试析机械专业新生的TRIZ概论教学实践
论文摘要：总结了近三年来在机械类新生中进行TRIZ概论课教学的经验，具体介绍了教学过程和安排方式。指出在教学过程中必须充分注意新生群体的特殊性，以突出思维培养和提高对身边事物观察能力为基本目标，并给出了教学中应该注意的具体问题和应对措施。
论文关键词：TRIZ理论；教学实践；课堂讨论
随着世界科技的日益发展，创新的重要性已得到了越来越多的认同，并被提升至关系到国家发展和实力的高度，而由此引申的创新人才培养也获得了更广泛的关注，并被更多的人所实践。高校作为人才培养的主阵地，在创新人才培养中的责任不言而喻。为了更好地培养学生的创新能力，从2009年起我们在大学一年级的机械类新生中开展了TRIZ理论教学。
TRIZ是“发明问题解决理论”的俄语缩写，由前苏联发明家阿奇舒勒在1946年创立。经过几十年的发展，它已成为一种被世界公认的、有助于开发人们的智慧并能帮助人们解决发明问题的有力工具。通常认为TRIZ理论由以下九大部分组成：（1）技术系统的八大进化法则；（2）最终理想解（IFR）；（3）40个发明原理；（4）39个标准工程参数和矛盾矩阵；（5）物理矛盾和四大分离原理；（6）物一场模型分析；（7）发明问题的标准解法；（8）发明问题解决算法（ARIZ）；（9）科学效应和现象知识库。TRIZ的各部分均有自己关注的重点，如“八大进化法则”关注的是技术系统的进化方向；“发明原理”更多地关注具体的解题思路；“IFR”更关注的是最终目标的确定等等。这些部分既相互关联，也存在一定的独立性。根据1学分的课时安排和大一学生的特点，教学时对“最终理想解”（包括创新中资源的发现和利用）、“40个发明原理”、“39个标准工程参数和矛盾矩阵”、“物理矛盾和四大分离原理”进行了重点介绍，其他部分仅作简单提及。
一、基本教学目标
创新人才培养有四个基本要素，即培养学生创新的习惯、培养学生的好奇心、培养学生直觉和洞察力以及培养学生的注意力。由于创新概论教学的受众是机械类的大一新生，所以在确定教学目标时作了如下考虑：
（1）使教学过程涵盖完整的创新过程，但有所侧重。根据创新教学不断线和可延续性原则，确定了概论课程以创新意识培养为主体，注重创新思维的锻炼过程，辅以创新结果检验的基本教学目标。在实施过程中将创新意识培养和创新思维锻炼作为主要努力方向，而将创新结果的评判用于检验创新思维教学的有效性和从中发现需要改进的教学方式上。
（2）使重点教学内容形成一条主线。也就是说要使学生了解这样的事实：1）我们的身边有许多需要改进的事物和已经被改进的新事物；2）所有改进所遵循的均是理想度增加的原则；3）理想度增加最有效的办法是新资源的发现和资源更有效的利用；4）创新是通过在发现矛盾并以非调和方式下解决矛盾后来实现的；5）不同的矛盾有不同的解决方法，而实际上我们已有许多成功的思路可以参考；6）创新是需要结果作为最终说明的，而判别标准则是能否被用户所接受。
尽管对教学目标还可以列出更多的具体化指标，但如果达到了上述目标，则创新理论的概论性教学就应该被认为是成功的。
二、各教学环节的实施过程和注意点
TRIZ概论教学由课堂讲授、课堂提问、课堂讨论和发明问题小论文等环节构成，下面对各环节的具体实施方式做简单的介绍。
1.课堂讲授
课堂教学以TRIZ理论的讲授为主，但为了能够引起学生共鸣，应该有更多的应用实例介绍。考虑到学生的接受程度，应该由浅及深、逐步深入。如在讲授分离原理时，以城市道路为例，从信号灯的时间分离，高架和地铁的空间分离，引入到现在许多城市都在普遍采用的十字路口的待转区和待行区的设置（可以看成是多种分离原理的使用）；然后从十字路口问题引伸到自动线设计控制中可能出现的类似问题，不但使理论的应用得到了延伸，也使学生能够更好地理解发明原理的多用性问题。
2.课堂提问
