基于TRIZ理论的研究性教学模式在应用型人才培养中的应用

陈 刚，宋义林，高树枚，王冠然

（黑龙江大学，黑龙江 哈尔滨150080）

黑龙江大学机电工程学院作为新建的工科学院，将培养适合龙江经济社会发展和企业需要的应用型高级技术人才定位为办学和人才培养的总目标。为此，积极进行教学改革，探索应用型人才培养模式和课程体系建设，将研究性教学模式运用到了应用型人才培养教学中，并通过TRIZ理论创新方法的应用，培养了学生创新思维和创新能力，激发了学生的创造潜能，在高素质应用型人才培养教学模式的探索与实践上取得了较好效果。

1.应用型人才培养目标的确立及当前培养模式存在的问题

国家的建设和发展要求高等教育培养多种类型的人才。例如，学术型人才，应用型人才，复合型人才等。其中，应用型人才侧重知识应用与技术创新，能够在社会生产、管理、服务的第一线解决实际问题。随着我国高等教育大众化的深入，社会对应用型人才的需求数量在增加、层次在扩展、培养阵营在扩大，应用人才已成为我国高等教育人才培养中的主要任务。应用型人才从层级的角度，可以分为三层：基础层次技能应用型，主要由高职高专院校培养；中级层次知识应用型，主要由应用型本科院校和本科院校的应用型专业培养；高级层次创造应用型，主要由国家及部分地方重点大学来培养［1］。黑龙江大学机电工程学院成立于2005年，是一个综合性地方重点大学新建的工科学院。学院根据社会需求、自身特点和办学条件，将培养适合龙江经济社会发展和企业需要的应用型高级技术人才作为学院办学和人才培养的目标，努力开展高素质创新型应用型人才的培养。

当前，高等工科教育在应用型人才培养模式方面还不同程度地存在一些问题。在教学方式上，存在填鸭式和重知识传授轻知识应用的问题，学生提出问题和分析解决问题的意识与能力欠缺，创新能力不足；在教与学的关系上，教师在教学过程中的主导作用过重，学生听课跟着教师走，看书跟着教材走，考试跟着复习范围走；在学习层次上，继承性过多，创新性过少；在学习的情感上，应试型过多，兴趣型过少［1］。总之，在教学过程中对学生的学习改革、学习引导不够重视，学生的学习观念、学习方法、学习兴趣和学习状态亟待指导和激发。为此必须更加强调学习程中的学生自主性、研究性、实践性和创造性的培养。

2.基于TRIZ理论的应用型人才培养研究性教学模式的提出

研究性教学是教师以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标，通过教学过程的研究性，引导学生进行研究性学习，从而让学生掌握知识、培养研究和创新能力的教学［2］，是学生在教师的指导下，以问题或课题为内容，以研究为手段主动地获取经验和知识的学习活动。对教师的教来说，研究性教学是要将科学研究的思想与方法融进教学过程。归结到应用型人才培养，教学不再是简单的知识传授过程，而应使学生在比较系统地掌握本学科专业必需的基础理论知识的基础上，注重培养学生理论联系实际、应用所掌握的知识和技术解决实际问题的实践能力。使学生具备基础较扎实、知识面较宽、能力强、素质高四个突出特点，尤其是具有应用知识进行技术创新和技术二次开发的能力，适应社会多样化的需求［3］。

在提高学生的知识应用与创新能力中，让学生系统地掌握科学的创新方法是十分重要的。我们在教学实践中发现，基于TRIZ理论的研究性教学模式对培养应用型技术人才、提高学生的解决实际问题能力和创新能力比较有效。TRIZ理论是由前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年创立的，作为发明问题的解决理论，在军事、工业、航空、航天等领域发挥了巨大作用。TRIZ理论可以帮助人们系统地分析问题，快速发现问题本质或者矛盾，准确确定问题的探索方向，突破思维障碍，打破思维定式，以新的视觉分析问题，加快人们创造发明的进程［4］，提高成功率。因此，在研究性教学过程中有计划地让学生学习和使用TRIZ理论，对提高学生的创新思维大有裨益。

3.研究性教学中TRIZ理论的具体运用

3.1 TRIZ理论在理论课课堂研究性教学环节中的应用

课堂教学是人才培养的基础。在高校教学中，尽管目前理论课课堂教学课时逐步压缩，实践学时不断增加，但仍然是主要的教学环节。提高人才培养质量，首先要向课堂要质量，要改革教学内容和方法。知识传授和能力培养是人才培养的两个方面，二者相辅相成。知识是能力的基础，能力是对知识的运用。虽然能力的提升十分重要，但理论的传授也不容忽视。采用研究性教学方式，让学生以探究者的姿态，以问题为导向，并结合创新方法运用，主动思考地学习，是我们进行理论课教学方法改革的方向。

