大學生自主創新能力要素研究

周輝 顧奕敏

內容摘要：隨著十九大會議提出建設創新型國家的新階段目標，提高當代大學生自主創新能力已經成為各高校的主要工作任務。在當前的新工科環境下，本文基于TRIZ理論對自主創新能力的構成要素進行分析，分層次研究創新能力缺乏的原因，并探究該理論在教學模式、思維理念、信息工具三個方面的運用，實現大學生自主創新能力的顯著提升。

關鍵詞：新工科 大學生 創新能力要素 TRIZ理論

一.研究背景

十九大會議提出的加快建設創新型國家是《國家創新驅動發展戰略綱要》、“新工科”三部曲計劃等創新實驗計劃的進一步發展，也是我國建設世界科技強國“三步走”戰略的總動員與總部署。為主動應對新一輪科技革命與產業改革，國內各高校作為我國創新人才的主要培養基地，改革教學實驗體系規范，全方位、多層次的提高大學生自主創新能力勢在必行。

TRIZ理論，即由前蘇聯科學家、社會研究學家阿奇舒勒所領導的研究團隊所提出的“發明問題解決理論”，系統的總結了創新原理體系，能有效的對現階段的自主創新研究進行指導，是世界公認的引導創新的最佳工具，在美國波音公司的767空中加油機研發關鍵技術突破、韓國三星電子集團TRIZ理論工業運用等許多科技研發中起到決定性的作用。將TRIZ理論引入大學生自主創新能力要素的研究，通過其在教學模式、思維理念、信息工具三大方面具體運用的思考探究，可以將創新能力的開發落到實處。

二.自主創新能力要素及缺乏原因

（一）創新欲望

創新欲望是自主創新能力的首要要素。激發創新欲望是培養創新能力的前提。只有激發了群體的創新欲望，團隊創新能力的進一步發展、創新型人才的大批量出現才成為可能。探究欲望，即人類認識、了解周圍環境的好奇心，是人的天性之一[1]，能推動創新思想、創新能力的產生，并升華為個人與人類社會的發展。然而，在現階段的尚不完善的教育體制與總體水平仍偏低的家庭教育情況的影響下，由于初高中嚴峻的升學壓力和固定化的教學模式，未注重對學生創新能力的培養，大量初入大學的學生普遍表現出思維模式僵化，探究欲望匱乏，缺乏自主學習、構建完善思維體系、擴大知識深度廣度的動力，以至于導致了大學生集體主觀上沒有創新意識，習慣于接受公認的結論但很少主動尋求答案。這從根源上阻礙了自主創新能力的產生和發展，對加快建設創新型國家的目標起到消極作用。

（二）創新理念

創新理念也是自主創新能力的要素之一，特指集體或個人基于對現狀的不滿足，打破常規，突破思維定勢，以挑戰未來、敢于人先的勇氣謀求更高階段的科學創新技術發明。創新理念是培養自主創新能力的方法論指導，為科創活動的進行指明了前進方向，可以說是整個創新活動的方向標。創新理念不是憑空產生的，而是在原有研究基礎上的合理推廣或衍生。于此，可以指出大學生創新理念匱乏的首要原因：工科類大學生通常缺乏具體的社會實踐經驗和科學創新研究經歷，目前國內的創新教育在國家的大力支持、資金投入下已經在各高校普及，但高質量、高成效的實踐項目依然缺乏，多是浮光掠影的“蜻蜓點水式”參與，很難給與大學生保質保量的實踐體驗。缺乏社會基礎的創新理念不過是空中樓閣，運用于實際時無法匹配，更不可能發揮預期效果。除此之外，普適創新教育的不合理安排也是創新理念不足的原因之一。[2]

