TRIZ理论嵌入土木工程专业创新能力培养的探索研究

吴睿　贾传果　唐先龙　甘民

摘要： 针对TRIZ理论课程专业性强、案例与土木工程关联性差等问题，对TRIZ理论融入土木工程专业创新能力培养进行探索研究。首先从创新能力培养现状、土木工程行业发展趋势等方面分析了加强创新能力培养的必要性和意义，然后从TRIZ理论程式化、专业化、简约化等方面，提出了TRIZ理论与土木工程专业融合的相关对策。

关键词：TRIZ理论;土木工程专业;创新能力

中图分类号：G642.0;TU 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2020）06-0067-07

随着新一轮科技革命和产业变革的推进，“大众创业、万众创新” “提高自主创新能力，建设创新型国家”等一系列国家建设计划得以陆续实施。2008年4月科技部、国家发改委、教育部和中国科协印发《关于加强创新方法工作的若干意见》，指出要大力推进技术创新方法的应用，特别要推进TRIZ等国际先进技术创新方法与中国本土需求的融合。

此外，教育部积极提出和推进“新工科”建设，要求实现从专业分割转向跨界交叉融合[1]，要求学生具备解决综合问题和复杂问题的能力。学科评估、高校双一流建设等也把学生创新能力的培养作为重要评价指标，大学生创新能力的培养在大学教育中显得愈发重要。

当前土木工程建设呈现大型化、复杂化、智能化的发展趋势，对土木工程专业人才创新能力提出更高的要求。近年来不少高校在土木工程专业“双创型”人才培养方面进行了卓有成效的探索，文献[2]提出“五闭环”的土木工程专业创新创业教育培养模式。郭庆军等[3]分析了硕士研究生创新能力培养的现状，探讨人才培养中存在的问题，提出了校内跨学科与校企、校校人才协同培养机制。文献[4]探讨了土木工程专业创新人才培养机制，在创新创业教育改革和实训平台建设等方面提出了相应措施。人才培养离不开完善的培养机制和模式，学生创新能力的提升需要理论支持和方法引领。本文探索把TRIZ理论融入土木工程专业创新能力培养体系。

一、土木工程专业创新能力培养的重要性和意义

（一）土木工程专业创新能力培养现状

目前，土木工程专业创新教育主要形式是学生参与科研项目，通过“边学边做”“学中做”“做中学”等创新实践环节，学生的创新思维得到了一定训练，但缺乏创新思维和创新技法方面的指导。高校创新教育要么没有理论指导，放任自由，要么仅有创新理论传授，纸上谈兵，脱离实际（图1）。毕业生创新能力不强，自主创业比例不高，高校创新创业教育存在一些亟待解决的问题：创新创业教育理念不够成熟，师资水平有待提升，创新创业教育内容有待更新。

（二）强化土木工程专业创新教育，顺应时代发展和专业需要

随着施工技术的快速发展和劳动力成本的提高，土木工程施工领域机械化、自动化和智能化程度进一步提高。建筑信息模型化技术BIM的快速推进，提升了土木工程设计和施工的科技含量。这些新技术、新方法和新工艺的应用，对土木工程专业毕业生创新能力提出更高的要求。随着土木工程智能化方向的发展，相关理论、分析方法、施工技术有待创新。因此，在创新能力培养中，应按照专业实际情况，积极借鉴国外先进理念和做法，大胆摸索一套切实可行、富有特色的创新教育模式。

（三）创新土木工程专业教育理论和实践教学意义重大

以土木工程专业教育为系统，把创新能力培养作为子系统，土木工程专业作为超系统，利用TRIZ九屏幕法分析三个系统的过去、现在和未来的主要特点（图2）。由图2可见，目前土木工程向大型化、智能化、自动化发展，迫切需要土木工程专业教育创新能力的培养。综上所述，应开设创新方法课程，从创新理论和创新实践两个方面合力提升土木工程专业创新能力培养水平，有非常重要的现实意义。

二、TRIZ理論与大学生创新教育融合的对策

TRIZ理论是一种理论性和系统性强、高效实用的创新方法。但TRIZ理论体系较为庞杂，学习门槛较高，要系统掌握TRIZ理论，需要大量时间、精力的投入，以致部分初学者“望而却步”。应用TRIZ理论进行技术创新还需要很多专业知识，亦会使许多初学者“灰心丧气”。因此需采用大学生容易接受的形式传播TRIZ理论，应根据实用、趣味原则对TRIZ理论进行简化，把大学生的专业课作为TRIZ理论应用的主战场，推动TRIZ理论的普及与传播。

（一）TRIZ理论程式化

TRIZ理论源于苏联，盛行于欧美。TRIZ理论程式化就是把TRIZ理论用大学生容易接受的方式表达出来，对TRIZ理论进行移植、发展和改造，以降低学习成本，提高学习效率，达到切实提升大学生创新能力的目的。

