TRIZ 理論與紡織類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合的實踐與思考

羅鳳香，解開放，何斌，武世鋒

（湖南工程學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，湖南湘潭 411104）

在“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”背景下，黨和國家高度重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。2021 年9 月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》，明確提出：“要深化高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，健全課堂教學(xué)、自主學(xué)習(xí)、結(jié)合實踐、指導(dǎo)幫扶、文化引領(lǐng)融為一體的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，增強大學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。”[1]

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目的是培養(yǎng)具有一定社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)人才，需要將創(chuàng)新教育、創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合。盡管創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育已經(jīng)取得了許多突破性進展，成果豐碩，但在發(fā)展中也面臨一些問題[2]，包括：“雙創(chuàng)”教育與專業(yè)教育融合度不夠，理論與實踐不能有效結(jié)合[3]：重視創(chuàng)新理論和創(chuàng)新方法的講授，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低；重視創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類競賽，導(dǎo)致基礎(chǔ)好的學(xué)生創(chuàng)新能力更強，而大部分學(xué)生難以進行創(chuàng)新能力的鍛煉，受惠范圍有限；“雙創(chuàng)”教育缺乏針對性的分層和分類指導(dǎo)，難以做到因材施教[4]。

紡織服裝行業(yè)是我國重要的出口創(chuàng)匯產(chǎn)業(yè)，也是實現(xiàn)人民美好生活的重要產(chǎn)業(yè)。到2020 年底，我國已基本實現(xiàn)紡織強國目標。但目前我國紡織行業(yè)還存在自動化、智能化、信息化程度不高，高端品牌產(chǎn)品占比小，利潤空間還有待提高等問題。解決這些問題，離不開具有專業(yè)基礎(chǔ)、創(chuàng)新能力和實踐能力的專業(yè)優(yōu)秀人才。

TRIZ 理論，是蘇聯(lián)科學(xué)家阿利赫舒列爾（G.S.Altshuller）在分析約250 萬份不同領(lǐng)域高水平發(fā)明專利的基礎(chǔ)上，根據(jù)總結(jié)出的技術(shù)發(fā)展進化客觀規(guī)律，建立的發(fā)明問題解決理論。該理論可以廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)、自然科學(xué)、社會科學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域，也能促進紡織新材料、新產(chǎn)品、新技術(shù)的發(fā)展，增強產(chǎn)品競爭力。因此，將TRIZ 理論與高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程融合，具有明顯的教育優(yōu)勢[5]。

1 TRIZ 理論簡介

TRIZ 理論的核心思想為：簡單產(chǎn)品或復(fù)雜技術(shù)系統(tǒng)所具有的核心技術(shù)的發(fā)展不是一個隨機的過程，而是遵循一定的規(guī)律，通過對這些趨勢的分析和運用形成了一種系統(tǒng)的創(chuàng)新方法。

1.1 TRIZ 理論的主要內(nèi)容

TRIZ 理論是建立在基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和交叉學(xué)科知識體系上，具有系統(tǒng)科學(xué)和思維科學(xué)特征的，為人們創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)和解決問題提供系統(tǒng)的理論和方法的工具。主要內(nèi)容包括：（1）創(chuàng)新思維方法與問題分析方法；（2）技術(shù)系統(tǒng)進化法則；（3）技術(shù)矛盾解決原理；（4）創(chuàng)新問題標準解法；（5）發(fā)明問題解決算法；（6）基于物理、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理而構(gòu)建的知識庫。

1.2 TRIZ 理論解決問題的流程

TRIZ 理論解決問題的流程如圖1 所示，包括問題識別、問題解決和概念驗證三大步驟。

圖1 TRIZ 理論解決問題的流程

在問題識別階段，針對工程系統(tǒng)進行全面分析，識別出深層、關(guān)鍵的問題。

在問題解決階段，將關(guān)鍵問題轉(zhuǎn)化為問題模型，采用發(fā)明問題解決算法、科學(xué)效應(yīng)庫、標準解法、功能導(dǎo)向搜索、發(fā)明原理的應(yīng)用、克隆問題的解決等方法，按照建立的標準步驟，針對關(guān)鍵問題提出多種解決方案。

