TRIZ 引入高校創新教育教學課程體系的應用研究

崔佳

（1.桂林航天工業學院，廣西桂林 541004；2.廣西師范大學，廣西桂林 541004）

黨的十九大以來，習近平多次強調“創新”對中國全面深化改革和發展的重要作用。高校，作為培養創新型人才的重要陣地，創新教育的改革與實踐對提升學生創新能力與創新思維的培養水平起著關鍵的作用，是我國建設創新型國家、 實現中華民族偉大復興的重大課題之一，也是應用型大學人才培養的關鍵。 引用TRIZ 理論開展創新創業教育，將成為教學中可能的創新思維訓練路徑。

1 TRIZ 理論及其應用

1.1 TRIZ 理論

TRIZ 理論，即發明問題解決理論，是由蘇聯科學家、 發明家根里奇·阿奇舒勒及研究小組于1946年在分析了世界各國250 多萬件高水平專利基礎上提出的理論體系，是具有普遍適用性的一套發現問題并找到解決辦法的發明理論[1]。 其方法是：基于具體實際問題的提出形成抽象化、標準化模型，利用TRIZ 工具得到TRIZ 的解決方案模型，并進一步轉化成具體問題的最終解決方案，或繼續形成最終滿意結果。經過半個多世紀的發展，TRIZ 理論已成為當今世界公認的指導創新實踐的最佳工具。從20 世紀60年代開始，蘇聯就開始將TRIZ 引入到中小學的教學之中，并在幾乎所有的高校開展基于TRIZ 理論應用的創新發明課程，從而使蘇聯在20 世紀70年代中期專利申請量和批準量躍居世界第二[2]。 冷戰后，TRIZ 方法傳入歐美，在諸多大學相繼應用。近幾年，我國一些大學和企業的科學研究者開始引入TRIZ，這方面走在前列的有河北工業大學、清華大學、復旦大學、北京理工大學等[3]，特別在機械工程類等理工專業的課程中均開始涉及。

1.2 以汽車專業創新實踐小組教學為例，解釋TRIZ 理論教學

汽車發展過程中新技術的出現與TRIZ 理論中40個創新原理有很好的印證。為更好地說明TRIZ 理論教學，下面將以桂林航天工業學院汽車與交通工程學院航V 方程式賽車隊創新實踐教學過程為例予以解釋。

第一步驟：教師進行問題描述：汽車在通過不平路面時，如何使乘車人員感到比較好的舒適性？如果懸架剛度過大，雖然汽車振動衰減時間較短，但是汽車減震效果明顯，使乘客感到劇烈振動，不利于乘客的舒適性； 如果懸架剛度過低，則雖然乘客感覺不到劇烈振動，但是汽車振動衰減時間較長，不利于汽車的操縱穩定性。

圖1 教學課程體系設計

第二步驟：學生進入問題理解：汽車在通過不平路面時，能夠較短時間減少汽車振動，而且保證乘客有較好的乘車舒適性。

第三步驟：教師提出技術矛盾，學生就問題關鍵要素展開思考：懸架剛度過大不利于乘車舒適性，但懸架剛度過低，不利于汽車的操控穩定性。對應的技術矛盾為：（1）希望改變的參數：汽車振動衰減的時間（通過改變懸架彈簧的剛度來改變懸架的剛度）；（2）導致惡化的參數：物體產生的有害因素（汽車振動衰減過快不利于乘客的舒適性）；（3）物理矛盾：汽車振動衰減時間不能過長，也不能過短。衰減時間過短容易是乘車人員感到劇烈的振動，衰減時間過長，不利于汽車的操縱穩定性。

第四步驟：教師啟發學生尋找可利用的資源：空氣懸架，液力懸架，座椅的材質等。

第五步驟： 使用TRIZ 工具，即利用TRIZ 創新原理、分離原理，根據系統中存在的技術矛盾，在TRIZ 矛盾矩陣中搜索出四個創新原理（21、24、29、40）：

創新原理21：減少不利因素作用的時間；

創新原理24：借助中介物；

創新原理29：氣壓與液壓結構；

創新原理40：復合材料。

第六步驟：啟發學生產生新的想法及技術實施方案：基于創新原理，啟發學生可采用空氣懸架或液壓懸架系統，可讓舒適度與操作穩定性達到均衡，滿足舒適度。

第七步驟： 學生可在課后進入實驗室開展試驗及論證。

2 TRIZ 理論運用于創新教學啟發的可能性

2.1 符合以工科為主的應用型本科院校的教育培養理念

縱觀高校的教育教學發展，創新教育還普遍停留在理論探討與觀念改變階段，實踐層面的有效方法尚不多。 桂林航天工業學院作為一所以工學為主的應用型本科院校，以培養具有較強創新能力的應用型人才為目標，提高大學生創新能力的培養是學校教學改革的重點。因此，迫切需要一個能讓大學生創新能力在教學與實踐課堂中提高的系統理論工具，而TRIZ 理論即是這樣一種滿足要求的有效工具。 如桂林航天工業學院汽車專業在不同層次人才培養過程中發現，理工科學生創新能力的培養是教學的核心，即是要求培養學生發現問題并指出探索方向的敏銳感知能力； 運用所學知識提供多種解決方案的開拓能力；發散思維，提出與常規見解不同思路的原創能力。 這些能力的培養途徑恰與TRIZ 理論的觀點及操作途徑相得益彰。

