“框架内创新”理论与大学生创新创业教育的融合

周 婉 李俊松 张 彤 时 敏 金旻逸 韩小英 晋 永

上海中医药大学教学实验中心，上海 201203

根据《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》（教高[2007]1 号）和《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》（教高[2007]2 号），教育部要求高校推进人才培养模式和机制改革，着力培养学生创新精神和创新能力[1]。经过多年的实践探索，创新创业教育作为培养创新人才、提升国家创新能力的重要途径，已成为高校素质教育的核心内容[2]。上海中医药大学（以下简称“我校”）以兴趣驱动、创新意识、重在过程、自主实践为原则组织项目申报，强化创新创业能力训练，以增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才，进而实施高校的创新教育。特别是近几年创新活动无论从项目数、经费匹配和学生参与规模都越来越大[3]，然而在实施过程中，我们发现学生缺乏持续的热情，虽凭兴趣参加一些创新活动，但伴随着年级课业增加，活动参与积极性就越来越低；而有些学生的创新活动都是在老师的安排下进行，缺乏自主思维和创新，这也违背了创新活动的本意[4-5]。因此，在创新创业教育改革中探索新的创新思维培养模式，让学生兴趣和老师有机引导相融合，发挥双向互动机制，不断培养促进学生的创新能力[6-7]。

创新思维广义上是指人们在提出和解决问题的过程中，一切对创造成果起作用的思维活动；狭义上是指人们在创新活动中直接形成创造成果的思维活动[8]。“框架内创新”由德鲁·博迪及雅各布·戈登堡提出，其主要观点认为创新是一种技能，创新可通过学习掌握；创造力的提升是源于对思想的制约，在运用创造力来解决问题时，应先明确所需，限定一个框架，然后在构架内运用任务统筹、属性依存、减法、除法、乘法等策略来寻找答案，进而完成创新活动[9]。在指导大学生创新创业的教育中，我们发现学生创新点及教师的参与度很难把控，而“框架内创新”理论认为创新是一种技能，可通过学习掌握，这与大学生创新创业活动教育的需求高度契合。现以我校不同学科范围的创新项目为实例，阐述如何通过“框架内创新”理论构建出大学生创新活动的指导方法开展创新创业项目，以期为高校创新教育提供数据支持。

1 大学生创新活动指导方法的构建

“框架内创新”认为创造力的提升是源于对思想的制约，在运用创造力来解决问题时，先明所需，限定一个框架，在构架内寻找答案，比漫无目标地发散思维或静候灵感降临更有效。与“框架外创新”相比较，其具有易传授、可行性强、必然性等特点（图1）。大部分创新产品，也非来自天马行空、惊世骇俗的奇思妙想，而是在现有框架内进行微小改进，对现有资源的重新排列组合，其结果往往是创意无限、更加精彩的作品。

在多年的大学生创新创业教育指导过程中，我们从无意识到有意识应用创新方法，再到引入“框架内创新”理论，通过设计不同维度的框架，并在框架内设计不同的档板以运用创新策略解决具体问题，训练学生的创新思维。在项目开展的过程中，以“框架内创新”方法为主，多种创新方法综合运用，如以联想法、假设法、列举法等指导学生完成创新创业项目，提升创新能力。以期通过再实践，在框架内发掘更多的创新策略，为创新思维的传授提供更多可量化的指标（图2）。

图1 框架内创新与框架外创新

图2 大学生创新活动指导方法简图

2 “框架内创新”理论基本原则及应用

2.1 “框架内思考”原则及应用

每个对象都存在于一个框架之中，在这个框架里存在着许许多多随手可得的东西，我们要做的，就是充分利用这些原材料。

案例1：“框架内思考”原则在大学生创新创业训练项目选题过程中的应用。我校大学生创新创业活动指导原则中指出：鼓励选题与课程学习有机结合，从课程学习中引申出创新性研究课题；鼓励开放性、探索性和综合实验教学中延伸出值得进一步研究的课题；鼓励结合中医药基础和临床研究的热点和难点问题，可由学生独立开展研究的课题；鼓励学生自主寻找与实际生活相关的课题[10]。但让学生在没有任何限制的空间里自主选题时，却发现这样的问题——许多学生会陷入一种思维游离的状态，似乎有无限可能，却又散乱无序，常常感觉到漫无边际；耗时选出的题目也往往与客观需要相距较大，与主体条件并不适应。利用创新活动自主选题的方法及“框架内思考”原则，我们在指导大学生创新创业项目过程中有意识地设定出必需的框架档板（图3）。档板一：专业——以鼓励学生关注所学，发现问题，解决问题；档板二：学生兴趣点——在项目中融入不同学生的兴趣点（如野外采集、市场调研、绘画、电脑绘画、软件制作、摄影、雕塑等），不仅可以为项目的顺利完成提供持续的动力，还可以激发学生的创新能力；档板三：创新实验室——为项目开展提供相应的硬件支持；档板四：“框架内创新”理论及策略——培养中药学专业学生的创新思维及创新能力；档板五：大学生创新创业活动计划——其指导思想、经费、周期等要求为创新创业项目的开展提供了相应的保障。实践证明，围绕这些档板构建的框架可以防止学生的思维驶入混乱状态，有助于学生将发现的目光聚焦在有限的空间里，“框架内思考”催生出的想法不一定是最好的，但一定是在现有条件下最可行、最具创意的。

