基于TRIZ教育理论改革工程制图课程体系

周 琴， 于 加， 李伟青



基于TRIZ教育理论改革工程制图课程体系

周 琴， 于 加， 李伟青

（中国地质大学（北京）工程技术学院，北京100083）

针对当前工程制图课程教学中创新教育不足的问题，围绕学生的创新能力和工程意识的培养，以TRIZ教育理论为指导，分析工程制图课程体系中存在的问题和不足，找出解决主要矛盾的科学解决理论，采用分割、组合和重力补偿原理等解决理论改革课程的教学内容、教学方法和实践体系等诸多不足之处，构建工程制图创新课程体系，为创新人才的培养提供有益的探索和尝试。

工程制图；课程体系改革；TRIZ教育理论；创新

工程制图是面向大学一年级开设的基础课程，多年来各高校立足于培养创新人才和提高教学质量进行了大量的改革探索和教学实践，取得了一定的成果。但仍然存在一些不足之处，表现在较注重知识的讲授和学习，学生的工程训练和实践能力有待提高；创新理论和实践的内容不完善，学生的创新能力没有得到充分的发挥；实践教学的比例不高，实践条件不完备，不利于学生工程意识的培养等。

高等工程教育应培养学生浓厚的学习兴趣和扎实的专业基础，着重培养学生的创新意识和创新能力及解决实际问题的能力。本文的研究目的是针对工程图学教学中的矛盾和不足，以科学的理论为指导，用正确的方法去解决实际中存在的矛盾和问题，促进工程图学教学改革的进一步发展。

1 TRIZ教育理论

TRIZ 是俄文中发明问题解决理论的词头。该理论是前苏联 Altshuler G S及其领导的研究人员，通过对世界近250万件高水平发明专利的分析研究，归纳总结出来的创造性问题解决理论和方法，其目的是研究人类在进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理、方法和规律。由于TRIZ理论在工程界所取得的巨大成功，Dana G MARSH将该理论引入教育领域，采用40条创新解决理论解决教育领域中存在的问题和矛盾。

TRIZ教育理论的主要内容是40条创新原理，如分割原理、抽取原理、局部质量原理、不对称性原理、组合原理、多用性原理等共40条，每一条原理都提供了实例以指导使用者应用正确的创新理论解决实际问题。这40条创新原理可以单独使用，也可以将不同的原理组合使用，为我们提供创新解决方法的理论指导。

和传统的解决问题的方法相比，TRIZ理论能够更加快速、准确地找到解决问题的创新之道，因此它也被称为解决问题方法论。在国外，TRIZ教育理论越来越多地被应用于教学改革和实践中，特别是在工科教育领域，已成为一些大学创新教育的必修课程。通过实践证明，它不仅有效提高学生的创新思维和创新能力，对培养学生的解决实际问题能力也是一个行之有效的方法。因此，将TRIZ教育理论引入到工程制图的教学改革中是非常有益的尝试。

2 工程图学课程体系的矛盾

工程制图课程是工科学生的基础课程，工程制图课程体系主要是围绕工程图样的表达进行的，随着计算机技术的发展，计算机绘图内容也作为课程内容的一部分。目前我校的工程制图课程体系如图1所示。

图1 工程制图课程体系图

从图中可以看出，工程图学课程的教学重点是组合体和机件表达方法，还有部分内容涉及到机械专业中的公差、标准件、零件图、装配图等，这些内容具有一定的专业特点，虽然制图课程强调的是图样的规范表达和标注，但必然涉及到机械方面的公差、零件、装配、加工等专业知识，由于非机类的专业特点和学时限制，这部分内容很难讲清讲透，学生要真正掌握这些内容比较困难，很难达到运用这些知识的目的。这体现了讲授知识的具体性、有限性和运用知识解决实际问题的能力培养之间的矛盾，也体现了教学中的“学会”与“会用”这一问题。

