TRIZ理論在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)改革中的應(yīng)用

劉真珍，甘永樂，范方方，趙金和，隆金橋

(百色學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

TRIZ理論在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)改革中的應(yīng)用

劉真珍，甘永樂，范方方，趙金和，隆金橋*

(百色學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

分析了TRIZ理論的基本內(nèi)容，針對《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課程特點(diǎn)，將TRIZ理論應(yīng)用到《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》課堂教學(xué)，通過更新整合教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段、改革考核方式等方法進(jìn)行教學(xué)改革探究。將TRIZ理論應(yīng)用于課程教學(xué)中，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)；TRIZ理論；教學(xué)改革

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)作為高等院校化工類專業(yè)的一門專業(yè)必修課，具有教學(xué)內(nèi)容多、實踐性強(qiáng)、學(xué)科交叉性強(qiáng)的特點(diǎn)，涉及知識面包括化工、材料、力學(xué)、機(jī)械等多學(xué)科[1]。目前化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程學(xué)時僅為42學(xué)時，時間緊任務(wù)重是教師在教學(xué)過程中的普遍感受。而"學(xué)時少、內(nèi)容多、缺少實踐環(huán)節(jié)"等問題也令學(xué)生感覺課程內(nèi)容枯燥，對教學(xué)內(nèi)容難以理解，學(xué)習(xí)主動性較差，造成教學(xué)效果不甚理想，也限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維意識。

創(chuàng)新是社會發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉，一個沒有創(chuàng)新能力的民族，難以屹立于世界民族之林。為了滿足時代與社會對高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需求，高等教育必須以不斷加強(qiáng)知識創(chuàng)新培養(yǎng)逐步取代過去單一以傳授舊有知識為主的教育培養(yǎng)模式，建立大學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的良好環(huán)境。培養(yǎng)創(chuàng)造型的優(yōu)秀人才是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力是其中重要的一環(huán)，而在課程教學(xué)中應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新理論是其中一種非常有效的方法[2]。百色學(xué)院作為一所以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)的本科院校，在高等教育本科教學(xué)改革中引進(jìn)TRIZ理論，針對化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中存在的一些問題，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案與課程改革的要求，將TRIZ創(chuàng)新理論應(yīng)用到該課程教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，以期提供一些TRIZ理論應(yīng)用于教學(xué)實踐的理論依據(jù)。

1 關(guān)于TRIZ理論

TRIZ是俄文單詞“發(fā)明問題解決理論”英譯的縮寫，是由前蘇聯(lián)一位學(xué)者根里奇·阿奇舒勒(G.S.Altshuller)和他的研究機(jī)構(gòu)于1946年開始創(chuàng)立的。該理論是通過對已有的250萬份發(fā)明專利，進(jìn)行研究分析、歸納總結(jié)而得到的具有一般性意義的經(jīng)驗[3]，這些寶貴經(jīng)驗在對各領(lǐng)域的創(chuàng)新指導(dǎo)方面可以發(fā)揮重要參考作用。TRIZ理論成功揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，對研發(fā)或解決問題的思路有明確的指導(dǎo)下。

TRIZ理論指導(dǎo)創(chuàng)新的一般過程可分為：分析-原理-預(yù)測-效應(yīng)-評價，這些過程包含了TRIZ理論的主要體系。其中TRIZ法問題分析工具有矛盾沖突分析、“物質(zhì)-場”分析、ARIZ算法、需求功能分析，創(chuàng)新的重要進(jìn)展往往在該階段對問題深入的理解所取得。原理是獲得沖突解的方法，即基于知識的問題解決工具，有40條發(fā)明創(chuàng)新原理、76個標(biāo)準(zhǔn)解。預(yù)測又稱為技術(shù)預(yù)報，TRIZ確定了8大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則，為技術(shù)創(chuàng)新指明方向。效應(yīng)是應(yīng)用本領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的有關(guān)科學(xué)原理解決設(shè)計中的問題，效應(yīng)知識庫包含物理、化學(xué)、幾何等領(lǐng)域的原理。評價階段將所得解與理想解進(jìn)行對比，以肯定所做的改進(jìn)既滿足了技術(shù)需求又推進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新。TRIZ中的特性傳遞法可用于將多個解進(jìn)行組合以改進(jìn)系統(tǒng)的品質(zhì)。