（三）創新觀察力

創新觀察力的運用貫穿自主創新活動的整個過程，是創新能力要素中重要的一環，主要體現在兩個階段。第一，是在創新活動的初期——創新主題確立階段，創新觀察力是決定一個創新實驗是否能產生、是否能符合社會要求，切實發揮作用的關鍵性因素：第二，則是在創新實驗活動不斷推進的階段，創新實驗中不可避免的會遭遇與預期設想不符的意外情況，這有可能意味著實驗發展的全新可能性或者是失敗的預兆，如果實驗參與者具備足夠的創新觀察力，能及時發現發現、辨明情況并思考解決方案，極有可能可以規避風險，將創新實驗向更有利于人類發展的方向推進。造成大學生創新觀察力缺乏、“空有寶山卻不知開發”的因素有很多，其一是專業基礎知識較薄弱，在知識的協同轉化和實際應用方面多有不足，因此在開發創新靈感時往往抓大放小、找不到核心;后續跟進時對項目根源沒有鮮明合理的整體認識，很難把握進程，及時調整。其二，是系統性創新教育體系的缺乏，大學生沒有足夠的方法論進行指導，解決問題、針對問題提出創新理念時沒有完整的邏輯思維鏈條，即使有較為合理的設想，在實驗框架規劃時也容易出現偏頗的情況，導致不能很好的將創新觀察力運用于創新實驗。

（四）創新思維方式

創新思維方式是在概念形成上運用分析綜合法認識創新活動的過程和程度，是人類特有的思維方式。大學生確立創新思維方式，是時代發展的需要，是國家發展的要求，更是大學生自身發展的需要。因此，創新思維方式是自主創新能力要素的一部分。如果說創新理念意味著整個創新實驗的靈感，那么創新思維方式就是靈感的運用。當代大學生創新思維方式的內涵，主要是四種思維：批判性思維，即對客觀實驗所提出的主觀反思和評判;超越性思維，即打破原有思維定勢，在更廣闊的框架中思考并獲得新認知;.前瞻性思維，即在現實世界的基礎上，以動態和發展的眼光預測未來發展趨勢，提前做出應對措施;實踐性思維，即將科學理論與實踐相結合，在實踐中能動的改變世界。

以其內涵為根據具體推斷大學生缺乏創新思維方式的原因：

1.思維固化、安于現狀、很少提出自己的見解是困擾我國大學生創新能力提升的一大阻礙，在如今大學教育一再強調個人意識、創新思維發展的情況下，能打破僵化思維的學生仍占少數，這一情況在大一大二的學生中最為普遍。大學本科階段創新實驗的主力是大二大三的在讀學生，因為大一新生缺乏專業知識，而大四即將迎來畢業，迫于就業的壓力，不可避免的會將更多的精力投入到工作的準備中。但在接受了一到兩年的大學專業教育后，大二大三的學生普遍表現出束縛于課堂知識的情況，即將大學教育視作初高中書本式教育的延續，無法起到激發突破性思維的作用。

2.前瞻性思維和實踐性思維則牽扯到更深層次的問題。這二者的難以實現主要源于踏實精神的缺乏，即在學習、實驗中，少有學生能做到完全的腳踏實地，習慣于用隨意敷衍的態度對待知識與實驗現象，以完成任務作為一切行動的前提，更有甚者，使用違反學校規定的方法取得結論。從另一角度來說，這同樣與認識的不足有關，現階段一些學生來自教育資源不豐富、不先進的地區，他們沒有認識到學習的正確方法以及必要性，也就不可能把知識轉化為自身的能力，并進一步學會應用。

（五）創新方法論知識運用

創新方法論在我國現有的科創體系中是極其突出的短板。通過論文的查閱我們可以發現，僅有不超過五篇文章提及創新方法論相關的運用。在現今世界上的幾種主要方法論體系中，最為完善、系統、富有實踐價值的正是本篇將介紹并運用的TRIZ理論。但是經過調查得出的結論，聽說過這一理論的大學生僅占極少數，能將其熟練運用于科創實驗中的更是萬眾無一。該理論在國際科創實驗中已經基本普及并在多個項目中取得了輝煌的成就，俄羅斯已經將TRIZ理論設為工科專業本科生的必修專業之一，美國麻省理工學院等常春藤聯盟高校也開設有TRIZ相關課程，但在國內，卻處于小范圍的試用階段，無疑是國內大學生自主創新能力所缺失的重要要素。究其原因，大學科創類課程設計的不合理要負主要責任。優秀的科創教育應當設計為基于項目的創新能力培養與創新知識普及，寬闊的創新知識面、扎實的創新方法論知識，將有利于大學生未來自主創新能力得到自主發展與完善。

