大学生自主创新能力要素研究

周辉 顾奕敏

内容摘要：随着十九大会议提出建设创新型国家的新阶段目标，提高当代大学生自主创新能力已经成为各高校的主要工作任务。在当前的新工科环境下，本文基于TRIZ理论对自主创新能力的构成要素进行分析，分层次研究创新能力缺乏的原因，并探究该理论在教学模式、思维理念、信息工具三个方面的运用，实现大学生自主创新能力的显著提升。

关键词：新工科 大学生 创新能力要素 TRIZ理论

一.研究背景

十九大会议提出的加快建设创新型国家是《国家创新驱动发展战略纲要》、“新工科”三部曲计划等创新实验计划的进一步发展，也是我国建设世界科技强国“三步走”战略的总动员与总部署。为主动应对新一轮科技革命与产业改革，国内各高校作为我国创新人才的主要培养基地，改革教学实验体系规范，全方位、多层次的提高大学生自主创新能力势在必行。

TRIZ理论，即由前苏联科学家、社会研究学家阿奇舒勒所领导的研究团队所提出的“发明问题解决理论”，系统的总结了创新原理体系，能有效的对现阶段的自主创新研究进行指导，是世界公认的引导创新的最佳工具，在美国波音公司的767空中加油机研发关键技术突破、韩国三星电子集团TRIZ理论工业运用等许多科技研发中起到决定性的作用。将TRIZ理论引入大学生自主创新能力要素的研究，通过其在教学模式、思维理念、信息工具三大方面具体运用的思考探究，可以将创新能力的开发落到实处。

二.自主创新能力要素及缺乏原因

（一）创新欲望

创新欲望是自主创新能力的首要要素。激发创新欲望是培养创新能力的前提。只有激发了群体的创新欲望，团队创新能力的进一步发展、创新型人才的大批量出现才成为可能。探究欲望，即人类认识、了解周围环境的好奇心，是人的天性之一[1]，能推动创新思想、创新能力的产生，并升华为个人与人类社会的发展。然而，在现阶段的尚不完善的教育体制与总体水平仍偏低的家庭教育情况的影响下，由于初高中严峻的升学压力和固定化的教学模式，未注重对学生创新能力的培养，大量初入大学的学生普遍表现出思维模式僵化，探究欲望匮乏，缺乏自主学习、构建完善思维体系、扩大知识深度广度的动力，以至于导致了大学生集体主观上没有创新意识，习惯于接受公认的结论但很少主动寻求答案。这从根源上阻碍了自主创新能力的产生和发展，对加快建设创新型国家的目标起到消极作用。

（二）创新理念

创新理念也是自主创新能力的要素之一，特指集体或个人基于对现状的不满足，打破常规，突破思维定势，以挑战未来、敢于人先的勇气谋求更高阶段的科学创新技术发明。创新理念是培养自主创新能力的方法论指导，为科创活动的进行指明了前进方向，可以说是整个创新活动的方向标。创新理念不是凭空产生的，而是在原有研究基础上的合理推广或衍生。于此，可以指出大学生创新理念匮乏的首要原因：工科类大学生通常缺乏具体的社会实践经验和科学创新研究经历，目前国内的创新教育在国家的大力支持、资金投入下已经在各高校普及，但高质量、高成效的实践项目依然缺乏，多是浮光掠影的“蜻蜓点水式”参与，很难给与大学生保质保量的实践体验。缺乏社会基础的创新理念不过是空中楼阁，运用于实际时无法匹配，更不可能发挥预期效果。除此之外，普适创新教育的不合理安排也是创新理念不足的原因之一。[2]

