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TRIZ理論與大學生創新能力的培養

作者:劉訓濤    分類:TRIZ    時間:2019-06-14 11:35:32

隨著經濟的發展,我國已經成為世界工廠。但是我國科技的總體水平同世界先進水平相比仍有較大差距,關鍵技術自給率低,自主創新能力不強,企業核心競爭力不高。一些關鍵領域對國外技術依賴度較大,部分高技術含量和高附加值產品仍依賴進口。總書記在黨的十七大報告中指出:“提高自主創新能力,建設創新型國家。這是國家發展戰略的核心,是提高綜合國力的關鍵。”


TRIZ理論與大學生創新能力的培養


建設創新型國家人才是關鍵。江澤民曾經指出:教育是知識創新、傳播和應用的主要基地, 也是培育創新精神和創新人才的搖籃。大學生創新意識、創新精神及創新能力的培養是高等教育的重要內容和核心問題,是擺在廣大教育工作者面前的一個極具有挑戰性的嶄新課題。溫家寶總理2007年先后兩次對創新方法工作做出重要批示,要求高度重視王大珩、劉東生、葉篤正三位老科學家提出的“自主創新,方法先行。創新方法是自主創新的根本之源”這一重要觀點。如何培養大學生的創新意識,養成良好的思維習慣,TRIZ理論為我們提供了很好的工具。

1、TRIZ理論

 TRIZ是俄文ТРИЗ(теории решения изобретательских задач)的英文音譯Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的縮寫,其英文全稱是Theory of the Solution of Inventive Problems(在歐美國家也可縮寫為TIPS),中文意思為:發明問題解決理論。TRIZ理論是由前蘇聯發明家根里奇·阿利赫舒勒(G.S.Altshuller)在1946年創立的。是在研究世界各地250萬份高水平專利基礎上,發展出的基于知識的、面向人的解決發明問題的系統化方法學。


TRIZ理論被公認為是使人聰明的理論,曾作為前蘇聯的國家機密,在軍事、工業、航空、航天等領域均發揮著巨大作用。被以美國為首的西方國家稱為“點金術”,前蘇聯自1970年起,開始為中小學生進行TRIZ理論教學并取得了積極的效果。


蘇聯解體后,大批TRIZ研究者移居美國等西方國家,TRIZ流傳于西方,受到極大重視,TRIZ的研究與實踐得以迅速普及和發展。西北歐、美國、日本、臺灣等地出現了以TRIZ為基礎的研究、咨詢機構和公司,一些大學將TRIZ列為工程設計方法學課程。經過半個多世紀的發展,如今TRIZ理論和方法已經發展成為一套解決新產品開發實際問題的成熟理論和方法體系,它實用性強,并經過實踐的檢驗,如今已在全世界廣泛應用,創造出成千上萬項重要發明,為眾多知名企業取得了重大的經濟效益和社會效益。

2、基于TRIZ理論的大學生創新能力的培養

我們日常的生活、傳統的教學和思維方式,給學生的思維帶上無形的枷鎖,學生在思考問題和做事時,常常按常規方法行事,往往認為發明是天才的事情,是靈感的突現,發明、專利與他們距離太遠,甚至認為自己能發明簡直就是個笑話。因為沒有科學的思維方法,導致了思維的慣性和思維的惰性。我們從09年開始連續兩年在大學生中進行TRIZ理論的教學與實踐。從課堂教學、實踐教學、畢業設計、大學生科研立項、各種大賽入手讓學生認識TRIZ、了解TRIZ、接受TRIZ、使用TRIZ、喜愛TRIZ,逐步幫助學生克服慣性思維,培養科學的思維方式和方法。