图3 创新活动自主选题的指导方法简图

2.2 “形式为先，功能次之”原则及应用

1992 年，心理学家罗纳德·芬克、托马斯·沃德、史蒂芬·史密斯首次提出了“形式为先，功能次之”这一概念[11]。他们发现，人更善于在一个已知的形式里寻找功能（从答案出发），而不太善于从一个已知的功能中建立形式（从问题出发）。

案例2：“形式为先，功能次之”在原则“花程式编辑器”研制过程中的应用。花程式是采用字母、数字及符号来表示花各部分的组成、对称性、排列方式、数目以及相互关系的公式，它是植物学领域记录花的特征的方式之一[12]。花程式目前暂无文档或网络输入编辑器，日常多以手写表达。现有的公式编辑器或文本编辑器中，没有花程式中的符号，且插入的符号也不能依照专业要求的形式展现。如何设计一种可输入花程式的编辑器及其编辑方法是亟待解决的技术问题。学生在研制过程中按照以下步骤进行（图4）：①学生设计框架的档板为常用的符号、字母、数字编辑器；快速便捷地输入到数据存储介质内；与解剖实验室功能相融合。②讨论初步结果很快定位成两种形式：计算器形式、键盘形式，后通过尝试，确定为常用计算器形式。③表现形式确定好后，确定各键的排列及功能。整个创新过程，是从确定“花程式编辑器”的形式开始到发掘其各键的功能结束，远比从一个“如何书写花程式”的问题开始能让我们更快速地接近答案。

图4 “形式为先，功能次之”原则在“花程式编辑器”发明中的应用

3 “框架内创新”理论的基本策略及应用

“框架内创新”认为创新是可以传授的。看似百花齐放的创新产品，实际上都是有迹可循的，除上述两个基本原则外，还可以总结出有规律的创新策略，如减法策略、除法策略、乘法策略、任务统筹策略等。

3.1 减法策略

传统意义上的创新是增加研究对象部件使其具有更多的功能。而“框架内创新”的减法策略是去除或压缩对象原本具有的某些部件来进行创新。

案例3：减法策略在“药用植物识别”虚拟教学软件设计中的应用。中国数字植物标本馆（以下简称“CVH 网站”）是在科技部“国家科技基础条件平台”项目资助下建立的，其宗旨是为用户提供一个可方便、快捷获取中国植物标本及相关植物学信息的电子网络平台[13]。目前在CVH 网站中共计六百多万份标本信息及四百多万张标本图像。CVH 中已进行标记的各类模式标本共计54 000 余份，已由平台参建单位审核并确认为正式发表的模式标本有15 064 份，其中中国科学院植物研究所植物标本馆（PE）审核的7200 份模式标本涉及212 科1223 属，均附有原始文献和扫描的高分辨率标本照片[14]。在大学生创新创业项目“药用植物识别”虚拟教学软件的开展过程中，我们在图像库模块中收集的标本数量很难超越CVH，于是尝试运用减法策略，压缩CVH 中植物多样的优势，更多地关注教学大纲中要求的一系列药用植物，并对其细节进行描述，如植物器官、性状、功能主治等（图5）。结果表明，“药用植物识别”虚拟教学软件是运用减法策略的一种创新，更能满足学生的学习需求[15]。

3.2 乘法策略

图5 减法策略在“药用植物识别”虚拟教学软件“图像库”模块中的应用

乘法策略是选择对象中某种共性的部件，将其复制，再对其中一个或几个基本属性加以改变，从而创造出具有某种共同属性的系列创新产品。

案例4：乘法策略在不同学科多种软件设计中的应用。在大学生创新创业项目“药用植物识别”虚拟教学软件制作完成后，我们从本专业的整体角度出发，发现其似乎以独立的形式服务于《药用植物学》这一专业基础课程。我们尝试运用乘法策略，复制“药用植物识别”虚拟教学软件的基本构架，以学科为单位，改变每个学习系统中的虚拟实验室模块，使其匹配不同学科的要求，衍生出中药材真伪鉴别、中药饮片识别、中药炮制技术、中药标本室等4 个结构相近的虚拟学习软件，进而完成了对一种药材的药用植物、中药材、炮制方法、中药饮片、中药标本等5 个方面的详细描述，各个系统间以药材名称进行检索，完成相互链接，形成以形态学为主的一体化中药虚拟学习平台（图6）。

