基于TRIZ的機制專業項目導師制創新人才培養探索與實踐

傅云峰 胡新華

【摘 要】 針對當前高等院校工科類專業創新人才培養過程中存在的問題，金華職業技術學院機械制造與自動化專業通過開展基于TRIZ的項目導師制創新人才培養的探索與實踐，實行“創新課堂、交叉學科”的課程體系、推進創客教育在導師制的應用、引入TRIZ理論創新工具、鼓勵學生參加學科技能競賽、申報創新創業課題等主要環節在內的創新創業教育改革實施路徑，實踐結果顯示這一機制有效提高了學生的創新能力和實踐能力。

【關鍵詞】 TRIZ；導師制；創新人才；培養實踐

制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。當前在全球范圍掀起了新一輪的工業轉型升級競賽。[1]科學研究與技術創新能力已經成為工業經濟發展的核心競爭力。人才戰略是決定國家經濟社會發展的關鍵因素，核心是創新型人才。[2]高等院校肩負著培養創新型人才的重任，加強培養學生的創新思維和創新能力已經成為當前高校工科類專業教學與改革的前沿課題。機械制造與自動化專業是典型的工科類專業，機械創新設計是一項發揮想象力和創造力、確定設計方案、完成設計圖紙、開展樣機制作的實踐活動。[3]創新方法是創新思維、創新設計的前提和鑰匙，現代工程創新設計方法有很多，如俄國的TRIZ理論、德國Beitz的工程設計學、美國Sul的公理化設計理論等。相對于其他設計方法，TRIZ理論作為一種系統化的創新方法學，具有較高的可操作性和實效性，得到了大力推廣和應用。

一、TRIZ理論

TRIZ（俄文：теории решения изобрет-ательских задач），意為“發明問題解決理論”，是由前蘇聯專家Genrich Saulovich Altshuller及其領導的研究小組通過對全球250萬件高水平發明專利進行分析和提煉之后，總結出來的指導人們進行發明創造、解決工程難題的系統化的創新方法學。[4]TRIZ理論的主要工具包括沖突矩陣法、76個標準解、ARIZ、40個發明原理、39個通用工程參數等。自從Altshuller提出TRIZ理論，六十多年來很多學者對其進行了研究、發展和進化。Remy Houssin等通過建立一種定性評價矩陣的方法，[5]實現一種自適應的TRIZ方法，以幫助設計師做出更加合理的決定。TRIZ理論已經在全球引起廣泛的關注和研究。德國的世界500強企業，如西門子、寶馬等公司大量運用TRIZ理論，同時成立專門的機構負責TRIZ理論的培訓和應用。在工程創新教育中引入TRIZ創新理論方法同樣已成為高等院校工科類專業培養創新人才的熱點課題。廣州大學的江帆通過比較耦合式TRIZ工程創新教育模型與融入式TRIZ工程創新教育模型，得出了融入式TRIZ工程創新教育模型更能體現TRIZ理論與創新教育融合的結論。[6]

二、高校創新教育現狀分析

高校作為創新人才培養的主要場所，一直不遺余力地采取各種措施提高大學生的創新能力，如開展科技創新項目、舉辦創新創業講座、組織科學技術競賽活動等。這些措施在很大程度上激發了學生的創新意識，提高了學生的創新能力，但是仍存在一些問題。第一，重結果，輕過程。學校的評價體系把創新的重點放在了活動舉辦或者科技比賽的結果上，而輕視了指導老師在項目和比賽指導過程中發揮的重要作用。第二，缺乏創新方法與工具。當今社會經濟快速發展帶來的價值取向偏好，導致缺少對學生的創新思維訓練，缺乏有效的創新方法和工具作為引導。第三，缺少創新課程與交叉學科。現有的專業課程教學體系在知識的呈現和表述上相互孤立，缺少橫向、縱向交叉滲透，容易形成學生在不同課程學習過程中的“知識孤島”。

三、TRIZ理論在項目導師制中的探索與實踐

針對高校在工科類專業創新人才培養過程中存在的問題，金華職業技術學院機械制造與自動化專業，通過開展基于TRIZ的項目導師制創新人才培養的探索與實踐，以探索TRIZ理論在創新人才培養過程中的應用與成效，具有實踐指導意義和教學研究意義。

1、設置“創新課堂、交叉學科”的課程體系，凸顯創新能力和工程實踐能力的培養

機械制造與自動化專業在設置《工程圖學》、《工程力學》、《機械原理》、《機械設計》等課程的基礎上，添加了“科技創新能力模塊”課程，包括：《產品創新設計》、《創新與專利申請》等課程。再通過設置綜合性項目課程，對創新能力和工程實踐能力進行“小循環”培養。設置《機械工程項目綜合訓練》、《工藝實習及夾具設計》兩門課程對機械設計能力和制造工藝能力兩項能力的融合進行“小循環”培養，最后通過《專業創新實踐》、《頂崗實習》、《畢業綜合實踐》對綜合能力進行“大循環”培養。“多重循環”的“創新課堂、交叉學科”的課程體系，緊緊圍繞機械制造與自動化專業學生創新能力和工程實踐能力的提升為目標開展教學，構建符合工程教育特點的多元同心課程教學模式。