三.TRIZ理論的具體運用

根據目前自主創新能力要素缺乏的原因，凸顯出在大學生科創教育中引入TRIZ理論的必要性與重要性。TRIZ綜合了多個學科領域的原理、法則，并在此基礎上提出了完善的創新方法理論體系，適用于大多數人類進行發明創新、解決技術難題的過程，是一種建立在技術系統進化規律基礎上的問題解決系統，同時也是一個創新能力培養體系理論，對提升現今國內大學生的整體自主創新能力有很大的參考價值。本文將結合第二板塊對創新能力要素的分析，從教學模式、科創研究、信息工具三個主要方面，針對TRIZ理論的具體運用進行探究。

（一）教學體系

1.TRIZ理論內涵概況

TRIZ理論將發明創造問題歸納為5個層次、48個通用工程參數及40個發明原理，其主要內容包括技術系統進化法則、39項技術特性、沖突矩陣和40項創新原則、物質場分析與76項發明問題標準解決方法、發明問題解決算法（ARIZ）以及工程效應知識庫等。[3]

TRIZ理論認為一個問題解決的困難程度，取決于對該問題的描述或程式化方程，對問題的描述越是趨于完善，問題就越容易得到解決。經過對問題的不斷描述的過程，可以清晰的暴露出所求解問題的最根本性沖突，確認其是否能憑借當前技術水平解決，抑或是需要留待新技術的出現。

2.培養思路

TRIZ理論是對學科創新技術的高度總結，并非經過短期淺層次學習就能完全掌握的方法論，但因其高效的利用效率，能為大學生的自主創新活動提供極大幫助而理當加入到科創教育體系中。在這樣的情況下，在教學環境中就必須有所側重，以便于利用、實用性廣泛的發明問題解決算法為課程教學的中心，輔助以必要的其他方法論（基于學科特性與實驗性質決定），重點在于逐步培養出大學生的自主創新學習能力，激發對自主學習的興趣與動力，推進創新能力的自主發展。

在新工科建設不斷推進的背景下，“復旦共識”、“天大行動”、“北大指南”以及《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》等相關文件不約而同的強調了借鑒國際科創經驗，開創我國特色科創教育體系的目標。應當認識到，TRIZ理論的具體運用還需進一步考察各高校原有教學制度，針對特有的問題進行改良。

3.具體教學方法

由于TRIZ理論創新方法論的特性，單單紙上談兵式的教學是無法達到理想效果的，推薦在教學體系中引入創設情境法，作為主要的教學模式之一。創設問題情境，是為了作為學生思考的引子，引發學生自主提出問題的欲望，所創設的問題情境必須包含鮮明的問題思路，可以促使學生根據TRIZ理論進行程式化的描述，剝離無關信息，研究問題核心，提出合理的解決方法設計。在學生一步步推進問題的過程中，教師需根據問題實際和學生的理解思考狀況，理解其創新思維進展模式，做出不干擾學生思路的適當指導。[4]

（二）科創研究

1.研究性質的學習能力培養

學習能力是一個學生最基本的能力，其高下決定了學生的學習效率與未來進步的可能性。學習能力分為多個方面，而在科創研究中，研究性質的學習能力可以說是一位研究參與者的必備能力。學生在科創研究的過程中，研究性質的學習能力主要分為三個部分：課前搜集相關資料，對所作課題有基礎概況;研究進程中通過問題分析和定義將實際問題轉換為TRIZ問題模型，然后利用其分析工具得到問題的預測結果，并與真實的實驗結果相核對，推斷發現實驗中的不足與理論的缺失;研究結束后，側重關注在科創實驗中投入的程度和取得的階段成果，采用系統的TRIZ理論進行分析求解，根據評價的要求給出優化方案。

