基于TRIZ理论的创新教育与功能材料课程教学的深度融合

周振君 罗伟华 丛培良 许培俊

摘 要：培养具有创新能力的高素质人才对创新型国家的建设具有重要意义。将高等院校的课程教学与创新教育有效融合是培养高素质人才创新能力最为有效的途径。本文探讨了基于TRIZ理论的创新教育与功能材料课程教学深度融合的方法和途径，希望为创新教育的探索带来一定的启示。

关键词：TRIZ理论;功能材料;深度融合;教学方法

0 引言

创新是人类独具的认识能力和实践能力，是人类主观能动性的最高表现形式。创新性思维是在普通思维方式的基础上发展起来的，后天培养和训练对人们形成创新性思维至关重要。TRIZ理论认为，创新是有规律可循的，掌握了这些规律就能够主动地进行创新并对创新成果加以预测。在世界各国纷纷把培养“创新型高素质人才”作为提升综合国力的关键的国际背景下，我国政府提出了培养高素质人才、建设创新型国家的发展战略。高等教育作为培养高层次创新型人才的重要基地，在建设创新型国家中担负着重要使命。教育部规定，自2016年起高等院校都要引入创新教育。虽然高等院校已经加强了创新教育改革力度，完善了创新型人才培养方案，推进了创新课程体系构建，并已形成了若干具有代表性的创新培养模式[1-4]。然而，由于创新教育是一门新兴学科，学科体系定位尚不明确，高等院校的创新教育仍然处于探索与深化阶段[5]。

在高等院校中，课程教学是人才培养最为基础的环节，是对已有专业知识的传授，而创新教育则是培养运用已掌握的专业知识去挖掘和获取未知知识的能力。因此，只有将课程教学与创新教育有效融合，才能实现以课程教学带动创新教育，反过来创新教育又能够促进课程内容和教学方法的不断更新的良性循环。将TRIZ理论融入到“功能材料”教学中，在有限的课时学习过程中，有效整合教学资源，加强学生的创新思维培养，有助于培养出能适应未来经济社会快速发展的综合型创新人才。

1 功能材料知识结构与TRIZ理论的有效融合

TRIZ是俄文“發明问题的解决理论”的英文音译“Teriya Rezheniya Izobreatatelskikn Zadatch”的词头缩写。该理论是前苏联学者里奇·阿奇舒勒对世界各国的250万份高水平发明专利进行综合研究，分析了各种技术发展与进化遵循的规律模式、各种解决技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则，进而归纳为实现创新的40条创新原理。

“功能材料”是为材料类专业本科生开设的一门专业发展课程。由于功能材料是发展信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，世界各国对其研究极为活跃，竞争十分激烈，相关的新技术、新专利大量涌出。然而，目前功能材料课程采用的教学方式大都是教师为学生指定一本教材和多本参考书，教师对教材进行详细讲解。这种学生被动接受的教学方式限制了学生创新意识的形成与发展。虽然教师在授课过程中，都会添加一些近年来功能材料最新成果，但是，在与创新教育融合方面还缺乏系统性，因此必须从教学创新入手探索新型教学方法、构建创新教育平台。

功能材料包括电学材料、磁学材料、声学材料、光学材料、热学材料、力学材料、化学材料、生物医学材料和功能转换材料等等。各类功能材料与TRIZ理论在知识结构方面能够产生有效融合。诸如：电磁学材料与等势原理、中介物原理、多用性原理、嵌套原理的融合;声学材料与机械振动原理、合并原理的融合;光学材料与曲面化原理、动态特性原理、非对称原理、周期性作用原理、颜色改变原理的融合;热学材料与热胀冷缩原理、相变原理的融合;化学材料与物理或化学的参数变化原理、加速氧化原理、惰性环境原理的融合;力学材料与机械系统替代原理、气动或液压结构原理、柔性壳体或薄膜原理、有效作用的连续性原理的融合;生物医学材料与复制原理、抛弃和再生原理、自服务原理、多孔材料原理、复合材料原理的融合;功能转化材料与重量补偿原理、预先反作用原理、预先作用原理、反向作用原理、空间维数变化原理、反馈原理的融合;以及与所有功能材料产生融合的未达到或超过的作用原理、廉价替代品原理、同质性原理、分割原理、抽取原理、局部质量原理、事先防范原理、减少有害作用的时间原理、变害为利原理等。

2 将TRIZ理论思维方法应用于功能材料的课程教学

在创新思维的培养过程中，引导学生打破普通思维惯性，就必须教给学生创新思维的方法。这不仅要求教师要明确创新思维的含义，还要将创新思维的方法应用于课程教学中，经过长时期的耳濡目染，学生便可将创新思维方法养成为习惯式思维方法。TRIZ理论具有解决普遍性问题的功能，综合运用矛盾矩阵对各方面待解决问题所含矛盾进行表述分析，在矩阵中可以找到相对应的创新原理，适用于课堂教学的解决方案。

依据TRIZ理论中的“分割原则”，将课堂教学时间和不同层次的学生进行有效分割。心理学研究表明，人类注意力集中的有效时间可持续45分钟，但是高度集中的时间为10～15分钟左右，因此，在组织课堂教学时要将45分钟课堂教学分成3～4个单元。将讲课、演示实验、观看视频、提问与测验等不同教学方式进行有效穿插，尤其注意启发式教学对学生创新能力的培养。当把学生看成总体，将部分分离搭建小组，让不同层次学生共同完成难题，合作讨论相互学习，学生可以在创新活动过程中感受创新方法的作用并积极去学习，提升创造的信心和动力，提高创新活动的成效。

另外，对于学生在学习过程中可能由于外界的诱惑力和有限的自制力而使得学习效率下降的问题，依据TRIZ理论中的“局部作用原理”可以通过凝练课堂教学内容、翻新各种教学方式和营造高质量的授课环境等多维度的优化，达到提高学生学习兴趣的目的，进而激发出创新思维的火花。

针对教学中的难点内容，组织专题讨论，扩充学习体系。TRIZ理论认为克服惯性思维最有效的系统分析模式之一就是“九屏幕法”。九屏图不仅可以快速、有效发现超系统的位置，还能揭示冲突、矛盾和需要解决的问题。授课时针对某个问题进行谈论，不仅能够增加学习的深度，积极调动学生学习的兴趣，还能拓展思维，锻炼独立思考的能力。

3 总结

将TRIZ理论引入课堂教学中，是体现“以学生为本”教学理念的有效手段。不仅能够激发学生的好奇心和探索欲望，而且可以更好地锻炼了自学能力、融会知识能力、分工协作能力、语言表达能力、科学研究能力、创新能力和终生学习能力，与此同时，让教师在教学活动中受到学生的启发和知识的丰富。

参考文献：

[l]潘丽峰.对工科大学生创新能力培养的思考[J].湖南第一师范学报，2008，8（3）：67-68.

[2]岳志勇，杨晓霞，文竹.TRIZ在大学课堂教学中的应用研究[J].内蒙古财经学院学报（综合版），2012，10（2）： 62-63.

[3]任重昕，苏永涛.基于TRIZ理论的大学生创新能力培养[J].黑龙江高教研究，2012，30（8）：230-232.

[4]郭宇，廖文和，程筱胜.TRZI理论与理工科大学生创新能力培养[J].南京航空航天大学学报（社会科学版），2005， 7（3）：79-82.

[5]张明勤，张瑞军，何芹，等.TRIZ教学体系的探索与实践[J].山东建筑大学学报，2013，28（2）：272-275.