实践教学是教学中重要的环节，目前实验体系较注重绘图技能和计算机能力的培养，存在的主要问题是：实践内容较陈旧，实践学时不足，实验设备不完备，综合、创新实践内容不足等。课程总学时为64学时（非机类），在总学时一定的情况下，增加实践学时会减少课堂教学学时，而实验学时不足会影响学生创新能力的培养，导致学生动手能力及应用知识解决问题能力的训练不足。这些反映了教学与实践之间的矛盾，也反映了统一实验命题与自由学习实践的矛盾。

上述的这些矛盾和问题，不同程度地影响了教学质量和创新人才培养。从人才培养和教学目的的角度看，不管是理论教学还是实践教学，目的只有一个，就是“授之以渔”，教会学生解决问题的方法。一个人所学的知识是已知的、具体的、有限的，但他所面对的将是未知的、实际的、无限的问题，因此所有的问题都是新的、非重复性的，这就需要我们从创新的角度，以自身的创新解决问题的能力去解决问题、改变世界。工程制图课程主要面向大学一年级的工科学生，工科学生今后从事的主要工作都和工程实际相关，对学生的创新意识和动手能力要求较高，因此有效解决这些矛盾对学生创新意识和能力的培养尤为重要。

3 应用TRIZ教育理论解决课程体系中的矛盾

创新是大学教育的根本目的，也是工程制图课程的教学目标。根据上述分析所找出的主要矛盾，依据TRIZ教育理论，应用40条解决理论中的分割、组合和重力补偿原理来解决工程图学课程体系中的矛盾，从根本上推动教学改革的步伐。

分割原理的主要解决方法如下：

（1）针对不同需求的学生制订不同的项目；

（2）利用目标分析法制定计划；

（3）创建项目组；

（4）创建复习桌；

（5）利用课程单元或模块；

（6）将整个教学目标分为多个子目标。

组合原理的主要解决方法如下：

（1）利用教学小组发挥教育专家的作用；

（2）雇用辅助专职人员帮助教师以满足学生的不同需求；

（3）基于组合实验进行综合技能训练；

（4）组织分配教员进行学生分组教学制；

（5）制定分组教学计划；

（6）多功能教室。

重力补偿原理的主要解决方法如下：

（1）将具有不同能力的学生分为一组；

（2）创建灵活的导师指导方式满足个体教育需求；

（3）建立创新基金以鼓励学生的创新活动；

（4）学生以分组的形式学习学术内容；

（5）使用新技术提高学生的兴趣，减少不必要的任务；

（6）创建能激发学生兴趣的家庭作业。

基于上述解决原理和方法，我们将整个教学目标分为多个子目标，构建新的课程体系。将课程内容整合为三大模块：技能模块、制图知识模块和工程知识模块，并在工程知识模块针对不同需求的学生制订不同的项目，充分发挥学生学习的自主性和学习兴趣；在教学中，将实践和教学有机结合，利用多功能教室和电子媒介，学生在有限的课堂教学中信息量得以增加，工程实际问题可以在导师的指导下得到及时解决；创建项目组，将具有不同能力的学生分为一组，学生以分组的形式学习学术内容，这样不仅可以提高学生的学习自主性，还可以提高他们的交流技巧、创造力和工作热情；创建灵活的导师指导方式并增加少量辅助专职人员，帮助教师以满足学生的不同需求，特别是工程实际方面的指导，使学生具备初步的创新解决问题的能力。

以连接为例，连接是工程中最为常见的问题。连接分为可拆卸连接、不可拆连接两大类，可拆卸连接有螺纹连接、键连接、几何结构连接、绳系连接等，不可拆连接有铆接、焊接、粘结剂连接等。教学中系统地讲授相关知识并辅以工程实例，使学生掌握每一种连接的特点、应用场合和表达方法，当遇到具体的有关连接的问题时，可以游刃有余了。这部分的教学以学生分组、教师指导的形式，集中授课和工程训练结合的方式，将教学内容和实践内容有机结合，利用基于组合实验进行综合技能训练这一原理，在实践中将制图中的零件图、简单装配表达、技术要求等知识围绕工程实际进行整合，这不仅可以提高学生的综合技能，还锻炼了学生综合运用创新解决问题的能力，较好地解决了“学”和“用”之间的矛盾以及教学和实践的矛盾。

