TRIZ理論嵌入土木工程專業創新能力培養的探索研究

吳睿　賈傳果　唐先龍　甘民

摘要： 針對TRIZ理論課程專業性強、案例與土木工程關聯性差等問題，對TRIZ理論融入土木工程專業創新能力培養進行探索研究。首先從創新能力培養現狀、土木工程行業發展趨勢等方面分析了加強創新能力培養的必要性和意義，然后從TRIZ理論程式化、專業化、簡約化等方面，提出了TRIZ理論與土木工程專業融合的相關對策。

關鍵詞：TRIZ理論;土木工程專業;創新能力

中圖分類號：G642.0;TU 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2020）06-0067-07

隨著新一輪科技革命和產業變革的推進，“大眾創業、萬眾創新” “提高自主創新能力，建設創新型國家”等一系列國家建設計劃得以陸續實施。2008年4月科技部、國家發改委、教育部和中國科協印發《關于加強創新方法工作的若干意見》，指出要大力推進技術創新方法的應用，特別要推進TRIZ等國際先進技術創新方法與中國本土需求的融合。

此外，教育部積極提出和推進“新工科”建設，要求實現從專業分割轉向跨界交叉融合[1]，要求學生具備解決綜合問題和復雜問題的能力。學科評估、高校雙一流建設等也把學生創新能力的培養作為重要評價指標，大學生創新能力的培養在大學教育中顯得愈發重要。

當前土木工程建設呈現大型化、復雜化、智能化的發展趨勢，對土木工程專業人才創新能力提出更高的要求。近年來不少高校在土木工程專業“雙創型”人才培養方面進行了卓有成效的探索，文獻[2]提出“五閉環”的土木工程專業創新創業教育培養模式。郭慶軍等[3]分析了碩士研究生創新能力培養的現狀，探討人才培養中存在的問題，提出了校內跨學科與校企、校校人才協同培養機制。文獻[4]探討了土木工程專業創新人才培養機制，在創新創業教育改革和實訓平臺建設等方面提出了相應措施。人才培養離不開完善的培養機制和模式，學生創新能力的提升需要理論支持和方法引領。本文探索把TRIZ理論融入土木工程專業創新能力培養體系。

一、土木工程專業創新能力培養的重要性和意義

（一）土木工程專業創新能力培養現狀

目前，土木工程專業創新教育主要形式是學生參與科研項目，通過“邊學邊做”“學中做”“做中學”等創新實踐環節，學生的創新思維得到了一定訓練，但缺乏創新思維和創新技法方面的指導。高校創新教育要么沒有理論指導，放任自由，要么僅有創新理論傳授，紙上談兵，脫離實際（圖1）。畢業生創新能力不強，自主創業比例不高，高校創新創業教育存在一些亟待解決的問題：創新創業教育理念不夠成熟，師資水平有待提升，創新創業教育內容有待更新。

（二）強化土木工程專業創新教育，順應時代發展和專業需要

隨著施工技術的快速發展和勞動力成本的提高，土木工程施工領域機械化、自動化和智能化程度進一步提高。建筑信息模型化技術BIM的快速推進，提升了土木工程設計和施工的科技含量。這些新技術、新方法和新工藝的應用，對土木工程專業畢業生創新能力提出更高的要求。隨著土木工程智能化方向的發展，相關理論、分析方法、施工技術有待創新。因此，在創新能力培養中，應按照專業實際情況，積極借鑒國外先進理念和做法，大膽摸索一套切實可行、富有特色的創新教育模式。

（三）創新土木工程專業教育理論和實踐教學意義重大

以土木工程專業教育為系統，把創新能力培養作為子系統，土木工程專業作為超系統，利用TRIZ九屏幕法分析三個系統的過去、現在和未來的主要特點（圖2）。由圖2可見，目前土木工程向大型化、智能化、自動化發展，迫切需要土木工程專業教育創新能力的培養。綜上所述，應開設創新方法課程，從創新理論和創新實踐兩個方面合力提升土木工程專業創新能力培養水平，有非常重要的現實意義。

二、TRIZ理論與大學生創新教育融合的對策

TRIZ理論是一種理論性和系統性強、高效實用的創新方法。但TRIZ理論體系較為龐雜，學習門檻較高，要系統掌握TRIZ理論，需要大量時間、精力的投入，以致部分初學者“望而卻步”。應用TRIZ理論進行技術創新還需要很多專業知識，亦會使許多初學者“灰心喪氣”。因此需采用大學生容易接受的形式傳播TRIZ理論，應根據實用、趣味原則對TRIZ理論進行簡化，把大學生的專業課作為TRIZ理論應用的主戰場，推動TRIZ理論的普及與傳播。

