TRIZ理論用于制圖課程嘗試

張濤陳萍

（中國人民解放軍海軍工程大學動力工程學院，湖北 武漢430033）

TRIZ理論用于制圖課程嘗試

張濤陳萍

（中國人民解放軍海軍工程大學動力工程學院，湖北 武漢430033）

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)是俄文發明問題解決理論的詞頭。該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。現在將其融合在機械制圖課程教學之中，使學生掌握TRIZ理論并在機械制圖的實踐中加以實踐，可很大程度上提高的機械制圖課程教學的效率，有利于課程教學方法的創新，同時有助于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。

TRIZ理論；機械制圖課程；教學方法

0 緒論

在機械設計制造、土木建筑等工業工程中，圖樣是指導生產、加工和制造、檢驗等全過程最重要的技術文件之一。工程圖樣與文字、數字一樣，是人們表達設計思想、交流設計意圖、記錄創新靈感的重要工具。因此，能夠準確讀懂圖紙信息，熟練繪制工程圖紙是工程技術人員必備的一種技能。《機械制圖》課程是機械及相關工程類專業的一門必修的專業基礎課，具有很強的實踐性和技術性。它也直接影響了學生后續課程的學習以及相應的課程設計、畢業設計，是同學們畢業后從事設計生產、科研項目必備的基礎知識之一。因此，如何開展機械制圖課程的教學，實現教學方法的創新，以使工程專業學生熟練掌握機械制圖的理論和方法，就變得越來越重要了。對于這一問題，TRIZ理論作為一種有效的發明問題解決算法，將會為我們提供很多的方法論上的啟發。基于TRIZ理論，開展機械制圖課程教學實踐，非常有助于提高教學效率，實現教學方法的創新。

1 TRIZ理論

所謂的TRIZ，是俄文單詞“解決創新性問題的理論”首字母的縮寫，對應的英文為TIPS(Theory of Inventive Problem Solving)，它的中文意思為：發明問題解決理論。該理論是在1946年由前蘇聯著名發明家阿利赫舒勒及其同事提出的，其目的是把它作為研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則。他們通過研究分析世界近幾百萬件高水平的發明專利，并綜合運用了多學科領域的原理和法則后，建立起TRIZ理論體系。該理論認為，創新并不是靈感的閃現和隨機的探索，它存在解決問題的一般規律，這些規律和原則可以告訴人們按照什么樣的方法和過程去進行創新并對結果具有可預測和可控制性。人們如果掌握了這些規律，就可以能動地進行創新并能預測創新。該理論進而闡述了解決問題的一般規律，即將已有解決方法建立知識庫，問題可通過選擇類似的方法得到解決（類推）。而對于一些可能從未遇到過的問題（創新性問題），也可以從現有專利中總結出設計的基本原則、方法和模式，通過應用這些方法和原則進行解決，同時反過來它又可以擴展類似問題的知識庫。通過對這些規律的綜合運用，人們創造發明的進程就大大加快了，與此同時，創新產品的質量也大大提高了。如果將TRIZ理論推而廣之，運用到其他學科和領域當中，那么它對指導其他學科實現研究方法創新“自動化”，推進學科向更高更深層次的發展將具有重要意義。下面將討論TRIZ理論在機械制圖課程教學實踐中的運用。

2 基于TRIZ理論的機械制圖課程教學方法

工科類學生進入大學接觸到的第一門具有工程性質的課程就是畫法幾何及機械制圖課程。它是本科新生的學科平臺課，是一門具有較強理論性和實踐性的專業基礎課。這一課程主要側重于培養學生的空間邏輯思維能力，空間分析問題和空間解決問題的能力。在傳授理論知識的同時，還要注重培養學生的工程意識、創新意識和綜合設計能力。因此培養學生的空間邏輯思維能力，正確的思維引導方式是至關重要的。畫法幾何與機械制圖課程的最大特點是將三維空間的幾何模型在二維平面上表達，這就要求學生具備很強的空間想象能力。但是對于大部分學生來說，初進大學，剛剛接觸機械制圖，空間模型以及三維到二維的轉化的思維才開始建立，所以學習起來比較吃力，導致作業無從下手，時間一長就會覺得課程比較枯燥，對學習失去興趣。因此教師在講授的過程中，如何將這些枯燥的原理以學生容易理解的方式講授出來，最大限度的調動學生的積極性和主動性就顯得異常重要了。教師在授課過程中，必須注意培養學生的空間邏輯思維能力，建立空間的概念。畫法幾何與機械制圖課程具有很強的實踐性，不僅要求培養學生的空間邏輯思維能力，同時還要求培養學生的工程意識、創新意識和綜合設計能力。TRIZ理論作為一種極為有限的發明問題解決方法，正好適應了這一需求。教師在課程的講授和學生的學習中穿插TRIZ理論，可以有效地激發學生對專業課的學習興趣，培養學生自主創新能力，從而使學生在科學發明探索中靈活快速地掌握專業課程。TRIZ也是培養大學生創新意識與創新思維的重要方法，可提高大學生分析和解決實際問題的能力。以下就從空間邏輯思維的培養、TRIZ創新思維與創造性教學、TRIZ創新思維與空間問題解決 等幾個方面進行闡述。