2.TRIZ方法論的實際應用

TRIZ方法論在實際科創研究中應用的最大優勢，在于其潛移默化的培養作用，能逐步鍛煉大學生創新能力、養成創新習慣。現有大學生參與的科創研究，通常采用課題參與模式，即學生參與教授課題組研究，從中進行知識攝取、課題拓展、科學實踐的一種科研活動。將對TRIZ方法論的自主研究運用與教師指導相結合，學生可以不斷接觸前沿學科知識并持續跟進，既保留了全自主的學習體系，又有教師成熟的科研思想的熏陶與實驗中的實踐體驗，在激發科研興趣的同時，喚醒其創造性的思維，提高創新能力。不斷在實踐中運用TRIZ理論，可有效減少試驗次數和不必要的摸索過程，使創新過程得以簡化，資金投入減少，研制周期縮短。[5]

（三）信息工具

1.現代信息工具所能提供的幫助

現今，國內外已經產生了很多TRIZ相關的信息化工具，如美國Invention Machine公司的Goldfire Innovator，比利時CREAX公司的CREAX Innovation Suite，中國億維訊公司的Pro/Innovator等。這些軟件的出現，標志著TRIZ理論的階段性進步，已經進入到信息化處理數據的時代。通過這些軟件的運用，將結構化的流程引入TRIZ教學和創新能力培養中，顯著降低了學生學習TRIZ理論的難度，為教師教學提供了便利，基于TRIZ理論的自主創新能力提升具有更廣泛的適用性、更高的實用性和可操作性。

2.信息交互平臺的搭建及改進

建立信息交互平臺的目的是通過大量的開放資源信息，彌補教學過程中片名、不足的問題，拓展創新能力教學的深度和廣度。已有的平臺如微課堂、中國Mooc和Ted等不能滿足學生學習TRIZ理論的需求，如果能以優勢大學集團為框架建立專有的TRIZ方法論知識學習平臺，能節省大量的人力物力，在提升課堂質量的基礎上，互通互聯互動的教學模式能為學生提供更多的課堂以外的教學資源與指導，在急劇變化的時代中擁有更多自主創新的能力與立足的資本。

四.總結與展望

為服務于國家加快建設創新型國家、保質保量的培養創新型人才的發展戰略，我們從提升大學生的自主創新能力各要素出發，通過培養大學生個體的創新意識、創新能力、創新方法的途徑，在大學生科創教育體系中引入TRIZ理論，以期能打破現階段大學生創新教育的僵局，為國內新工科體制中自主創新能力培養課程的建設提供參考。

參考文獻

[1]劉佳蓉、陳娜、郭思妤.激發創新欲望的必要性[M].科學咨詢，2018（50）：14

[2]周輝、張欣鵬、孫瑨原.大學生創新創業的動力學研究和科創能力耦合分級培養體系的構建[J].南通職業大學學報，2018（3）

[3]郭宇、廖文和、程筱勝.TRIZ理論與理工科大學生創新能力培養[M]，2005，7（3）

[4]江帆、王春、王一軍、區嘉潔.基于TRIZ理論和研究性學習的創新型人才培養.科技信息[M]，2009（16）

[5]劉訓濤、趙存友、徐鵬.TRIZ理論與大學生創新能力的培養[M]，2011（3）

江蘇省大學生創新創業訓練計劃項目成果（201910291169Y）;2018年全國高校學生工作課題（重點課題）：《“雙創”背景下學生職業生涯規劃教育研究》（課題編號：LX2018Z011）;2018年江蘇省教育考試招生研究課題：《強化專業認知和人文素養的高校生源培養選拔體系構建》（課題編號：K-e/2018/11）;2019年江蘇省社科應用研究精品工程課題（重點課題）：《新工科背景下高校創新創業教育探索與實踐研究》（19SYA-018）

（作者單位：南京工業大學生物與制藥工程學院）