TRIZ 教学体系的探索与实践

张明勤，张瑞军，何芹，丛东升

(山东建筑大学 机电工程学院，山东 济南 250101)

0 引言

强化工程意识、培养学生的创新精神和实践能力是高等教育人才培养的目标和任务［1］。在竞争如此残酷和激烈的当今社会，如何培养大学生的创新能力和实践动手能力成为一项迫在眉睫的任务［2］。温家宝总理在2007 年曾做出两次重要批示，要求高度重视三位院士提出的“自主创新，方法先行”的建议，因此，创新需要一门科学的方法来指导。而发明问题的解决理论TRIZ 就是一门知识化、系统化、科学化的创新方法，能够辅助人们加速创新［3］。山东建筑大学机电工程学院响应国家加强创新方法工作的号召，结合我国机械类专业对具有创新精神与实践能力人才培养的需求，提出了机械类TRIZ 理论教学体系的指导思想:依托省级重点学科建设，融理论教学、项目教学、专利教学、科学研究、工程实践和实验教学为一体，强化工程实践和创新能力的培养。坚持“回归工程，主动实践”的教学理念，进行多层次、模块化、菜单式TRIZ 教学体系的构建，建立有利于培养学生创新精神和实践能力的TRIZ 教学体系，为培养能够从事机械领域创新设计方面的应用型高级专门人才奠定了基础。

1 TRIZ 教学体系构建的基本思路

山东建筑大学机电工程学院以培养能够从事机械领域创新设计方面的应用型高级专门人才为目标，依托山东省机械电子工程重点学科，不断更新创新教育观念，积极推进机械类创新人才的培养模式，不断改善TRIZ 教学环境与条件，不断吸收经典的TRIZ 案例和工程项目，对TRIZ 教学体系进行了系统化、深层次的创新，同时也在TRIZ 教学方法与手段上不断改进。主要表现在对教学内容进行系统的整合和扩展，以多层次、模块化、菜单式的TRIZ 教学体系为构架，融入经典TRIZ 案例教学、工程项目教学及专利教学等，注重工程实践创新能力的培养，更好地满足创新性、研究性学习的要求。按照初级、中级和高级3 个层次组织TRIZ 理论教学，构建有利于培养学生创新意识和工程实践能力的TRIZ 理论教学体系。

2 “多层次、模块化、菜单式”TRIZ 教学体系的构建

图1 “多层次、模块化、菜单式”TRIZ 理论教学体系框图

山东建筑大学机电工程学院根据机械类专业创新型人才培养的目标，按照社会发展对高素质人才培养的需求，用新的科研成果不断充实教学内容，把创新教育的普遍需求与不同创新型人才的特殊需要结合起来，构建了“多层次”、“模块化”、“菜单式”创新教学体系(如图1 所示)，使创新教学体系与内容更加科学合理;对以往创新教学的方式和手段进行改革，进一步强化“互动式教学”，并积极推进“案例教学”、“项目教学”、“研究性教学”的实施，增强创新教育的针对性和实效性;并以提出的TRIZ 理论体系［4］为课程基本教学大纲，层次分明，易于理解。

2.1 构建多层次、模块化、菜单式TRIZ 理论教学体系

根据学生在不同阶段所掌握的TRIZ 内容，把TRIZ 理论教学体系分为初级、中级和高级三个层次进行授课，而在每个层次中又包含不同的教学模块，并且各模块中还包含教学内容中的菜单项。整个TRIZ 理论教学体系中理论教学与实践教学相互结合、相互渗透，通过此体系的学习，不但能掌握TRIZ理论的基本知识，还能增强创新实践能力，为未来的成才与发展打下坚实的基础。

(1)第一层次——初级教学体系

本层次由创新思维与创新技法教学模块、TRIZ基础理论教学模块和案例教学模块组成。以TRIZ1141 理论体系的一个法则［5］和一种思想［6］的教学为主、其它创新思维与创新技法教学为辅、再以案例教学为支撑，融合课堂教学、TRIZ 网站和TRIZ多功能厅等教学手段，打破学生原有的思维定势，并激发学生学习的热情，使学生对TRIZ 理论框架及所解决问题的领域和流程有所认识和了解，为TRIZ理论的中级学习提供有力保障。

