TRIZ 引入高校创新教育教学课程体系的应用研究

崔佳

（1.桂林航天工业学院，广西桂林 541004；2.广西师范大学，广西桂林 541004）

党的十九大以来，习近平多次强调“创新”对中国全面深化改革和发展的重要作用。高校，作为培养创新型人才的重要阵地，创新教育的改革与实践对提升学生创新能力与创新思维的培养水平起着关键的作用，是我国建设创新型国家、 实现中华民族伟大复兴的重大课题之一，也是应用型大学人才培养的关键。 引用TRIZ 理论开展创新创业教育，将成为教学中可能的创新思维训练路径。

1 TRIZ 理论及其应用

1.1 TRIZ 理论

TRIZ 理论，即发明问题解决理论，是由苏联科学家、 发明家根里奇·阿奇舒勒及研究小组于1946年在分析了世界各国250 多万件高水平专利基础上提出的理论体系，是具有普遍适用性的一套发现问题并找到解决办法的发明理论[1]。 其方法是：基于具体实际问题的提出形成抽象化、标准化模型，利用TRIZ 工具得到TRIZ 的解决方案模型，并进一步转化成具体问题的最终解决方案，或继续形成最终满意结果。经过半个多世纪的发展，TRIZ 理论已成为当今世界公认的指导创新实践的最佳工具。从20 世纪60年代开始，苏联就开始将TRIZ 引入到中小学的教学之中，并在几乎所有的高校开展基于TRIZ 理论应用的创新发明课程，从而使苏联在20 世纪70年代中期专利申请量和批准量跃居世界第二[2]。 冷战后，TRIZ 方法传入欧美，在诸多大学相继应用。近几年，我国一些大学和企业的科学研究者开始引入TRIZ，这方面走在前列的有河北工业大学、清华大学、复旦大学、北京理工大学等[3]，特别在机械工程类等理工专业的课程中均开始涉及。

1.2 以汽车专业创新实践小组教学为例，解释TRIZ 理论教学

汽车发展过程中新技术的出现与TRIZ 理论中40个创新原理有很好的印证。为更好地说明TRIZ 理论教学，下面将以桂林航天工业学院汽车与交通工程学院航V 方程式赛车队创新实践教学过程为例予以解释。

第一步骤：教师进行问题描述：汽车在通过不平路面时，如何使乘车人员感到比较好的舒适性？如果悬架刚度过大，虽然汽车振动衰减时间较短，但是汽车减震效果明显，使乘客感到剧烈振动，不利于乘客的舒适性； 如果悬架刚度过低，则虽然乘客感觉不到剧烈振动，但是汽车振动衰减时间较长，不利于汽车的操纵稳定性。

图1 教学课程体系设计

第二步骤：学生进入问题理解：汽车在通过不平路面时，能够较短时间减少汽车振动，而且保证乘客有较好的乘车舒适性。

第三步骤：教师提出技术矛盾，学生就问题关键要素展开思考：悬架刚度过大不利于乘车舒适性，但悬架刚度过低，不利于汽车的操控稳定性。对应的技术矛盾为：（1）希望改变的参数：汽车振动衰减的时间（通过改变悬架弹簧的刚度来改变悬架的刚度）；（2）导致恶化的参数：物体产生的有害因素（汽车振动衰减过快不利于乘客的舒适性）；（3）物理矛盾：汽车振动衰减时间不能过长，也不能过短。衰减时间过短容易是乘车人员感到剧烈的振动，衰减时间过长，不利于汽车的操纵稳定性。

第四步骤：教师启发学生寻找可利用的资源：空气悬架，液力悬架，座椅的材质等。

第五步骤： 使用TRIZ 工具，即利用TRIZ 创新原理、分离原理，根据系统中存在的技术矛盾，在TRIZ 矛盾矩阵中搜索出四个创新原理（21、24、29、40）：

创新原理21：减少不利因素作用的时间；

创新原理24：借助中介物；

创新原理29：气压与液压结构；

创新原理40：复合材料。

第六步骤：启发学生产生新的想法及技术实施方案：基于创新原理，启发学生可采用空气悬架或液压悬架系统，可让舒适度与操作稳定性达到均衡，满足舒适度。

第七步骤： 学生可在课后进入实验室开展试验及论证。

2 TRIZ 理论运用于创新教学启发的可能性

2.1 符合以工科为主的应用型本科院校的教育培养理念

纵观高校的教育教学发展，创新教育还普遍停留在理论探讨与观念改变阶段，实践层面的有效方法尚不多。 桂林航天工业学院作为一所以工学为主的应用型本科院校，以培养具有较强创新能力的应用型人才为目标，提高大学生创新能力的培养是学校教学改革的重点。因此，迫切需要一个能让大学生创新能力在教学与实践课堂中提高的系统理论工具，而TRIZ 理论即是这样一种满足要求的有效工具。 如桂林航天工业学院汽车专业在不同层次人才培养过程中发现，理工科学生创新能力的培养是教学的核心，即是要求培养学生发现问题并指出探索方向的敏锐感知能力； 运用所学知识提供多种解决方案的开拓能力；发散思维，提出与常规见解不同思路的原创能力。 这些能力的培养途径恰与TRIZ 理论的观点及操作途径相得益彰。

