導(dǎo)入TRIZ創(chuàng)新方法的模擬電子技術(shù)教學(xué)改革

伍學(xué)珍+陳光會(huì)+姚開武

【摘要】通過(guò)將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)的教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，運(yùn)用所掌握的資源解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新萃智理論TRIZ電子技術(shù)教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）06C-0141-03

TRIZ（萃智）是前蘇聯(lián)科學(xué)家和發(fā)明家阿奇舒勒帶領(lǐng)1500多名專家，經(jīng)過(guò)50多年對(duì)250萬(wàn)份專利搜集、研究、整理、歸納、抽取和總結(jié)，建立起一整套體系化、實(shí)用化解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系（TRIZ），中文翻譯為“萃智”。

表1TRIZ發(fā)明問(wèn)題解決理論體系

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則 理論基礎(chǔ)

技術(shù)系統(tǒng)/技術(shù)過(guò)程 矛盾 資源 理想化 基本概念

物場(chǎng)模型 功能分析 矛盾分析 資源分析 分析工具

發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)解法 科學(xué)原理知識(shí)庫(kù) 技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理 物理矛盾分離方法 求解工具

發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ） 解題流程

專利的分析、提取、歸納、總結(jié) 理論來(lái)源

TRIZ理論研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過(guò)程中，所遵循的科學(xué)原理和法則，曾譽(yù)為前蘇聯(lián)的“國(guó)術(shù)”和“點(diǎn)金術(shù)”。蘇聯(lián)解體后流入西方，世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)在研發(fā)過(guò)程中，全面導(dǎo)入TRIZ理論體系。而我國(guó)中興通訊公司于2003年導(dǎo)入，2009年全球PTC（專利合作條約），中興申請(qǐng)量增量排名全球第一。

一、導(dǎo)入TRIZ理論體系教改課程的選擇

如何將TRIZ理論體系導(dǎo)入到高職課程教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生從個(gè)體到整體，從微觀到宏觀，完整、系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，是當(dāng)前探索的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)電類專業(yè)課程體系的分析，選擇模擬電子技術(shù)課程作為教改項(xiàng)目，模擬電子技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的技術(shù)鏈中，處于輸入輸出口的環(huán)節(jié)，將非電量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)處理，如圖1所示。對(duì)于數(shù)字信號(hào)時(shí)代，成熟模擬電子是通信和自動(dòng)化系統(tǒng)必需的技術(shù)，為電類專業(yè)必修課程，將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)教學(xué)改革，通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程，承載萃智的理論基礎(chǔ)、基本概念、分析工具、求解工具、解題流程。開拓和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)問(wèn)題的邏輯分析流程，構(gòu)建系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的科學(xué)方法，從而將創(chuàng)新思維方式遷移到后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，為今后形成獨(dú)立思考、分析和解決處理工程技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)。

二、TRIZ萃智創(chuàng)新方法導(dǎo)入教學(xué)的過(guò)程

TRIZ萃智是解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系，源于對(duì)專利的分析，是高效分析處理工程技術(shù)問(wèn)題的實(shí)用方法。模擬電子技術(shù)技術(shù)性已發(fā)展完善，主要功能處理非電量轉(zhuǎn)化為電量的信號(hào)處理（信號(hào)放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換），產(chǎn)生電路處理過(guò)程中所需的信號(hào)（正弦、非正弦），而模擬電子技術(shù)概念和理論抽象，技術(shù)問(wèn)題隨機(jī)，確立模擬電子技術(shù)教學(xué)有難度，通過(guò)導(dǎo)入TRIZ萃智在模擬電子教學(xué)過(guò)程，尋找化解難題的方法，探索解構(gòu)和重構(gòu)模擬電子技術(shù)內(nèi)容的教學(xué)模式。

（一）技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則導(dǎo)入

TRIZ理論認(rèn)為:技術(shù)系統(tǒng)遵循一定的客觀規(guī)律進(jìn)化，如同生物系統(tǒng)經(jīng)歷幼年期、成長(zhǎng)期、成熟期和老年期4個(gè)階段，各階段發(fā)展速度及實(shí)現(xiàn)功能不同，形成進(jìn)化S形曲線，如圖2所示。技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化完成4個(gè)階段后，必然會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)系統(tǒng)來(lái)替代它，如此循環(huán)。