2、推進創客教育在導師制的應用

結合機械制造與自動化專業領域特點，通過將導師工作室或項目部整體搬遷與改造，按畢業生主要就業崗位方向，搭建智能加工島、自動化裝備制造島、機器人創意島、創意工具坊等創客空間，滿足學生按方向選擇創客空間的需求。引入創客文化元素，在每個創客空間都設置會客區、討論區、加工區、存儲區、作品展示區等，營造創客空間環境。在課程教學過程中基于趣味性、綜合性、挑戰性、新穎性、共享性精心設計創客項目。推行創客項目活動軌跡管理，學生教師人手一冊《創客教育軌跡管理手冊》，全程記錄創客項目活動中的相關信息，如創新點子、方案簡圖、討論記錄等。

3、引入TRIZ理論創新工具，提供產品創新設計方法

產品的創新設計存在有效的創新設計工具和方法。導師在指導學生開展創新項目的過程中，學生對設計項目都滿懷熱情，但是遇到具體問題時往往不知所措、無從下手。因此引人TRIZ理論的創新工具（沖突矩陣、40個發明原理、39個通用工程參數等）來解決專利沖突和產品創新設計。TRIZ理論運用創造性的思維把沖突徹底消除。從具有發明性專利中提煉出的解決沖突或矛盾的“40個發明原理”，可以為學生在創新設計過程中遇到的結構創新困境和不知如何施展等困境提供一種解決技術矛盾的方法和途徑。

4、實行“導師管理、組長負責”的項目成長路徑

學生的成長路徑基于項目的開展與實施過程，指導老師為團隊指引方向。項目導師制是一種以學生為主體、項目為載體、導師為輔導的構成形式，充分調動學生的學習積極性和主動性，進而培養學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協作、創新、探索的團隊精神。項目以市場調研和專利沖突分析為基礎，一般以小型機電產品的設計、制作為主。項目具體環節一般應包含方案設計、結構設計、電氣設計、工藝編制、零件制作裝配等。

5、鼓勵學生參加學科技能競賽和申報創新創業課題，提高成果轉化

一方面，鼓勵學生參與導師的科研項目，通過分析實際項目問題，指導學生應用TRIZ理論發現矛盾、解決問題。另一方面，鼓勵學生參加各類創新創業大賽，利用TRIZ理論分析問題、設計作品，以提高作品的創新性和競爭性。項目的最終環節需要學生完成專利申報、作品設計說明書或論文撰寫等，以保護知識產權。

四、改革實踐成果

通過設置“創新課堂、交叉學科”課程體系，在項目導師制創新人才培養過程中，引入TRIZ理論的創新工具，提供產品創新設計方法，金華職業技術學院機械制造與自動化專業探索出了一條導師制工程創新人才培養的模式與方法。2017年項目導師制參與學生的創新成果顯著，學生參加全國工業機器人技術應用競賽獲二等獎、浙江省大學生工業設計競賽獲一等獎、“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽獲二等獎、大學生機械創新設計競賽二等獎等各類國家級、省級競賽獲獎15項。學生作為項目負責人主持浙江省大學生“新苗人才計劃”4項，學生作為第一發明人申報專利12項等。

五、結語

金華職業技術學院機械制造與自動化專業，以提升學生的創新設計能力和工程實踐能力為宗旨，開展基于TRIZ的項目導師制創新人才培養的改革與探索。在項目導師制實施過程中，實行“創新課堂、交叉學科”的課程體系、推進創客教育在導師制的應用、引入TRIZ理論創新工具、鼓勵學生參加學科技能競賽、申報創新創業課題等主要環節在內的創新創業教育改革實施路徑。實踐結果顯示，通過開展基于TRIZ的機制專業導師制創新人才培養改革可以提高學生的創新能力和實踐能力，學生取得的成果顯著。該創新人才培養模式改革與探索具有一定實踐指導意義和教學研究意義，也可為高職院校機械類專業或其他工科類專業的創新人才培養和發展提供有益借鑒。

【參考文獻】

[1] 延建林，孔德婧. 解析“工業互聯網”與“工業4.0”及其對中國制造業發展的啟示[J]. 中國工程科學，2015.17（07）141-144.

[2] 薛二勇.協同創新與高校創新人才培養政策分析[J]. 中國高教研究，2012（12）26-31.

[3] 陳長生.開設創新實訓課程，切實提高學生機械創新設計能力[J]. 機械職業教育，2014（06）17-19.

[4] 劉征，潘凱，顧新建.集成TRIZ的產品生態設計方法研究[J]. 機械工程學報，2012.48（11）72-77.

[5] Remy H， Jean R， Amadou C， et al， TRIZ theory and case based reasoning： synergies and oppositions[J] International Journal on Interactive Design and Manufacturing， 2015.9（3）177-183.

[6] 江帆.TRIZ工程創新教育理論初探[J]. 井岡山大學學報（自然科學版），2011.32（02）123-126.