2.1 TRIZ理論教學團隊建設和課堂教學

國家的創新在人才,人才的培養在教育,教育的執行在教師,高素質的教師是培養創新人才的關鍵。只有創新型的教師才能更有利于創新教育的實施,才能更好地培養出創新人才。TRIZ理論是近年才傳入中國,大多數學生和教師均對TRIZ理論沒有任何了解。作為黑龍江省最早引入基于TRIZ理論的輔助創新軟件PRO/Innovator的單位,我們在07年就請億維迅公司的TRIZ培訓師對教師進行TRIZ理論的培訓,并積極創造條件讓教師參加省里舉辦的各種TRIZ理論培訓班。讓教師掌握TRIZ理論的精髓,并能夠熟練使用TRIZ理論進行科研和專利申請工作,積極進行TRIZ理論講義的編寫工作。利用教研室活動的時間,不定期地開展TRIZ理論學習和使用情況研討,認真總結和交流各自對TRIZ理論的學習、使用經驗。努力從自己的創新實踐中發現創新能力形成發展的規律,為創新教育提供最直接、最深刻的體驗。由敬業、樂教、無私奉獻,知識體系較寬廣,語言駕馭能力較高、創新意識較強烈的教師組建起一支高素質的TRIZ理論教學團隊。


我們學校從09年開始在研究生和本科生中開展TRIZ理論教學工作,系統地為學生講解TRIZ理論的起源、TRIZ理論的科學思維方法、技術系統的進化法則、系統的資源分析、TRIZ的40個發明原理、39個工程參數(最新的48個工程參數)和矛盾矩陣、系統分析方法、物-場分析方法、發明問題標準解法、發明問題解決算法—ARIZ、科學效應和現象。授課過程中注意采用立體化的教學模式,利用多媒體進行問題的講解。采用開放式教學方法,讓學生成為教學的主體,積極展開思考,無拘束地思辨問題,參與課堂問題的討論。采用一體化的教學模式,利用TRIZ理論的動態化和逆向思維原理,克服過去教師一味死板地站在講臺說教,利用現代化的教學手段,利用無線麥克和遙控電子教鞭,走下講臺走入學生中和學生近距離互動,調動學生的積極性,讓學生感覺到參與的快樂,思考的幸福。讓學生走上講臺,大膽地說出自己的思維,說出自己的想法,克服慣性思維,培養科學的思維方式。教學中注意發現學生的創新潛能,捕捉學生創新思維的閃光點,多層次、多角度地培養學生的創新能力和創新個性。

2.2 TRIZ理論教學平臺搭建

    教育學認為,環境是影響人發展的三大要素之一。要培養創新人才,營造良好的教學環境是一個重要條件。因此,培養創新型人才應該有意識地營造校內外有利的創新環境, 使之成為創新型人才成長的搖籃。

(1)TRIZ理論網絡平臺建設

 網絡作為現代信息傳播的重要手段已覆蓋了生活的方方面面,利用網絡這個資源可以極大地提升教學效果。我們利用網絡技術,在自己的教學網站上開辦了TRIZ理論教學專欄,在網站上上傳TRIZ理論的相關知識、TRIZ理論的應用案例、TRIZ理論的相關文章。并利用學校的WEBCT系統開設TRIZ理論網絡課程,學生可以在任何地方、任何時間量販式的學習,還可以通過網絡進行網絡頭腦風暴、設置問題進行網絡的討論,通過BBS進行問題的求解,通過網站郵箱進行師生互動,教師可以對學生的設計和作業進行在線批改和審定,可以通過網絡設定試題和進行能力測試。最大化地為學生提供優良的學習條件,無拘束地培養學生的創新能力。

(2)TRIZ理論實驗、實踐平臺建設

學生實踐能力的培養, 是貫穿于整個教學過程的中最重要的一環, 也是提高學生創新能力最現實、最有效的方法。我們構建了校內、校外兩個TRIZ理論創新實踐基地,使得學生更加透徹理解TRIZ理論,更加熟練應用TRIZ理論。


在校內建立TRIZ理論創新實驗室,學生可以通過局域網在實驗室內進行輔助創新軟件CBT/NOVA和PRO/Innovator的使用練習,透測理解TRIZ原理。針對設立的試驗課題,利用PRO/Innovator進行系統分析和問題方案的求解。


 在龍煤集團和雞西煤機廠建立大學生TRIZ理論創新實踐基地,讓學生走進工廠和煤礦,面對現場的問題,科學地分析問題,查找矛盾。通過TRIZ理論對實際問題的分析和求解,鍛煉學生解決實際問題的能力,培養學生綜合的創新素質。