我们在机械设计制造及其自动化专业第四学期开设的机械原理和第五学期开设的机械设计课程教学作了一些尝试。前四周授课主要介绍这门课程学习的主要内容，在讲授规定的基本教学内容同时，讲解研究性教学授课方法及要求，并对TRIZ理论相关内容做简要介绍。在这一阶段的教学中，教师可以要求学生课下对TRIZ理论等创新思维方法进行一定的了解学习，提供给学生一些电子版学习资料，推荐参考书籍目录以及相关学习网站等，让学生为后续的学习作准备。5～8周讲授与问题讨论结合，问题先由教师提出，一般为2～4个涉及课程学过的教学内容的问题。一般每周4个学时课程，安排3个学时讲授，1个学时进行课上讨论、发言。涉及到的TRIZ理论可以为创新思维方法、技术系统进化法则、发明原理等内容。将学生分为若干小组，以便课堂内外学习和讨论，每个小组为4～6人。9～12周仍为讲授与问题讨论结合，但问题主要由学生自己提出，一般每个小组为1～3个涉及课程学过或尚未学过的教学内容的问题，一般每周安排1个学时进行课上讨论、发言或答辩。涉及到的TRIZ理论可以为资源分析、技术矛盾与物理矛盾及物——场模型分析方法等内容。

在2012～2013学年开设的机械原理5～8周教学环节，教师提出“齿轮传动机构改进发展方向”的问题，学生通过课堂上学习和课下查阅相关资料，并运用TRIZ理论中多屏图思维法对齿轮传动机构系统的当前、过去、未来，以及系统的子系统和超系统进行了分析，克服了思维惯性，使问题分析全面，提出许多超越常规的、有建设性的创新性观点和建议。在2012～2013学年机械设计9～12周课程教学环节中，学生结合承担的“床用腿部康复运动装置”的创新课题，提出了液压驱动装置创新的问题，运用TRIZ理论中的空间分离原理，列出了物理矛盾和技术矛盾，提出了磁耦合力运用的设想，最终完成了无活塞杆磁力油缸的方案设计，想法大胆并富创新性。

运用TRIZ理论在理论课堂的研究性教学中还应注意以下的问题：

（1）研究讨论应以问题为导向，教师提出问题应为涉及课程学过的教学内容，由易到难。学生自拟的问题可为涉及课程学过内容的问题，也可为涉及尚未学过的内容，但一定为涉及本课程内容。

（2）问题的分析和解决也应由浅入深，课上讨论的问题可以延伸到课下再学习研究，但要适当。另外，课下布置的一般性作业最好与研究性问题结合，提高学习的系统性和连贯性。

（3）对TRIZ理论等创新理论的学习和运用，教师也应注意循序渐进，第四学期和第五学期教学运用上应有所侧重，注意从各个方面对学生能力的培养。

（4）教师和学生提出的讨论问题要预先做好设计，使这些问题涉及的相关理论能从各个侧面进行探讨，同时又要避免讨论点过于宽泛，从而保证课堂讨论的有界和有序。

（5）注意调动全体同学的积极性，尽可能使每一个学生都积极参与进来。课堂讨论以组为单位展开，发言的学生应代表小组的意见，发言内容应事先在小组研究中进行过讨论。为促进一些不愿思考、不想发言的同学动起来，采用小组发言人由老师随机指定的方法，避免“搭便车”的现象。在自由讨论环节，鼓励同学自由发表见解，彰显个性思维。课堂讨论情况作为平时成绩的主要参考依据。

3.2 TRIZ理论在实验课研究性教学环节中的应用

近年来，实验教学越来越受到重视。实验教学不仅是理论教学的补充，更是在理论教学基础之上的深入学习与知识运用，对于培养学生的科学思维、实践创新和动手能力至关重要、不可替代。通过开展实验教学改革，我们将研究性教学方式和创新理论运用引入实验教学中，并对机械设计制造及其自动化专业的第三学期开设的机械工程材料与工艺学和第五学期开设的机械制造装备设计的实验教学做了试点。经过几年的探索实践和改进完善，逐步形成了具有本专业特色的应用型人才培养实验教学方法，并取得了良好的教学效果。

