基于网络的混合TRIZ理论实验课程教学模式研究与实践

刘训涛, 吴卫东, 韩建勇

(黑龙江科技大学 机械工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150022)

基于网络的混合TRIZ理论实验课程教学模式研究与实践

刘训涛, 吴卫东, 韩建勇

(黑龙江科技大学 机械工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150022)

针对TRIZ理论实验教学中存在的软件节点少、学生多、上机实验困难的实际，提出基于网络技术上的TRIZ理论混合实验教学模式。在传统实验室教学基础上，利用网络资源，开展混合实验教学。利用实验室开展翻转课堂教学、有计划地开展实验教师培训、制定基于网络的混合实验的考核方法，提高了学生参与实验的热情，激发了学生开展科研创新的热情，培养了学生自主创新能力。

TRIZ理论； 实验教学； 网络教学； 混合实验教学模式

2007年开始在科技部、发展改革委员会、教育部、中国科协共同推动下TRIZ(发明问题解决理论)在中国大地生根开花，国内一些高校，如河北工业大学、黑龙江科技大学、清华大学、浙江大学、西南交通大学、东北林业大学、黑河学院、哈尔滨理工大学、哈尔滨工程大学等，先后开设了TRIZ理论课程。但是由于我国的高校均是近些年才开展TRIZ理论教学，很多学校没有专业的TRIZ理论创新实验室，个别学校虽然拥有实验室，但由于TRIZ理论辅助创新软件价格均较高，各高校购买的网络版软件节点数只够开展科研时使用，无法完成整个学校，甚至一个院系的课程实验教学任务。各高校普遍存在因为学生多，上机实验困难甚至无法开设实验课程等问题[1-2]，严重影响了创新教育的效果。我们探索利用网络平台，将网络实验引入TRIZ理论实验教学中，建立开放式网络化TRIZ理论实验。同时，为了克服网络实验监管弱等问题，将网络实验教学与传统实验室教学相结合，开展混合TRIZ理论实验教学，经过2年多的实践，取得了较好的实验教学效果。

1 TRIZ理论网络实验建设

1.1 辅助创新实验室现状

我校于2006年组建技术创新方法实验室，实验室拥有100台计算机，并安装有北京亿维讯公司的TRIZ理论辅助创新软件PRO/Innovator和CBT/NOVA。但由于建设资金等问题，软件节点数严重不足，CBT/NOVA节点也只能满足一个班学生的授课任务。PRO/Innovator则因为节点少，只能由教师演示。我校每学年共有16个班500左右学生选修TRIZ理论课程，实验室根本无法完成实验授课任务。实验授课问题成为技术创新方法授课中的一个重大难题。

1.2 辅助创新网络实验室建设可利用的外部资源

TRIZ理论在黑龙江省的推广工作始于2007年，黑龙江省科技厅从2007年开始聘请国内外专家开展TRIZ理论培训，并建立省技术创新方法协会，评选了技术创新试点单位，成立了专门的TRIZ理论推广与研究部门，联合教育厅在全省有条件高校开展了TRIZ理论教学，定期举办全国大学生创新设计大赛。黑龙江科技大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学等省内部分高校，分别建立了技术创新方法教师分会及学生分会；东北林业大学、黑龙江科技大学建设了技术创新方法实验室；黑龙江省生产力促进中心建立了TRIZ专题网站；黑龙江省计算中心开放了网络版免费辅助创新软件。现在黑龙江省创新方法协会也在全国开展技术创新方法——TRIZ理论培训服务，正在构建面向全省企业及高校学生的技术创新方法TRIZ理论培训体系平台，黑龙江省TRIZ理论开展工作的九屏图如图1所示。

图1 TRIZ理论创新实验室九屏图

我校为黑龙江省首批创新试点单位、省技术创新理事单位。同时，我校还建有完善的校园网络，购买并使用了卓越公司的网络共享课程建设平台，成立了精品课程及网络共享课程制作专职部门，机械学院还建有CAD工作站。TRIZ理论网络实验建设具有较理想的外部环境。

1.3 混合实验平台构建

通过TRIZ理论教学资源的分析，我们将实验教学分为实验室教学和网络教学2个部分进行。在充分挖掘实验室潜力的情况下，充分利用校内和校外2个网络资源，开展网络实验教学实践。充分发挥学生在实验教学中的主体地位，学生可以根据自己的能力与兴趣安排个人的实验学习计划[3-6]。