3.3 除法策略

除法策略是把对象分解成多个部分并进行时间、空间上的重新组合，从而使对象产生新的功能，或使对象以新的形式展现的一种创新策略，通常分为3 种类型：功能型除法策略（挑出产品或服务中的某个功能，改变其位置）、物理型除法策略（将产品分解成若干部分）、保留型除法策略（把产品按原样缩小）[16]。

图6 乘法策略在不同学科多种软件设计中的应用

案例5：物理型除法策略在“虚拟解剖实验室”设计中的应用。传统植物繁殖器官—花的解剖观察顺序为花梗、花托、花被（花萼、花冠）、雄蕊（花丝、花药）、雌蕊（子房、胎座、胚珠）等。由于植物细胞水分易缺失，解剖过程必须快速且连续，但因整个解剖过程涉及的知识点极多，如花托类型、花冠类型、花被片卷迭方式、雄蕊类型、雌蕊类型、子房与花托位置排列、胎座类型、胚珠类型、花程式书写等，实际解剖需有一定的时间进行比对、理解。在大学生创新创业项目“虚拟解剖实验室”软件的设计中，我们利用物理型除法策略分解解剖操作，在每一关键步骤中附手绘图解及相应的练习题，以解决实际操作中所遇到的问题，既提高了学习效率，又增加了学习的趣味性（图7）。

3.4 任务统筹策略

图7 物理型除法策略在“虚拟解剖实验室”设计中的应用

任务统筹策略是给对象的某个部分分配更多的任务，并将先前各自分离的任务统筹在一起的创新策略。在框架内，将一个附加任务（或功能）分配给产品、服务、应用流程中已知的部分，这个部分可以是内部构件，也可以是外部构件。任务统筹策略通常分三种类型：外包型（外部构件完成内部构件的某个任务或功能）、内部调控型（内部构件根据现有条件，自身调控，完成产品的任务或功能）、内化型（内部构件发挥某个外部构件的任务或功能）。

案例6：内化型任务统筹策略在“中药材解析标本”设计中的应用。中药材及饮片标本的传统保存方法是将其存放于透明玻璃瓶中，贴上纸质标签，置于柜中或货架上进行展示，但此方法存在如过于沉重、携带不便等诸多弊端。在大学生创新创业项目“中药材解析标本”的研制过程中，我们尝试运用内化型任务统筹策略，拟研制一种可克服传统标本各种弊端的新型中药标本，让学生能直接观察到原药材的表面及内部最具鉴别意义的性状特征，对相关的炮制品、非正品及伪制品等鉴别要点进行比对，并结合相应的图文信息，实现学生对中药材鉴别要点快速、充分地掌握，更方便地在多学科（如中药鉴定学、中药炮制学、中药学、药用植物学等）和多地点（理论教学课堂、实验教学课堂）中得以应用[17]。本项目的创新点主要有：中药材解析的方法、书型结构的中药标本载体、内置二维码等。可通过扫描二维码，获取药材的鉴别要点和各学科的相关知识，实现将标本信息之外的资料查询功能通过“中药材解析标本”内部构件来完成。

4 讨论与展望

创新创业教育是经济全球化、新科技革命多元化背景下的衍生物，是素质教育的升华，其教育目标是创新创业型人才的培养。创新侧重于以方法论的视角培养学生的创新思维、解决事情的方式和方法以及看待问题的视角；创业侧重于塑造学生“创业家”的性格、品质、态度、行为；创新是创业的基础，创业是创新的载体，两者密不可分，这就使创新创业教育成为一门系统性、综合性的课程[18-19]。其内容应包括创新创业精神、创新创业思维培养、创新创业行为方式、创新创业与专业结合的选题方法、创新创业团队管理方法、创新创业成果表达等多方面。但由于我国创新创业教育发展仍处在起步阶段，与之相配套的课程与教材建设尚处在探索阶段，高校创新创业教育的开展基本停留在组织一些与创新创业相关的活动层面上，从课程整体设置上来看，部分高校没有开与专业相匹配的创新创业课程体系，即使开设了相关课程，也侧重于理论知识或操作技能层面，无完整的创新创业课程体系[20-21]。

本文通过不同学科六个案例阐述了以“框架内创新”为理论基础构建的创新创业活动指导方法应用于大学生创新创业教育中，有利于学生创新思维的培养、从而激发其创新能力。通过探索“框架内创新”基本理论与大学生创新创业教育的融合与应用，以期为创新创业教育课程与教材的建设提供数据支持。