（三）创新观察力

創新观察力的运用贯穿自主创新活动的整个过程，是创新能力要素中重要的一环，主要体现在两个阶段。第一，是在创新活动的初期——创新主题确立阶段，创新观察力是决定一个创新实验是否能产生、是否能符合社会要求，切实发挥作用的关键性因素：第二，则是在创新实验活动不断推进的阶段，创新实验中不可避免的会遭遇与预期设想不符的意外情况，这有可能意味着实验发展的全新可能性或者是失败的预兆，如果实验参与者具备足够的创新观察力，能及时发现发现、辨明情况并思考解决方案，极有可能可以规避风险，将创新实验向更有利于人类发展的方向推进。造成大学生创新观察力缺乏、“空有宝山却不知开发”的因素有很多，其一是专业基础知识较薄弱，在知识的协同转化和实际应用方面多有不足，因此在开发创新灵感时往往抓大放小、找不到核心;后续跟进时对项目根源没有鲜明合理的整体认识，很难把握进程，及时调整。其二，是系统性创新教育体系的缺乏，大学生没有足够的方法论进行指导，解决问题、针对问题提出创新理念时没有完整的逻辑思维链条，即使有较为合理的设想，在实验框架规划时也容易出现偏颇的情况，导致不能很好的将创新观察力运用于创新实验。

（四）创新思维方式

创新思维方式是在概念形成上运用分析综合法认识创新活动的过程和程度，是人类特有的思维方式。大学生确立创新思维方式，是时代发展的需要，是国家发展的要求，更是大学生自身发展的需要。因此，创新思维方式是自主创新能力要素的一部分。如果说创新理念意味着整个创新实验的灵感，那么创新思维方式就是灵感的运用。当代大学生创新思维方式的内涵，主要是四种思维：批判性思维，即对客观实验所提出的主观反思和评判;超越性思维，即打破原有思维定势，在更广阔的框架中思考并获得新认知;.前瞻性思维，即在现实世界的基础上，以动态和发展的眼光预测未来发展趋势，提前做出应对措施;实践性思维，即将科学理论与实践相结合，在实践中能动的改变世界。

以其内涵为根据具体推断大学生缺乏创新思维方式的原因：

1.思维固化、安于现状、很少提出自己的见解是困扰我国大学生创新能力提升的一大阻碍，在如今大学教育一再强调个人意识、创新思维发展的情况下，能打破僵化思维的学生仍占少数，这一情况在大一大二的学生中最为普遍。大学本科阶段创新实验的主力是大二大三的在读学生，因为大一新生缺乏专业知识，而大四即将迎来毕业，迫于就业的压力，不可避免的会将更多的精力投入到工作的准备中。但在接受了一到两年的大学专业教育后，大二大三的学生普遍表现出束缚于课堂知识的情况，即将大学教育视作初高中书本式教育的延续，无法起到激发突破性思维的作用。

2.前瞻性思维和实践性思维则牵扯到更深层次的问题。这二者的难以实现主要源于踏实精神的缺乏，即在学习、实验中，少有学生能做到完全的脚踏实地，习惯于用随意敷衍的态度对待知识与实验现象，以完成任务作为一切行动的前提，更有甚者，使用违反学校规定的方法取得结论。从另一角度来说，这同样与认识的不足有关，现阶段一些学生来自教育资源不丰富、不先进的地区，他们没有认识到学习的正确方法以及必要性，也就不可能把知识转化为自身的能力，并进一步学会应用。

（五）创新方法论知识运用

创新方法论在我国现有的科创体系中是极其突出的短板。通过论文的查阅我们可以发现，仅有不超过五篇文章提及创新方法论相关的运用。在现今世界上的几种主要方法论体系中，最为完善、系统、富有实践价值的正是本篇将介绍并运用的TRIZ理论。但是经过调查得出的结论，听说过这一理论的大学生仅占极少数，能将其熟练运用于科创实验中的更是万众无一。该理论在国际科创实验中已经基本普及并在多个项目中取得了辉煌的成就，俄罗斯已经将TRIZ理论设为工科专业本科生的必修专业之一，美国麻省理工学院等常春藤联盟高校也开设有TRIZ相关课程，但在国内，却处于小范围的试用阶段，无疑是国内大学生自主创新能力所缺失的重要要素。究其原因，大学科创类课程设计的不合理要负主要责任。优秀的科创教育应当设计为基于项目的创新能力培养与创新知识普及，宽阔的创新知识面、扎实的创新方法论知识，将有利于大学生未来自主创新能力得到自主发展与完善。