2.2 利于突破舊觀念的思想束縛

長期以來，人們習慣性地認為創新發明是少數拔尖人才的專利，或被認為是偶然靈感與機遇碰擊出的火花，忽視了創新教育的力量。 而究其本質，創新實則是對問題現狀的思考與改良，創新能力是可以通過教育來培養的。 TRIZ 理論即為創新教育提供了系統的思維方法，對啟發創造思維、開拓思維途徑起到重要的作用。 特別是改善授課方式，將如何啟發創新引入課堂，讓學生改變思維定式，多角度思考問題，從而找到新的、更科學的解決問題的出路，是TRIZ 在現代創新能力提高路徑上的偉大貢獻。

3 基于TRIZ 理論教學的思考與建議

3.1 面向教師推行TRIZ 理論和教育技術方法

培養具有創新精神、 掌握創新教育理論和方法的教師隊伍是推行創新教育的前提和基礎。為將TRIZ 理論快速推廣到桂林航天工業學院的教學實踐中，可分兩個步驟開展：首先，選拔部分專業知識扎實，創新思維活躍，熱愛創新教育的青年教師參與TRIZ 理論與實踐集中培訓，培養他們理解TRIZ 理論的內涵，掌握具體的教學方法；其次，結合教學改革的實踐經驗，編寫校本講義，試點教學，組建TRIZ 理論教學團隊，成立TRIZ 理論教育教學研究中心，分批次組織教師參加理論與運用培訓，向該院教師推廣TRIZ 理論技術，幫助教師拓寬教學思路與方法，提高課堂教學的實踐性及激發學生的創新能力。

3.2 分階段設計TRIZ 教學課程體系

在桂林航天工業學院理工學本科專業教學中實踐TRIZ 理論教學理念與方法，需根據學生知識掌握情況與認知能力發展分階段設計與實施，可考慮構建如圖1 所示教學課程體系。

以汽車專業為例，第一階段：創新啟蒙。 學生學習課程多以基礎理論課為主，同時計算機課程為該階段本科教學安排的必修基礎課程，在此階段適宜引入TRIZ 理論進行啟發，應開展專門的TRIZ 創新能力拓展課程，并在基礎理論課的學習中突出原型啟發，并配以計算機輔助創新軟件學習，從而完成創新啟發任務。第二階段：創新體驗。學生學習課程多以機械類基礎理論課為主，與大一階段相比，已逐漸開始轉向專業大類的學習，此時建立汽車TRIZ 理論創新研究實驗室，將課堂中TRIZ 技術引入教學與課后學生參與創新實驗相結合，完成TRIZ 理論實踐的任務。

第三階段：創新實踐。學生課程已進入到與汽車專業緊密結合的核心課程學習，需要專業課老師具備較為熟練的TRIZ 理論教學技能，從理論教學與實驗教學中進行TRIZ 技術啟發，并分小組進入實驗室參與開放性實驗，完成以創新實用作品為導向的課程設計作業，鼓勵支持學生參加“互聯網+” 大學生創新創業大賽、“挑戰杯”“創新創業設計大賽”等競賽，在比賽中促進作品的完成。

第四階段：創新應用與反思。 學生在課程設計、畢業設計中應用TRIZ 理論進行創新性的方案設計，提高學生的創新思考能力與畢業設計的質量，并在實習基地的實踐中得到檢驗與反饋，提高設計題目的創新性，解決設計過程中碰到的實際問題，逐步實現從創造技法、創造觀念到教育目的、教育方法、教學手段、課程體系等整個教育模式的創新，最終完成成果的檢驗與反饋任務。教師也同時在作品驗收中檢驗TRIZ 教學方法的成效。

3.3 采用小班制、互動式教學開展實踐

受師資限制，目前大多數高校開設TRIZ 相關理論課程大多采用選修課的形式，并采用大班授課，形式主要以講授為主，缺乏互動和討論。 TRIZ 課程適宜的應是理論與實踐互動的小班教學，需要給學生提供更多參與教學過程的機會。通過提問與解答的師生互動，將思考與啟發引導相結合，可以有助于學生主體的能動性發揮，也有助于教師及時引導學生開展問題討論，及時了解學生學習的反饋。此外，還可以通過學習小組的形式來布局教室，淡化講臺上下的界限，通過學生自主分工合作、交流分析與討論，小組間相互促進和競爭，形成生動活潑的課堂氛圍，更有利于培養學生探索問題的能力和團隊合作的精神。

