TRIZ理論及在項目教學中的應用

摘 要 TRIZ理論作為系統的方法論成功地揭示了創造發明的內在規律和原理，將其融合在項目教學之中，作為項目教學的重要內容，使學生掌握TRIZ理論，可很大程度上提高工程創新的速度，同時提高學生的分析能力及實踐經驗，在工程教育中具有很強的理論和實踐價值。

關鍵詞 TRIZ理論 項目教學 CDIO

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Application of TRIZ Theory in Project Teaching

Abstract TRIZ theory as a system methodology， successfully revealed the internal laws and principles of the invention， the fusion of project teaching as a teaching project， to enable students to master the TRIZ theory， can greatly improve the engineering innovation speedwhile improving the student's analytical ability and practical experience， highly theoretical and practical value in engineering education.

Key words TRIZ theory； project teaching； CDIO

0 引言

2004年底由美國工程院（NAE）與美國自然科學基金委員會（NSF）共同發起的“2020工程師計劃”發表了，《2020的工程師：新世紀工程的愿景》的報告認為未 來的工程師應該具備以下七項關鍵特征：分析能力、實踐經驗、創造力、溝通能力、商務與管理能力、倫理道德以及終身學習能力等。①CDIO高等工程教育模式作為“做中學”與“基于項目的教育和學習”的抽象表達和集中概括，項目教學是其模式的主線。TRIZ理論是科學系統的創新理論，擁有龐大的技術系統，具有規范的操作流程，具有很強的操作性和可重復性，將其融合在項目教學之中是CDIO高等工程教育培養工程人才創新思維和創新能力的必由之路。

1 TRIZ理論及其特點

1.1 TRIZI理論的內涵及核心思想

TRIZ理論由前蘇聯科學家根里奇·阿奇舒勒在 1946 年創立，是基于知識的、面向人的、有效的創新方法。②TRIZ理論包含著許多系統、科學而又富有可操作性的創造性思維方法和發明問題的分析方法。經過半個多世紀的發展，TRIZ理論已經成為解決新產品開發實際問題的成熟的九大經典理論體系之一。③矛盾、演化、資源和理想度是TRIZ理論的基礎。TRIZ理論的核心思想主要體現在三個方面：首先，無論是一個簡單產品還是復雜的技術系統，其核心技術的發展都是遵循著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。

1.2 TRIZ理論的特點

TRIZ 理論與無序無規律可循的創新方法相比，具有鮮明的特點和優勢。它系統科學地揭示了創造發明的內在規律和原理，快速確認和解決系統中存在的矛盾，而且它是在技術的發展進化規律及整個產品發展過程的基礎上運行的。④ TRIZ理論成功地揭示了創造發明的內在規律和原理，著力于澄清和強調系統中存在的矛盾，它的最終目的是完全解決矛盾，獲得最終的答案。TRIZ 理論提供了突破思維慣性的方法、技術預測的工具、解決問題的系統化方法等，能激發創造性思維，大大提高創新效率。⑤因此，在項目教學中引入TRIZ理論，進行創新理論教育，將是當前CDIO高等工程教育改革中一條非常值得探索的途徑。

2 TRIZ理論在項目教學中的具體應用

多年來，我們一直談工程教育中的創新教育問題亟待解決，課程體系和教學內容是人才培養的主要載體，什么樣的教學方法才能培養具有創新思維和能力的工程人才人？CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）。⑥將項目教學貫穿其中，以產品從設計到實現的生命周期為載體，進行工程人才的系統培養。本質上，TRIZ理論是通過總結創新活動的客觀規律而來，便于創新的工作方法，領悟和掌握這種方法對于工程人才的創新能力有著重要意義。從整體上把握TRIZ，TRIZ在項目教學中的應用分為三個層次：哲學層、方法論層和工具層（如圖1所示）。

2.1 TRIZ理論工具層，針對項目的探究式教學

對于剛入學的新生而言，一開始就接觸完整的項目不太合適，可以通過參觀學習基礎理論知識，進行TRIZ理論的系統學習，對工程學習和實踐有一個系統直觀的了解。三級項目是CDIO高等工程教育課程體系的基礎，針對于專業中的核心課程進行的專門的系統訓練，深化了學生對于專業知識的理解和應用，將專業知識與實踐能力完美結合，運用TRIZI理論對三級項目中的問題探討、研究、辯論，使得學生在探究過程中以問題為學習研究對象，通過TRIZ方法論中的發明原理、沖突矩陣、物場分析等工具，來系統地分析和解釋問題，獲得解決問題的答案并進行交流、檢驗和評價。

2.2 TRIZ方法論層，基于項目的討論式教學

在大二大三的學習中，可以選擇一些不太復雜的項目，項目周期適度，但要有針對性，二級項目作為整個課程體系的支持，訓練和鞏固TRIZ的知識。學生在學習過程中以項目作為分析研究的對象，通過對項目的分析、討論、決策，建立系統，通過TRIZ 的系統理論解決問題及矛盾，學會搜集相關信息，評估解決方案，做出最終決策。項目可以來源于實際的項目庫案，也可以是虛構的，但必須是符合現實復雜環境，只有這樣才能反映完整的項目應該包括的事件本身及其產生的原因、存在的問題和挑戰解決途徑和資源限制，學生將了解到作為真正的工程師將面臨的復雜境地和艱難的 抉擇不僅加深了對TRIZ知識的理解，而且掌握了知識的應用，通過學習有助于訓練和提高學生在復雜環境下運用TRIZ來解決實際工程問題的能力。

2.3 TRIZ理論哲學層，面向項目的參與式學習

學生在學習過程中以項目為學習研究對象通過參與工程項目開發研究的全過程，學會應用已有的知識選擇有效的方法和技術拿出解決項目任務的方案。學生在參與項目的學習過程中，在對TRIZ理論的知識方法完全掌握的基礎上，從系統的角度處理好局部和整體，個人與集體的關系。這樣，學生不僅可以對知識理論有進一步的理解和掌握，而且認知能力和完成實際項目的能力也得到提高。更重要的是，讓學生從哲學角度上建立系統，分析系統的資源矛盾從而找到理想解，使得學生能夠自主構思、設計、實施和運作整個項目，達到最后工程教育的最終目的，培養出合格的工程人才。

注釋

① 李曉強，孔寒冰，王沛民.建立新世紀的工程愿景——兼評美國《\"2020 工程師\"愿景報告》[J].高等工程教育研究，2006（3）.

② 書科.解決創新發明問題的理論——TRIZ 簡介[J].中國制筆，2009.4.

③ 張志遠，何川，張鵬.運用TRIZ 理論解決新產品開發中的沖突[J].工程設計學報，2003.4.

④ 丁俊武，韓玉啟，鄭稱德.創新問題解決理論——TRIZ研究綜述[J].科學學與科學技術管理，2004（11）.

⑤ 梁雪梅，支慶慶，谷斌.基于創新方法的高校學生創新能力培育研究[J].廣東科技，2010（11）.

⑥ Williams R Retooling.A historian Confronts Technological Change[M].Cambridge Massachusetts：MIT Press，2003.