三.TRIZ理论的具体运用

根据目前自主创新能力要素缺乏的原因，凸显出在大学生科创教育中引入TRIZ理论的必要性与重要性。TRIZ综合了多个学科领域的原理、法则，并在此基础上提出了完善的创新方法理论体系，适用于大多数人类进行发明创新、解决技术难题的过程，是一种建立在技术系统进化规律基础上的问题解决系统，同时也是一个创新能力培养体系理论，对提升现今国内大学生的整体自主创新能力有很大的参考价值。本文将结合第二板块对创新能力要素的分析，从教学模式、科创研究、信息工具三个主要方面，针对TRIZ理论的具体运用进行探究。

（一）教学体系

1.TRIZ理论内涵概况

TRIZ理论将发明创造问题归纳为5个层次、48个通用工程参数及40个发明原理，其主要内容包括技术系统进化法则、39项技术特性、冲突矩阵和40项创新原则、物质场分析与76项发明问题标准解决方法、发明问题解决算法（ARIZ）以及工程效应知识库等。[3]

TRIZ理论认为一个问题解决的困难程度，取决于对该问题的描述或程式化方程，对问题的描述越是趋于完善，问题就越容易得到解决。经过对问题的不断描述的过程，可以清晰的暴露出所求解问题的最根本性冲突，确认其是否能凭借当前技术水平解决，抑或是需要留待新技术的出现。

2.培养思路

TRIZ理论是对学科创新技术的高度总结，并非经过短期浅层次学习就能完全掌握的方法论，但因其高效的利用效率，能为大学生的自主创新活动提供极大帮助而理当加入到科创教育体系中。在这样的情况下，在教学环境中就必须有所侧重，以便于利用、实用性广泛的发明问题解决算法为课程教学的中心，辅助以必要的其他方法论（基于学科特性与实验性质决定），重点在于逐步培养出大学生的自主创新学习能力，激发对自主学习的兴趣与动力，推进创新能力的自主发展。

在新工科建设不断推进的背景下，“复旦共识”、“天大行动”、“北大指南”以及《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等相关文件不约而同的强调了借鉴国际科创经验，开创我国特色科创教育体系的目标。应当认识到，TRIZ理论的具体运用还需进一步考察各高校原有教学制度，针对特有的问题进行改良。

3.具体教学方法

由于TRIZ理论创新方法论的特性，单单纸上谈兵式的教学是无法达到理想效果的，推荐在教学体系中引入创设情境法，作为主要的教学模式之一。创设问题情境，是为了作为学生思考的引子，引发学生自主提出问题的欲望，所创设的问题情境必须包含鲜明的问题思路，可以促使学生根据TRIZ理论进行程式化的描述，剥离无关信息，研究问题核心，提出合理的解决方法设计。在学生一步步推进问题的过程中，教师需根据问题实际和学生的理解思考状况，理解其创新思维进展模式，做出不干扰学生思路的适当指导。[4]

（二）科创研究

1.研究性质的学习能力培养

学习能力是一个学生最基本的能力，其高下决定了学生的学习效率与未来进步的可能性。学习能力分为多个方面，而在科创研究中，研究性质的学习能力可以说是一位研究参与者的必备能力。学生在科创研究的过程中，研究性质的学习能力主要分为三个部分：课前搜集相关资料，对所作课题有基础概况;研究进程中通过问题分析和定义将实际问题转换为TRIZ问题模型，然后利用其分析工具得到问题的预测结果，并与真实的实验结果相核对，推断发现实验中的不足与理论的缺失;研究结束后，侧重关注在科创实验中投入的程度和取得的阶段成果，采用系统的TRIZ理论进行分析求解，根据评价的要求给出优化方案。