在概念驗證階段，對所有解決方案進行可行性評估，篩選出資源、成本和時間最佳的解決方案。

2 TRIZ 理論在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用

使用TRIZ 理論提供的一整套發(fā)明問題解決辦法，已經(jīng)在紡織品設(shè)計創(chuàng)新、技術(shù)更新和設(shè)備升級方面取得了一些成果[6-7]。

2.1 運用TRIZ 理論進行紡織品設(shè)計創(chuàng)新

運用TRIZ 理論發(fā)明原理中的非對稱原理，將組織間隔排列、采用不均勻穿筘、變換緯密或變換組織；或采用異吸色復(fù)合絲、分段染色絲和花股線等對織物進行重新設(shè)計和組合，開發(fā)新型織物[8]。

利用發(fā)明原理中的自動調(diào)節(jié)物體，使其在動作、階段性能最佳，通過使不同的物體可動或可自適應(yīng)的原理，設(shè)計智能的形狀記憶聚氨酯織物。

依據(jù)將物體的結(jié)構(gòu)分成可變化且相互配合的若干組成部分、讓物體的不同部分具有不同功能、讓物體的各部分處于各自動作的最佳狀態(tài)的原理，將多種原料進行組合和混配，可設(shè)計多功能織物。

基于改變物體性質(zhì)（物理狀態(tài)、物體濃度或密度、物體的柔韌程度/彈性、物體的溫度或體積）的發(fā)明原理，設(shè)計輕薄、柔軟和具有彈性的織物。

TRIZ 理論還被廣泛應(yīng)用于指導(dǎo)紡織領(lǐng)域產(chǎn)品的開發(fā)：新型結(jié)構(gòu)復(fù)合紗線[9]、新型面料的設(shè)計與制作[10]、禮服設(shè)計[11]、分散染料產(chǎn)品復(fù)配[12]。

2.2 運用TRIZ 理論對紡織技術(shù)更新

直接把發(fā)明原理運用于紡織技術(shù)更新，例如直接利用發(fā)明原理10“非對稱”，優(yōu)化紡織品的吸濕排汗性，將紡織品設(shè)計為沿著法線方向的不對稱結(jié)構(gòu)，水分由于在紡織品上所受的毛細管力不同，可沿著毛細通道快速擴散；而外部水分接觸紡織品，則可以阻礙水分運輸至內(nèi)側(cè)，達到單向?qū)Ш购蛯?dǎo)濕[10]。

運用TRIZ 理論可指導(dǎo)生產(chǎn)綜合性能優(yōu)良的膠原蛋白/聚乙烯醇復(fù)合纖維。采用TRIZ 理論中的矛盾矩陣解決問題，利用抽取原理降低復(fù)合纖維的線密度。利用預(yù)先作用原理，先輻照初生復(fù)合纖維，促進交聯(lián)，然后進行縮醛化處理，先封閉易溶于水的基因，可提高復(fù)合纖維的耐濕熱性?；蛘呃酶淖兾矬w性質(zhì)原理：使用較高濃度的紡絲原液來提高復(fù)合纖維的致密化程度，提高復(fù)合纖維的強力。最終，在盡量減少系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和材料變動的前提下，通過上述多種措施結(jié)合的方法，得到所需的產(chǎn)品[7]。

在指導(dǎo)紡織領(lǐng)域的設(shè)備升級方面，TRIZ 理論也有實際應(yīng)用，例如：生物高分子纖維低耗能紡紗、花式紗線小樣機上的傳動帶和張力裝置改進[13]、并條機、落紗機設(shè)計[14]。

3 TRIZ 理論與紡織類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融合路徑

創(chuàng)新并不是少數(shù)天才的專有能力，普通人也可通過學(xué)習(xí)并運用TRIZ 理論，掌握創(chuàng)新技能，加速創(chuàng)造性地解決問題的進程。將TRIZ 理論融入高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，可使學(xué)生掌握系統(tǒng)、準確地分析問題的科學(xué)方法，鍛煉和提高大學(xué)生的創(chuàng)新思維能力[15]。具體融合路徑如圖2 所示。