(2)第二层次——中级教学体系

本层次主要是由TRIZ 中级教程的教学、创新软件的教学和创新实验教学三个模块组成。中级教学体系在整个TRIZ 理论的教学体系中起着承上启下的作用，以前期的TRIZ 理论学习为基础，为TRIZ高级教学体系提供有力支撑。TRIZ1141 理论体系中的四类问题［7－10］和其解题工具的应用方法是本层次的重点，而创新软件的学习是用来巩固TRIZ理论的基本知识和程式化解题流程，创新实验教学主要是运用TRIZ 理论解决一些简单的技术难题，并做些简单的创新实验，来增强学生的创新实践能力。本层次的教学手段除了融合课堂教学、TRIZ 网站和TRIZ 多功能厅为一体的同时，又结合TRIZ 创新实验室进行中级TRIZ 理论的教学。

(3)第三层次——高级教学体系

本层次是整个教学体系中的最高层次，也是最难理解和掌握的层次。它主要由TRIZ 高级教程的教学模块、项目教学模块、实践教学模块和专利教学模块组成。TRIZ 高级教程的教学主要是一种算法——ARIZ［11］的教学，它是TRIZ1141 理论体系中最强大的解题工具，集成了TRIZ 的众多观点和工具，是整个TRIZ 工具的结合体。由于前期对TRIZ理论的认真学习和熟练掌握，因此需要加强工程实践来对TRIZ 理论进行巩固。所以，本层次安排了项目教学和实践教学两模块。项目教学主要包括工程机械系列和立体车库系列，使学生在做项目的同时能够融会贯通TRIZ 理论，把TRIZ 理论真正的应用到项目中去。实践教学模块分为多个菜单，如创新实践、创业实践和社会实践。通过这些实践，学生不但锻炼了创新实践能力，还能获得各种奖项，为将来的工作和学习添砖加瓦。整个教学体系中最重要的一个模块是专利教学模块，因为21 世纪国家之间的竞争是知识产权的竞争，为了加强对创新成果的保护，需要重视专利的教学。通过专利的教学，学生不但掌握了专利的基础知识和专利的申请流程，还对专利的侵权与规避有所了解，以便能对专利有必要的保护。本层次的教学手段主要是以工程训练中心和创新实验室为主，课堂教学为辅进行。

“多层次”“模块化”“菜单式”TRIZ 理论教学体系以初级增强学生创新意识、中级提高学生解决技术问题的创新能力、高级提高学生的动手实践及成果转化能力为目的，注重理论和实践相互渗透，克服了传统的“重理论，轻实践”的教学模式带来的弊端，激发了学生的创新思维能力，培养了学生的创新实践技能和综合运用TRIZ 知识的能力。

2.2 TRIZ 教学内容的整合与更新

TRIZ 教学内容的整合与更新是TRIZ 理论教学体系的特色之一。经过对TRIZ 理论多年的潜心研究，把TRIZ 的九大经典理论体系进行整合和创新，总结和归纳了TRIZ 理论的简化模型——TRIZ1141理论体系［4］，能够使学生更加容易理解、掌握和运用TRIZ 理论。在理论教学的同时，穿插着TRIZ 经典案例的教学，以确保对TRIZ 基础理论的巩固和运用。同时，对教学大纲和实践项目进行定期的修订，结合科学技术发展的最新成果，根据工程实践和科研不断增设新的实践项目，以确保TRIZ 理论教学体系的贯彻执行。例如:在中级TRIZ 理论教学过程中，增加创新软件的教学，实现了学生在掌握TRIZ 解题步骤的同时查找相应的工具和知识库进行创新实践。在创新实验过程中增加机械创新实验、机构组合创新实验和单片机创新实验，使TRIZ理论与实践的结合更加紧密。在高级TRIZ 理论教学过程中，增加了专利的教学，让同学在创新设计的同时能够注重知识产权的保护。

2.3 教学方法和手段的创新

教学方法和手段的创新也是TRIZ 理论教学体系的特色之一。山东建筑大学机电工程学院建有专业TRIZ 网站，内容包括新闻资讯、国内外研究和应用案例等，每周定期有专职人员更新网站内容，使学生在课堂学习之余，利用网络能够了解到更多的TRIZ 知识及前沿信息。TRIZ 多功能厅也是学生第二课堂学习的一个组成部分，它包括40 个发明原理的介绍及冲突矩阵，学生在课下就可以利用冲突矩阵查找发明原理解决创新问题。通过学生参加一些创新大赛，如科技创新大赛、机电产品创新大赛、机器人大赛及“挑战杯”创业大赛，让学生的创新设计成果得到社会的肯定。教师在讲授课程过程中利用图文并茂的课件和实例动画，使学生快速进入角色，真正掌握到TRIZ 的经典内容。

