TRIZ理论融入电气自动化技术专业教育的应用研究

黄文静 张 茜 李俊婷

（河北工业职业技术学院，石家庄 050000）

21世纪以来，制造业面临着全球产业结构调整带来的机遇和挑战。制造业作为重要支柱产业和优势产业，是经济发展的工业脊梁。随着“中国制造2025”的提出，制造业进入了新的发展阶段，该行业的转型升级迫在眉睫[1]。智能化生产是制造业转型升级的现实需求，也是制造业高质量发展的有力保障。同时，由于智能化生产对人才队伍建设提出了更高的要求，通过对企业实地调研发现，企业的升级改造，不仅需要大量的一般技能人员，更急需具有较强创新能力的电气自动化控制系统维护、调试、设计、开发的创新型技能人才。

现有电气自动化技术专业的教育普遍偏重电路基础、电机及电气控制、自动控制原理等理论学习，实训课程大部分为验证性实训，学生只需按部就班的完成课堂教学和实训即可。这种教学模式使得学生思维比较被动，不能独立地思考和创新。另外，虽然学校普遍开设有创新创业课程，但都独立于专业课程之外，学校设置的创新创业课程没有和专业课程相结合，导致学生将创新理论应用到实践中的能力不足。这些原因均会使毕业生存在对新工艺和新技术的再学习能力不足的情况，从而导致企业应对产业转型升级以及技术革新的能力不足，无法及时应对生产过程中电气自动化控制系统运行时所遇到的复杂实际问题。

因此，要培养创新型技能人才，需要促进专业教育与创新创业教育的有机融合，在专业课程教学中融入发明问题解决理论（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，TRIZ），将企业实际产品融入专业课程，使学生的创新意识、创新思维和创新能力都能够得到充分的发展。为了向高职电气自动化技术专业提供创新型技能人才培养对策，本文将TRIZ理论融入电气自动化技术专业课程中开展教育，以培养学生精益求精的工匠精神，使学生具备解决复杂实际问题的能力、批判性思维能力以及较强的创新能力。

1 TRIZ理论应用背景

TRIZ理论是苏联发明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年创立的发明问题解决理论，TRIZ理论可以指导人们产生创新思维和实践方式，从而实现高效创新[2]。早在20世纪60年代，苏联就已将TRIZ理论广泛应用于工程领域中，并将其作为大学的专业必修科目开展教学[3]。20世纪90年代，TRIZ理论流入西方，并受到了西方学者的极大重视，以该理论为基础的研究和实践得以迅速普及和发展，耶鲁大学、麻省理工大学等欧美发达国家的一些知名院校开始应用TRIZ理论开展创新教育。麻省理工学院的一项实验数据表明，学习TRIZ理论的学生比没有学习该理论的学生创新能力提高了近一倍[4]。

我国也于近年引入了TRIZ理论，虽然相比其他西方国家较晚，但由于其发展迅速，目前在清华大学、北京理工大学以及河北工业大学等全国多所院校均开设了TRIZ创新教育课程，并利用TRIZ理论开展创新创业教育，国内很多专家学者也针对TRIZ创新教育如何进行人才培养开展了研究[5]。然而，虽然我国对于TRIZ理论应用到创新创业课程中已有一定的研究，但是并没有将TRIZ理论依托企业实际产品开展教学，且将TRIZ理论结合到各专业的专业课程中的研究较少，导致学生的创新能力和将TRIZ理论应用到实践中的能力不足，因此TRIZ创新教育在我国仍还具有很大的发展潜力。目前，TRIZ理论已发展为世界上指导创新发明的最优工具之一，学习和领悟这种方法将对培养大学生的创新能力具有重要意义。

2 TRIZ创新理论融入电气专业教育的构建思路

为解决目前我国高职院校创新创业教育与电气自动化技术专业课程结合较少，以及没有将TRIZ创新理论融入专业课开展教学，使学生的创新能力不足或毕业生无法创造性地应对生产过程中自动化控制系统运行时所遇到的复杂情况的问题，本文从以下5个方面研究如何将TRIZ理论融入电气自动化技术专业课程中开展教育，从而为电气专业人才培养提供依据，深化产教融合、校企合作，更好地服务制造业智能化升级转型。

2.1 打造高水平结构化师资队伍

首先，要建设一支高水平的教学师资队伍，需要制订教师成长计划、开展教学团队成员创新方法培训和研讨，团队全员要接受教学法、课程开发、信息技术应用等专题培训，并参与专业建设全过程，还需要积极推进“三教改革”，定期到企业实践，并学习专业领域先进技术。同时，针对TRIZ的40个发明原理共同讨论分析，以研究其在课程教学、授课知识点和学生创新能力提升中的应用。其次，深化校企合作，坚持“引进外来与培育本来”相结合的原则，积极拓宽团队教师来源，并把“具有3年以上企业工作经历且具有高职以上学历的人员”作为团队引进重点，聘请TRIZ导师及企业专家指导学生实习实训。再次，通过校企共建，引入企业生产新技术、新工艺、新规范，应用TRIZ创新方法为企业开展技术技能创新、先进技术应用和新产品研发等工作。最后，不断提高教师自身的素质和创新水平，引领创新教师团队建设，以提升教师的教育教学能力。