（一）TRIZ理論程式化

TRIZ理論源于蘇聯，盛行于歐美。TRIZ理論程式化就是把TRIZ理論用大學生容易接受的方式表達出來，對TRIZ理論進行移植、發展和改造，以降低學習成本，提高學習效率，達到切實提升大學生創新能力的目的。

具體過程是分析中西方思維方式、科技素養等方面的差異;摒棄“拿來主義，照單全收”的思想，全面分析TRIZ理論的真諦和弱點;根據大學生的思維方式和學習習慣，對TRIZ思維方式和應用方法進行移植與改造;“取其精華，棄其糟粕”，在“揚棄”中構建適合大學生創新能力培養要求及傳授方式的TRIZ理論體系[5]。

（二）TRIZ理論簡約化

TRIZ理論的關鍵是創新地解決問題，在眾多TRIZ工具中，如何精選與具體應用和操作，是需要認真思考的問題。TRIZ理論簡約化就是要摒棄TRIZ理論中那些使用門檻高、前置條件較多的思維方法和技巧工具，保留那些簡便易用的方法和工具[6]。

具體過程是對TRIZ思維方法和解題工具的可操作性進行分析，掌握其復雜程度和技術門檻;根據分析，精選分析問題和解決問題的工具;構建簡化的分析問題和解決問題的程序。

（三）TRIZ理論專業化

TRIZ理論的關鍵是思維和方法的引導力。通過TRIZ理論的學習，讓學生具備系統思考問題的能力，并快速獲得解決問題的“洞察力”。TRIZ理論專業化就是把相關思維方法和技法工具進行通俗化處理，再輔以專業相關的案例，引導學生在日常學習和工作中應用TRIZ理論，把日常學習和專業作為TRIZ理論應用的主戰場，逐漸提升受眾對TRIZ理論的興趣和認識。

（5）選擇適用的發明原理。

在分析了適用于空間分離的發明原理后，確認“抽取”原理最適合。

（6）產生具體的解決方案。

根據“抽取”原理的提示，沿縱向把梁中性軸處的材料抽取掉，形成空腹梁。

（7）嘗試其他分離原理，重復（3）～（6），產生具體的解決方案。

嘗試基于系統級別分離：截面強度處在子系統層面，重力產生的效應是在超系統層面。根據系統級別分離，得到發明原理：合并。采用合并原理：提出多跨連續梁克服物理矛盾。

（8）同技術矛盾類似，嘗試其他現有解決方案，建立新的物理矛盾，重復（2）～（7），產生具體的解決方案。

六、結語

有了方法，做事情才能事半功倍，做任何事情都如此，土木工程專業創新能力的培養也不例外。TRIZ理論不是萬能的，理論本身無法實現技術創新，TRIZ理論與土木工程專業的有效融合，才有利于學生創新能力的培養。

本文對TRIZ理論程式化、專業化、簡約化等方面進行了初步的探索，嘗試構建適宜土木工程專業的創新方法體系，有機地將創新能力培養滲透到土木工程專業課程教學。教學實踐證明：這些探索在強化學生對專業知識的理解，改善學生的知識結構，提高學生創新能力等方面取得了較好的效果，但在具體的教學組織和實施細節方面還有待進一步完善。

參考文獻：

[1]周世杰， 李玉柏， 李平，等. 新工科建設背景下“互聯網+“復合型精英人才培養模式的探索與實踐[J]. 高等工程教育研究， 2018（5）：11-16.

[2]李敏. 基于校企合作的創新創業教育“五閉環”培養模式探索與實踐[J]. 高等建筑教育， 2019，28（4）：28-33.

[3]郭慶軍， 何暉， 閆竑宇， 等. “雙創”目標引導下建筑與土木工程碩士研究生協同培養體系構建[J]. 高等建筑教育， 2019， 28（5）：48-54.

[4]李天祺， 鄒昀， 王登峰， 等.土木工程專業“雙創型”人才培養的研究與實踐[J].高等建筑教育，2018，27（1）：15-18.

[5]呂巧鳳. TRIZ理論“本土化”的思路與對策[J]. 理論探討， 2010（3）：166-168.

[6]韓博. TRIZ理論的科普化[J]. 技術與創新管理， 2015，36（2）：214-218.

[7]孫永偉， 謝爾蓋·伊克萬科. TRIZ：打開創新之門的金鑰匙[M]. 北京： 科學出版社， 2015.

Abstract： Aiming at the problems such as strong professional of TRIZ theory and low relevance of case studies to civil engineering， this paper conducted investigation on integrating TRIZ theory into innovation capacity training of civil engineering. In this paper， the necessity and importance of improving innovation capacity of civil engineering students were investigated， form regarding current situation of innovation capacity enhancement and development trends of civil engineering. Some proposals to integrate TRIZ theory and civil engineering were presented， in terms of stylization， specialization and simplification of TRIZ theory.

Key words： TRIZ theory; civil engineering specialty; innovation capacity

（責任編輯 王 宣）