圖2 融合路徑

3.1 第一課堂與第二課堂有機結(jié)合

高校第一課堂與第二課堂融合教育體系有助于培養(yǎng)高水平專業(yè)型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才[16]。TRIZ 理論是創(chuàng)新方法的一部分，教師可將其作為教學(xué)內(nèi)容，在第一課堂中闡釋TRIZ 理論的核心思想、理論體系、具體方法和實施步驟，使學(xué)生了解TRIZ 理論的意義、內(nèi)涵和特點以及重要的發(fā)明創(chuàng)造原理，掌握TRIZ 理論中功能分析、流分析、因果鏈分析、進化趨勢分析、剪裁以及特定傳遞等方法，分析出深層、關(guān)鍵的問題。同時，教師選擇發(fā)明問題解決算法、發(fā)明原理、功能導(dǎo)向搜索、克隆問題、標準解以及科學(xué)效應(yīng)庫等一個或多個問題解決方法，對課內(nèi)習(xí)題、生活中的實例和紡織領(lǐng)域開發(fā)實例進行演示，制定新的解決方案。使學(xué)生了解TRIZ 理論解決問題的流程和方法，切實感受到TRIZ 理論的可行性、實用性和簡潔性。從教學(xué)動機上，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；在教學(xué)內(nèi)容上，豐富創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的創(chuàng)新方法素材。

在教學(xué)實踐上，教師通過第二課堂的創(chuàng)新實踐鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)分成基礎(chǔ)組、興趣組和專業(yè)組三種不同的創(chuàng)新小組?；A(chǔ)組主要解決教師布置的學(xué)習(xí)和生活中的問題，采用TRIZ 理論形成解決辦法；興趣組主要采用TRIZ 理論解決自己提出的、感興趣的問題；專業(yè)組主要解決教師團隊和企業(yè)導(dǎo)師收集到的已部分解決或待解決的專業(yè)問題，對大學(xué)期間各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目和專業(yè)競賽進行有針對性地備賽。在創(chuàng)新實踐的中后期，開展自我點評、組內(nèi)互評、組間互評以及教師點評，教師針對每位學(xué)生的表現(xiàn)指出優(yōu)點和不足，因材施教。學(xué)生在實踐中鍛煉創(chuàng)新思維、團結(jié)協(xié)作能力、解決問題的能力，在自我反思、同輩互助和教師指導(dǎo)中不斷成長和進步。在教學(xué)目標上，以問題解決為目標使得教學(xué)過程更有針對性；在教學(xué)對象上，考慮學(xué)生的需求、層次和類型，教學(xué)過程也更具有針對性。

通過第一課堂和第二課堂的理論與實踐結(jié)合，使學(xué)生創(chuàng)新思維得到內(nèi)化、創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，最后形成完善的創(chuàng)新性思維和創(chuàng)造性人格。

3.2 TRIZ 理論與紡織領(lǐng)域有機結(jié)合

TRIZ 理論旨在解決實際發(fā)明問題，因此，TRIZ 理論離不開工程實踐中的問題。面向真實情境、解決真問題，將真實案例與創(chuàng)新方法相結(jié)合，更有利于推動新工科人才培養(yǎng)[17]。一方面，紡織領(lǐng)域作為制造業(yè)的重要組成部分，涉及設(shè)計、生產(chǎn)、工藝、技術(shù)和設(shè)備等多個方面，目前存在大量亟待解決的問題，可以為TRIZ 理論學(xué)習(xí)和訓(xùn)練提供豐富的實踐素材，拓寬TRIZ 理論的應(yīng)用領(lǐng)域，促進TRIZ 理論的發(fā)展。而且運用TRIZ 理論指導(dǎo)制定紡織領(lǐng)域創(chuàng)新解決方案，可以直接進行可行性驗證，結(jié)果明確。另一方面，TRIZ 理論可以為紡織領(lǐng)域的實踐問題提供新的解決方法，拓寬紡織人才解決問題的思路，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的紡織人才，推動紡織領(lǐng)域向自動化、智能化和高端化發(fā)展，賦予我國紡織產(chǎn)業(yè)更多的競爭優(yōu)勢，提高整個行業(yè)的利潤率。兩者互為依憑，有機結(jié)合，以解決紡織領(lǐng)域、生活中和學(xué)生感興趣的問題為目標，可以使課堂教學(xué)目標明確、路徑清晰，內(nèi)容豐富。