3 TRIZ 理论教学体系的应用

图2 TRIZ 理论教学体系的应用辐射图

近年来，在机械类本科教学中应用TRIZ 理论教学体系已经取得了丰硕成果，学生的创新能力和实践能力得到了大大提高，山东建筑大学机电工程学院毕业生就业率已经连续四年位列学校前三名。省内一些高校和企业纷纷来机电工程学院考察交流和学习，还邀请学院老师去给学生、企业员工作报告和培训，并取得了一致好评。图2 为TRIZ 理论教学体系的应用辐射图，主要应用于机械专业本科教学中，经过不断地研究和推广，在机械专业研究生领域、企业领域、其他高校机械学院、中小学领域也有不同程度的应用。

(1)机械本科专业中的应用

自2004 年，学生就开始学习有关TRIZ 理论的课程，随着条件建设的趋于完善和TRIZ 理论教学体系的构建，学生们的创新环境得到了极大改善，创新能力逐渐提高，并且创新成果硕果累累。通过TRIZ 理论的学习，学生做出了许多创新设计作品，参加了各种创新大赛并获得省级一等奖16 项，二等奖18 项，三等奖7 项和优秀奖11 项。学生在校期间发表与TRIZ 相关的论文10 余篇，申请专利160余项。

(2)研究生中的应用

自2004 年，就开始在研究生中开设TRIZ 理论课程，到目前为止，我院研究生共申请发明专利30项。基于TRIZ 理论的产品创新设计方向的研究生发表论文20 余篇，毕业论文获得省级奖项2 项，并完成省级课题3 项。

(3)企业中的应用

近年来，学院一直致力于“校内抓培养，校外抓服务”的TRIZ 理论推广方式，注重与企业之间的紧密合作。先后与济钢、莱钢、浪潮等高新技术企业进行项目合作，对企业进行TRIZ 理论培训，并应用TRIZ 理论解决许多企业技术难题，使企业真正认识和了解TRIZ 理论，为TRIZ 理论在企业中的应用提供大量的实践经验。

(4)其他高校的应用

山东建筑大学机电工程学院老师先后受邀到省内外多所高校进行TRIZ 理论的讲座，得到兄弟院校的一致好评。有些高校来学院参观学习后，借鉴我们的教学体系，结合自己学校的特色，积极构建自己的教学体系，并已经取得初步成果。

(5)中小学的推广

作为济南市科普工作专家团成员，先后在一些中小学作了几场关于TRIZ 的报告，孩子们的热情与需求也是异常高涨。已与济南市科协的领导达成共识，在条件成熟时启动TRIZ 在中小学的启蒙与普及教育工作。

4 结语

通过TRIZ 理论教学体系的运用，整合优化教学资源，激发学习激情和活跃课堂气氛，使学生们的创新能力和工程实践能力得到显著提高。TRIZ 理论教学体系的构建对学生创新能力的培养具有重要的指导性意义。但是，创新能力的培养是一个长期而艰巨的任务，需要几代人持之以恒的努力，才能实现这个目标。

［1］刘自然，孟逵，朱红瑜，等.模块化多层次实验教学体系的探索与实践［J］.河南工业大学学报(社会科学版)，2010，6(3):147－149.

［2］李志宏.建立与新时期质量观相适应的高校质量保障体系［J］.中国高等教育，2007，9:42－44.

［3］丛东升，张瑞军，张明勤，等.基于TRIZ 推理的产品虚拟概念设计方法研究［J］.山东建筑大学学报，2012，27(3):329－333.

［4］张明勤.TRIZ1141——创新的航标［J］.科技创新与品牌，2009，12:13.

［5］张明勤.TRIZ1141 之一种法则——技术系统进化［J］.科技创新与品牌，2010，1:24.

［6］张明勤.TRIZ1141 之一种思想——最终理想解［J］.科技创新与品牌，2010，2:31.

［7］张明勤.TRIZ1141 四类模型——技术冲突与创新原理［J］.科技创新与品牌，2010，3:30.

［8］张明勤.TRIZ1141 之四类模型——物理冲突与分离原理［J］.科技创新与品牌，2010，5:23.

［9］张明勤.TRIZ1141 之四类模型——物场模型与标准解法［J］.科技创新与品牌，2010，6:30.

［10］王日君，张明勤，张士军.TRIZ1141 四类模型——How to 模型与知识库［J］.科技创新与品牌，2010，7:31.

［11］张士军，张明勤，王日君.TRIZ1141 一种算法——发明问题解决算法(ARIZ)［J］.科技创新与品牌，2010，9:13.