2.TRIZ方法论的实际应用

TRIZ方法论在实际科创研究中应用的最大优势，在于其潜移默化的培养作用，能逐步锻炼大学生创新能力、养成创新习惯。现有大学生参与的科创研究，通常采用课题参与模式，即学生参与教授课题組研究，从中进行知识摄取、课题拓展、科学实践的一种科研活动。将对TRIZ方法论的自主研究运用与教师指导相结合，学生可以不断接触前沿学科知识并持续跟进，既保留了全自主的学习体系，又有教师成熟的科研思想的熏陶与实验中的实践体验，在激发科研兴趣的同时，唤醒其创造性的思维，提高创新能力。不断在实践中运用TRIZ理论，可有效减少试验次数和不必要的摸索过程，使创新过程得以简化，资金投入减少，研制周期缩短。[5]

（三）信息工具

1.现代信息工具所能提供的帮助

现今，国内外已经产生了很多TRIZ相关的信息化工具，如美国Invention Machine公司的Goldfire Innovator，比利时CREAX公司的CREAX Innovation Suite，中国亿维讯公司的Pro/Innovator等。这些软件的出现，标志着TRIZ理论的阶段性进步，已经进入到信息化处理数据的时代。通过这些软件的运用，将结构化的流程引入TRIZ教学和创新能力培养中，显著降低了学生学习TRIZ理论的难度，为教师教学提供了便利，基于TRIZ理论的自主创新能力提升具有更广泛的适用性、更高的实用性和可操作性。

2.信息交互平台的搭建及改进

建立信息交互平台的目的是通过大量的开放资源信息，弥补教学过程中片名、不足的问题，拓展创新能力教学的深度和广度。已有的平台如微课堂、中国Mooc和Ted等不能满足学生学习TRIZ理论的需求，如果能以优势大学集团为框架建立专有的TRIZ方法论知识学习平台，能节省大量的人力物力，在提升课堂质量的基础上，互通互联互动的教学模式能为学生提供更多的课堂以外的教学资源与指导，在急剧变化的时代中拥有更多自主创新的能力与立足的资本。

四.总结与展望

为服务于国家加快建设创新型国家、保质保量的培养创新型人才的发展战略，我们从提升大学生的自主创新能力各要素出发，通过培养大学生个体的创新意识、创新能力、创新方法的途径，在大学生科创教育体系中引入TRIZ理论，以期能打破现阶段大学生创新教育的僵局，为国内新工科体制中自主创新能力培养课程的建设提供参考。

参考文献

[1]刘佳蓉、陈娜、郭思妤.激发创新欲望的必要性[M].科学咨询，2018（50）：14

[2]周辉、张欣鹏、孙瑨原.大学生创新创业的动力学研究和科创能力耦合分级培养体系的构建[J].南通职业大学学报，2018（3）

[3]郭宇、廖文和、程筱胜.TRIZ理论与理工科大学生创新能力培养[M]，2005，7（3）

[4]江帆、王春、王一军、区嘉洁.基于TRIZ理论和研究性学习的创新型人才培养.科技信息[M]，2009（16）

[5]劉训涛、赵存友、徐鹏.TRIZ理论与大学生创新能力的培养[M]，2011（3）

江苏省大学生创新创业训练计划项目成果（201910291169Y）;2018年全国高校学生工作课题（重点课题）：《“双创”背景下学生职业生涯规划教育研究》（课题编号：LX2018Z011）;2018年江苏省教育考试招生研究课题：《强化专业认知和人文素养的高校生源培养选拔体系构建》（课题编号：K-e/2018/11）;2019年江苏省社科应用研究精品工程课题（重点课题）：《新工科背景下高校创新创业教育探索与实践研究》（19SYA-018）

（作者单位：南京工业大学生物与制药工程学院）