在机械设计制造及其自动化专业的第三学期开设的机械工程材料与工艺学实验课——材料硬度实验测定实验项目操作中，有的学生发现目前硬度计配置的试台，不能对非规则形状的试件定位固定。而调研结果证明实际生产和科学研究须要对非规则形状的试件进行测量，如向生产商订购特殊的非规则硬度测量夹具，则价格相对昂贵且操作难度大。学生根据硬度计测量非规则形状的实际要求，首先确定了夹具设计的TRIZ最终理想解，并在查阅相关技术资料和分析总结的基础上提出了金属硬度测量非规则试件夹具的设计方案，申报了校实验室开放基金项目，并获得立项批准。学生根据学到的理论知识并结合TRIZ原理，确定了最终的技术路线，合理解决了测量精度与装置复杂性和制造成本的矛盾，效果良好。该夹具结构简单独特，实用性强，具有较好的推广应用前景，作品申报参加了第二届全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛并获奖。

在第五学期开设的机械制造装备设计实验课——车床结构剖析实验项目教学中，学生就车床结构复杂、操作难度大，低年级学生进行创新制作时独立操作较难控制、不安全等问题，运用TRIZ抽取原理，提出了简化工业车床功能、结构，缩小体积，开发国产化微型车床的方案，并获得当学年的校实验室开放基金项目立项批准。近几年来，我们在实验教学中采用课上启发提示，学生发现问题，初步分析问题，课下开放实验室，学生利用课余时间来实验室开展研究性学习，并且以实验室开放基金项目为载体，引导鼓励学生系统地利用TRIZ理论创新方法，分析和解决实验中发现的问题，取得了较好的成效，已申请国家级、省级的大学生创新实践项目和校级实验室开放基金项目十余项。

3.3 将研究性教学模式“融入”学生课外创新实践活动中

为进一步推动学生自主性、研究性学习，提高学生的创新实践能力，我们将基于TRIZ理论的研究性教学模式“融入”到学生课外创新实践活动指导中，使研究性教学与学生创新实践活动相结合，已取得了较好的效果。例如，机械专业大一学生在参加校园清雪活动中利用TRIZ发明原理自制了手推式除雪车，并参加了2013年第二届全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛，得到了专家的肯定与好评。

近年来，我们以全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛为载体，深入开展基于TRIZ理论的研究性教学活动，我们给参赛的学生举办讲座和培训，从作品选题、制作和申报书撰写等多方面指导学生运用创新思维方法进行实践与创新活动，学生的实践能力得到了明显提高，取得了可喜的成果。3年来，课题组教师共指导学生参加了9项全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛，获大赛一等奖4项，最佳市场前景奖1项，三等奖3项，优胜奖2项，教师连续两年被大赛评为优秀指导教师。实践证明，课外学术科技活动及学科竞赛对培养学生理论联系实际、发现问题、解决问题的能力，激发学习兴趣，提高学习自觉性的十分有效。参加过学科竞赛取得成绩的学生知识的实际运用和创造能力都得到了较大提高，在就业和考研深造方面的机会要高于其他同学。

4.取得的成效及体会

几年来，我们在应用型人才培养的研究性教学模式的探索中做了有益的实践和尝试。我们鼓励和引导学生运用所学到的理论知识并结合TRIZ理论的创新方法来发现问题、分析问题和解决问题，增强学生的学习主动性、研究自觉性和创新趣味性，有效提高了学生的知识应用能力和实践、创新能力。将TRIZ理论的创新方法运用到研究性教学和创新活动中，对促进学生的研究性学习和获得创新发明成果具有“催化剂”的作用，起到了事半功倍的效果。理论课与实验课和创新课题的研究性教学与学生课外创新实践活动有机结合，使学生系统的知识学习与实践创新能力的培养相结合，循序渐进，优势互补，创新了教学模式。当然，在教学实践中我们的教学模式还有需要完善和改进的地方，如每个小组的学生数偏多，课堂时间有限，学生参与的广度不足，难以制定统一的考核标准，教师投入的精力不足等。

研究性教学是一项综合性的系统工程，它涵盖教学过程的各个方面。下一步，我们将在改进前期研究存在问题的基础上，巩固已取得的成果，继续扩大基于TRIZ理论的应用型人才培养研究性教学模式的应用范围，逐步引入到学年论文、课程设计、工程训练和毕业设计等教学环节，不断完善高素质应用型人才的培养模式和培养方法，为经济社会发展和企业技术进步提供有力的人才支撑。

［1］张德江.应用型人才培养的定位问题及模式探析［J］.中国高等教育，2011，466（18）：25.

［2］姚利民，史曼莉.大学研究性教学的必要性与可行性［J］.湖南师范大学教育科学报，2008，7（6）：62.

［3］干洪，徐达奇.更新质量观念培养高素质应用型人才［J］.中国高等教育，2011，454（3-4）：53.

［4］刘训涛，曹贺，陈国晶.TRIZ理论及应用［M］.北京：北京大学出版社，2011，2.