試析機械專(zhuān)業(yè)新生的TRIZ概論教學(xué)實(shí)踐論文
摘要：總結了近三年來(lái)在機械類(lèi)新生中進(jìn)行TRIZ概論課教學(xué)的經(jīng)驗，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，以突出思維培養和提高對身邊事物觀(guān)察能力為基本目標，并給出了教學(xué)中應該注意的具體問(wèn)題和應對措施。
關(guān)鍵詞：TRIZ理論；教學(xué)實(shí)踐；課堂討論
隨著(zhù)世界科技的日益發(fā)展，創(chuàng )新的重要性已得到了越來(lái)越多的認同，并被提升至關(guān)系到國家發(fā)展和實(shí)力的高度，而由此引申的創(chuàng )新人才培養也獲得了更廣泛的關(guān)注，并被更多的人所實(shí)踐。高校作為人才培養的主陣地，在創(chuàng )新人才培養中的責任不言而喻。為了更好地培養學(xué)生的創(chuàng )新能力，從2009年起我們在大學(xué)一年級的機械類(lèi)新生中開(kāi)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(xiě)，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的、有助于開(kāi)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。
通常認為T(mén)RIZ理論由以下九大部分組成：
�。�1）技術(shù)系統的八大進(jìn)化法則；
�。�2）最終理想解（IFR）；
�。�3）40個(gè)發(fā)明原理；
�。�4）39個(gè)標準工程參數和矛盾矩陣；
�。�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)題的標準解法；
�。�8）發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ）；
�。�9）科學(xué)效應和現象知識庫。
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)注的是最終目標的確定等等。這些部分既相互關(guān)聯(lián)，也存在一定的獨立性。根據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“最終理想解”（包括創(chuàng )新中資源的`發(fā)現和利用）、“40個(gè)發(fā)明原理”、“39個(gè)標準工程參數和矛盾矩陣”、“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
創(chuàng )新人才培養有四個(gè)基本要素，即培養學(xué)生創(chuàng )新的習慣、培養學(xué)生的好奇心、培養學(xué)生直覺(jué)和洞察力以及培養學(xué)生的注意力。由于創(chuàng )新概論教學(xué)的受眾是機械類(lèi)的大一新生，所以在確定教學(xué)目標時(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，但有所側重。根據創(chuàng )新教學(xué)不斷線(xiàn)和可延續性原則，確定了概論課程以創(chuàng )新意識培養為主體，注重創(chuàng )新思維的鍛煉過(guò)程，輔以創(chuàng )新結果檢驗的基本教學(xué)目標。在實(shí)施過(guò)程中將創(chuàng )新意識培養和創(chuàng )新思維鍛煉作為主要努力方向，而將創(chuàng )新結果的評判用于檢驗創(chuàng )新思維教學(xué)的有效性和從中發(fā)現需要改進(jìn)的教學(xué)方式上。
�。�2）使重點(diǎn)教學(xué)內容形成一條主線(xiàn)。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)現和資源更有效的利用；
4）創(chuàng )新是通過(guò)在發(fā)現矛盾并以非調和方式下解決矛盾后來(lái)實(shí)現的；
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 )新是需要結果作為最終說(shuō)明的，而判別標準則是能否被用戶(hù)所接受。
盡管對教學(xué)目標還可以列出更多的具體化指標，但如果達到了上述目標，則創(chuàng )新理論的概論性教學(xué)就應該被認為是成功的。
二、各教學(xué)環(huán)節的實(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)節構成，下面對各環(huán)節的具體實(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，應該有更多的應用實(shí)例介紹�？紤]到學(xué)生的接受程度，應該由淺及深、逐步深入。如在講授分離原理時(shí)，以城市道路為例，從信號燈的時(shí)間分離，高架和地鐵的空間分離，引入到現在許多城市都在普遍采用的十字路口的待轉區和待行區的設置（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(xiàn)設計控制中可能出現的類(lèi)似問(wèn)題，不但使理論的應用得到了延伸，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 )直至應用才是至關(guān)重要的，教師應該據此在各個(gè)節點(diǎn)上給學(xué)生更多的引導。