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TRIZ理论与大学生创新能力的培养

作者:刘训涛    分类:TRIZ    时间:2019-06-14 11:35:32

随着经济的发展,我国已经成为世界工厂。但是我国科技的总体水平同世界先进水平相比仍有较大差距,关键技术自给率低,自主创新能力不强,企业核心竞争力不高。一些关键领域对国外技术依赖度较大,部分高技术含量和高附加值产品仍依赖进口。总书记在党的十七大报告中指出:“提高自主创新能力,建设创新型国家。这是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。”


TRIZ理论与大学生创新能力的培养


建设创新型国家人才是关键。江泽民曾经指出:教育是知识创新、传播和应用的主要基地, 也是培育创新精神和创新人才的摇篮。大学生创新意识、创新精神及创新能力的培养是高等教育的重要内容和核心问题,是摆在广大教育工作者面前的一个极具有挑战性的崭新课题。温家宝总理2007年先后两次对创新方法工作做出重要批示,要求高度重视王大珩、刘东生、叶笃正三位老科学家提出的“自主创新,方法先行。创新方法是自主创新的根本之源”这一重要观点。如何培养大学生的创新意识,养成良好的思维习惯,TRIZ理论为我们提供了很好的工具。

1、TRIZ理论

 TRIZ是俄文ТРИЗ(теории решения изобретательских задач)的英文音译Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的缩写,其英文全称是Theory of the Solution of Inventive Problems(在欧美国家也可缩写为TIPS),中文意思为:发明问题解决理论。TRIZ理论是由前苏联发明家根里奇·阿利赫舒勒(G.S.Altshuller)在1946年创立的。是在研究世界各地250万份高水平专利基础上,发展出的基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学。


TRIZ理论被公认为是使人聪明的理论,曾作为前苏联的国家机密,在军事、工业、航空、航天等领域均发挥着巨大作用。被以美国为首的西方国家称为“点金术”,前苏联自1970年起,开始为中小学生进行TRIZ理论教学并取得了积极的效果。


苏联解体后,大批TRIZ研究者移居美国等西方国家,TRIZ流传于西方,受到极大重视,TRIZ的研究与实践得以迅速普及和发展。西北欧、美国、日本、台湾等地出现了以TRIZ为基础的研究、咨询机构和公司,一些大学将TRIZ列为工程设计方法学课程。经过半个多世纪的发展,如今TRIZ理论和方法已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟理论和方法体系,它实用性强,并经过实践的检验,如今已在全世界广泛应用,创造出成千上万项重要发明,为众多知名企业取得了重大的经济效益和社会效益。

2、基于TRIZ理论的大学生创新能力的培养

我们日常的生活、传统的教学和思维方式,给学生的思维带上无形的枷锁,学生在思考问题和做事时,常常按常规方法行事,往往认为发明是天才的事情,是灵感的突现,发明、专利与他们距离太远,甚至认为自己能发明简直就是个笑话。因为没有科学的思维方法,导致了思维的惯性和思维的惰性。我们从09年开始连续两年在大学生中进行TRIZ理论的教学与实践。从课堂教学、实践教学、毕业设计、大学生科研立项、各种大赛入手让学生认识TRIZ、了解TRIZ、接受TRIZ、使用TRIZ、喜爱TRIZ,逐步帮助学生克服惯性思维,培养科学的思维方式和方法。

2.1 TRIZ理论教学团队建设和课堂教学

国家的创新在人才,人才的培养在教育,教育的执行在教师,高素质的教师是培养创新人才的关键。只有创新型的教师才能更有利于创新教育的实施,才能更好地培养出创新人才。TRIZ理论是近年才传入中国,大多数学生和教师均对TRIZ理论没有任何了解。作为黑龙江省最早引入基于TRIZ理论的辅助创新软件PRO/Innovator的单位,我们在07年就请亿维迅公司的TRIZ培训师对教师进行TRIZ理论的培训,并积极创造条件让教师参加省里举办的各种TRIZ理论培训班。让教师掌握TRIZ理论的精髓,并能够熟练使用TRIZ理论进行科研和专利申请工作,积极进行TRIZ理论讲义的编写工作。利用教研室活动的时间,不定期地开展TRIZ理论学习和使用情况研讨,认真总结和交流各自对TRIZ理论的学习、使用经验。努力从自己的创新实践中发现创新能力形成发展的规律,为创新教育提供最直接、最深刻的体验。由敬业、乐教、无私奉献,知识体系较宽广,语言驾驭能力较高、创新意识较强烈的教师组建起一支高素质的TRIZ理论教学团队。


我们学校从09年开始在研究生和本科生中开展TRIZ理论教学工作,系统地为学生讲解TRIZ理论的起源、TRIZ理论的科学思维方法、技术系统的进化法则、系统的资源分析、TRIZ的40个发明原理、39个工程参数(最新的48个工程参数)和矛盾矩阵、系统分析方法、物-场分析方法、发明问题标准解法、发明问题解决算法—ARIZ、科学效应和现象。授课过程中注意采用立体化的教学模式,利用多媒体进行问题的讲解。采用开放式教学方法,让学生成为教学的主体,积极展开思考,无拘束地思辨问题,参与课堂问题的讨论。采用一体化的教学模式,利用TRIZ理论的动态化和逆向思维原理,克服过去教师一味死板地站在讲台说教,利用现代化的教学手段,利用无线麦克和遥控电子教鞭,走下讲台走入学生中和学生近距离互动,调动学生的积极性,让学生感觉到参与的快乐,思考的幸福。让学生走上讲台,大胆地说出自己的思维,说出自己的想法,克服惯性思维,培养科学的思维方式。教学中注意发现学生的创新潜能,捕捉学生创新思维的闪光点,多层次、多角度地培养学生的创新能力和创新个性。

