基于TRIZ理論的研究性教學模式在應用型人才培養中的應用

陳 剛，宋義林，高樹枚，王冠然

（黑龍江大學，黑龍江 哈爾濱150080）

黑龍江大學機電工程學院作為新建的工科學院，將培養適合龍江經濟社會發展和企業需要的應用型高級技術人才定位為辦學和人才培養的總目標。為此，積極進行教學改革，探索應用型人才培養模式和課程體系建設，將研究性教學模式運用到了應用型人才培養教學中，并通過TRIZ理論創新方法的應用，培養了學生創新思維和創新能力，激發了學生的創造潛能，在高素質應用型人才培養教學模式的探索與實踐上取得了較好效果。

1.應用型人才培養目標的確立及當前培養模式存在的問題

國家的建設和發展要求高等教育培養多種類型的人才。例如，學術型人才，應用型人才，復合型人才等。其中，應用型人才側重知識應用與技術創新，能夠在社會生產、管理、服務的第一線解決實際問題。隨著我國高等教育大眾化的深入，社會對應用型人才的需求數量在增加、層次在擴展、培養陣營在擴大，應用人才已成為我國高等教育人才培養中的主要任務。應用型人才從層級的角度，可以分為三層：基礎層次技能應用型，主要由高職高專院校培養；中級層次知識應用型，主要由應用型本科院校和本科院校的應用型專業培養；高級層次創造應用型，主要由國家及部分地方重點大學來培養［1］。黑龍江大學機電工程學院成立于2005年，是一個綜合性地方重點大學新建的工科學院。學院根據社會需求、自身特點和辦學條件，將培養適合龍江經濟社會發展和企業需要的應用型高級技術人才作為學院辦學和人才培養的目標，努力開展高素質創新型應用型人才的培養。

當前，高等工科教育在應用型人才培養模式方面還不同程度地存在一些問題。在教學方式上，存在填鴨式和重知識傳授輕知識應用的問題，學生提出問題和分析解決問題的意識與能力欠缺，創新能力不足；在教與學的關系上，教師在教學過程中的主導作用過重，學生聽課跟著教師走，看書跟著教材走，考試跟著復習范圍走；在學習層次上，繼承性過多，創新性過少；在學習的情感上，應試型過多，興趣型過少［1］。總之，在教學過程中對學生的學習改革、學習引導不夠重視，學生的學習觀念、學習方法、學習興趣和學習狀態亟待指導和激發。為此必須更加強調學習程中的學生自主性、研究性、實踐性和創造性的培養。

2.基于TRIZ理論的應用型人才培養研究性教學模式的提出

研究性教學是教師以培養學生的研究意識、研究能力和創新能力為目標，通過教學過程的研究性，引導學生進行研究性學習，從而讓學生掌握知識、培養研究和創新能力的教學［2］，是學生在教師的指導下，以問題或課題為內容，以研究為手段主動地獲取經驗和知識的學習活動。對教師的教來說，研究性教學是要將科學研究的思想與方法融進教學過程。歸結到應用型人才培養，教學不再是簡單的知識傳授過程，而應使學生在比較系統地掌握本學科專業必需的基礎理論知識的基礎上，注重培養學生理論聯系實際、應用所掌握的知識和技術解決實際問題的實踐能力。使學生具備基礎較扎實、知識面較寬、能力強、素質高四個突出特點，尤其是具有應用知識進行技術創新和技術二次開發的能力，適應社會多樣化的需求［3］。

在提高學生的知識應用與創新能力中，讓學生系統地掌握科學的創新方法是十分重要的。我們在教學實踐中發現，基于TRIZ理論的研究性教學模式對培養應用型技術人才、提高學生的解決實際問題能力和創新能力比較有效。TRIZ理論是由前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年創立的，作為發明問題的解決理論，在軍事、工業、航空、航天等領域發揮了巨大作用。TRIZ理論可以幫助人們系統地分析問題，快速發現問題本質或者矛盾，準確確定問題的探索方向，突破思維障礙，打破思維定式，以新的視覺分析問題，加快人們創造發明的進程［4］，提高成功率。因此，在研究性教學過程中有計劃地讓學生學習和使用TRIZ理論，對提高學生的創新思維大有裨益。

3.研究性教學中TRIZ理論的具體運用

3.1 TRIZ理論在理論課課堂研究性教學環節中的應用

課堂教學是人才培養的基礎。在高校教學中，盡管目前理論課課堂教學課時逐步壓縮，實踐學時不斷增加，但仍然是主要的教學環節。提高人才培養質量，首先要向課堂要質量，要改革教學內容和方法。知識傳授和能力培養是人才培養的兩個方面，二者相輔相成。知識是能力的基礎，能力是對知識的運用。雖然能力的提升十分重要，但理論的傳授也不容忽視。采用研究性教學方式，讓學生以探究者的姿態，以問題為導向，并結合創新方法運用，主動思考地學習，是我們進行理論課教學方法改革的方向。

