試析機械專業新生的TRIZ概論教學實踐論文

摘要：總結了近三年來在機械類新生中進行TRIZ概論課教學的經驗，具體介紹了教學過程和安排方式。指出在教學過程中必須充分注意新生羣體的特殊性，以突出思維培養和提高對身邊事物觀察能力爲基本目標，並給出了教學中應該注意的具體問題和應對措施。

關鍵詞：TRIZ理論；教學實踐；課堂討論

隨着世界科技的日益發展，創新的重要性已得到了越來越多的認同，並被提升至關係到國家發展和實力的高度，而由此引申的創新人才培養也獲得了更廣泛的關注，並被更多的人所實踐。高校作爲人才培養的主陣地，在創新人才培養中的責任不言而喻。爲了更好地培養學生的創新能力，從2009年起我們在大學一年級的機械類新生中開展了TRIZ理論教學。

TRIZ是“發明問題解決理論”的俄語縮寫，由前蘇聯發明家阿奇舒勒在1946年創立。經過幾十年的發展，它已成爲一種被世界公認的、有助於開發人們的智慧並能幫助人們解決發明問題的有力工具。

通常認爲TRIZ理論由以下九大部分組成：

（1）技術系統的八大進化法則；

（2）最終理想解（IFR）；

（3）40個發明原理；

（4）39個標準工程參數和矛盾矩陣；

（5）物理矛盾和四大分離原理；

（6）物一場模型分析；

（7）發明問題的標準解法；

（8）發明問題解決算法（ARIZ）；

（9）科學效應和現象知識庫。

TRIZ的各部分均有自己關注的重點，如“八大進化法則”關注的是技術系統的進化方向；“發明原理”更多地關注具體的解題思路；“IFR”更關注的是最終目標的確定等等。這些部分既相互關聯，也存在一定的獨立性。根據1學分的課時安排和大一學生的特點，教學時對“最終理想解”（包括創新中資源的`發現和利用）、“40個發明原理”、“39個標準工程參數和矛盾矩陣”、“物理矛盾和四大分離原理”進行了重點介紹，其他部分僅作簡單提及。

一、基本教學目標

創新人才培養有四個基本要素，即培養學生創新的習慣、培養學生的好奇心、培養學生直覺和洞察力以及培養學生的注意力。由於創新概論教學的受衆是機械類的大一新生，所以在確定教學目標時作了如下考慮：

（1）使教學過程涵蓋完整的創新過程，但有所側重。根據創新教學不斷線和可延續性原則，確定了概論課程以創新意識培養爲主體，注重創新思維的鍛鍊過程，輔以創新結果檢驗的基本教學目標。在實施過程中將創新意識培養和創新思維鍛鍊作爲主要努力方向，而將創新結果的評判用於檢驗創新思維教學的有效性和從中發現需要改進的教學方式上。

（2）使重點教學內容形成一條主線。也就是說要使學生了解這樣的事實：

1）我們的身邊有許多需要改進的事物和已經被改進的新事物；

2）所有改進所遵循的均是理想度增加的原則；

3）理想度增加最有效的辦法是新資源的發現和資源更有效的利用；

4）創新是透過在發現矛盾並以非調和方式下解決矛盾後來實現的；

5）不同的矛盾有不同的解決方法，而實際上我們已有許多成功的思路可以參考；

6）創新是需要結果作爲最終說明的，而判別標準則是能否被用戶所接受。

儘管對教學目標還可以列出更多的具體化指標，但如果達到了上述目標，則創新理論的概論性教學就應該被認爲是成功的。

二、各教學環節的實施過程和注意點

TRIZ概論教學由課堂講授、課堂提問、課堂討論和發明問題小論文等環節構成，下面對各環節的具體實施方式做簡單的介紹。

1.課堂講授

課堂教學以TRIZ理論的講授爲主，但爲了能夠引起學生共鳴，應該有更多的應用實例介紹。考慮到學生的接受程度，應該由淺及深、逐步深入。如在講授分離原理時，以城市道路爲例，從信號燈的時間分離，高架和地鐵的空間分離，引入到現在許多城市都在普遍採用的十字路口的待轉區和待行區的設定（可以看成是多種分離原理的使用）；然後從十字路口問題引伸到自動線設計控制中可能出現的類似問題，不但使理論的應用得到了延伸，也使學生能夠更好地理解發明原理的多用性問題。