TRIZ理論常用的40條發(fā)明原理，可以使創(chuàng)造性思維得到擴(kuò)張，它是通過對39個通用參數(shù)和阿奇舒勒矛盾矩陣矛盾的分析，在矛盾表中查找可能的解法[4]。實踐證明這些原理為研發(fā)人員的發(fā)明創(chuàng)造提供了重要的指導(dǎo)作用。當(dāng)確定相應(yīng)的發(fā)明創(chuàng)新原理后，便可依據(jù)原理進(jìn)行具體解決方案的探究。在學(xué)習(xí)和掌握該普遍性規(guī)律后，便可自如進(jìn)行實踐創(chuàng)新并預(yù)測創(chuàng)新結(jié)果[5]。利用TRIZ理論可大大加快發(fā)明創(chuàng)造過程，打破思維定勢，激發(fā)創(chuàng)新思維。

2 TRIZ理論在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)中的探索

2.1 運(yùn)用TRIZ理論更新教學(xué)內(nèi)容

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程涵蓋的教學(xué)內(nèi)容多、知識范圍廣，課程的直觀性較強(qiáng)，若按部就班地按照教材內(nèi)容教授，很難使學(xué)生對化工設(shè)備相關(guān)知識有比較直觀的體驗和深入的理解及全面的把握。雖然TRIZ理論為有效創(chuàng)新提供了行之有效的方法，但進(jìn)行創(chuàng)新還是必須以具備本專業(yè)較堅實的理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)專業(yè)知識為前提的。因此必須強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)知識的深度和知識積累的寬度。進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容更新時將更注重課程特點(diǎn)的工程性，在課堂教學(xué)中引入實際工程案例，有利于將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科前沿和專業(yè)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以適應(yīng)新時代對高素質(zhì)創(chuàng)新人才的需求。例如：百色地區(qū)鋁產(chǎn)業(yè)是重點(diǎn)發(fā)展的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)工藝中涉及的化工容器很多。可在課程介紹化工容器基本結(jié)構(gòu)時補(bǔ)充典型的一些化工容器，不僅能認(rèn)識通用化工容器基本構(gòu)造，對一些典型設(shè)備部件也加強(qiáng)認(rèn)識。

2.2 運(yùn)用TRIZ理論豐富教學(xué)方式

化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)更側(cè)重工程性，即理論知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，若只采用傳統(tǒng)板書教學(xué)方式顯然難以滿足目前的教學(xué)需求。依據(jù)TRIZ理論的“組合”原理，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，充分將講授式、啟發(fā)式、案例式等多種教學(xué)方式有機(jī)融合。充分調(diào)動學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的積極性，開動腦筋、活躍思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。例如：在講授圓筒形容器經(jīng)向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力大小比較時，教師引入啟發(fā)式教學(xué)，設(shè)問："氣瓶如因內(nèi)壓過大發(fā)生爆破時，產(chǎn)生的裂紋應(yīng)是經(jīng)向還是環(huán)向？"。在講授邊緣應(yīng)力的處理時，讓學(xué)生根據(jù)邊緣應(yīng)力特點(diǎn)自主設(shè)計幾個常見的邊緣連接的結(jié)構(gòu)。促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行積極思考、展開激烈討論，活躍課堂氣氛。在教學(xué)手段上，充分發(fā)揮多種現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，利用實物設(shè)備、圖片、動畫、教學(xué)錄像等直觀而形象地進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容展示。例如：講解薄壁容器受力分析時，引入容器受力示意的動畫，加強(qiáng)了學(xué)生的理解程度，同時省去教師大量板書時間，增加課堂信息量。