2.3、大學生TRIZ理論創新實踐

TRIZ理論是源于知識的創新方法,如何使學生能夠透測理解TRIZ理論的各項法則和原理,如何有效地使TRIZ理論與工程實際問題相結合,是TRIZ理論推廣和大學生創新能力培養的關鍵。需要有目的、系統地培養學生的創新意識和創新工作習慣,使學生能夠初步熟悉TRIZ理論創新活動流程,從而提高學生應用TRIZ理論解決創新問題的能力。

(1)在課程設計、畢業設計中實踐TRIZ理論

創新能力是通過后天的學習與實踐獲得的。理論課的學習給學生提供了進行創新活動的理論基礎,而課程設計、畢業設計則為培養學生的創新能力提供了良好實踐訓練環境。所以,課程設計、畢業設計對于大學生,尤其是要求具有實踐創新能力的機械專業的大學生尤為重要。


從2009年開始,我們在液壓課程設計中開展TRIZ理論教學,鼓勵學生應用TRIZ理論進行結構設計。在設計之初,由教師進行專項的TRIZ理論講座和培訓,并全天開放TRIZ理論實驗室,設計中學生可以根據自己的設計題目和參數,隨時到實驗室應用TRIZ理論進行結構的創新性方案設計。


在2010年的畢業設計中,鼓勵學生進行TRIZ理論的方案設計。通過對2010界畢業生中使用TRIZ理論的跟蹤調查,TRIZ理論的應用使得學生方案設計的數量增加了25%,有效和高水平的方案占12%,提高了畢業設計的質量,降低了畢業設計歷年重復率,克服了學生畢業設計抄襲現象。培養了學生獨立思考、科學思考和創新設計能力。

(2)在大學生創新大賽應用TRIZ理論

教育的責任就是傳授知識,為了讓學生通過親身實踐, 激發出不斷的創造力。提高對知識的掌握和對發明創造的信心。依據大學生培養方案中課程設計特點,進行校內大學生素質教育立項,設立大學生流體力學創新設計大賽、液壓傳動創新設計大賽、慧魚結構創新設計大賽。在大賽中引導同學利用TRIZ理論克服慣性思維,提出創新的設計方案。通過TRIZ理論的應用使得大賽的報名和參加人數逐年增加,作品提交數量大幅增加,作品設計質量逐年提高,部分學生還申請了設計發明專利。


同時,鼓勵學生應用TRIZ理論參加國家、省的素質大賽。由教師指導學生參加CCTV亞太大學生機器人設計大賽、國家航模設計大賽、飛思卡爾智能車大賽、無碳小車大賽、TRIZ理論大學生創新設計大賽,通過大賽鍛煉學生應用TRIZ理論,分析問題,創新設計和動手制作的能力。

(3)應用TRIZ理論進行大學生科研立項

大學作為培養應用和發明創造人才的基地,要著重從知識、 能力、 素質三方面對學生進行培養。 教學中要突出“以人為本”的教學理念,積極調動學生的主觀能動性。培養學生掌握進行科研的基本方法,使學生具備從事科研的基本能力。校團委每年設立大學生科研基金,機械學院對所有參加項目申請和制作的同學進行TRIZ理論培訓,并鼓勵學生在項目申請、項目進行過程中,利用TRIZ理論九屏圖法對所研究項目進行系統分析,利用TRIZ理論的相關知識進行結構的方案設計。通過兩年的實踐,學生科研申報量增加了23%,結題率提高18%,科研成果質量逐年提高,論文發表和專利申請逐年增加。

3.TRIZ理論與大學生創新能力的培養結論

     通過TRIZ理論的教學與實踐,使學生掌握了TRIZ理論的基本原理和TRIZ理論解決問題的基本方法,克服了學生的慣性思維,提高了學生參與課堂的熱情,增加了學生參加創新大賽、科研立項的人數和質量,提高了畢業設計、課程設計方案數量,提高了畢業設計質量,激發了學生的創新熱情和潛能,系統地培養了學生的科學的創新意識、創新精神及創新能力。


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