圖2S曲線技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則

信號(hào)的電壓和功率放大是模擬電子技術(shù)的主要電路，而創(chuàng)新是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源，解決問(wèn)題。分析問(wèn)題在理論支持下，針對(duì)技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)和完善具體描述，對(duì)資源的性能進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后用所掌握的資源性能實(shí)現(xiàn)或完善技術(shù)系統(tǒng)的功能。模擬電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能兩種方式是發(fā)明新器件和改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，發(fā)明新器件是進(jìn)化的飛躍，常用為改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，表2為功率放大從基本的電壓放大電路到集成功率放大器的技術(shù)進(jìn)化路線，如圖3到圖11所示。

表2功率放大器技術(shù)進(jìn)化與功能參數(shù)關(guān)系

階段 性能參數(shù) 電路 存在問(wèn)題 改進(jìn)功能

1 能工作 圖3 效率低 降低靜態(tài)工作點(diǎn)

2 能正確工作 圖4-5 失去半波 提高效率

3 最大性能 圖6-8 交越失真 稍提高工作點(diǎn)

4 最大功率 圖9 電壓放大低 提高功率輸出

5 最佳可靠 圖10 零點(diǎn)漂移 加入前級(jí)差動(dòng)放大

6 最低成本 圖11 電路復(fù)雜 集成化生產(chǎn)

（二）物-場(chǎng)模型分析工具導(dǎo)入

TRIZ萃智創(chuàng)新方法分析問(wèn)題工具，將復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾種矛盾模型，如圖12所示，不同矛盾都有相應(yīng)分析工具，物-場(chǎng)模型（如圖13所示）是基本的一種，萃智（TRIZ）理論指出，一個(gè)有用的技術(shù)系統(tǒng)必須遵循最小的系統(tǒng)模型，具備三個(gè)必要的元素:兩種物質(zhì)和一個(gè)場(chǎng)組成，物質(zhì)S1通過(guò)一定的方式作用于物質(zhì)S2，TRIZ萃智認(rèn)為作用的方式稱為場(chǎng)F。物質(zhì)S1通過(guò)場(chǎng)F對(duì)物質(zhì)S2作用，共有四種作用結(jié)果：1.有用并且充分相互作用；2. 有用但不充分相互作用；3.有用但過(guò)度相互作用；4.有害的相互作用。解決方案:模型修整；轉(zhuǎn)換；物質(zhì)與場(chǎng)的變異；在兩個(gè)物質(zhì)之間增加物質(zhì)或（場(chǎng)）一種作用方式。

圖12萃智問(wèn)題分類分析

功率合成器是實(shí)現(xiàn)多個(gè)功率源疊加，當(dāng)兩個(gè)功率源不平衡時(shí)（如兩節(jié)使用時(shí)間不同的電池串聯(lián)給負(fù)載供電）或移動(dòng)基站兩扇不同方向的天線接收同一手機(jī)的信號(hào)，為提高信號(hào)接收功率，將兩路信號(hào)疊加，典型TD-SCDMA分集接收技術(shù)。物質(zhì)S1（兩個(gè)功率疊加）通過(guò)場(chǎng)（電流作用）于物質(zhì)S2負(fù)載，有用但不充分，當(dāng)兩個(gè)功率不平衡（不相等），其中大功率源在給負(fù)載供電同時(shí)給小功率電源充電，這樣負(fù)載獲取的功率更少，解決的方法是在兩個(gè)物質(zhì)之間者，增加一種物質(zhì)（傳輸線變壓器），通過(guò)傳輸線自耦作用，動(dòng)態(tài)地比較兩個(gè)功率源大小，將差值通過(guò)假負(fù)載吸收，而兩個(gè)相當(dāng)?shù)墓β试疮B加作用于負(fù)載的功率大大提高。

（三）矛盾和創(chuàng)新原理求解工具導(dǎo)入

TRIZ歸納出39種通用技術(shù)參數(shù)，技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)39種中的一些參數(shù)，描述技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，而創(chuàng)新是對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行改善，技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)具有相關(guān)性，當(dāng)改善某個(gè)參數(shù)時(shí)，與之相關(guān)的參數(shù)會(huì)惡化，TRIZ理論核心是將定性描述的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為定量的一對(duì)對(duì)技術(shù)參數(shù)的矛盾，通過(guò)查詢矛盾矩陣，對(duì)應(yīng)定義的技術(shù)矛盾方格內(nèi)，列出類同技術(shù)矛盾的專利使用最多的創(chuàng)新原理編號(hào)，作為解決方案的應(yīng)用類比。當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)具有不可調(diào)和的需求，就出現(xiàn)了物理矛盾。比如說(shuō)，要求系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)既要出現(xiàn)又不存在，或既要長(zhǎng)又要短，或既要大又要小等。相對(duì)于技術(shù)矛盾，物理矛盾是一種隱藏更深入，更尖銳的矛盾，產(chǎn)品開發(fā)的后期必須加以解決。解決方法:主要為分離原理，包括空間分離，時(shí)間分離，條件分離，個(gè)體與整體分離原則等。如圖16所示電壓放大電路，電子電路需要直流電源工作環(huán)境，但處理的信號(hào)為交流信號(hào)，所以對(duì)于電壓放大電路而言，對(duì)直流電源即需要為三極管提供放大偏置，但又不希望直流淹沒(méi)小電壓的交流信號(hào)源，所以通過(guò)電容隔直流通交流實(shí)現(xiàn)條件分離。