2.2 利于突破旧观念的思想束缚

长期以来，人们习惯性地认为创新发明是少数拔尖人才的专利，或被认为是偶然灵感与机遇碰击出的火花，忽视了创新教育的力量。 而究其本质，创新实则是对问题现状的思考与改良，创新能力是可以通过教育来培养的。 TRIZ 理论即为创新教育提供了系统的思维方法，对启发创造思维、开拓思维途径起到重要的作用。 特别是改善授课方式，将如何启发创新引入课堂，让学生改变思维定式，多角度思考问题，从而找到新的、更科学的解决问题的出路，是TRIZ 在现代创新能力提高路径上的伟大贡献。

3 基于TRIZ 理论教学的思考与建议

3.1 面向教师推行TRIZ 理论和教育技术方法

培养具有创新精神、 掌握创新教育理论和方法的教师队伍是推行创新教育的前提和基础。为将TRIZ 理论快速推广到桂林航天工业学院的教学实践中，可分两个步骤开展：首先，选拔部分专业知识扎实，创新思维活跃，热爱创新教育的青年教师参与TRIZ 理论与实践集中培训，培养他们理解TRIZ 理论的内涵，掌握具体的教学方法；其次，结合教学改革的实践经验，编写校本讲义，试点教学，组建TRIZ 理论教学团队，成立TRIZ 理论教育教学研究中心，分批次组织教师参加理论与运用培训，向该院教师推广TRIZ 理论技术，帮助教师拓宽教学思路与方法，提高课堂教学的实践性及激发学生的创新能力。

3.2 分阶段设计TRIZ 教学课程体系

在桂林航天工业学院理工学本科专业教学中实践TRIZ 理论教学理念与方法，需根据学生知识掌握情况与认知能力发展分阶段设计与实施，可考虑构建如图1 所示教学课程体系。

以汽车专业为例，第一阶段：创新启蒙。 学生学习课程多以基础理论课为主，同时计算机课程为该阶段本科教学安排的必修基础课程，在此阶段适宜引入TRIZ 理论进行启发，应开展专门的TRIZ 创新能力拓展课程，并在基础理论课的学习中突出原型启发，并配以计算机辅助创新软件学习，从而完成创新启发任务。第二阶段：创新体验。学生学习课程多以机械类基础理论课为主，与大一阶段相比，已逐渐开始转向专业大类的学习，此时建立汽车TRIZ 理论创新研究实验室，将课堂中TRIZ 技术引入教学与课后学生参与创新实验相结合，完成TRIZ 理论实践的任务。

第三阶段：创新实践。学生课程已进入到与汽车专业紧密结合的核心课程学习，需要专业课老师具备较为熟练的TRIZ 理论教学技能，从理论教学与实验教学中进行TRIZ 技术启发，并分小组进入实验室参与开放性实验，完成以创新实用作品为导向的课程设计作业，鼓励支持学生参加“互联网+” 大学生创新创业大赛、“挑战杯”“创新创业设计大赛”等竞赛，在比赛中促进作品的完成。

第四阶段：创新应用与反思。 学生在课程设计、毕业设计中应用TRIZ 理论进行创新性的方案设计，提高学生的创新思考能力与毕业设计的质量，并在实习基地的实践中得到检验与反馈，提高设计题目的创新性，解决设计过程中碰到的实际问题，逐步实现从创造技法、创造观念到教育目的、教育方法、教学手段、课程体系等整个教育模式的创新，最终完成成果的检验与反馈任务。教师也同时在作品验收中检验TRIZ 教学方法的成效。

3.3 采用小班制、互动式教学开展实践

受师资限制，目前大多数高校开设TRIZ 相关理论课程大多采用选修课的形式，并采用大班授课，形式主要以讲授为主，缺乏互动和讨论。 TRIZ 课程适宜的应是理论与实践互动的小班教学，需要给学生提供更多参与教学过程的机会。通过提问与解答的师生互动，将思考与启发引导相结合，可以有助于学生主体的能动性发挥，也有助于教师及时引导学生开展问题讨论，及时了解学生学习的反馈。此外，还可以通过学习小组的形式来布局教室，淡化讲台上下的界限，通过学生自主分工合作、交流分析与讨论，小组间相互促进和竞争，形成生动活泼的课堂氛围，更有利于培养学生探索问题的能力和团队合作的精神。

