关于在高校实施创新教育的思考与实践

韩跃武

目前，创新发展已上升为我国国家发展战略。创新能力的培养刻不容缓，已成为高校人才培养必须面对的问题。为提高学生的创新能力，需要优化现有的创新创业课程，结合学科、专业建设设计创新教育内容，建设创新平台^[1]，实施创新教育。

一、优化创新创业课程

创新教育是创新创业教育的重要组成部分，与创业教育既有联系又彼此独立，主要培养学生的创新思维和意识，传授创新方法，提高学生的创新能力。创业教育主要培养学生的创业意识、精神和企业管理的能力。从教学实施的层面可以将创新教育与创业教育分为先后两个阶段实施。但是在实际教学中往往注重的是创业教育，而忽视了创新教育。因此，优化创新创业课程，首先是确保创新教育部分的应有的占比，创新部分的内容至少达到一半的课时。其次，创新教育要与专业教学相结合。专业教育是创新教育的根本，没有专业教育支撑的创新教育，是空中楼阁。专业学习为创新教育奠定坚实的基础，为创新提供源源不断需要解决的问题，而发现问题是创新的开始。目前的创新教育多数与专业教学相脱节，且对创新方法缺乏系统的介绍和研究。第三，创新教育需建立在一定的实践平台之上，缺乏实践条件支撑^[2]，好的设想难以变成现实。例如，一个创造性的设想可以通过设计方案展示，经过制造使之变成产品，这就需要实践（制造）条件的支撑。目前的创新教育多停留的理论方法的学习上，缺乏制作的条件。第四，创新教育需要多学科、多专业的协同。现实中的创新教育，未能多学科、多专业协同攻关，多数是教师的单打独斗，这样很难破除习惯性思维和传统性思维的束缚，带领学生进行创新。因此，开展创新教育的第一步是学习创新方法。

二、创新方法的学习是创新教育的核心

自主创新，方法先行。创新总是与方法联系在一起的，创新成果不可能在方法之外取得。因此，在科技高度发展的今天，方法论成为科学技术的中心问题之一。创新的方法很多，下面介绍一些主要的创新方法。笛卡尔说，世界上最好的知识是关于方法的知识。

图1创新方法的发展

创新方法的种类很多，其发展可以分为三个阶段^[3]。

第一个阶段是基于认知的方法，侧重于人的思维规律和一般认知特点的研究，形成各种创新方法，如智力激励法、设问法、类比法、逆向法。第二阶段是基于专利的方法，TRIZ理论是这个阶段的典型方法。第三阶段进入计算机辅助设计创新阶段，出现了相应的计算机辅助创新平台，如Pro/Innovator与创新能力拓展平台CBT/NOVA等。下面重點介绍几种常用的创新方法和TRIZ理论。

（一）常用的几种创新方法

改进创新法。改进创新法是在事物原有基础上通过克服缺点、不足，使之性能得到提升和优化的创新方法。该方法的关键是找出现有事物的缺点和不足。

例如：粉笔有粉尘，为了克服粉笔粉尘对师生健康和环境的不利影响，人们发明了微尘粉笔。进一步思考，是否能制造出无尘粉笔呢？或能否找到比现有粉笔更好的替代品呢？

又如，为了克服毛笔不易携带的缺点，人们发明了钢笔。为了克服钢笔容易漏墨水的缺点，人们又发明了宝珠笔。是否能发明比现在圆珠笔更好的书写工具呢？

需求创新法。需求创新法是以人们的需要为导向，实现创新的方法。

例如：洗衣机的发明是为了把人们从繁重的洗衣劳动中解放出来，电视机的发明是为了让人们能看到遥远地方发生的事情，即实现古代神话传说中的千里眼功能，电冰箱的发明，解决了人们存储食物的需求，空调满足人们对室内温度调节的需要，电话满足人们远程通话的需要，智能手机更是满足人们通话、看视频、购物、支付等多方面的需要。这些发明创造都是在为满足人们需求的驱动下完成的。因此寻找人类自身的需求，弄清楚我们需要的什么是创新的关键一步。

类比创新法。该法是由一类事物所具有的某种属性，推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。

例如，电子有波动性就是运用类比创新法提出的。光和电子都是物质，当时已知的实验事实是，光有波动性（光的干涉和衍射）和粒子性（光电效应），电子有粒子性。类比分析：既然电子和光都是物质，那么，光具有的性质，电子也应该具有。法国物理学家德布罗意根据类比分析比较提出，电子也应该有波动性。德布罗意的物质波假说为后续实验所证实，从而获得了1929年的诺贝尔物理学奖。表1反映了类比创新法的思想。

表1 类比创新法

仿生创新法。仿生创新法是通过研究生物系统的结构、功能，能量转换和信息过程，并将获得的知识用来改善现有的或创造崭新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程的创新方法。例如，飞机的发明受益于鸟儿飞翔的启示，雷达的发明是仿照蝙蝠回声定位原理而产生的，这两个发明所使用的方法都是仿生创新法。