我們在機械設計制造及其自動化專業第四學期開設的機械原理和第五學期開設的機械設計課程教學作了一些嘗試。前四周授課主要介紹這門課程學習的主要內容，在講授規定的基本教學內容同時，講解研究性教學授課方法及要求，并對TRIZ理論相關內容做簡要介紹。在這一階段的教學中，教師可以要求學生課下對TRIZ理論等創新思維方法進行一定的了解學習，提供給學生一些電子版學習資料，推薦參考書籍目錄以及相關學習網站等，讓學生為后續的學習作準備。5～8周講授與問題討論結合，問題先由教師提出，一般為2～4個涉及課程學過的教學內容的問題。一般每周4個學時課程，安排3個學時講授，1個學時進行課上討論、發言。涉及到的TRIZ理論可以為創新思維方法、技術系統進化法則、發明原理等內容。將學生分為若干小組，以便課堂內外學習和討論，每個小組為4～6人。9～12周仍為講授與問題討論結合，但問題主要由學生自己提出，一般每個小組為1～3個涉及課程學過或尚未學過的教學內容的問題，一般每周安排1個學時進行課上討論、發言或答辯。涉及到的TRIZ理論可以為資源分析、技術矛盾與物理矛盾及物——場模型分析方法等內容。

在2012～2013學年開設的機械原理5～8周教學環節，教師提出“齒輪傳動機構改進發展方向”的問題，學生通過課堂上學習和課下查閱相關資料，并運用TRIZ理論中多屏圖思維法對齒輪傳動機構系統的當前、過去、未來，以及系統的子系統和超系統進行了分析，克服了思維慣性，使問題分析全面，提出許多超越常規的、有建設性的創新性觀點和建議。在2012～2013學年機械設計9～12周課程教學環節中，學生結合承擔的“床用腿部康復運動裝置”的創新課題，提出了液壓驅動裝置創新的問題，運用TRIZ理論中的空間分離原理，列出了物理矛盾和技術矛盾，提出了磁耦合力運用的設想，最終完成了無活塞桿磁力油缸的方案設計，想法大膽并富創新性。

運用TRIZ理論在理論課堂的研究性教學中還應注意以下的問題：

（1）研究討論應以問題為導向，教師提出問題應為涉及課程學過的教學內容，由易到難。學生自擬的問題可為涉及課程學過內容的問題，也可為涉及尚未學過的內容，但一定為涉及本課程內容。

（2）問題的分析和解決也應由淺入深，課上討論的問題可以延伸到課下再學習研究，但要適當。另外，課下布置的一般性作業最好與研究性問題結合，提高學習的系統性和連貫性。

（3）對TRIZ理論等創新理論的學習和運用，教師也應注意循序漸進，第四學期和第五學期教學運用上應有所側重，注意從各個方面對學生能力的培養。

（4）教師和學生提出的討論問題要預先做好設計，使這些問題涉及的相關理論能從各個側面進行探討，同時又要避免討論點過于寬泛，從而保證課堂討論的有界和有序。

（5）注意調動全體同學的積極性，盡可能使每一個學生都積極參與進來。課堂討論以組為單位展開，發言的學生應代表小組的意見，發言內容應事先在小組研究中進行過討論。為促進一些不愿思考、不想發言的同學動起來，采用小組發言人由老師隨機指定的方法，避免“搭便車”的現象。在自由討論環節，鼓勵同學自由發表見解，彰顯個性思維。課堂討論情況作為平時成績的主要參考依據。

3.2 TRIZ理論在實驗課研究性教學環節中的應用

近年來，實驗教學越來越受到重視。實驗教學不僅是理論教學的補充，更是在理論教學基礎之上的深入學習與知識運用，對于培養學生的科學思維、實踐創新和動手能力至關重要、不可替代。通過開展實驗教學改革，我們將研究性教學方式和創新理論運用引入實驗教學中，并對機械設計制造及其自動化專業的第三學期開設的機械工程材料與工藝學和第五學期開設的機械制造裝備設計的實驗教學做了試點。經過幾年的探索實踐和改進完善，逐步形成了具有本專業特色的應用型人才培養實驗教學方法，并取得了良好的教學效果。