为了提高实验室一次接待学生的数量，组织校内计算机学院教师与TRIZ理论授课教师合作开发学校自主的网络版TRIZ理论辅助创新实验软件，并利用学校网络平台，通过校CAD工作站开展网络实验；同时利用黑龙江省TRIZ理论专题网站中由黑龙江省计算中心开发的免费网络版TRIZ发明原理计算机辅助创新系统，开展外网的TRIZ理论实验。

TRIZ网络实验课程平台由4部分组成:学生端、CAD工作站(教师端)、黑龙江省生产力促进中心技术创新方法协会、黑龙江省计算中心。TRIZ理论网络实验的系统图如图2所示。整个网络实验系统由2台服务器及相关网络软、硬件支撑，2台服务器分别放在我校CAD工作站和黑龙江省黑龙江生产力促进中心。我校CAD工作站通过校园网与学生机相连接，生产力省计算机中心由黑龙江省TRIZ专题网站通过internet与学生机相连。学生既可以通过内网访问CAD工作站，使用学校自编的TRIZ理论辅助创新软件，也可以通过外网访问TRIZ专题网站，使用省计算中心编制的网络版计算机辅助创新系统[3]。

图2 网络实验系统图

2 混合TRIZ 理论实验教学的开展

混合TRIZ理论实验包括实验室实验、网络实验、翻转课堂3个部分(如图3所示)。利用学校的网课制作平台，制作TRIZ理论辅助创新实验软件的使用方法和TRIZ理论辅助创新网络实验方法、步骤、注意事项等网络课程。在网络上公布网络实验，建议学习进程、布置实验任务，赋予学生开展实验更大的灵活性与自主性。学生可以选择在实验室还是通过网络自主量贩式开展实验和学习。

图3 TRIZ 理论实验教学体系

建立TRIZ理论辅助创新实验翻转课堂，建立多个学生学习小组，为每个学生布置不同的实验课题，由学生根据课下通过网络完成的实验学习和部分课程实验，在实验室开展以小组为单位的课题讨论和项目答辩，转变教师的作用，由讲授变为指导和辅助。

为了提高学生工程实际应用能力，在机械系统课程设计、矿山机械课程设计中，以及本科生毕业设计中，努力尝试应用TRIZ理论开展教学。鼓励、引导学生利用网络TRIZ理论实验系统开展方案设计、结构设计，以及应用TRIZ理论实验开展开题报告和毕业论文的撰写。通过网络实验的开展，极大地培养了学生的自主认知、自主学习、自主创新能力。相对于传统的实验教学，网络实验教学更能突出TRIZ理论教学理念。

3 实验师资队伍建设

教师是实验教学的引导者与传授者，实验教师素质的高低直接影响着实验教学效果与学生实践动手能力，同时也关系着学生自主创新能力的培养。为了更好地开展TRIZ理论的实验教学，通过聘请亿维讯公司的专家开展培训、邀请省TRIZ专家开展讲座、利用黑龙江省各种TRIZ培训的契机开展深造学习、应用教研室内部例会的机会开展相互交流与学习，并组织教师参加全国课件比赛与校教学技能大赛，建立青年教师导师制，积极开展相互听课、相互指导等教研活动，提高教师授课水平[3]。

黑龙江科技大学从事TRIZ理论与实验教学的教师有9人，其中高职称比率为55.6%，除了个别教师外，大部分教师均是2006年开始学习TRIZ理论的。经过9年的有目的、有计划的业务培训，全部教师均参加了国外TRIZ理论专家的培训，相继获得国际TRIZ协会三级、二级等认证证书，全部教师均应用TRIZ理论开展了相关的教学与科研课题研究，部分教师还应用TRIZ理论指导大学生开展素质教育和本科的课程设计、毕业设计，师资情况如表1所示。

表1 实验师资队伍情况表

传统的实验完全依靠实验教师完成，实验教师与理论教师沟通较少，实验与理论授课出现了一定的隔离问题。我们将实验课程与理论课程统一，理论课教师既讲授TRIZ理论，又承担辅助创新软件讲解和TRIZ理论辅助创新实验指导。TRIZ授课教师既管教学，又管实验，既锻炼了教师自身的工程实践能力，又可以详细了解学生对理论和实验课程的掌握情况，更有针对性地开展理论与实验课程，使实验与理论授课能够更好地衔接，更好地相互促进[7-11]。学生实验和工程训练目的更明确，针对性更强，学生参与实验的主动性和积极性更高。

4 实验管理与考核

通过基于网络的实验教学开展，我们发现TRIZ理论混合实验教学仍然存在一些问题，具体如下：

(1) 由于开展混合的实验教学，学生既可以在实验室又可以通过网络开展实验，学生实验的灵活性增加了，但也给学生的考核带来了困难，学生网络实验存在抄袭现象，教师无法进行有效监管[12]。

