作為本科階段的最后一個綜合性教學環節，為培養學生的創新能力提供了充分條件和施展空間，而TRIZ理論為學生進行發明創造提供了一種行之有效的工具和方法，能夠激發學生的創造力，解決技術問題和實現創新開發。在畢業設計環節，針對畢業設計題目給出不同的設計方案，并按照TRIZ理論解決問題的原則和程式對所設計的方案進行分析、技術和物理矛盾的闡述、矛盾矩陣描述、TRIZ理論創新原理解決方案等。并利用計算機輔助創新設計平臺Pro/Innovator對所設計的系統進行創新設計實踐，從而進一步提高學生創新潛力。

五、課外科技活動為平臺推動TKIZ創新理論的實踐

組織本專業的創新設計競賽，如機械設計創新設計大賽、流體力學創新設計大賽等，為學生的創新實踐提供機會。創新設計競賽的題目可以是學生根據實際需要自己擬訂的，可以是教師科研項目相關的設計題目，也可以是解決生產實際和現場問題的題目。創新設計競賽要在組織、指導、管理和考核等方面形成激勵和監督機制。學生參與創新設計競賽能充分發揮想象力，探索出創新的設計思想，進而形成創新作品，整個創新設計過程包括選題、構思、設計、制作、撰寫報告等，設計的完成過程就是反復的批判、創新和改進的過程，這對于培養學生的創新能力有著重要的現實意義。

結合黑龍江省組織的“TRIZ”杯大學生創新設計大賽，給學生提供一個探索知識和實踐鍛煉的平臺，引導學生利用TRIZ創新原理解決生活中的實際問題。“TRIZ”杯大學生創新設計大賽是由黑龍江省科學技術廳、黑龍江省教育廳、黑龍江省科學技術協會、黑龍江省知識產權局等單位聯合舉辦，由黑龍江省技術創新方法研究會、黑龍江省生產力促進中心、哈爾濱工程大學、哈爾濱工程大學國家大學科技園承辦的，自2010年來每年舉辦一次。目的是為了落實國家科技部、發展改革委、教育部、中國科協聯合下發的《關于加強創新方法工作的若干意見》“繼續推進有利于培養學生團隊意識和創新精神的大學生競賽活動”的要求，更好地推進學生科技創新工作上水平，大力培養具有創新精神和實踐能力的創新型人才，促進“TRIZ理論”在省內高校的推廣，加強教育與產業之間的聯系，更好地將創新方法應用到實際科技創新中，從而較大程度培養學生的創新精神和實踐能力。其作品可以是自行提出的論文創意和設計制作的參賽作品，也可以是根據企業委托設計，運用“TRIZ”創新方法做出的新穎的、獨特的、具有一定實用價值的發明設計方案。

鼓勵大學生科研立項，指導學生應用TRIZ理論提出問題、分析問題、解決問題。大學生科研立項有利于調動大學生開展專業學習和科學研究的主動性、積極性，激發大學生的科研興趣、創新思維和創新意識，提高創新實踐能力。大學生科研立項的實施過程也是大學生創新能力培養的綜合訓練，培養學生提出、分析和解決問題、工程軟件應用、科學實驗、論文和報告撰寫等方面的綜合能力。

六、結束語

“創新人才培養體制”已經列入國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010～2020年）中，通過在教學的各個環節中融入TRIZ理論，研究培養學生創新能力的方法和體系是實現本科生創新能力培養的有效措施，其中理論教學和實驗教學中結合TRIZ理論是培養高質量創新人才的基礎。這個階段是初步認識和應用TRIZ理論解決實際問題、進行思維拓展和訓練并形成TRIZ創新思維的階段；課程設計和畢業設計中應用TRIZ理論是培養創新精神的良好途徑，本階段是基于TRIZ理論的創新思維和創新能力的成型階段；課外科技活動融入TRIZ理論是培養大學生創新能力的有效措施，本階段是TRIZ理論創新能力的綜合應用階段。在教學的各個環節應用TRIZ理論培養大學生創新能力還需要進一步科學化、體制化，形成創新訓練的體系。

參考文獻：

[1]曹賀，孫月華，趙存友，等.機械設計專業創新訓練體系的構建與實踐[J].實驗技術與管理，2011，（7）：171-173.

[2] 張旻翊. TRIZ：讓普通人成為發明家[EB/OL].[ 2007-11-21]. http：//www.triz.gov.cn.

[3]劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用[M].北京：北京大學出版社，

2011：1-13.

[4]李海燕，趙汗青，高興海，等.實驗教學創新的研究與探索[J].實驗室研究與探索，2009，（8）.

（責任編輯：王祝萍）