具体过程是分析中西方思维方式、科技素养等方面的差异;摒弃“拿来主义，照单全收”的思想，全面分析TRIZ理论的真谛和弱点;根据大学生的思维方式和学习习惯，对TRIZ思维方式和应用方法进行移植与改造;“取其精华，弃其糟粕”，在“扬弃”中构建适合大学生创新能力培养要求及传授方式的TRIZ理论体系[5]。

（二）TRIZ理论简约化

TRIZ理论的关键是创新地解决问题，在众多TRIZ工具中，如何精选与具体应用和操作，是需要认真思考的问题。TRIZ理论简约化就是要摒弃TRIZ理论中那些使用门槛高、前置条件较多的思维方法和技巧工具，保留那些简便易用的方法和工具[6]。

具体过程是对TRIZ思维方法和解题工具的可操作性进行分析，掌握其复杂程度和技术门槛;根据分析，精选分析问题和解决问题的工具;构建简化的分析问题和解决问题的程序。

（三）TRIZ理论专业化

TRIZ理论的关键是思维和方法的引导力。通过TRIZ理论的学习，让学生具备系统思考问题的能力，并快速获得解决问题的“洞察力”。TRIZ理论专业化就是把相关思维方法和技法工具进行通俗化处理，再辅以专业相关的案例，引导学生在日常学习和工作中应用TRIZ理论，把日常学习和专业作为TRIZ理论应用的主战场，逐渐提升受众对TRIZ理论的兴趣和认识。

（5）选择适用的发明原理。

在分析了适用于空间分离的发明原理后，确认“抽取”原理最适合。

（6）产生具体的解决方案。

根据“抽取”原理的提示，沿纵向把梁中性轴处的材料抽取掉，形成空腹梁。

（7）尝试其他分离原理，重复（3）～（6），产生具体的解决方案。

尝试基于系统级别分离：截面强度处在子系统层面，重力产生的效应是在超系统层面。根据系统级别分离，得到发明原理：合并。采用合并原理：提出多跨连续梁克服物理矛盾。

（8）同技术矛盾类似，尝试其他现有解决方案，建立新的物理矛盾，重复（2）～（7），产生具体的解决方案。

六、结语

有了方法，做事情才能事半功倍，做任何事情都如此，土木工程專业创新能力的培养也不例外。TRIZ理论不是万能的，理论本身无法实现技术创新，TRIZ理论与土木工程专业的有效融合，才有利于学生创新能力的培养。

本文对TRIZ理论程式化、专业化、简约化等方面进行了初步的探索，尝试构建适宜土木工程专业的创新方法体系，有机地将创新能力培养渗透到土木工程专业课程教学。教学实践证明：这些探索在强化学生对专业知识的理解，改善学生的知识结构，提高学生创新能力等方面取得了较好的效果，但在具体的教学组织和实施细节方面还有待进一步完善。

参考文献：

[1]周世杰， 李玉柏， 李平，等. 新工科建设背景下“互联网+“复合型精英人才培养模式的探索与实践[J]. 高等工程教育研究， 2018（5）：11-16.

[2]李敏. 基于校企合作的创新创业教育“五闭环”培养模式探索与实践[J]. 高等建筑教育， 2019，28（4）：28-33.

[3]郭庆军， 何晖， 闫竑宇， 等. “双创”目标引导下建筑与土木工程硕士研究生协同培养体系构建[J]. 高等建筑教育， 2019， 28（5）：48-54.

[4]李天祺， 邹昀， 王登峰， 等.土木工程专业“双创型”人才培养的研究与实践[J].高等建筑教育，2018，27（1）：15-18.

[5]吕巧凤. TRIZ理论“本土化”的思路与对策[J]. 理论探讨， 2010（3）：166-168.

[6]韩博. TRIZ理论的科普化[J]. 技术与创新管理， 2015，36（2）：214-218.

[7]孙永伟， 谢尔盖·伊克万科. TRIZ：打开创新之门的金钥匙[M]. 北京： 科学出版社， 2015.

Abstract： Aiming at the problems such as strong professional of TRIZ theory and low relevance of case studies to civil engineering， this paper conducted investigation on integrating TRIZ theory into innovation capacity training of civil engineering. In this paper， the necessity and importance of improving innovation capacity of civil engineering students were investigated， form regarding current situation of innovation capacity enhancement and development trends of civil engineering. Some proposals to integrate TRIZ theory and civil engineering were presented， in terms of stylization， specialization and simplification of TRIZ theory.

Key words： TRIZ theory; civil engineering specialty; innovation capacity

（责任编辑 王 宣）