(2) 当学生进行网络实验时，由于现阶段我们的网络版实验软件，除了在实验室内的局域网络，其他网络还没有师生动态交流的功能。学生实验中遇到问题，无法及时向教师请教，严重影响学生学习兴趣和实验教学质量[13]。

(3) 网络实验制度不健全。因为学生使用的软件不同，实验报告撰写时规范不统一，需要制定新的评分和考核标准。同时学校网络速度慢，严重影响了网络实验的速度。

结合TRIZ理论混合实验教学中遇到的问题，学校更新了CAD工作站的实验设备，我们也制定了网络实验制度试行本。改革了TRIZ理论教学考核模式，将基于网络的混合实验成绩作为课程最终结业成绩的重要组成部分，将其与结业答辩成绩一起作为最后的课程结业成绩。过程考核时虽然不规定学生做实验的具体时间点，但规定各个考核时间节点，如果在规定的时间节点无法完成相关实验，将取消实验课成绩。制定了客观的实验评定标准，并依据TRIZ理论实验的特点，进行其他实验无法完成的一人一题个性化实验(依据个学生自己的课程结业课题)。建立由师生共同加入的TRIZ理论实验QQ群，学生可以动态与教师进行交流。建立了TRIZ理论实验BBS，以头脑风暴法开展各个问题的讨论，同时公布授课教师的E-m ail和电话，实验中学生遇到问题可以随时跟教师沟通。从而建构一种既能发挥教师的主导作用又能充分体现学生认知主体作用的新型实验教学模式，如图4所示[4]。同时要考核学生回答问题与发帖情况。

图4 基于网络的TRIZ理论混合实验教学考核与监控模型

5 结束语

基于网络的TRIZ理论混合实验教学，降低了对实验室条件的要求，很好地弥补了现阶段TRIZ理论实验条件的不足，克服了片面强调理论教学或者严重突出实验教学的弊端，将理论教学与实践教学有机地结合，更好地相互协调，共同促进学生自主创新能力的培养。通过开展基于网络的混合实验教学，提高了学

生参与实验的热情和积极性，培养了学生自主学习、自我创新的能力，激发了学生学习TRIZ理论、应用TRIZ理论开展发明创造的热情。2个教学年的实践，共有43名学生获得省级以上的创新设计大赛奖励，20人申请了国家实用新型专利。同时学生通过TRIZ理论网络实验，成功进行了基于TRIZ理论的开题报告撰写、结构设计，毕业设计课题重复率持续降低，毕业设计质量明显提高。

References)

[1] 刘训涛,曹贺,陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京:北京大学出版社,2011:5-25.

[2] 刘训涛,曹贺,徐鹏,等.TRIZ理论实验、实践教学改革探索[J].实验室研究与探索,2013,32(3):151-153.

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[11] 胡晓锋,孟利民.远程多媒体网络实验平台的设计与实现[J].杭州电子科技大学学报,2014,34(5):50-53.

[12] 张晓霞,应柏青,张锋.在远程教育领域开设《电路》课程网络实验的探索[J].现代电子技术,2014,37(11):155-157.

[13] 崔立强,全桂香,陈天明,等. 实验课程的网络虚拟实验室教学探讨[J].中国现代教育装备,2014 (5):35-38.

Research and practice of hybrid experimental teaching modeof TRIZ Theory course based on network

Liu Xuntao, Wu Weidong， Han Jianyong

(College of Mechanical Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin 150027, China)

Aiming at the difficulties in the TRIZ experimental teaching, such as the a few software nodes and so many students, this paper builds the hybrid experimental teaching mode based on the network technology, and makes full use of network resource to develop the hybrid experimental teaching based on the traditional experimental teaching .The flipped classroom is developed using the laboratory, and the teachers are trained in a planned way. The evaluation methods about the hybrid experimental teaching are drawn up. The enthusiasm of the students to take part in the experiment class is improved. The students’ creation potential is developed, the students’ scientific thinking habit is cultivated, and the students’ comprehensive quality is improved.

TRIZ theory; experimental teaching; network teaching; hybrid experimental teaching mode

2014- 09- 21 修改日期：2014- 09- 25

黑龙江省高教学会“十二五”规划课题(HGJXHC110906)：黑龙江科技大学教研课题(JY1456)；黑龙江科技年才俊资助项目

刘训涛(1975—)，男，山东鄄城，硕士，副教授，主要从事矿山机械网络教学与研究.

E-mail：lxt98@qq.com

G642.47

A

1002-4956(2015)5- 0206- 04