基于TRIZ理論的創(chuàng)新教育與功能材料課程教學的深度融合

周振君 羅偉華 叢培良 許培俊

摘 要：培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才對創(chuàng)新型國家的建設(shè)具有重要意義。將高等院校的課程教學與創(chuàng)新教育有效融合是培養(yǎng)高素質(zhì)人才創(chuàng)新能力最為有效的途徑。本文探討了基于TRIZ理論的創(chuàng)新教育與功能材料課程教學深度融合的方法和途徑，希望為創(chuàng)新教育的探索帶來一定的啟示。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論;功能材料;深度融合;教學方法

0 引言

創(chuàng)新是人類獨具的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的最高表現(xiàn)形式。創(chuàng)新性思維是在普通思維方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，后天培養(yǎng)和訓練對人們形成創(chuàng)新性思維至關(guān)重要。TRIZ理論認為，創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，掌握了這些規(guī)律就能夠主動地進行創(chuàng)新并對創(chuàng)新成果加以預測。在世界各國紛紛把培養(yǎng)“創(chuàng)新型高素質(zhì)人才”作為提升綜合國力的關(guān)鍵的國際背景下，我國政府提出了培養(yǎng)高素質(zhì)人才、建設(shè)創(chuàng)新型國家的發(fā)展戰(zhàn)略。高等教育作為培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型人才的重要基地，在建設(shè)創(chuàng)新型國家中擔負著重要使命。教育部規(guī)定，自2016年起高等院校都要引入創(chuàng)新教育。雖然高等院校已經(jīng)加強了創(chuàng)新教育改革力度，完善了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案，推進了創(chuàng)新課程體系構(gòu)建，并已形成了若干具有代表性的創(chuàng)新培養(yǎng)模式[1-4]。然而，由于創(chuàng)新教育是一門新興學科，學科體系定位尚不明確，高等院校的創(chuàng)新教育仍然處于探索與深化階段[5]。

在高等院校中，課程教學是人才培養(yǎng)最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是對已有專業(yè)知識的傳授，而創(chuàng)新教育則是培養(yǎng)運用已掌握的專業(yè)知識去挖掘和獲取未知知識的能力。因此，只有將課程教學與創(chuàng)新教育有效融合，才能實現(xiàn)以課程教學帶動創(chuàng)新教育，反過來創(chuàng)新教育又能夠促進課程內(nèi)容和教學方法的不斷更新的良性循環(huán)。將TRIZ理論融入到“功能材料”教學中，在有限的課時學習過程中，有效整合教學資源，加強學生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)，有助于培養(yǎng)出能適應(yīng)未來經(jīng)濟社會快速發(fā)展的綜合型創(chuàng)新人才。

1 功能材料知識結(jié)構(gòu)與TRIZ理論的有效融合

TRIZ是俄文“發(fā)明問題的解決理論”的英文音譯“Teriya Rezheniya Izobreatatelskikn Zadatch”的詞頭縮寫。該理論是前蘇聯(lián)學者里奇·阿奇舒勒對世界各國的250萬份高水平發(fā)明專利進行綜合研究，分析了各種技術(shù)發(fā)展與進化遵循的規(guī)律模式、各種解決技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，進而歸納為實現(xiàn)創(chuàng)新的40條創(chuàng)新原理。

“功能材料”是為材料類專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)發(fā)展課程。由于功能材料是發(fā)展信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，世界各國對其研究極為活躍，競爭十分激烈，相關(guān)的新技術(shù)、新專利大量涌出。然而，目前功能材料課程采用的教學方式大都是教師為學生指定一本教材和多本參考書，教師對教材進行詳細講解。這種學生被動接受的教學方式限制了學生創(chuàng)新意識的形成與發(fā)展。雖然教師在授課過程中，都會添加一些近年來功能材料最新成果，但是，在與創(chuàng)新教育融合方面還缺乏系統(tǒng)性，因此必須從教學創(chuàng)新入手探索新型教學方法、構(gòu)建創(chuàng)新教育平臺。