（下轉(zhuǎn)第192頁(yè)）

（上接第142頁(yè)）

TRIZ認(rèn)為不同行業(yè)在解決問(wèn)題使用的原理相同，歸納出40個(gè)創(chuàng)新原理，如組合原理：將相同或相關(guān)的功能在空間或時(shí)間上組合。如圖17所示電源電路由整流、濾波和穩(wěn)壓三部分組成，節(jié)省PCB板空間，防止電源電路對(duì)信號(hào)處理電路干擾。

三、結(jié)束語(yǔ)

TRIZ萃智是一種迥然不同的創(chuàng)新方法，解決復(fù)雜問(wèn)題有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程，如圖18所示，將待解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題模型，然后用萃智分析工具（物場(chǎng)模型、技術(shù)矛盾、物理矛盾、知識(shí)庫(kù)、科學(xué)效應(yīng)等）尋找創(chuàng)新原理，專利查詢出解決方案模型，最后從中根據(jù)資源分析確定最終的解決方案。通過(guò)在模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)中導(dǎo)入TRIZ的基本概念、分析工具、創(chuàng)新原理，從專業(yè)基礎(chǔ)課程開始，為學(xué)生構(gòu)建發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維方法，學(xué)習(xí)解構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維；掌握分析問(wèn)題的科學(xué)方法；運(yùn)用解決問(wèn)題的科學(xué)工具。創(chuàng)新方法TRIZ萃智為解決問(wèn)題提供了方向性、有序性和無(wú)可比擬的可操作性。將一個(gè)狀況模糊的原始發(fā)明問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題模型，構(gòu)想其理想解，直至最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

我院從2003年開始參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，導(dǎo)入TRIZ創(chuàng)新方法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣，激發(fā)參賽的潛能，2007年我院獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)的三位學(xué)生在汽車電子技術(shù)等行業(yè)自主創(chuàng)業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］黃躍華.模擬電子技術(shù)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009

［2］趙敏，胡鈺.創(chuàng)新的方法［M］.北京：當(dāng)代中國(guó)出版社，2008

［3］根里奇·阿奇舒勒.實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的TRIZ訣竅［M］. 哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2008

（責(zé)編丁夢(mèng)）

【摘要】通過(guò)將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)的教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，運(yùn)用所掌握的資源解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新萃智理論TRIZ電子技術(shù)教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）06C-0141-03

TRIZ（萃智）是前蘇聯(lián)科學(xué)家和發(fā)明家阿奇舒勒帶領(lǐng)1500多名專家，經(jīng)過(guò)50多年對(duì)250萬(wàn)份專利搜集、研究、整理、歸納、抽取和總結(jié)，建立起一整套體系化、實(shí)用化解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系（TRIZ），中文翻譯為“萃智”。

表1TRIZ發(fā)明問(wèn)題解決理論體系

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則 理論基礎(chǔ)

技術(shù)系統(tǒng)/技術(shù)過(guò)程 矛盾 資源 理想化 基本概念

物場(chǎng)模型 功能分析 矛盾分析 資源分析 分析工具

發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)解法 科學(xué)原理知識(shí)庫(kù) 技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理 物理矛盾分離方法 求解工具

發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ） 解題流程

專利的分析、提取、歸納、總結(jié) 理論來(lái)源

TRIZ理論研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過(guò)程中，所遵循的科學(xué)原理和法則，曾譽(yù)為前蘇聯(lián)的“國(guó)術(shù)”和“點(diǎn)金術(shù)”。蘇聯(lián)解體后流入西方，世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)在研發(fā)過(guò)程中，全面導(dǎo)入TRIZ理論體系。而我國(guó)中興通訊公司于2003年導(dǎo)入，2009年全球PTC（專利合作條約），中興申請(qǐng)量增量排名全球第一。

