試析機(jī)械專業(yè)新生的TRIZ概論教學(xué)實(shí)踐論文
摘要：總結(jié)了近三年來(lái)在機(jī)械類新生中進(jìn)行TRIZ概論課教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，具體介紹了教學(xué)過(guò)程和安排方式。指出在教學(xué)過(guò)程中必須充分注意新生群體的特殊性，以突出思維培養(yǎng)和提高對(duì)身邊事物觀察能力為基本目標(biāo)，并給出了教學(xué)中應(yīng)該注意的具體問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施。
關(guān)鍵詞：TRIZ理論；教學(xué)實(shí)踐；課堂討論
隨著世界科技的日益發(fā)展，創(chuàng)新的重要性已得到了越來(lái)越多的認(rèn)同，并被提升至關(guān)系到國(guó)家發(fā)展和實(shí)力的高度，而由此引申的創(chuàng)新人才培養(yǎng)也獲得了更廣泛的關(guān)注，并被更多的人所實(shí)踐。高校作為人才培養(yǎng)的主陣地，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的責(zé)任不言而喻。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從2009年起我們?cè)诖髮W(xué)一年級(jí)的機(jī)械類新生中開展了TRIZ理論教學(xué)。
TRIZ是“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的俄語(yǔ)縮寫，由前蘇聯(lián)發(fā)明家阿奇舒勒在1946年創(chuàng)立。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，它已成為一種被世界公認(rèn)的、有助于開發(fā)人們的智慧并能幫助人們解決發(fā)明問(wèn)題的有力工具。
通常認(rèn)為TRIZ理論由以下九大部分組成：
�。�1）技術(shù)系統(tǒng)的八大進(jìn)化法則；
�。�2）最終理想解（IFR）；
（3）40個(gè)發(fā)明原理；
�。�4）39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)和矛盾矩陣；
（5）物理矛盾和四大分離原理；
�。�6）物一場(chǎng)模型分析；
�。�7）發(fā)明問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)解法；
�。�8）發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ）；
�。�9）科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫(kù)。
TRIZ的各部分均有自己關(guān)注的重點(diǎn)，如“八大進(jìn)化法則”關(guān)注的是技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化方向；“發(fā)明原理”更多地關(guān)注具體的解題思路；“IFR”更關(guān)注的是最終目標(biāo)的確定等等。這些部分既相互關(guān)聯(lián)，也存在一定的獨(dú)立性。根據(jù)1學(xué)分的課時(shí)安排和大一學(xué)生的特點(diǎn)，教學(xué)時(shí)對(duì)“最終理想解”（包括創(chuàng)新中資源的`發(fā)現(xiàn)和利用）、“40個(gè)發(fā)明原理”、“39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工程參數(shù)和矛盾矩陣”、“物理矛盾和四大分離原理”進(jìn)行了重點(diǎn)介紹，其他部分僅作簡(jiǎn)單提及。
一、基本教學(xué)目標(biāo)
創(chuàng)新人才培養(yǎng)有四個(gè)基本要素，即培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新的習(xí)慣、培養(yǎng)學(xué)生的好奇心、培養(yǎng)學(xué)生直覺(jué)和洞察力以及培養(yǎng)學(xué)生的注意力。由于創(chuàng)新概論教學(xué)的受眾是機(jī)械類的大一新生，所以在確定教學(xué)目標(biāo)時(shí)作了如下考慮：
（1）使教學(xué)過(guò)程涵蓋完整的創(chuàng)新過(guò)程，但有所側(cè)重。根據(jù)創(chuàng)新教學(xué)不斷線和可延續(xù)性原則，確定了概論課程以創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)為主體，注重創(chuàng)新思維的鍛煉過(guò)程，輔以創(chuàng)新結(jié)果檢驗(yàn)的基本教學(xué)目標(biāo)。在實(shí)施過(guò)程中將創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)和創(chuàng)新思維鍛煉作為主要努力方向，而將創(chuàng)新結(jié)果的評(píng)判用于檢驗(yàn)創(chuàng)新思維教學(xué)的有效性和從中發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的教學(xué)方式上。