譬如在發(fā)明原理的講解時(shí)，我們針對“周期性作用原理”舉了一個(gè)防風(fēng)打火機的例子：該打火機通過(guò)周期性的點(diǎn)火而實(shí)現防風(fēng)作用。而就此提出的問(wèn)題是：這在創(chuàng )新思維上體現了什么？在教師的引導下，有學(xué)生回答：“在設計防風(fēng)打火機時(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對創(chuàng )新設計的阻礙作用。 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)有響應的情況。對此，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)作為新的引導起點(diǎn)。采用這種辦法不但可以很好地保證課堂紀律，更重要的是它符合思維的基本規律——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(cháng)；根據課程的教學(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(cháng)負責記錄討論結果。根據時(shí)間選定適當的組數（3～5組），各組進(jìn)行3～5分鐘的講解，教師負責對每一個(gè)組的講解問(wèn)題進(jìn)行引導和點(diǎn)評，課后上交討論的書(shū)面結果。
課堂討論是課程教學(xué)環(huán)節安排時(shí)的重要一環(huán)，基本構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，但結果卻出乎所料：在前一次課布置了“在生活中發(fā)現一個(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(kāi)始，我們將這一現象歸究于多年應試教學(xué)養成的被動(dòng)性參與和學(xué)生的惰性，但與學(xué)生深入交流后卻發(fā)現其實(shí)并非如此：有相當部分的學(xué)生去想了，但真的沒(méi)能觀(guān)察到有新意的內容�！坝^(guān)察總是有選擇的，它需要有選定的對象、確定的任務(wù)、興趣、觀(guān)點(diǎn)和問(wèn)題”，當學(xué)生不明確這些內容時(shí)，僅僅要求他們觀(guān)察是不夠的。通過(guò)在前幾次討論時(shí)降低觀(guān)察難度，即采用“布置具體的觀(guān)察對象”，“給出具體的觀(guān)察要求”，“使學(xué)生首先明確自己的觀(guān)察對象和觀(guān)察目的”的方式，使后續的討論得以較順利地進(jìn)行。
4.小論文講評
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)評環(huán)節。教師在點(diǎn)評過(guò)程中的主要工作是深化學(xué)生的思考，糾正學(xué)生的錯誤。譬如說(shuō)，有學(xué)生提出了一種節能想法：感覺(jué)到騎自行車(chē)時(shí)身邊有風(fēng)，這種風(fēng)可以被利用，即在自行車(chē)上裝風(fēng)輪，風(fēng)輪帶動(dòng)發(fā)電機發(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“能量守恒”這一基本原理的提醒，引導學(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(chē)速度高于某個(gè)值時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，不用剎車(chē)而實(shí)現減速。
小論文中反映的主要不足有：
�。�1）學(xué)生間的合作性不強。盡管鼓勵學(xué)生們以小組為單位完成問(wèn)題分析和論文寫(xiě)作以提升論文質(zhì)量，但絕大部分學(xué)生還是選擇了獨自完成。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較大問(wèn)題進(jìn)行探討。
�。�2）內容涉及面較窄，分析膚淺。相當部分小論文涉及的是學(xué)生自認為高科技的內容，如電腦、汽車(chē)、飛機等，而對身邊的事物或認為太低檔，或認為不值一改。在論文書(shū)寫(xiě)時(shí)半數學(xué)生以羅列為主，分析不足。
產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因是復雜的、多方面的，對此將結合后續教學(xué)環(huán)節作進(jìn)一步的探討。
三、結語(yǔ)
幾輪的創(chuàng )新概論教學(xué)使我們對學(xué)生有了更深的理解，這種理解的增加將有助于更有針對性的教學(xué)改革活動(dòng)的開(kāi)展。實(shí)踐結果表明，在機械類(lèi)大學(xué)新生中開(kāi)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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