一、導(dǎo)入TRIZ理論體系教改課程的選擇

如何將TRIZ理論體系導(dǎo)入到高職課程教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生從個(gè)體到整體，從微觀到宏觀，完整、系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，是當(dāng)前探索的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)電類專業(yè)課程體系的分析，選擇模擬電子技術(shù)課程作為教改項(xiàng)目，模擬電子技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的技術(shù)鏈中，處于輸入輸出口的環(huán)節(jié)，將非電量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)處理，如圖1所示。對(duì)于數(shù)字信號(hào)時(shí)代，成熟模擬電子是通信和自動(dòng)化系統(tǒng)必需的技術(shù)，為電類專業(yè)必修課程，將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)教學(xué)改革，通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程，承載萃智的理論基礎(chǔ)、基本概念、分析工具、求解工具、解題流程。開拓和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)問(wèn)題的邏輯分析流程，構(gòu)建系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的科學(xué)方法，從而將創(chuàng)新思維方式遷移到后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，為今后形成獨(dú)立思考、分析和解決處理工程技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)。

二、TRIZ萃智創(chuàng)新方法導(dǎo)入教學(xué)的過(guò)程

TRIZ萃智是解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系，源于對(duì)專利的分析，是高效分析處理工程技術(shù)問(wèn)題的實(shí)用方法。模擬電子技術(shù)技術(shù)性已發(fā)展完善，主要功能處理非電量轉(zhuǎn)化為電量的信號(hào)處理（信號(hào)放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換），產(chǎn)生電路處理過(guò)程中所需的信號(hào)（正弦、非正弦），而模擬電子技術(shù)概念和理論抽象，技術(shù)問(wèn)題隨機(jī)，確立模擬電子技術(shù)教學(xué)有難度，通過(guò)導(dǎo)入TRIZ萃智在模擬電子教學(xué)過(guò)程，尋找化解難題的方法，探索解構(gòu)和重構(gòu)模擬電子技術(shù)內(nèi)容的教學(xué)模式。

（一）技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則導(dǎo)入

TRIZ理論認(rèn)為:技術(shù)系統(tǒng)遵循一定的客觀規(guī)律進(jìn)化，如同生物系統(tǒng)經(jīng)歷幼年期、成長(zhǎng)期、成熟期和老年期4個(gè)階段，各階段發(fā)展速度及實(shí)現(xiàn)功能不同，形成進(jìn)化S形曲線，如圖2所示。技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化完成4個(gè)階段后，必然會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)系統(tǒng)來(lái)替代它，如此循環(huán)。

圖2S曲線技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則

信號(hào)的電壓和功率放大是模擬電子技術(shù)的主要電路，而創(chuàng)新是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源，解決問(wèn)題。分析問(wèn)題在理論支持下，針對(duì)技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)和完善具體描述，對(duì)資源的性能進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后用所掌握的資源性能實(shí)現(xiàn)或完善技術(shù)系統(tǒng)的功能。模擬電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能兩種方式是發(fā)明新器件和改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，發(fā)明新器件是進(jìn)化的飛躍，常用為改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，表2為功率放大從基本的電壓放大電路到集成功率放大器的技術(shù)進(jìn)化路線，如圖3到圖11所示。

表2功率放大器技術(shù)進(jìn)化與功能參數(shù)關(guān)系

階段 性能參數(shù) 電路 存在問(wèn)題 改進(jìn)功能

1 能工作 圖3 效率低 降低靜態(tài)工作點(diǎn)

2 能正確工作 圖4-5 失去半波 提高效率

3 最大性能 圖6-8 交越失真 稍提高工作點(diǎn)

4 最大功率 圖9 電壓放大低 提高功率輸出

5 最佳可靠 圖10 零點(diǎn)漂移 加入前級(jí)差動(dòng)放大

6 最低成本 圖11 電路復(fù)雜 集成化生產(chǎn)

（二）物-場(chǎng)模型分析工具導(dǎo)入

TRIZ萃智創(chuàng)新方法分析問(wèn)題工具，將復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾種矛盾模型，如圖12所示，不同矛盾都有相應(yīng)分析工具，物-場(chǎng)模型（如圖13所示）是基本的一種，萃智（TRIZ）理論指出，一個(gè)有用的技術(shù)系統(tǒng)必須遵循最小的系統(tǒng)模型，具備三個(gè)必要的元素:兩種物質(zhì)和一個(gè)場(chǎng)組成，物質(zhì)S1通過(guò)一定的方式作用于物質(zhì)S2，TRIZ萃智認(rèn)為作用的方式稱為場(chǎng)F。物質(zhì)S1通過(guò)場(chǎng)F對(duì)物質(zhì)S2作用，共有四種作用結(jié)果：1.有用并且充分相互作用；2. 有用但不充分相互作用；3.有用但過(guò)度相互作用；4.有害的相互作用。解決方案:模型修整；轉(zhuǎn)換；物質(zhì)與場(chǎng)的變異；在兩個(gè)物質(zhì)之間增加物質(zhì)或（場(chǎng)）一種作用方式。