�。�2）使重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容形成一條主線。也就是說(shuō)要使學(xué)生了解這樣的事實(shí)：
1）我們的身邊有許多需要改進(jìn)的事物和已經(jīng)被改進(jìn)的新事物；
2）所有改進(jìn)所遵循的均是理想度增加的原則；
3）理想度增加最有效的辦法是新資源的發(fā)現(xiàn)和資源更有效的利用；
4）創(chuàng)新是通過(guò)在發(fā)現(xiàn)矛盾并以非調(diào)和方式下解決矛盾后來(lái)實(shí)現(xiàn)的；
5）不同的矛盾有不同的解決方法，而實(shí)際上我們已有許多成功的思路可以參考；
6）創(chuàng)新是需要結(jié)果作為最終說(shuō)明的，而判別標(biāo)準(zhǔn)則是能否被用戶所接受。
盡管對(duì)教學(xué)目標(biāo)還可以列出更多的具體化指標(biāo)，但如果達(dá)到了上述目標(biāo)，則創(chuàng)新理論的概論性教學(xué)就應(yīng)該被認(rèn)為是成功的。
二、各教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施過(guò)程和注意點(diǎn)
TRIZ概論教學(xué)由課堂講授、課堂提問(wèn)、課堂討論和發(fā)明問(wèn)題小論文等環(huán)節(jié)構(gòu)成，下面對(duì)各環(huán)節(jié)的具體實(shí)施方式做簡(jiǎn)單的介紹。
1.課堂講授
課堂教學(xué)以TRIZ理論的講授為主，但為了能夠引起學(xué)生共鳴，應(yīng)該有更多的應(yīng)用實(shí)例介紹�？紤]到學(xué)生的接受程度，應(yīng)該由淺及深、逐步深入。如在講授分離原理時(shí)，以城市道路為例，從信號(hào)燈的時(shí)間分離，高架和地鐵的空間分離，引入到現(xiàn)在許多城市都在普遍采用的十字路口的待轉(zhuǎn)區(qū)和待行區(qū)的設(shè)置（可以看成是多種分離原理的使用）；然后從十字路口問(wèn)題引伸到自動(dòng)線設(shè)計(jì)控制中可能出現(xiàn)的類似問(wèn)題，不但使理論的應(yīng)用得到了延伸，也使學(xué)生能夠更好地理解發(fā)明原理的多用性問(wèn)題。
2.課堂提問(wèn)
課堂提問(wèn)是在課堂教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常性的一項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)。就創(chuàng)新理論的教學(xué)和實(shí)踐而言，背誦理論并沒(méi)有太大的意義，而深刻的領(lǐng)會(huì)直至應(yīng)用才是至關(guān)重要的，教師應(yīng)該據(jù)此在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上給學(xué)生更多的引導(dǎo)。譬如在發(fā)明原理的講解時(shí)，我們針對(duì)“周期性作用原理”舉了一個(gè)防風(fēng)打火機(jī)的例子：該打火機(jī)通過(guò)周期性的點(diǎn)火而實(shí)現(xiàn)防風(fēng)作用。而就此提出的問(wèn)題是：這在創(chuàng)新思維上體現(xiàn)了什么？在教師的引導(dǎo)下，有學(xué)生回答：“在設(shè)計(jì)防風(fēng)打火機(jī)時(shí)，可以考慮只要火能夠被足夠快的重新點(diǎn)燃，而不必考慮它是否曾經(jīng)被吹滅�！边@一例子使學(xué)生在了解發(fā)明原理的同時(shí)更好地理解了思維定勢(shì)對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的阻礙作用。 課堂提問(wèn)時(shí)最重要和需要解決的問(wèn)題是學(xué)生和教師間的互動(dòng)問(wèn)題，實(shí)踐中經(jīng)常遇到經(jīng)多次提示仍沒(méi)有響應(yīng)的情況。對(duì)此，我們沒(méi)有一概采用點(diǎn)名提問(wèn)的方法，而是采用了“聲音捕捉”的方法：通過(guò)捕捉課堂中出現(xiàn)的各種聲音，遇到“雜音”則點(diǎn)名提問(wèn)，遇到“相關(guān)音”則以學(xué)生的只言片語(yǔ)作為新的引導(dǎo)起點(diǎn)。采用這種辦法不但可以很好地保證課堂紀(jì)律，更重要的是它符合思維的基本規(guī)律——逐次遞進(jìn)。
3.課堂討論