功能材料包括電學材料、磁學材料、聲學材料、光學材料、熱學材料、力學材料、化學材料、生物醫(yī)學材料和功能轉(zhuǎn)換材料等等。各類功能材料與TRIZ理論在知識結(jié)構(gòu)方面能夠產(chǎn)生有效融合。諸如：電磁學材料與等勢原理、中介物原理、多用性原理、嵌套原理的融合;聲學材料與機械振動原理、合并原理的融合;光學材料與曲面化原理、動態(tài)特性原理、非對稱原理、周期性作用原理、顏色改變原理的融合;熱學材料與熱脹冷縮原理、相變原理的融合;化學材料與物理或化學的參數(shù)變化原理、加速氧化原理、惰性環(huán)境原理的融合;力學材料與機械系統(tǒng)替代原理、氣動或液壓結(jié)構(gòu)原理、柔性殼體或薄膜原理、有效作用的連續(xù)性原理的融合;生物醫(yī)學材料與復制原理、拋棄和再生原理、自服務(wù)原理、多孔材料原理、復合材料原理的融合;功能轉(zhuǎn)化材料與重量補償原理、預先反作用原理、預先作用原理、反向作用原理、空間維數(shù)變化原理、反饋原理的融合;以及與所有功能材料產(chǎn)生融合的未達到或超過的作用原理、廉價替代品原理、同質(zhì)性原理、分割原理、抽取原理、局部質(zhì)量原理、事先防范原理、減少有害作用的時間原理、變害為利原理等。

2 將TRIZ理論思維方法應(yīng)用于功能材料的課程教學

在創(chuàng)新思維的培養(yǎng)過程中，引導學生打破普通思維慣性，就必須教給學生創(chuàng)新思維的方法。這不僅要求教師要明確創(chuàng)新思維的含義，還要將創(chuàng)新思維的方法應(yīng)用于課程教學中，經(jīng)過長時期的耳濡目染，學生便可將創(chuàng)新思維方法養(yǎng)成為習慣式思維方法。TRIZ理論具有解決普遍性問題的功能，綜合運用矛盾矩陣對各方面待解決問題所含矛盾進行表述分析，在矩陣中可以找到相對應(yīng)的創(chuàng)新原理，適用于課堂教學的解決方案。

依據(jù)TRIZ理論中的“分割原則”，將課堂教學時間和不同層次的學生進行有效分割。心理學研究表明，人類注意力集中的有效時間可持續(xù)45分鐘，但是高度集中的時間為10～15分鐘左右，因此，在組織課堂教學時要將45分鐘課堂教學分成3～4個單元。將講課、演示實驗、觀看視頻、提問與測驗等不同教學方式進行有效穿插，尤其注意啟發(fā)式教學對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當把學生看成總體，將部分分離搭建小組，讓不同層次學生共同完成難題，合作討論相互學習，學生可以在創(chuàng)新活動過程中感受創(chuàng)新方法的作用并積極去學習，提升創(chuàng)造的信心和動力，提高創(chuàng)新活動的成效。

另外，對于學生在學習過程中可能由于外界的誘惑力和有限的自制力而使得學習效率下降的問題，依據(jù)TRIZ理論中的“局部作用原理”可以通過凝練課堂教學內(nèi)容、翻新各種教學方式和營造高質(zhì)量的授課環(huán)境等多維度的優(yōu)化，達到提高學生學習興趣的目的，進而激發(fā)出創(chuàng)新思維的火花。

針對教學中的難點內(nèi)容，組織專題討論，擴充學習體系。TRIZ理論認為克服慣性思維最有效的系統(tǒng)分析模式之一就是“九屏幕法”。九屏圖不僅可以快速、有效發(fā)現(xiàn)超系統(tǒng)的位置，還能揭示沖突、矛盾和需要解決的問題。授課時針對某個問題進行談?wù)摚粌H能夠增加學習的深度，積極調(diào)動學生學習的興趣，還能拓展思維，鍛煉獨立思考的能力。

3 總結(jié)

將TRIZ理論引入課堂教學中，是體現(xiàn)“以學生為本”教學理念的有效手段。不僅能夠激發(fā)學生的好奇心和探索欲望，而且可以更好地鍛煉了自學能力、融會知識能力、分工協(xié)作能力、語言表達能力、科學研究能力、創(chuàng)新能力和終生學習能力，與此同時，讓教師在教學活動中受到學生的啟發(fā)和知識的豐富。

參考文獻：

[l]潘麗峰.對工科大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思考[J].湖南第一師范學報，2008，8（3）：67-68.

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[3]任重昕，蘇永濤.基于TRIZ理論的大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].黑龍江高教研究，2012，30（8）：230-232.

[4]郭宇，廖文和，程筱勝.TRZI理論與理工科大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].南京航空航天大學學報（社會科學版），2005， 7（3）：79-82.

[5]張明勤，張瑞軍，何芹，等.TRIZ教學體系的探索與實踐[J].山東建筑大學學報，2013，28（2）：272-275.