關于在高校實施創新教育的思考與實踐

□文｜韓躍武

（作者單位：貴州廣播電視大學（貴州職業技術學院）機電與能源工程學院）

創新教育的目標是培養學生的創新精神和創新能力，核心問題是創新方法的學習。實施的關鍵是團隊的組建和平臺的搭建。

目前，創新發展已上升為我國國家發展戰略。創新能力的培養刻不容緩，已成為高校人才培養必須面對的問題。為提高學生的創新能力，需要優化現有的創新創業課程，結合學科、專業建設設計創新教育內容，建設創新平臺[1]，實施創新教育。

優化創新創業課程

創新教育是創新創業教育的重要組成部分，與創業教育既有聯系又彼此獨立，主要培養學生的創新思維和意識，傳授創新方法，提高學生的創新能力。創業教育主要培養學生的創業意識、精神和企業管理的能力。從教學實施的層面可以將創新教育與創業教育分為先后兩個階段實施。但是在實際教學中往往注重的是創業教育，而忽視了創新教育。因此，優化創新創業課程，首先是確保創新教育部分的應有的占比，創新部分的內容至少達到一半的課時。其次，創新教育要與專業教學相結合。專業教育是創新教育的根本，沒有專業教育支撐的創新教育，是空中樓閣。專業學習為創新教育奠定堅實的基礎，為創新提供源源不斷需要解決的問題，而發現問題是創新的開始。目前的創新教育多數與專業教學相脫節，且對創新方法缺乏系統的介紹和研究。第三，創新教育需建立在一定的實踐平臺之上，缺乏實踐條件支撐[2]，好的設想難以變成現實。例如，一個創造性的設想可以通過設計方案展示，經過制造使之變成產品，這就需要實踐（制造）條件的支撐。目前的創新教育多停留的理論方法的學習上，缺乏制作的條件。第四，創新教育需要多學科、多專業的協同。現實中的創新教育，未能多學科、多專業協同攻關，多數是教師的單打獨斗，這樣很難破除習慣性思維和傳統性思維的束縛，帶領學生進行創新。因此，開展創新教育的第一步是學習創新方法。

創新方法的學習是創新教育的核心

自主創新，方法先行。創新總是與方法聯系在一起的，創新成果不可能在方法之外取得。因此，在科技高度發展的今天，方法論成為科學技術的中心問題之一。創新的方法很多，下面介紹一些主要的創新方法。笛卡爾說，世界上最好的知識是關于方法的知識。

圖1 創新方法的發展

創新方法的種類很多，其發展可以分為三個階段[3]。

第一個階段是基于認知的方法，側重于人的思維規律和一般認知特點的研究，形成各種創新方法，如智力激勵法、設問法、類比法、逆向法。第二階段是基于專利的方法，TRIZ理論是這個階段的典型方法。第三階段進入計算機輔助設計創新階段，出現了相應的計算機輔助創新平臺，如Pro/Innovator與創新能力拓展平臺CBT/NOVA等。下面重點介紹幾種常用的創新方法和TRIZ理論。

常用的幾種創新方法

改進創新法。改進創新法是在事物原有基礎上通過克服缺點、不足，使之性能得到提升和優化的創新方法。該方法的關鍵是找出現有事物的缺點和不足。

例如：粉筆有粉塵，為了克服粉筆粉塵對師生健康和環境的不利影響，人們發明了微塵粉筆。進一步思考，是否能制造出無塵粉筆呢？或能否找到比現有粉筆更好的替代品呢？

又如，為了克服毛筆不易攜帶的缺點，人們發明了鋼筆。為了克服鋼筆容易漏墨水的缺點，人們又發明了寶珠筆。是否能發明比現在圓珠筆更好的書寫工具呢？

需求創新法。需求創新法是以人們的需要為導向，實現創新的方法。

例如：洗衣機的發明是為了把人們從繁重的洗衣勞動中解放出來，電視機的發明是為了讓人們能看到遙遠地方發生的事情，即實現古代神話傳說中的千里眼功能，電冰箱的發明，解決了人們存儲食物的需求，空調滿足人們對室內溫度調節的需要，電話滿足人們遠程通話的需要，智能手機更是滿足人們通話、看視頻、購物、支付等多方面的需要。這些發明創造都是在為滿足人們需求的驅動下完成的。因此尋找人類自身的需求，弄清楚我們需要的什么是創新的關鍵一步。

類比創新法。該法是由一類事物所具有的某種屬性，推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。

例如，電子有波動性就是運用類比創新法提出的。光和電子都是物質，當時已知的實驗事實是，光有波動性（光的干涉和衍射）和粒子性（光電效應），電子有粒子性。類比分析：既然電子和光都是物質，那么，光具有的性質，電子也應該具有。法國物理學家德布羅意根據類比分析比較提出，電子也應該有波動性。德布羅意的物質波假說為后續實驗所證實，從而獲得了1929年的諾貝爾物理學獎。表1反映了類比創新法的思想。