課堂討論的基本操作方式為：按1組4～5人進(jìn)行分組，選定組長(zhǎng)；根據(jù)課程的教學(xué)進(jìn)程，在合適的點(diǎn)上留5～10分鐘進(jìn)行分組討論，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)記錄討論結(jié)果。根據(jù)時(shí)間選定適當(dāng)?shù)慕M數(shù)（3～5組），各組進(jìn)行3～5分鐘的講解，教師負(fù)責(zé)對(duì)每一個(gè)組的講解問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和點(diǎn)評(píng)，課后上交討論的書面結(jié)果。
課堂討論是課程教學(xué)環(huán)節(jié)安排時(shí)的重要一環(huán)，基本構(gòu)想是希望它不但能使學(xué)生更深地理解理論，也能成為最終創(chuàng)新小論文的鋪墊，但結(jié)果卻出乎所料：在前一次課布置了“在生活中發(fā)現(xiàn)一個(gè)有待改進(jìn)的問(wèn)題”的題目，而在第二次上課討論時(shí)很多學(xué)生只是“空手而來(lái)”，討論根本無(wú)法進(jìn)行。問(wèn)其原因，答案竟然是：“我們不知道如何去找”。剛開始，我們將這一現(xiàn)象歸究于多年應(yīng)試教學(xué)養(yǎng)成的被動(dòng)性參與和學(xué)生的惰性，但與學(xué)生深入交流后卻發(fā)現(xiàn)其實(shí)并非如此：有相當(dāng)部分的學(xué)生去想了，但真的沒(méi)能觀察到有新意的內(nèi)容�！坝^察總是有選擇的，它需要有選定的對(duì)象、確定的任務(wù)、興趣、觀點(diǎn)和問(wèn)題”，當(dāng)學(xué)生不明確這些內(nèi)容時(shí)，僅僅要求他們觀察是不夠的。通過(guò)在前幾次討論時(shí)降低觀察難度，即采用“布置具體的觀察對(duì)象”，“給出具體的觀察要求”，“使學(xué)生首先明確自己的觀察對(duì)象和觀察目的”的方式，使后續(xù)的討論得以較順利地進(jìn)行。
4.小論文講評(píng)
最后的小論文采用自由選題方式。作為期終作業(yè)，要求學(xué)生必須上交1500字以上的創(chuàng)新小論文。為了保證小論文的質(zhì)量，安排了兩個(gè)單位時(shí)間的學(xué)生PPT演講、教師點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)。教師在點(diǎn)評(píng)過(guò)程中的主要工作是深化學(xué)生的思考，糾正學(xué)生的錯(cuò)誤。譬如說(shuō)，有學(xué)生提出了一種節(jié)能想法：感覺(jué)到騎自行車時(shí)身邊有風(fēng)，這種風(fēng)可以被利用，即在自行車上裝風(fēng)輪，風(fēng)輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，但卻沒(méi)有考慮身邊的風(fēng)實(shí)際上是騎行時(shí)需要克服的阻力，加風(fēng)輪將增加阻力。通過(guò)對(duì)“能量守恒”這一基本原理的提醒，引導(dǎo)學(xué)生明白只有利用多余的能量才是合理的。通過(guò)啟發(fā)，學(xué)生提出了改進(jìn)想法：可以使風(fēng)輪在自行車速度高于某個(gè)值時(shí)自動(dòng)打開，不用剎車而實(shí)現(xiàn)減速。
小論文中反映的主要不足有：
（1）學(xué)生間的合作性不強(qiáng)。盡管鼓勵(lì)學(xué)生們以小組為單位完成問(wèn)題分析和論文寫作以提升論文質(zhì)量，但絕大部分學(xué)生還是選擇了獨(dú)自完成。分析原因可能是學(xué)生們不知如何合作，或者是不愿或不敢對(duì)較大問(wèn)題進(jìn)行探討。
�。�2）內(nèi)容涉及面較窄，分析膚淺。相當(dāng)部分小論文涉及的是學(xué)生自認(rèn)為高科技的內(nèi)容，如電腦、汽車、飛機(jī)等，而對(duì)身邊的事物或認(rèn)為太低檔，或認(rèn)為不值一改。在論文書寫時(shí)半數(shù)學(xué)生以羅列為主，分析不足。
產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因是復(fù)雜的、多方面的，對(duì)此將結(jié)合后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)作進(jìn)一步的探討。
三、結(jié)語(yǔ)
幾輪的創(chuàng)新概論教學(xué)使我們對(duì)學(xué)生有了更深的理解，這種理解的增加將有助于更有針對(duì)性的教學(xué)改革活動(dòng)的開展。實(shí)踐結(jié)果表明，在機(jī)械類大學(xué)新生中開展創(chuàng)新概論教學(xué)是可行的，而TRIZ理論則是其中一種較好的選擇。
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