2.1 空間邏輯思維的培養

畫法幾何與機械制圖要求學生要有一定的想象力，要求學生對以往形成的物體，進一步加工改造而建立新的形象，要求培養學生的形象構思能力。傳統的教學方法重教輕學，重理論輕實踐，而將TRIZ理論應用于課堂的創造性教學卻是教與學、傳授知識和提高能力并重，教、學、做三合一的一種新型教學方法。而且要使學生掌握計算機繪圖技術，通過軟件把自己的構思準確快速表達出來。而徒手繪圖又可以訓練學生對投影關系、投影規律的掌握和鞏固，加強了空間想象能力和分析能力的培養，快速表達設計思想。邏輯思維的過程是創造的過程，因此課堂中要注重有意識地訓練學生的邏輯思維能力。多媒體課件的應用，能生動和的相對位置、組合體三視圖、形體的表達方法，裝配圖等章節的內容中，運用多媒體教學集聲、像、動畫和文字于一身，圖文并茂，使得以往以教師為中心的單向交流式教學法轉變為交互式、形象化的教學方法，這就可以使學生的空間想象能力被最大限度地激發出來，從而使他們的學習興趣大大提高,教學效率也會相應的大幅度提高。同時，運用多媒體工具演示教學，生動的Flash動畫、視頻等緊密地與繪圖和識圖相聯系，既可以使學生的空間邏輯思維和形象思維得到很好地訓練，培養了空間想象能力，也會使學生想象的難度大大降低。

2.2 TRIZ創新思維與創造性教學

TRIZ理論在畫法幾何與機械制圖的教學中具有鮮明的特點和優勢。這首先表現在它成功地定義了空間幾何模型以及內在的拓撲關系，快速確認和解決幾何元素之間的聯系和矛盾，而且它是在空間邏輯規律及思維發散的發展過程中運行的。因此，將TRIZ理論要點應用到課堂中，可加快空間思維的進程，提高模型建立的速度。具體來說它可以幫助我們：準確定義空間問題模型和待解決的拓撲關系；對復雜問題模型或復雜的幾何拓撲關系提供更合理的解決方案和更好的創意；打破思維定勢，激發創新思維。畫法幾何與機械制圖的教學，有助于培養學生的空間想象能力。但是傳統的教學、制圖實踐強調投影表達，制圖表達唯一，限制了學生的創新意識和創新思維。在畫法幾何與機械制圖的教學中，通過一題多解等練習，讓學生多角度全方位去思考、建立不同的空間模型，進而獲得不同的解法，有助于培養學生的發散思維，從而達到培養學生創新能力的目的。而發散性思維創新思維的是第一個階段，思維發散可以使空間分析穩步有序地進行，使學生掌握正確的邏輯關系，學會空間分析方法。在畫法幾何與機械制圖的課程后，通過設置專門的工程制圖實踐訓練，可以讓學生在最短的時間內將投影制圖的理論知識轉化為實際的制圖能力，并且能很好地從發散性思維進行收斂，正確分析空間幾何問題。

2.3 TRIZ 創新思維與空間問題解決

TRIZ理論中的創新思維方法有很多，教師在每傳授完一個基礎理論知識便可進行創新思維方法的訓練，可以采用TRIZ理論創新的具體方法來啟發學生，激發學生的空間思維、聯想思維、發散思維，拓寬學生的思維，激發學生思維的創新。九屏幕法就是一種 TRIZ理論實踐中常用的一種方法。它的具體內容是，從當前系統出發，找到當前系統的超系統和子系統；當前系統過去和未來；超系統和子系統的過去和將來。由技術系統、子系統、超系統以及這三個系統的過去和未來組成九個屏幕。這是是一種全面分析問題的方法。在繪圖教學中，在圖形復雜學生難以形成正確有效的空間想象的情況下。教師可以嘗試根據TRIZ創新思維，利用九屏幕法，考慮問題的超系統。比如多邊形表示的平面，可以利用另有一種多邊形表示，線段的延長線，這些都是當前系統資源的超系統，我們可以考慮應用超系統資源進行解題。九屏幕發是分析問題的一種十分有效地方法，可以使我們在分析問題之初便能牢牢地把握住解題的方向。可以將我們能夠利用的解題資源全部分析出來，克服了傳統思維方法的慣性，從而摧毀傳統思維方式的屏障，使學生空間思維形成的進程大大加快，機械制圖的教學的效率大大提高，進而為以后的創新打下堅實的基礎。

3 結論

在當前教育改革的大背景下，創新教學方法，改革課程模式勢在必行。機械制圖課程作為工科學生的一門基礎課程，更應順應這一趨勢，以期實現自身形式和內容的改革。TRIZ理論為機械制圖課程教學方法的創新提供了很好的理論基礎。在這一理論的指導下，機械制圖課程教學將會一改傳統枯燥僵化的教學模式，實現方法與內容的突破和創新，這對學生的發展是有很大的積極意義的。而其他專業教學活動的開展是否也可以借鑒這一經驗，也是一個值得思考的問題。

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