设问创新法。设问创新法是围绕现有事物或需要发明创造的对象，提出问题、解决问题，从而发明创造出新事物或提出新的技术方案的创新方法。创新始于问题，源于实践。我国教育家陶行知先生关于发明的诗句：发明千千万，起点是一问。智者问得巧，愚者问得笨。爱因斯坦说过，提出一个问题比解决一个问题更重要。设问创新法包含多种具体的方法，如和田十二法、系统提问法，检核表法等。其中，检核表法是设问创新法中最为典型的一种方法，是由美国创造学家奥斯本发明的一种方法，根据需要解决的问题或者需要发明创造的对象，列出有关问题，然后一个一个来核对讨论，从中获得解决问题的方法和发明的设想。下面以无人机为创新对象使用检核表法。

无人机作为一种无人驾驶的航空飞行器，能在空中飞行是其最基本的功能，可视为一空中移动工作平台，在平台上安装相应的工作设备后就能完成相应的任务。表2是检核结果。显然，结果不是唯一的，不同的人，会有不同的结果。但这不会影响我们从中获得创新性的设想。

表2 无人机检核表

头脑风暴法。该法是在团队、群体中使用的一种创新方法，目的是集思广益，发挥团队的集体智慧，相互启发，寻找最佳答案。例如，有一年美国北方发生凝冻，电线、电杆被冰雪压断，严重影响通信，电信公司经理召开会议，寻找解决办法，要求与会人员遵守以下原则：自由思考，延迟评判，以量求质，互相启发。最后征求到90多条意见和建议。最后较好地解决了这个问题。

（二）TRIZ—发明问题解决理论^[4]

TRIZ是俄文“发明问题解决理论”音译为英文的缩写。这是由前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）于1946年创立的。阿奇舒勒通过对250万份工程领域的发明专利分析归纳后提出了TRIZ理论。TRIZ理论是基于发明专利的理论，包含的主要内容有：

冲突矩阵。TRIZ理论给出了40条发明原理，其中，第一条是分割，第二条是分离，第三条是局部质量，第四十条是符合材料，并选定了39个工程参数。冲突矩阵是一个40×40的矩阵，除第一个空格（即元素₁₁）填“工程参数”外，第一行余下的39个空格由左向右依次填上39个工程参数，第一列余下的39个空格由上向下依次填上39个工程参数。其余空格（元素ij）中为一组数字或为空，这组数字代表解决相应冲突的发明原理的序号。

分离原理。分离原理为物理冲突提供解决方案。分离原理有：空间分离，时间分离，基于条件的分离，整体与局部的分离。

76个标准解。物质—场分析法是TRIZ理论中一种很有效的分析方法，任何功能的实现必须包含两个物质和一个场，场用F表示，代表能量或力，物质用S₁和S₂表示，例如，用锤钉钉子这样一个动作的实现，可以表示为：

阿奇舒勒发现一个规律：如果问题的物质—场模型一样，那么解决问题的物质—场模型也一样，和问题来源于哪个领域无关。他总结了76个解模型，也叫76个标准解。可用于一般问题的解决。

ARIZ算法。ARIZ算法是TRIZ理论中最强有力的解决发明问题工具，目標是解决物理矛盾，用于解决复杂、困难的发明问题。

产品技术进化理论。TRIZ理论指出，技术系统也有自身的进化规律。任何技术产品的发展历程均可以分为四个阶段，即婴儿期、成长期、成熟期、退出期。各个时期，专利的等级和数量是不一样的。婴儿期，专利的等级高，数量小;成熟期，专利的等级低，数量多。在技术发展进入退出期前，应做好新技术的研发和储备，以迎接新一轮的发展周期。

三、创新教育的实践探索

创新教育的开展，首先是教学团队的组建，团队的组建需要多学科、多专业教师参与，形成协同创新的团队，开展创新活动。我院创新团队聚集了机械、机电、物理、微电子专业的老师。其次是建立相应的创新平台。我院为了开展好创新教育，专门建立了机电技术创新研究中心，专门开展创新教育实践。具体的做法是，先进行创新方法的研究推广，激发学生的创新热情，结合实际问题开展创新实践。第三，围绕机械、机电人才培养模式改革，还在学生中通过选拔，选出部分学生组建创新实验班开展创新实践。达到普及与提高相结合。工作处于起步阶段，希望通过努力，能取得一些创新和发明专利成果。

参考文献

[1]胡金焱.创新创业教育：理念、制度与平台[J]中国高教研究，2018.07，7—11

[2] 高志刚、战燕、王刚.论高校创新创业教育课程教学体系构建[J]黑龙江高教研究，2016.第3期，总263期93—95

[3] 高常青.TRIZ—发明问题解决理论[M]，科学出版社，2011年4月第一版

[4] 刘训涛、曹贺、陈国晶.TRIZ理论及应用[M]，北京大学出版社，2011年8月第一版

（作者单位：贵州广播电视大学（贵州职业技术学院）机电与能源工程学院）