课堂提问是在课堂教学过程中经常性的一项实践活动。就创新理论的教学和实践而言，背诵理论并没有太大的意义，而深刻的领会直至应用才是至关重要的，教师应该据此在各个节点上给学生更多的引导。譬如在发明原理的讲解时，我们针对“周期性作用原理”举了一个防风打火机的例子：该打火机通过周期性的点火而实现防风作用。而就此提出的问题是：这在创新思维上体现了什么？在教师的引导下，有学生回答：“在设计防风打火机时，可以考虑只要火能够被足够快的重新点燃，而不必考虑它是否曾经被吹灭。”这一例子使学生在了解发明原理的同时更好地理解了思维定势对创新设计的阻碍作用。
课堂提问时最重要和需要解决的问题是学生和教师间的互动问题，实践中经常遇到经多次提示仍没有响应的情况。对此，我们没有一概采用点名提问的方法，而是采用了“声音捕捉”的方法：通过捕捉课堂中出现的各种声音，遇到“杂音”则点名提问，遇到“相关音”则以学生的只言片语作为新的引导起点。采用这种办法不但可以很好地保证课堂纪律，更重要的是它符合思维的基本规律——逐次递进。
3.课堂讨论
课堂讨论的基本操作方式为：按1组4～5人进行分组，选定组长；根据课程的教学进程，在合适的点上留5～10分钟进行分组讨论，组长负责记录讨论结果。根据时间选定适当的组数（3～5组），各组进行3～5分钟的讲解，教师负责对每一个组的讲解问题进行引导和点评，课后上交讨论的书面结果。
课堂讨论是课程教学环节安排时的重要一环，基本构想是希望它不但能使学生更深地理解理论，也能成为最终创新小论文的铺垫，但结果却出乎所料：在前一次课布置了“在生活中发现一个有待改进的问题”的题目，而在第二次上课讨论时很多学生只是“空手而来”，讨论根本无法进行。问其原因，答案竟然是：“我们不知道如何去找”。刚开始，我们将这一现象归究于多年应试教学养成的被动性参与和学生的惰性，但与学生深入交流后却发现其实并非如此：有相当部分的学生去想了，但真的没能观察到有新意的内容。“观察总是有选择的，它需要有选定的对象、确定的任务、兴趣、观点和问题”，当学生不明确这些内容时，仅仅要求他们观察是不够的。通过在前几次讨论时降低观察难度，即采用“布置具体的观察对象”，“给出具体的观察要求”，“使学生首先明确自己的观察对象和观察目的”的方式，使后续的讨论得以较顺利地进行。
4.小论文讲评
最后的小论文采用自由选题方式。作为期终作业，要求学生必须上交1500字以上的创新小论文。为了保证小论文的质量，安排了两个单位时间的学生PPT演讲、教师点评环节。教师在点评过程中的主要工作是深化学生的思考，纠正学生的错误。譬如说，有学生提出了一种节能想法：感觉到骑自行车时身边有风，这种风可以被利用，即在自行车上装风轮，风轮带动发电机发电，但却没有考虑身边的风实际上是骑行时需要克服的阻力，加风轮将增加阻力。通过对“能量守恒”这一基本原理的提醒，引导学生明白只有利用多余的能量才是合理的。通过启发，学生提出了改进想法：可以使风轮在自行车速度高于某个值时自动打开，不用刹车而实现减速。
小论文中反映的主要不足有：
（1）学生间的合作性不强。尽管鼓励学生们以小组为单位完成问题分析和论文写作以提升论文质量，但绝大部分学生还是选择了独自完成。分析原因可能是学生们不知如何合作，或者是不愿或不敢对较大问题进行探讨。
（2）内容涉及面较窄，分析肤浅。相当部分小论文涉及的是学生自认为高科技的内容，如电脑、汽车、飞机等，而对身边的事物或认为太低档，或认为不值一改。在论文书写时半数学生以罗列为主，分析不足。
产生上述问题的原因是复杂的、多方面的，对此将结合后续教学环节作进一步的探讨。
三、结语
几轮的创新概论教学使我们对学生有了更深的理解，这种理解的增加将有助于更有针对性的教学改革活动的开展。实践结果表明，在机械类大学新生中开展创新概论教学是可行的，而TRIZ理论则是其中一种较好的选择。
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