2.3 運(yùn)用TRIZ理論改進(jìn)考核方式

以往課程考核是按平時成績(30%)+期末理論考試成績(70%)的形式進(jìn)行考核。這樣的考核形式重結(jié)果輕過程，過于簡單化，沒有充分考察學(xué)生實踐能力、設(shè)計能力，也易造成學(xué)生考前死記硬背，實際對知識掌握不足。依據(jù)TRIZ理論的"分割"原理，將考核方式改革為理論考核和實踐考核并重，考核內(nèi)容及權(quán)重比例分割為：出勤率和作業(yè)成績(10%)+小組案例討論(10%)+課程設(shè)計(30%)+期末考試成績(50%)。新的考核方式提高了課程案例討論和課程設(shè)計環(huán)節(jié)部分的成績比例，同時，調(diào)整了期末考試試卷內(nèi)容上的分配，減少單一記憶型題目，增加綜合型工程應(yīng)用題，注重考察學(xué)生聯(lián)系實際、對知識點(diǎn)的綜合運(yùn)用的能力，反映化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)理論與實踐運(yùn)用并重的要求。

總之，結(jié)合我校化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，將TRIZ理論應(yīng)用到化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)改革中，通過對課程進(jìn)行更新教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)方法及改進(jìn)考核方式的手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，打破原有思維定勢，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才打下基礎(chǔ)。

[1] 劉愛玲. 化工類專業(yè)《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》教學(xué)改革初探[J].廣東化工, 2016, 43 (22) : 165-167.

[2] 李孝祿. 應(yīng)用TRIZ理論培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的實踐與探索[J]. 中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊, 2011( 34) : 22-24.

[3] 張金磊, 謝瑞剛, 隆金橋. TRIZ理論在分析化學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].山東化工, 2017, 46 (06) : 136-137.

[4] 胥煥巖, 湯 卉,王鳳春,等.TRIZ理論導(dǎo)向的《復(fù)合材料學(xué)》教學(xué)方法探索與創(chuàng)新平臺構(gòu)建[J].教育教學(xué)論壇, 2014 (09) : 51-53.

[5] 魏繼業(yè),趙劍莉,傅 駿. 基于TRIZ導(dǎo)向的《煉鐵工藝》教學(xué)方法探索[J]. 亞太教育, 2016 (21) : 163-164.

TheApplicationofTRIATheoryAboutTeachinginMechanicalBasisofChemicalEquipment

LiuZhenzhen,GanYongle,FanFangfang,ZhaoJinhe,LongJingqiao*

(College of Chemistry and Environmental Engineering, Baise University, Baise 533000, China)

According to the course characteristics of Mechanical Basis of Chemical Equipment, this paper analyzed the basic contents of the TRIZ theory and applied it to course teaching for the Mechanical Basis of Chemical Equipment. Many teaching methods such as updating the teaching contents,enriching teaching methods,reforming of examination methods were explored. Putting TRIZ theory into the teaching process will enable students to stimulate the innovation consciousness,enhance the learning enthusiasm of college students and cultivate the students'creative thinking.

mechanical basic course of chemical equipment;TRIZ theory;teaching reform

2017-09-25

廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項目(2016JGA331)；百色學(xué)院2017年度校級教學(xué)改革工程項目(2017JG38)

劉真珍(1989—)，女，廣西博白人，助教，主要從事化學(xué)工程教學(xué)和無機(jī)材料合成研究；通信作者：隆金橋(1970—)，壯族，廣西靖西人，副教授，主要從事無機(jī)材料的合成及性能研究。

G642.0

A

1008-021X(2017)22-0135-02

(本文文獻(xiàn)格式：劉真珍，甘永樂，范方方，等.TRIZ理論在化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].山東化工，2017，46(22)：135-136.)