圖12萃智問(wèn)題分類分析

功率合成器是實(shí)現(xiàn)多個(gè)功率源疊加，當(dāng)兩個(gè)功率源不平衡時(shí)（如兩節(jié)使用時(shí)間不同的電池串聯(lián)給負(fù)載供電）或移動(dòng)基站兩扇不同方向的天線接收同一手機(jī)的信號(hào)，為提高信號(hào)接收功率，將兩路信號(hào)疊加，典型TD-SCDMA分集接收技術(shù)。物質(zhì)S1（兩個(gè)功率疊加）通過(guò)場(chǎng)（電流作用）于物質(zhì)S2負(fù)載，有用但不充分，當(dāng)兩個(gè)功率不平衡（不相等），其中大功率源在給負(fù)載供電同時(shí)給小功率電源充電，這樣負(fù)載獲取的功率更少，解決的方法是在兩個(gè)物質(zhì)之間者，增加一種物質(zhì)（傳輸線變壓器），通過(guò)傳輸線自耦作用，動(dòng)態(tài)地比較兩個(gè)功率源大小，將差值通過(guò)假負(fù)載吸收，而兩個(gè)相當(dāng)?shù)墓β试疮B加作用于負(fù)載的功率大大提高。

（三）矛盾和創(chuàng)新原理求解工具導(dǎo)入

TRIZ歸納出39種通用技術(shù)參數(shù)，技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)39種中的一些參數(shù)，描述技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，而創(chuàng)新是對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行改善，技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)具有相關(guān)性，當(dāng)改善某個(gè)參數(shù)時(shí)，與之相關(guān)的參數(shù)會(huì)惡化，TRIZ理論核心是將定性描述的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為定量的一對(duì)對(duì)技術(shù)參數(shù)的矛盾，通過(guò)查詢矛盾矩陣，對(duì)應(yīng)定義的技術(shù)矛盾方格內(nèi)，列出類同技術(shù)矛盾的專利使用最多的創(chuàng)新原理編號(hào)，作為解決方案的應(yīng)用類比。當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)具有不可調(diào)和的需求，就出現(xiàn)了物理矛盾。比如說(shuō)，要求系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)既要出現(xiàn)又不存在，或既要長(zhǎng)又要短，或既要大又要小等。相對(duì)于技術(shù)矛盾，物理矛盾是一種隱藏更深入，更尖銳的矛盾，產(chǎn)品開發(fā)的后期必須加以解決。解決方法:主要為分離原理，包括空間分離，時(shí)間分離，條件分離，個(gè)體與整體分離原則等。如圖16所示電壓放大電路，電子電路需要直流電源工作環(huán)境，但處理的信號(hào)為交流信號(hào)，所以對(duì)于電壓放大電路而言，對(duì)直流電源即需要為三極管提供放大偏置，但又不希望直流淹沒(méi)小電壓的交流信號(hào)源，所以通過(guò)電容隔直流通交流實(shí)現(xiàn)條件分離。

（下轉(zhuǎn)第192頁(yè)）

（上接第142頁(yè)）

TRIZ認(rèn)為不同行業(yè)在解決問(wèn)題使用的原理相同，歸納出40個(gè)創(chuàng)新原理，如組合原理：將相同或相關(guān)的功能在空間或時(shí)間上組合。如圖17所示電源電路由整流、濾波和穩(wěn)壓三部分組成，節(jié)省PCB板空間，防止電源電路對(duì)信號(hào)處理電路干擾。

三、結(jié)束語(yǔ)