2.2 构建科学分类的课程体系

围绕立德树人，将创新创业理论贯穿到人才培养的全过程，构建科学分类的课程体系。团队教师可以按照电气自动化技术专业的人才培养方案，将课程分为基础教学、专业教学、拓展教学这3大教学模块。同时，这3大教学模块又可细分为公共基础课程、专业基础课程、专业核心课程、专业拓展课程、职业证书拓展以及顶岗实习等6个课程体系模块。通过分析不同课程模块TRIZ创新方法融入的适用性，可将课程分为适合、比较适合和一般适合等类型，从而有针对性地研究如何融入TRIZ创新理论开展教学。例如：针对电路基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程涉及逻辑推理较多的问题，可多采用TRIZ创新方法中的类比法、归纳法、形态分析法、演绎法等方法开展教学；对自动控制原理、传感器与检测技术等课程涉及非逻辑推理教学内容较多的问题，可采用TRIZ创新方法中的形象思维法、联想法、逆向思维法等方法开展教学。

2.3 开发面向企业真实生产环境的教学模块

以学生的职业能力提升为主线，通过深入行业企业调研以及与企业合作，引入企业的新技术、新工艺、新规范和典型案例，同时将维修电工、自动化系统集成与运维、电气控制系统开发与设计等与职业技能等级标准和电气工程师职业资格标准有关的内容融入专业课程教学，并将其转化为课堂教学资源。结合课程特点和TRIZ创新方法中的分割理论，将教学分为多个面向企业真实生产环境的教学模块，并在各个模块中融入TRIZ创新方法，使学生能够使用专业知识及TRIZ创新方法共同解决企业案例，以培养复合型技术技能人才，提高学生的创新能力、就业竞争力和发展潜力。例如：PLC应用技术课程可以开发自动往返工作台控制、混液控制、恒液位控制以及恒温控制等多个企业真实案例教学模块；传感器与检测技术课程可以开发液位检测、温度检测、流量检测以及压力检测等实际教学模块；自动化生产线控制技术课程可以开发供料站控制、加工站控制、装配站控制、分拣站控制、输送站控制以及机械手搬运等模块；电机与电气控制课程可以开发电动机点动控制、电动机正反转控制、电动机星三角降压启动以及电动机能耗制动控制等模块。

2.4 教学内容融合TRIZ理论

电气专业的专业课程大都涉及到电路、信息、机械和网络等技术，将此类课程结合TRIZ理论开展教学，并将教学内容与TRIZ理论融合，从而引导学生使用TRIZ理论解决实际问题，可以使学生的创新意识、创新思维和创新能力都得到充分的发展。以PLC技术应用课程为例，传统的PLC技术应用课程一般由课堂理论教学和实训实践教学组成，其中课堂部分是为了让学生掌握理论知识，实践教学大部分为验证性实验，对于实验中遇到的问题，大部分学生缺乏自主思考，只是为了实验而实验，不能很好地培养学生的创新能力。为解决传统的PLC技术应用教学过程中存在的问题，培养学生解决问题和创新的能力，将TRIZ创新融入了教学中，具体应用方式如下所示。

在课前，可利用TRIZ创新原理，将预习内容设置成一个或多个矛盾问题，使学生通过预习发现这些矛盾，引导学生体会矛盾问题。在课中，针对各个教学模块设计包含初始控制方案确定、元器件选型、基本程序设计、最终电路方案确定以及上机调试等全流程的教学方案，在教学过程的不同阶段分别引入TRIZ创新理论创造性地提出问题，引导学生利用TRIZ技术矛盾和物理矛盾构建技术矛盾和物理矛盾矩阵，并引导学生使用具体的创新原理或矛盾分离方法提出相应控制方案。在课后，由学生自主填写工作日志，完成工作总结，然后由教师针对各组同学的任务完成情况进行打分和评价，并将本节课的教学资料上传到网络课堂，使学生可以自主复习。通过这样的教学模式，将TRIZ创新理论串入到课前、课中、课后的每个环节，从而在教学内容中完全融入TRIZ创新理论，充分培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。

2.5 创新实践活动

通过对TRIZ创新理论方法和工具的使用，引导学生在不断分析问题、解决问题的过程中积累经验，并鼓励学生将知识应用于实践，如开展科技类社团活动、科研课题、专利申请等活动，鼓励学生参加全国“TRIZ杯”大学生创新方法大赛、“互联网+”大学生创新创业大赛以及“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等创新设计类竞赛活动，以激发学生创新的兴趣和动力，在实践过程中提高学生的创新能力、动手能力和解决实际问题的能力。

3 结语

本文针对目前我国高职院校将TRIZ创新理论融入专业教学中较少，学生创新能力不足的问题，从打造高水平结构化师资队伍、构建科学分类的课程体系、开发面向企业真实生产环境的教学模块、教学内容融合TRIZ理论以及创新实践活动等5个方面探索在电气自动化技术专业中如何将TRIZ创新方法融入教学，从而培养学生的精益求精的工匠精神、职业领域的精湛技艺、批判性思维能力以及较强的创新能力。在此基础上，深化产教融合和校企合作，同时为电气专业人才培养提供依据，从而更好地服务于制造业智能化的升级转型。