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基于TRIZ创新理论计算机程序设计类公共课程教学方法改革

作者:天行健企业管理咨询    分类:TRIZ    时间:2018-07-11 19:22:07

我国高等教育已经把培养具有创新能力的人才作为一项迫切的任务。创新问题解决理论是前苏联发明和创造学家G.S.Altshuller 在1946年创立的,“TRIZ”是其俄文单词(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch)的首字母。目前TRIZ在创新设计、创新教学、创新科研等方面得到应用,取得了可喜的成果,其中有在TRIZ的理论和发展、应用等方面做了详细的研究;有在计算机课程中具体如何应用做了深入的研究。但是,这些研究一般都是针对TRIZ理论本身的研究,或是对程序设计类专业课研究,很少对计算机程序设计公共课程的研究,对于非计算机专业学生,程序设计类课程作为一个学生必修课,它不像计算机专业学生要求那么高,设计的程序也不是特别深,只是与自己所学专业有效结合,通过该课程,培养学生的计算机思维、计算机素养,所以更体现出需要创新思维的深入挖掘。本文将TRIZ理论与学生创新能力培养相结合,将其应用到计算机公共课程素养教育中,为培养具有计算机素养软件的创新性人才培养提供一条辅助途径。


基于TRIZ创新理论计算机程序设计类公共课程教学方法改革研究

 

1 TRIZ理论的创新思想

  TRIZ的含义是 “发明问题解决理论”。经过50多年总结出解决技术矛盾所遵循的创新原则,建立起了一整套实用的解决发明问题的理论和方法体系——TRIZ理论体系。TRIZ理论体系[1]主要包括以下几个方面:问题分析与建模方法;技术系统进化法则;冲突解决原理。

  TRIZ理论的创新方法指的是解决冲突的原理,最终建立了包括发明原理、发明问题解决算法和标准解在内基于知识的逻辑方法。在利用TRIZ理论解决实际问题的过程中,首先可以将问题建模成TRIZ模型,然后利用TRIZ理论提供的方法和工具,找出该问题的普适解,再根据实际的情况和环境,最终将普适解转化为领域解或特解。


 

2 程序设计教学传统模式

  程序设计课程长期沿袭传统教学模式:以一种高级语言(如Visual Basic或Visual C++)的语句体系为脉络展开教学,详细地讲解其语句、语法。教学通常采用整堂灌输书本知识,比较抽象,枯燥无味,使学生产生畏惧心理。学生每学习一个语句只需要做一些与该语句有关的习题,学生很少动手实践。教师在实践教学过程中, 对一些问题的解决,方法模式化、绝对化,有没有其他途径或思路,存在哪些不确定因素和各种选择的可能性等。

基于TRIZ创新理论计算机程序设计类公共课程教学方法改革

 

3 TRIZ理论在计算机程序设计教学中的应用

  教学中采用TRIZ理论中发明式教学,将本课程与专业特色相结合,鼓励学生自己思考,并对他们的思考结果给予鼓励,培养他们思考的成就感,进而激发他们的创新思维,使得课堂教学在动态思维变化中,不断提高学生创新能力。

  3.1 基于TRIZ 理论进行发明式教学,启迪学生的创新思维和发散思维

  针对非计算机专业的学生,在教学中采用TRIZ理论,将本课程分为几个关键点,对关键点鼓励学生自己思考。对学生的创新思维训练的主要方法有:

  3.1.1 采用基于专业特色的案例教学法

  1/4时间教师传授该知识点,使学生在理论上产生认知。

  1/2时间教师与学生互动式解决问题,本专业实际应用在哪些方面,如何应用,有没有更好的方法等等。

  3/4时间学生在教师引导下,练习完成问题分析和求解过程,并有效地举一反三。

  最后学生自己梳理、总结、提炼知识,并归纳分析问题和解决问题方法,教师进行适当调整。

  3.1.2 采用综合作业(项目)引导学生的创新思维

  TRIZ理论认为,对问题中存在的矛盾和冲突的解决,作为程序设计类课程,其最终目标在于培养学生的程序开发能力,所以在程序设计课程中,所谓的“冲突”,就是如何培养学生根据实际专业特点,学以致用中的项目开发能力,提高实战能力,即项目教学法[5]。在教学进行到一定阶段时,可以让学生完成一个完整系统的开发,完成整个的开发流程,包括需求分析、设计、开发、测试等等,同时,在实践的过程中,给学生足够的创新空间,在实际项目中培养和鼓励学生发散性的、创造性的设计。

  3.1.3 进行创新思维技法和思维方法的训练

  每讲完一个知识点,可以让学生相互启发,激发他们的联想思维、想象思维、灵感思维, 进而得到创新的成果,然后再进行拓展,使学生在视觉、感性认识得到充分利用,激发他们的创新激情。

  3.2 TRIZ理论ARIZ算法的实践教学,强化实训教学

  在课程教学中穿插TRIZ理论的ARIZ算法实践教学,主要从下面几个方面改革:

  3.2.1 课程设计和实验内容的改革

  将实验课程加强综合性和设计性实训的开设,加入自己的创新思维,才能完成实训内容。这个实践环节对培养学生的创新能力有着重要作用。这些实践课程采用兴趣组合、团队合作、相互帮助和启发的方式,对现有的问题提出创新性解决方案。

  3.2.2 实验考核方案改革

  采用上机自主学习系统,对每个实验项目按知识要点分配分值,为每个实验项目配置评分程序和测试数据,在实验课结束前10分钟对所有学生的提交的程序进行快速评测,生成评测结果报告,报告中详细记录每位学生的得分情况以及每题完成情况。这种实验考核方案不仅将教师从低层次的批改实验报告等繁杂的工作中解脱出来同时增强了批改的准确性,降低教师重复性、简单性工作量;而且在分数驱动下,大大提高了学生的实验积极性和主动性,实验出勤率达到 95%以上,提高学生了动手编程能力。

  3.2.3 积极开设第二课堂, 鼓励学生参与创新活动

  基于TRIZ理论的问题解决过程, 是发散思维和收敛思维相互作用的过程, 是运用逻辑思维和非逻辑思维的过程,具体环节的思考又充分利用各种创新思维方法。结合各个学院专业特点和教学优势, 程序设计创新实训联盟,具有实践经验的双师型教师构建第二课堂, 供学生在课余进行创新活动。

 

4 TRIZ创新理论计算机程序设计类总结

  经过对非计算机专业计算机程序设计类课程的教学研究和实践,我们认为要破除旧的教学体系,需要用新的理念、新的内容、新的方法组织教学,针对非计算机专业学生对程序设计类课程的认知特点、认知心理、学习模式。提出基于TRIZ理论培养创新能力,TRIZ理论不能直接提供问题的创新解决方案, 将通用解转化为特殊解是有效运用TRIZ理论的关键。用先进的程序设计理论指导程序设计教学,在教学中加强编程算法、逻辑思维和编程方法的学习。

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