4 构建的创新课程体系

在TRIZ教育理论指导下，建立的创新课程体系如图2所示。

课程内容被整合为三大模块：技能模块、制图知识模块和工程基础模块，这三个模块将传统的教学内容进行整合优化。手工绘图、构型设计、计算机绘图这三个内容主要锻炼提高学生的绘图基本技能，培养初步的创新能力；制图知识主要包括基本知识、视图表达和机件表达这三部分内容，将投影知识、点线面、三视图、表达方法等内容进行整合，主要使学生学习掌握机件图样的正确表达方法，为工程设计奠定基础；工程基础主要介绍连接、工程图样的表达和工程基础知识，这部分内容将教学和实践有机结合，以学生自主学习和实践为主，教师指导为辅，在实践设计中学习和掌握基本的工程知识，培养初步的工程设计能力。

为保证课程体系改革的顺利实施，还需要成立教师德教育创新小组，主要为工程知识模块的教学中学生工程实践和工程创新提供指导；教学上采用交互教学模式，将理论教学和实践教学在合作环境下综合，将理论课程、实例教学、练习实践、教学参考、网络资源和自我测试等有机地组合在一起；改变教室的固定模式，使教室设施能够灵活移动，便于学生的学习、实践和交流；为最大限度地发挥学生学习的自主性，在工程知识模块，学生也可以自己决定实践内容、实验以及采用的合作方式等。

5 结 论

TRIZ教育理论给我们提供了教育改革的科学理论和方法，用TRIZ教育理论改革教学体系是科学的、有效的，可以达到创新教育实现工程创新的目的。因此，围绕创新人才培养建立一个既满足当前需要、又致力于长远发展的课程教学体系，使所培养的工科学生具有工程意识和创新能力，使学生具有综合、交叉、富有创新活力的知识结构，这是我们高校工科课程的改革方向，也是教育工作者义不容辞的责任。

图2 工程制图创新课程体系

[1] 潘云鹤. 论研究型大学工科学生的能力培养[J]. 高等工程教育研究, 2005, (4): 1-4.

[2] 檀润华. 发明问题解决理论[M]. 北京: 科学出版社, 2004. 97-99.

[3] Dana G MARSH. 40 Inventive principles with applications in education[EB/OL]. www.trizway.com

[4] 李开玲, 郭桂英. 面向终身教育的高等工程教育: 矛盾与协调[J]. 高等工程教育研究, 2006, (3): 26-29.

[5] Anatoly Guin. Serious changes in the educational system are waiting for us (Essay on the new function of education)[EB/OL]. www.trizway.com, 2004.

[6] Anatoly Guin. MEET–OPEN PROBLEMS: Two cases from practice[EB/OL]. www.trizway.com

[7] 汪 蕙, 张文雪, 袁德宁. 关于研究型大学教学模式的认识和实践[J]. 清华大学教育研究, 2002, (1): 17-22.

Engineering Drawing System Reform Based on the TRIZ Education Theory

ZHOU Qin, YU Jia, LI Wei-qing

( School of Engineering and Technology in China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

In order to overcome the shortages of innovation education in the present teaching and improve the innovation capability of students, TRIZ education theory is adopted to analyze the problems and shortcomings of Engineering Drawing course system. Some scientific principlesand methods, such as segmentation,merging, anti-weight etc., are used to solve the main contradictions of the course system. Many weaknesses of teaching contents, teaching methods and practice system are overcome. A new innovative system of Engineering Drawing system is built to enhance the capability of solving creative problems of students.

engineering drawing; course system reform; TRIZ education theory; innovation

TB 23

A

1003-0158(2011)03-0091-04

2009-11-27

周 琴（1970-），女，河南南阳人，副教授，博士，主要研究方向为工程图学，工程机械设计等。