3.4 运用TRIZ 理论实现教学方案改进和教学技能提升

在课程中引进TRIZ 理论时，教师要明确教学主线，明晰教学方案，提升教学方法和技能。 教案内容设计上，要始终保持先进性，及时反映和吸收该学科领域的最新研究成果，积极整合领域内创新成果，增加能反映现代科技水平、专业特色的实验。 通过TRIZ 理论中40 个发明创造原理中提供的方法，激发和培养学生的创新思维。教学方法设计上，要将讲授法、讨论法、竞赛活动法、实战训练法等教学方法结合，引导学生进行基于问题的探究式学习、 基于案例的讨论式学习和基于项目式的参与式学习，将已经发生或将来可能发生的问题作为个案形式让学生提出各种可能的解决问题的方案，鼓励学生主动思考，大胆提出新方案新思考。 教学手段实现上，要依靠现代计算机多媒体和网络技术，以多媒体教学增大教学容量，将理论由抽象变直观，使内容动态化，逼真地模拟宏观变化中的微观过程，创设问题情景，突破知识难点，调动学生学习的积极性。

3.5 采用以创新成果为导向，过程评价与结果评价结合的课程考核方式

开展TRIZ 理论教学的目的是培养学生的创新思维和创新能力，用传统的笔试方法显然无法全面考核教学成效，也不利于调动学生的学习积极性和主动性。因此在考核时，应倾向于学生学习过程的评价，并将过程评价与结果评价有机结合。课堂中，教师可要求学生选择一个欲应用TRIZ 方法解决的问题(项目)，引导学生尝试应用学习到的TRIZ 创新方法和工具解决此问题，过程中不断提出新的见解、新的发现，提出新的问题，通过小组讨论或者小组实验，获得项目问题的解决方案，并形成总结报告。 最终成绩评定可由课堂表现(30%)、作业完成情况(20%)、课程汇报答辩(20%)、总结报告(30%)组成，既体现了过程的重要性又将成果凸显出来。

3.6 多角度、多学科、多形式推广TRIZ 学习

授课形式上多样化，可将TRIZ 理论作为专业课程中一个问题的具体思考来引导； 亦可作为创业课程中创造与发明的技术方法应用来讲授； 还可作为公选课或选修课独立设课，或是以讲座、短期培训等形式普及TRIZ 理论应用。 但作为工科学院，应更重视学生创新能力的开发与培养，应在专业课程中重点介绍TRIZ 理论的基本原理与创新思想，及应用该理论在实践中解决问题的实例，增强学生自身参与创新设计的积极性和自觉性。 对于非工科专业的学生，教学内容以TRIZ创新思维训练为重点，以生活案例为主，注重掌握发明方法的精神实质，使学生突破创新的困惑与障碍，提高创新素质与能力。同时，对于进驻大学生创新创业基地的团队，也是必须要接受TRIZ 理论学习的。 学校还要高度重视大学生创新创业工作，鼓励学生自主申报创新创业项目、参与教师课题研究项目，在教师攻坚克难的科研精神熏陶下，在严肃缜密的科研氛围中收获创新实践的喜悦，分享科学研究的魅力。

4 汽车专业TRIZ 理论教学实践成果

在汽车与交通工程学院创新创业小组学习中，指导老师们率先引用TRIZ 理论融入教学内容与方法中。自2013年该学院成立 “大学生自主学习创新实践中心”以来，选拔了部分学习兴趣高、动手能力较强的本科学生，组成了创新方法课外科技活动小组，分别建立了“飞思卡尔智能车小组”“航V 方程式赛车队”“无碳小车研究组”“创业经营队” 等创新创业小组20 余个，以团队学习导师制、创新活动项目化管理、校内外专家指导为主线开展学习研究，并以不同年级学生参与形成梯度，以老带新，形成了可持续运行的课外创新实践活动机制。通过在该学院创新创业小组开展TRIZ 理论课程教学试点，指导教师逐渐尝试与体验了创新与专业课程相结合的教学新模式，在近三年的“挑战杯”大学生课外科技作品大赛、“创青春” 大学生创业作品设计大赛、 中国大学生方程式汽车大赛等比赛中成绩突出，在全校各工科学院相比，数量及质量都是名列前茅，在学生中树立了典型，激发了更多学生的创新创业热情。

科学研究与实践表明，每个学生都具有创造性思维和创造能力，只是大多数的学生因受客观条件和自身因素的影响，其创造思维处于沉睡或半沉睡状态。我们应当把目光放在每一个学生身上，采取诱导启发的方法，把他们潜在的智慧与创新思维挖掘出来。构建基于TRIZ 理论创新教育课程体系，通过教学引导、创新实践、大赛检验等形式，循序渐进实施，将是一条行之有效的创新教育路径。