TRIZ萃智是一種迥然不同的創(chuàng)新方法，解決復(fù)雜問(wèn)題有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程，如圖18所示，將待解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題模型，然后用萃智分析工具（物場(chǎng)模型、技術(shù)矛盾、物理矛盾、知識(shí)庫(kù)、科學(xué)效應(yīng)等）尋找創(chuàng)新原理，專利查詢出解決方案模型，最后從中根據(jù)資源分析確定最終的解決方案。通過(guò)在模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)中導(dǎo)入TRIZ的基本概念、分析工具、創(chuàng)新原理，從專業(yè)基礎(chǔ)課程開始，為學(xué)生構(gòu)建發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維方法，學(xué)習(xí)解構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維；掌握分析問(wèn)題的科學(xué)方法；運(yùn)用解決問(wèn)題的科學(xué)工具。創(chuàng)新方法TRIZ萃智為解決問(wèn)題提供了方向性、有序性和無(wú)可比擬的可操作性。將一個(gè)狀況模糊的原始發(fā)明問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題模型，構(gòu)想其理想解，直至最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

我院從2003年開始參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，導(dǎo)入TRIZ創(chuàng)新方法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣，激發(fā)參賽的潛能，2007年我院獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)的三位學(xué)生在汽車電子技術(shù)等行業(yè)自主創(chuàng)業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］黃躍華.模擬電子技術(shù)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009

［2］趙敏，胡鈺.創(chuàng)新的方法［M］.北京：當(dāng)代中國(guó)出版社，2008

［3］根里奇·阿奇舒勒.實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的TRIZ訣竅［M］. 哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2008

（責(zé)編丁夢(mèng)）

【摘要】通過(guò)將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)的教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，運(yùn)用所掌握的資源解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新萃智理論TRIZ電子技術(shù)教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2014）06C-0141-03

TRIZ（萃智）是前蘇聯(lián)科學(xué)家和發(fā)明家阿奇舒勒帶領(lǐng)1500多名專家，經(jīng)過(guò)50多年對(duì)250萬(wàn)份專利搜集、研究、整理、歸納、抽取和總結(jié)，建立起一整套體系化、實(shí)用化解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系（TRIZ），中文翻譯為“萃智”。

表1TRIZ發(fā)明問(wèn)題解決理論體系

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則 理論基礎(chǔ)

技術(shù)系統(tǒng)/技術(shù)過(guò)程 矛盾 資源 理想化 基本概念

物場(chǎng)模型 功能分析 矛盾分析 資源分析 分析工具

發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)解法 科學(xué)原理知識(shí)庫(kù) 技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理 物理矛盾分離方法 求解工具

發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ） 解題流程

專利的分析、提取、歸納、總結(jié) 理論來(lái)源

TRIZ理論研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過(guò)程中，所遵循的科學(xué)原理和法則，曾譽(yù)為前蘇聯(lián)的“國(guó)術(shù)”和“點(diǎn)金術(shù)”。蘇聯(lián)解體后流入西方，世界五百?gòu)?qiáng)企業(yè)在研發(fā)過(guò)程中，全面導(dǎo)入TRIZ理論體系。而我國(guó)中興通訊公司于2003年導(dǎo)入，2009年全球PTC（專利合作條約），中興申請(qǐng)量增量排名全球第一。

一、導(dǎo)入TRIZ理論體系教改課程的選擇

如何將TRIZ理論體系導(dǎo)入到高職課程教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生從個(gè)體到整體，從微觀到宏觀，完整、系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，是當(dāng)前探索的熱點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)電類專業(yè)課程體系的分析，選擇模擬電子技術(shù)課程作為教改項(xiàng)目，模擬電子技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的技術(shù)鏈中，處于輸入輸出口的環(huán)節(jié)，將非電量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)處理，如圖1所示。對(duì)于數(shù)字信號(hào)時(shí)代，成熟模擬電子是通信和自動(dòng)化系統(tǒng)必需的技術(shù)，為電類專業(yè)必修課程，將TRIZ（萃智）創(chuàng)新方法導(dǎo)入模擬電子技術(shù)教學(xué)改革，通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)過(guò)程，承載萃智的理論基礎(chǔ)、基本概念、分析工具、求解工具、解題流程。開拓和培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)問(wèn)題的邏輯分析流程，構(gòu)建系統(tǒng)學(xué)習(xí)能力的科學(xué)方法，從而將創(chuàng)新思維方式遷移到后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，為今后形成獨(dú)立思考、分析和解決處理工程技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)。

二、TRIZ萃智創(chuàng)新方法導(dǎo)入教學(xué)的過(guò)程

TRIZ萃智是解決發(fā)明問(wèn)題的理論體系，源于對(duì)專利的分析，是高效分析處理工程技術(shù)問(wèn)題的實(shí)用方法。模擬電子技術(shù)技術(shù)性已發(fā)展完善，主要功能處理非電量轉(zhuǎn)化為電量的信號(hào)處理（信號(hào)放大、信號(hào)轉(zhuǎn)換），產(chǎn)生電路處理過(guò)程中所需的信號(hào)（正弦、非正弦），而模擬電子技術(shù)概念和理論抽象，技術(shù)問(wèn)題隨機(jī)，確立模擬電子技術(shù)教學(xué)有難度，通過(guò)導(dǎo)入TRIZ萃智在模擬電子教學(xué)過(guò)程，尋找化解難題的方法，探索解構(gòu)和重構(gòu)模擬電子技術(shù)內(nèi)容的教學(xué)模式。