4 TRIZ 理論融入紡織類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實例

4.1 運用TRIZ 理論解決口罩舒適性差的問題

目前，一次性醫(yī)用口罩已經(jīng)成為防病毒、防過敏的日常用品，但佩戴眼鏡的人士在佩戴過程中存在眼鏡起霧、眼鏡易滑落、耳部受力大而不舒適的問題，因此，可以采用TRIZ 理論設(shè)計改良口罩，并同時保留口罩良好的防護效果和成本低廉的優(yōu)勢。

利用40 條發(fā)明原理中的原理1“分割”，將口罩耳帶分成兩半，通過添加卡扣、彈簧扣調(diào)節(jié)耳帶長度，或者將耳帶直接設(shè)計成可調(diào)節(jié)式，可以明顯改善因漏氣而導(dǎo)致的眼鏡起霧問題。利用發(fā)明原理10“預(yù)先作用”，預(yù)先安置物體，使其在適當?shù)臅r機發(fā)揮作用，可在鼻梁上方的口罩上設(shè)計一塊摩擦力較大的眼鏡防滑條固定眼鏡，從而減少滑落；利用改善39 個工程參數(shù)中的第11 條“應(yīng)力/壓強”，將耳帶的寬度增加，從而分散耳朵處受到的壓力，提高舒適性。

4.2 運用TRIZ 理論提高苧麻紡織品抗刺癢感的方法

苧麻紡織品具有透氣透濕、抗菌抑菌等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于服裝、家紡、產(chǎn)業(yè)用紡織品中。但苧麻的纖維粗硬，抱合力差，紗線結(jié)構(gòu)比較松散，毛羽較多，制成的面料貼身穿著時會引起刺癢感，影響產(chǎn)品的價值和應(yīng)用。為了解決苧麻紡織品刺癢感的問題，采用TRIZ 理論中的發(fā)明原理提出解決方案。

利用發(fā)明原理10“預(yù)先作用”，預(yù)先對物體施加必要的改變，利用水洗、砂洗、燒毛、剪毛或毛羽倒伏法預(yù)先減少表面毛羽數(shù)量，降低毛羽長度和剛度，將突出毛羽由粗而尖銳鈍化成細而柔軟等方法降低刺癢感[18]。

利用發(fā)明原理30“柔性外殼和薄膜”，使用柔性殼體或薄膜，將物體與環(huán)境隔離，使用柔軟劑對苧麻紡織品進行整理后，添加油脂、有機硅柔軟劑或陰離子表面活性劑，在苧麻纖維之間、苧麻紡織品與人體之間形成潤滑層，降低其刺癢感?；蛘卟捎冒炯喕螂p層凹凸包覆紗的方式，將苧麻紗包裹在無刺癢感的棉、氨綸或粘膠以內(nèi)。

利用發(fā)明原理40“復(fù)合材料”用復(fù)合材料代替均質(zhì)材料，將苧麻纖維與其他纖維混紡或使用多種紗線與苧麻紗混織，也可以有效降低刺癢感。

經(jīng)過2022—2023 年秋季課程學(xué)習(xí)，所教授的4 個本科二年級紡織工程專業(yè)教學(xué)班學(xué)生對創(chuàng)新的興趣和參與度明顯提升，在生活和學(xué)習(xí)中嘗試使用TRIZ 理論解決問題，30%以上的學(xué)生參與學(xué)院教師的縱向和橫向科研課題。截至2023 年4 月，已立項2 項校級“挑戰(zhàn)杯”初賽項目，推薦8 個項目參加校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，多位學(xué)生正在準備參加“互聯(lián)網(wǎng)+”比賽和紡織專業(yè)類比賽，2 位學(xué)生在進行創(chuàng)業(yè)實踐。

5 結(jié)語

將TRIZ 理論融入紡織專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程，針對紡織領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計、工藝開發(fā)、設(shè)備更新和技術(shù)升級等具體問題，嘗試進行創(chuàng)造性地解決，將理論與實踐并行，是培養(yǎng)具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、完善的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造性人格、較強的解決問題能力的應(yīng)用型紡織專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才的一種有效措施，也是深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的一種有效方法，有利于推進人才強國戰(zhàn)略的實施。