在機械設計制造及其自動化專業的第三學期開設的機械工程材料與工藝學實驗課——材料硬度實驗測定實驗項目操作中，有的學生發現目前硬度計配置的試臺，不能對非規則形狀的試件定位固定。而調研結果證明實際生產和科學研究須要對非規則形狀的試件進行測量，如向生產商訂購特殊的非規則硬度測量夾具，則價格相對昂貴且操作難度大。學生根據硬度計測量非規則形狀的實際要求，首先確定了夾具設計的TRIZ最終理想解，并在查閱相關技術資料和分析總結的基礎上提出了金屬硬度測量非規則試件夾具的設計方案，申報了校實驗室開放基金項目，并獲得立項批準。學生根據學到的理論知識并結合TRIZ原理，確定了最終的技術路線，合理解決了測量精度與裝置復雜性和制造成本的矛盾，效果良好。該夾具結構簡單獨特，實用性強，具有較好的推廣應用前景，作品申報參加了第二屆全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽并獲獎。

在第五學期開設的機械制造裝備設計實驗課——車床結構剖析實驗項目教學中，學生就車床結構復雜、操作難度大，低年級學生進行創新制作時獨立操作較難控制、不安全等問題，運用TRIZ抽取原理，提出了簡化工業車床功能、結構，縮小體積，開發國產化微型車床的方案，并獲得當學年的校實驗室開放基金項目立項批準。近幾年來，我們在實驗教學中采用課上啟發提示，學生發現問題，初步分析問題，課下開放實驗室，學生利用課余時間來實驗室開展研究性學習，并且以實驗室開放基金項目為載體，引導鼓勵學生系統地利用TRIZ理論創新方法，分析和解決實驗中發現的問題，取得了較好的成效，已申請國家級、省級的大學生創新實踐項目和校級實驗室開放基金項目十余項。

3.3 將研究性教學模式“融入”學生課外創新實踐活動中

為進一步推動學生自主性、研究性學習，提高學生的創新實踐能力，我們將基于TRIZ理論的研究性教學模式“融入”到學生課外創新實踐活動指導中，使研究性教學與學生創新實踐活動相結合，已取得了較好的效果。例如，機械專業大一學生在參加校園清雪活動中利用TRIZ發明原理自制了手推式除雪車，并參加了2013年第二屆全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽，得到了專家的肯定與好評。

近年來，我們以全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽為載體，深入開展基于TRIZ理論的研究性教學活動，我們給參賽的學生舉辦講座和培訓，從作品選題、制作和申報書撰寫等多方面指導學生運用創新思維方法進行實踐與創新活動，學生的實踐能力得到了明顯提高，取得了可喜的成果。3年來，課題組教師共指導學生參加了9項全國“TRIZ”杯大學生創新方法大賽，獲大賽一等獎4項，最佳市場前景獎1項，三等獎3項，優勝獎2項，教師連續兩年被大賽評為優秀指導教師。實踐證明，課外學術科技活動及學科競賽對培養學生理論聯系實際、發現問題、解決問題的能力，激發學習興趣，提高學習自覺性的十分有效。參加過學科競賽取得成績的學生知識的實際運用和創造能力都得到了較大提高，在就業和考研深造方面的機會要高于其他同學。

4.取得的成效及體會

幾年來，我們在應用型人才培養的研究性教學模式的探索中做了有益的實踐和嘗試。我們鼓勵和引導學生運用所學到的理論知識并結合TRIZ理論的創新方法來發現問題、分析問題和解決問題，增強學生的學習主動性、研究自覺性和創新趣味性，有效提高了學生的知識應用能力和實踐、創新能力。將TRIZ理論的創新方法運用到研究性教學和創新活動中，對促進學生的研究性學習和獲得創新發明成果具有“催化劑”的作用，起到了事半功倍的效果。理論課與實驗課和創新課題的研究性教學與學生課外創新實踐活動有機結合，使學生系統的知識學習與實踐創新能力的培養相結合，循序漸進，優勢互補，創新了教學模式。當然，在教學實踐中我們的教學模式還有需要完善和改進的地方，如每個小組的學生數偏多，課堂時間有限，學生參與的廣度不足，難以制定統一的考核標準，教師投入的精力不足等。

研究性教學是一項綜合性的系統工程，它涵蓋教學過程的各個方面。下一步，我們將在改進前期研究存在問題的基礎上，鞏固已取得的成果，繼續擴大基于TRIZ理論的應用型人才培養研究性教學模式的應用范圍，逐步引入到學年論文、課程設計、工程訓練和畢業設計等教學環節，不斷完善高素質應用型人才的培養模式和培養方法，為經濟社會發展和企業技術進步提供有力的人才支撐。

［1］張德江.應用型人才培養的定位問題及模式探析［J］.中國高等教育，2011，466（18）：25.

［2］姚利民，史曼莉.大學研究性教學的必要性與可行性［J］.湖南師范大學教育科學報，2008，7（6）：62.

［3］干洪，徐達奇.更新質量觀念培養高素質應用型人才［J］.中國高等教育，2011，454（3-4）：53.

［4］劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用［M］.北京：北京大學出版社，2011，2.