（一）技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則導(dǎo)入

TRIZ理論認(rèn)為:技術(shù)系統(tǒng)遵循一定的客觀規(guī)律進(jìn)化，如同生物系統(tǒng)經(jīng)歷幼年期、成長(zhǎng)期、成熟期和老年期4個(gè)階段，各階段發(fā)展速度及實(shí)現(xiàn)功能不同，形成進(jìn)化S形曲線，如圖2所示。技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化完成4個(gè)階段后，必然會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)系統(tǒng)來(lái)替代它，如此循環(huán)。

圖2S曲線技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則

信號(hào)的電壓和功率放大是模擬電子技術(shù)的主要電路，而創(chuàng)新是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，并充分利用所掌控的資源，解決問(wèn)題。分析問(wèn)題在理論支持下，針對(duì)技術(shù)功能的實(shí)現(xiàn)和完善具體描述，對(duì)資源的性能進(jìn)行系統(tǒng)分析，然后用所掌握的資源性能實(shí)現(xiàn)或完善技術(shù)系統(tǒng)的功能。模擬電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能兩種方式是發(fā)明新器件和改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，發(fā)明新器件是進(jìn)化的飛躍，常用為改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，表2為功率放大從基本的電壓放大電路到集成功率放大器的技術(shù)進(jìn)化路線，如圖3到圖11所示。

表2功率放大器技術(shù)進(jìn)化與功能參數(shù)關(guān)系

階段 性能參數(shù) 電路 存在問(wèn)題 改進(jìn)功能

1 能工作 圖3 效率低 降低靜態(tài)工作點(diǎn)

2 能正確工作 圖4-5 失去半波 提高效率

3 最大性能 圖6-8 交越失真 稍提高工作點(diǎn)

4 最大功率 圖9 電壓放大低 提高功率輸出

5 最佳可靠 圖10 零點(diǎn)漂移 加入前級(jí)差動(dòng)放大

6 最低成本 圖11 電路復(fù)雜 集成化生產(chǎn)

（二）物-場(chǎng)模型分析工具導(dǎo)入

TRIZ萃智創(chuàng)新方法分析問(wèn)題工具，將復(fù)雜問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾種矛盾模型，如圖12所示，不同矛盾都有相應(yīng)分析工具，物-場(chǎng)模型（如圖13所示）是基本的一種，萃智（TRIZ）理論指出，一個(gè)有用的技術(shù)系統(tǒng)必須遵循最小的系統(tǒng)模型，具備三個(gè)必要的元素:兩種物質(zhì)和一個(gè)場(chǎng)組成，物質(zhì)S1通過(guò)一定的方式作用于物質(zhì)S2，TRIZ萃智認(rèn)為作用的方式稱為場(chǎng)F。物質(zhì)S1通過(guò)場(chǎng)F對(duì)物質(zhì)S2作用，共有四種作用結(jié)果：1.有用并且充分相互作用；2. 有用但不充分相互作用；3.有用但過(guò)度相互作用；4.有害的相互作用。解決方案:模型修整；轉(zhuǎn)換；物質(zhì)與場(chǎng)的變異；在兩個(gè)物質(zhì)之間增加物質(zhì)或（場(chǎng)）一種作用方式。

圖12萃智問(wèn)題分類分析

功率合成器是實(shí)現(xiàn)多個(gè)功率源疊加，當(dāng)兩個(gè)功率源不平衡時(shí)（如兩節(jié)使用時(shí)間不同的電池串聯(lián)給負(fù)載供電）或移動(dòng)基站兩扇不同方向的天線接收同一手機(jī)的信號(hào)，為提高信號(hào)接收功率，將兩路信號(hào)疊加，典型TD-SCDMA分集接收技術(shù)。物質(zhì)S1（兩個(gè)功率疊加）通過(guò)場(chǎng)（電流作用）于物質(zhì)S2負(fù)載，有用但不充分，當(dāng)兩個(gè)功率不平衡（不相等），其中大功率源在給負(fù)載供電同時(shí)給小功率電源充電，這樣負(fù)載獲取的功率更少，解決的方法是在兩個(gè)物質(zhì)之間者，增加一種物質(zhì)（傳輸線變壓器），通過(guò)傳輸線自耦作用，動(dòng)態(tài)地比較兩個(gè)功率源大小，將差值通過(guò)假負(fù)載吸收，而兩個(gè)相當(dāng)?shù)墓β试疮B加作用于負(fù)載的功率大大提高。