2.課堂提問

課堂提問是在課堂教學過程中經常性的一項實踐活動。就創新理論的教學和實踐而言，背誦理論並沒有太大的意義，而深刻的領會直至應用纔是至關重要的，教師應該據此在各個節點上給學生更多的引導。譬如在發明原理的講解時，我們針對“週期性作用原理”舉了一個防風打火機的例子：該打火機透過週期性的點火而實現防風作用。而就此提出的問題是：這在創新思維上體現了什麼？在教師的引導下，有學生回答：“在設計防風打火機時，可以考慮只要火能夠被足夠快的重新點燃，而不必考慮它是否曾經被吹滅。”這一例子使學生在瞭解發明原理的同時更好地理解了思維定勢對創新設計的阻礙作用。 課堂提問時最重要和需要解決的問題是學生和教師間的互動問題，實踐中經常遇到經多次提示仍沒有響應的情況。對此，我們沒有一概採用點名提問的方法，而是採用了“聲音捕捉”的方法：透過捕捉課堂中出現的各種聲音，遇到“雜音”則點名提問，遇到“相關音”則以學生的隻言片語作爲新的引導起點。採用這種辦法不但可以很好地保證課堂紀律，更重要的是它符合思維的基本規律——逐次遞進。

3.課堂討論

課堂討論的基本操作方式爲：按1組4～5人進行分組，選定組長；根據課程的教學進程，在合適的點上留5～10分鐘進行分組討論，組長負責記錄討論結果。根據時間選定適當的組數（3～5組），各組進行3～5分鐘的講解，教師負責對每一個組的講解問題進行引導和點評，課後上交討論的書面結果。

課堂討論是課程教學環節安排時的重要一環，基本構想是希望它不但能使學生更深地理解理論，也能成爲最終創新小論文的鋪墊，但結果卻出乎所料：在前一次課佈置了“在生活中發現一個有待改進的問題”的題目，而在第二次上課討論時很多學生只是“空手而來”，討論根本無法進行。問其原因，答案竟然是：“我們不知道如何去找”。剛開始，我們將這一現象歸究於多年應試教學養成的被動性參與和學生的惰性，但與學生深入交流後卻發現其實並非如此：有相當部分的學生去想了，但真的沒能觀察到有新意的內容。“觀察總是有選擇的，它需要有選定的對象、確定的任務、興趣、觀點和問題”，當學生不明確這些內容時，僅僅要求他們觀察是不夠的。透過在前幾次討論時降低觀察難度，即採用“佈置具體的觀察對象”，“給出具體的觀察要求”，“使學生首先明確自己的觀察對象和觀察目的”的方式，使後續的討論得以較順利地進行。

4.小論文講評

最後的小論文采用自由選題方式。作爲期終作業，要求學生必須上交1500字以上的創新小論文。爲了保證小論文的質量，安排了兩個單位時間的學生PPT演講、教師點評環節。教師在點評過程中的主要工作是深化學生的思考，糾正學生的錯誤。譬如說，有學生提出了一種節能想法：感覺到騎自行車時身邊有風，這種風可以被利用，即在自行車上裝風輪，風輪帶動發電機發電，但卻沒有考慮身邊的風實際上是騎行時需要克服的阻力，加風輪將增加阻力。透過對“能量守恆”這一基本原理的提醒，引導學生明白只有利用多餘的能量纔是合理的。透過啓發，學生提出了改進想法：可以使風輪在自行車速度高於某個值時自動開啟，不用剎車而實現減速。

小論文中反映的主要不足有：

（1）學生間的合作性不強。儘管鼓勵學生們以小組爲單位完成問題分析和論文寫作以提升論文質量，但絕大部分學生還是選擇了獨自完成。分析原因可能是學生們不知如何合作，或者是不願或不敢對較大問題進行探討。

（2）內容涉及面較窄，分析膚淺。相當部分小論文涉及的是學生自認爲高科技的內容，如電腦、汽車、飛機等，而對身邊的事物或認爲太低檔，或認爲不值一改。在論文書寫時半數學生以羅列爲主，分析不足。

產生上述問題的原因是複雜的、多方面的，對此將結合後續教學環節作進一步的探討。

三、結語

幾輪的創新概論教學使我們對學生有了更深的理解，這種理解的增加將有助於更有針對性的教學改革活動的開展。實踐結果表明，在機械類大學新生中開展創新概論教學是可行的，而TRIZ理論則是其中一種較好的選擇。