表1 類比創新法

仿生創新法。仿生創新法是通過研究生物系統的結構、功能，能量轉換和信息過程，并將獲得的知識用來改善現有的或創造嶄新的機械、儀器、建筑結構和工藝過程的創新方法。例如，飛機的發明受益于鳥兒飛翔的啟示，雷達的發明是仿照蝙蝠回聲定位原理而產生的，這兩個發明所使用的方法都是仿生創新法。

設問創新法。設問創新法是圍繞現有事物或需要發明創造的對象，提出問題、解決問題，從而發明創造出新事物或提出新的技術方案的創新方法。創新始于問題，源于實踐。我國教育家陶行知先生關于發明的詩句：發明千千萬，起點是一問。智者問得巧，愚者問得笨。愛因斯坦說過，提出一個問題比解決一個問題更重要。設問創新法包含多種具體的方法，如和田十二法、系統提問法，檢核表法等。其中，檢核表法是設問創新法中最為典型的一種方法，是由美國創造學家奧斯本發明的一種方法，根據需要解決的問題或者需要發明創造的對象，列出有關問題，然后一個一個來核對討論，從中獲得解決問題的方法和發明的設想。下面以無人機為創新對象使用檢核表法。

無人機作為一種無人駕駛的航空飛行器，能在空中飛行是其最基本的功能，可視為一空中移動工作平臺，在平臺上安裝相應的工作設備后就能完成相應的任務。表2是檢核結果。顯然，結果不是唯一的，不同的人，會有不同的結果。但這不會影響我們從中獲得創新性的設想。

表2 無人機檢核表

頭腦風暴法。該法是在團隊、群體中使用的一種創新方法，目的是集思廣益，發揮團隊的集體智慧，相互啟發，尋找最佳答案。例如，有一年美國北方發生凝凍，電線、電桿被冰雪壓斷，嚴重影響通信，電信公司經理召開會議，尋找解決辦法，要求與會人員遵守以下原則：自由思考，延遲評判，以量求質，互相啟發。最后征求到90多條意見和建議。最后較好地解決了這個問題。

TRIZ—發明問題解決理論[4]

TRIZ是俄文“發明問題解決理論”音譯為英文的縮寫。這是由前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）于1946年創立的。阿奇舒勒通過對250萬份工程領域的發明專利分析歸納后提出了TRIZ理論。TRIZ理論是基于發明專利的理論，包含的主要內容有：

沖突矩陣。TRIZ理論給出了40條發明原理，其中，第一條是分割，第二條是分離，第三條是局部質量，第四十條是符合材料，并選定了39個工程參數。沖突矩陣是一個40×40的矩陣，除第一個空格(即元素11)填“工程參數”外，第一行余下的39個空格由左向右依次填上39個工程參數，第一列余下的39個空格由上向下依次填上39個工程參數。其余空格（元素ij）中為一組數字或為空，這組數字代表解決相應沖突的發明原理的序號。

分離原理。分離原理為物理沖突提供解決方案。分離原理有：空間分離，時間分離，基于條件的分離，整體與局部的分離。

76個標準解。物質—場分析法是TRIZ理論中一種很有效的分析方法，任何功能的實現必須包含兩個物質和一個場，場用F表示，代表能量或力，物質用S1和S2表示，例如，用錘釘釘子這樣一個動作的實現，可以表示為：

圖1物質—場分析法， F代表力，S2代表錘，S1代表釘子

阿奇舒勒發現一個規律：如果問題的物質—場模型一樣，那么解決問題的物質—場模型也一樣，和問題來源于哪個領域無關。他總結了76個解模型，也叫76個標準解。可用于一般問題的解決。

ARIZ算法。ARIZ算法是TRIZ理論中最強有力的解決發明問題工具，目標是解決物理矛盾，用于解決復雜、困難的發明問題。

產品技術進化理論。TRIZ理論指出，技術系統也有自身的進化規律。任何技術產品的發展歷程均可以分為四個階段，即嬰兒期、成長期、成熟期、退出期。各個時期，專利的等級和數量是不一樣的。嬰兒期，專利的等級高，數量小；成熟期，專利的等級低，數量多。在技術發展進入退出期前，應做好新技術的研發和儲備，以迎接新一輪的發展周期。

創新教育的實踐探索

創新教育的開展，首先是教學團隊的組建，團隊的組建需要多學科、多專業教師參與，形成協同創新的團隊，開展創新活動。我院創新團隊聚集了機械、機電、物理、微電子專業的老師。其次是建立相應的創新平臺。我院為了開展好創新教育，專門建立了機電技術創新研究中心，專門開展創新教育實踐。具體的做法是，先進行創新方法的研究推廣，激發學生的創新熱情，結合實際問題開展創新實踐。第三，圍繞機械、機電人才培養模式改革，還在學生中通過選拔，選出部分學生組建創新實驗班開展創新實踐。達到普及與提高相結合。工作處于起步階段，希望通過努力，能取得一些創新和發明專利成果。