3.4 運用TRIZ 理論實現教學方案改進和教學技能提升

在課程中引進TRIZ 理論時，教師要明確教學主線，明晰教學方案，提升教學方法和技能。 教案內容設計上，要始終保持先進性，及時反映和吸收該學科領域的最新研究成果，積極整合領域內創新成果，增加能反映現代科技水平、專業特色的實驗。 通過TRIZ 理論中40 個發明創造原理中提供的方法，激發和培養學生的創新思維。教學方法設計上，要將講授法、討論法、競賽活動法、實戰訓練法等教學方法結合，引導學生進行基于問題的探究式學習、 基于案例的討論式學習和基于項目式的參與式學習，將已經發生或將來可能發生的問題作為個案形式讓學生提出各種可能的解決問題的方案，鼓勵學生主動思考，大膽提出新方案新思考。 教學手段實現上，要依靠現代計算機多媒體和網絡技術，以多媒體教學增大教學容量，將理論由抽象變直觀，使內容動態化，逼真地模擬宏觀變化中的微觀過程，創設問題情景，突破知識難點，調動學生學習的積極性。

3.5 采用以創新成果為導向，過程評價與結果評價結合的課程考核方式

開展TRIZ 理論教學的目的是培養學生的創新思維和創新能力，用傳統的筆試方法顯然無法全面考核教學成效，也不利于調動學生的學習積極性和主動性。因此在考核時，應傾向于學生學習過程的評價，并將過程評價與結果評價有機結合。課堂中，教師可要求學生選擇一個欲應用TRIZ 方法解決的問題(項目)，引導學生嘗試應用學習到的TRIZ 創新方法和工具解決此問題，過程中不斷提出新的見解、新的發現，提出新的問題，通過小組討論或者小組實驗，獲得項目問題的解決方案，并形成總結報告。 最終成績評定可由課堂表現(30%)、作業完成情況(20%)、課程匯報答辯(20%)、總結報告(30%)組成，既體現了過程的重要性又將成果凸顯出來。

3.6 多角度、多學科、多形式推廣TRIZ 學習

授課形式上多樣化，可將TRIZ 理論作為專業課程中一個問題的具體思考來引導； 亦可作為創業課程中創造與發明的技術方法應用來講授； 還可作為公選課或選修課獨立設課，或是以講座、短期培訓等形式普及TRIZ 理論應用。 但作為工科學院，應更重視學生創新能力的開發與培養，應在專業課程中重點介紹TRIZ 理論的基本原理與創新思想，及應用該理論在實踐中解決問題的實例，增強學生自身參與創新設計的積極性和自覺性。 對于非工科專業的學生，教學內容以TRIZ創新思維訓練為重點，以生活案例為主，注重掌握發明方法的精神實質，使學生突破創新的困惑與障礙，提高創新素質與能力。同時，對于進駐大學生創新創業基地的團隊，也是必須要接受TRIZ 理論學習的。 學校還要高度重視大學生創新創業工作，鼓勵學生自主申報創新創業項目、參與教師課題研究項目，在教師攻堅克難的科研精神熏陶下，在嚴肅縝密的科研氛圍中收獲創新實踐的喜悅，分享科學研究的魅力。

4 汽車專業TRIZ 理論教學實踐成果

在汽車與交通工程學院創新創業小組學習中，指導老師們率先引用TRIZ 理論融入教學內容與方法中。自2013年該學院成立 “大學生自主學習創新實踐中心”以來，選拔了部分學習興趣高、動手能力較強的本科學生，組成了創新方法課外科技活動小組，分別建立了“飛思卡爾智能車小組”“航V 方程式賽車隊”“無碳小車研究組”“創業經營隊” 等創新創業小組20 余個，以團隊學習導師制、創新活動項目化管理、校內外專家指導為主線開展學習研究，并以不同年級學生參與形成梯度，以老帶新，形成了可持續運行的課外創新實踐活動機制。通過在該學院創新創業小組開展TRIZ 理論課程教學試點，指導教師逐漸嘗試與體驗了創新與專業課程相結合的教學新模式，在近三年的“挑戰杯”大學生課外科技作品大賽、“創青春” 大學生創業作品設計大賽、 中國大學生方程式汽車大賽等比賽中成績突出，在全校各工科學院相比，數量及質量都是名列前茅，在學生中樹立了典型，激發了更多學生的創新創業熱情。

科學研究與實踐表明，每個學生都具有創造性思維和創造能力，只是大多數的學生因受客觀條件和自身因素的影響，其創造思維處于沉睡或半沉睡狀態。我們應當把目光放在每一個學生身上，采取誘導啟發的方法，把他們潛在的智慧與創新思維挖掘出來。構建基于TRIZ 理論創新教育課程體系，通過教學引導、創新實踐、大賽檢驗等形式，循序漸進實施，將是一條行之有效的創新教育路徑。