（三）矛盾和創(chuàng)新原理求解工具導(dǎo)入

TRIZ歸納出39種通用技術(shù)參數(shù)，技術(shù)系統(tǒng)通過(guò)39種中的一些參數(shù)，描述技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，而創(chuàng)新是對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行改善，技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)具有相關(guān)性，當(dāng)改善某個(gè)參數(shù)時(shí)，與之相關(guān)的參數(shù)會(huì)惡化，TRIZ理論核心是將定性描述的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為定量的一對(duì)對(duì)技術(shù)參數(shù)的矛盾，通過(guò)查詢矛盾矩陣，對(duì)應(yīng)定義的技術(shù)矛盾方格內(nèi)，列出類同技術(shù)矛盾的專利使用最多的創(chuàng)新原理編號(hào)，作為解決方案的應(yīng)用類比。當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)具有不可調(diào)和的需求，就出現(xiàn)了物理矛盾。比如說(shuō)，要求系統(tǒng)的某個(gè)參數(shù)既要出現(xiàn)又不存在，或既要長(zhǎng)又要短，或既要大又要小等。相對(duì)于技術(shù)矛盾，物理矛盾是一種隱藏更深入，更尖銳的矛盾，產(chǎn)品開發(fā)的后期必須加以解決。解決方法:主要為分離原理，包括空間分離，時(shí)間分離，條件分離，個(gè)體與整體分離原則等。如圖16所示電壓放大電路，電子電路需要直流電源工作環(huán)境，但處理的信號(hào)為交流信號(hào)，所以對(duì)于電壓放大電路而言，對(duì)直流電源即需要為三極管提供放大偏置，但又不希望直流淹沒(méi)小電壓的交流信號(hào)源，所以通過(guò)電容隔直流通交流實(shí)現(xiàn)條件分離。

（下轉(zhuǎn)第192頁(yè)）

（上接第142頁(yè)）

TRIZ認(rèn)為不同行業(yè)在解決問(wèn)題使用的原理相同，歸納出40個(gè)創(chuàng)新原理，如組合原理：將相同或相關(guān)的功能在空間或時(shí)間上組合。如圖17所示電源電路由整流、濾波和穩(wěn)壓三部分組成，節(jié)省PCB板空間，防止電源電路對(duì)信號(hào)處理電路干擾。

三、結(jié)束語(yǔ)

TRIZ萃智是一種迥然不同的創(chuàng)新方法，解決復(fù)雜問(wèn)題有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流程，如圖18所示，將待解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題模型，然后用萃智分析工具（物場(chǎng)模型、技術(shù)矛盾、物理矛盾、知識(shí)庫(kù)、科學(xué)效應(yīng)等）尋找創(chuàng)新原理，專利查詢出解決方案模型，最后從中根據(jù)資源分析確定最終的解決方案。通過(guò)在模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化教學(xué)中導(dǎo)入TRIZ的基本概念、分析工具、創(chuàng)新原理，從專業(yè)基礎(chǔ)課程開始，為學(xué)生構(gòu)建發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，充分利用所掌控的資源解決問(wèn)題的創(chuàng)新思維方法，學(xué)習(xí)解構(gòu)問(wèn)題的科學(xué)思維；掌握分析問(wèn)題的科學(xué)方法；運(yùn)用解決問(wèn)題的科學(xué)工具。創(chuàng)新方法TRIZ萃智為解決問(wèn)題提供了方向性、有序性和無(wú)可比擬的可操作性。將一個(gè)狀況模糊的原始發(fā)明問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題模型，構(gòu)想其理想解，直至最終實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

我院從2003年開始參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，導(dǎo)入TRIZ創(chuàng)新方法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣，激發(fā)參賽的潛能，2007年我院獲得全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)的三位學(xué)生在汽車電子技術(shù)等行業(yè)自主創(chuàng)業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］黃躍華.模擬電子技術(shù)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009

［2］趙敏，胡鈺.創(chuàng)新的方法［M］.北京：當(dāng)代中國(guó)出版社，2008

［3］根里奇·阿奇舒勒.實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的TRIZ訣竅［M］. 哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2008

（責(zé)編丁夢(mèng)）