2.2 TRIZ理论教学平台搭建

    教育学认为,环境是影响人发展的三大要素之一。要培养创新人才,营造良好的教学环境是一个重要条件。因此,培养创新型人才应该有意识地营造校内外有利的创新环境, 使之成为创新型人才成长的摇篮。

(1)TRIZ理论网络平台建设

 网络作为现代信息传播的重要手段已覆盖了生活的方方面面,利用网络这个资源可以极大地提升教学效果。我们利用网络技术,在自己的教学网站上开办了TRIZ理论教学专栏,在网站上上传TRIZ理论的相关知识、TRIZ理论的应用案例、TRIZ理论的相关文章。并利用学校的WEBCT系统开设TRIZ理论网络课程,学生可以在任何地方、任何时间量贩式的学习,还可以通过网络进行网络头脑风暴、设置问题进行网络的讨论,通过BBS进行问题的求解,通过网站邮箱进行师生互动,教师可以对学生的设计和作业进行在线批改和审定,可以通过网络设定试题和进行能力测试。最大化地为学生提供优良的学习条件,无拘束地培养学生的创新能力。

(2)TRIZ理论实验、实践平台建设

学生实践能力的培养, 是贯穿于整个教学过程的中最重要的一环, 也是提高学生创新能力最现实、最有效的方法。我们构建了校内、校外两个TRIZ理论创新实践基地,使得学生更加透彻理解TRIZ理论,更加熟练应用TRIZ理论。


在校内建立TRIZ理论创新实验室,学生可以通过局域网在实验室内进行辅助创新软件CBT/NOVA和PRO/Innovator的使用练习,透测理解TRIZ原理。针对设立的试验课题,利用PRO/Innovator进行系统分析和问题方案的求解。


 在龙煤集团和鸡西煤机厂建立大学生TRIZ理论创新实践基地,让学生走进工厂和煤矿,面对现场的问题,科学地分析问题,查找矛盾。通过TRIZ理论对实际问题的分析和求解,锻炼学生解决实际问题的能力,培养学生综合的创新素质。

2.3、大学生TRIZ理论创新实践

TRIZ理论是源于知识的创新方法,如何使学生能够透测理解TRIZ理论的各项法则和原理,如何有效地使TRIZ理论与工程实际问题相结合,是TRIZ理论推广和大学生创新能力培养的关键。需要有目的、系统地培养学生的创新意识和创新工作习惯,使学生能够初步熟悉TRIZ理论创新活动流程,从而提高学生应用TRIZ理论解决创新问题的能力。

(1)在课程设计、毕业设计中实践TRIZ理论

创新能力是通过后天的学习与实践获得的。理论课的学习给学生提供了进行创新活动的理论基础,而课程设计、毕业设计则为培养学生的创新能力提供了良好实践训练环境。所以,课程设计、毕业设计对于大学生,尤其是要求具有实践创新能力的机械专业的大学生尤为重要。


从2009年开始,我们在液压课程设计中开展TRIZ理论教学,鼓励学生应用TRIZ理论进行结构设计。在设计之初,由教师进行专项的TRIZ理论讲座和培训,并全天开放TRIZ理论实验室,设计中学生可以根据自己的设计题目和参数,随时到实验室应用TRIZ理论进行结构的创新性方案设计。


在2010年的毕业设计中,鼓励学生进行TRIZ理论的方案设计。通过对2010界毕业生中使用TRIZ理论的跟踪调查,TRIZ理论的应用使得学生方案设计的数量增加了25%,有效和高水平的方案占12%,提高了毕业设计的质量,降低了毕业设计历年重复率,克服了学生毕业设计抄袭现象。培养了学生独立思考、科学思考和创新设计能力。

(2)在大学生创新大赛应用TRIZ理论

教育的责任就是传授知识,为了让学生通过亲身实践, 激发出不断的创造力。提高对知识的掌握和对发明创造的信心。依据大学生培养方案中课程设计特点,进行校内大学生素质教育立项,设立大学生流体力学创新设计大赛、液压传动创新设计大赛、慧鱼结构创新设计大赛。在大赛中引导同学利用TRIZ理论克服惯性思维,提出创新的设计方案。通过TRIZ理论的应用使得大赛的报名和参加人数逐年增加,作品提交数量大幅增加,作品设计质量逐年提高,部分学生还申请了设计发明专利。


同时,鼓励学生应用TRIZ理论参加国家、省的素质大赛。由教师指导学生参加CCTV亚太大学生机器人设计大赛、国家航模设计大赛、飞思卡尔智能车大赛、无碳小车大赛、TRIZ理论大学生创新设计大赛,通过大赛锻炼学生应用TRIZ理论,分析问题,创新设计和动手制作的能力。

(3)应用TRIZ理论进行大学生科研立项

大学作为培养应用和发明创造人才的基地,要着重从知识、 能力、 素质三方面对学生进行培养。 教学中要突出“以人为本”的教学理念,积极调动学生的主观能动性。培养学生掌握进行科研的基本方法,使学生具备从事科研的基本能力。校团委每年设立大学生科研基金,机械学院对所有参加项目申请和制作的同学进行TRIZ理论培训,并鼓励学生在项目申请、项目进行过程中,利用TRIZ理论九屏图法对所研究项目进行系统分析,利用TRIZ理论的相关知识进行结构的方案设计。通过两年的实践,学生科研申报量增加了23%,结题率提高18%,科研成果质量逐年提高,论文发表和专利申请逐年增加。

3.TRIZ理论与大学生创新能力的培养结论

     通过TRIZ理论的教学与实践,使学生掌握了TRIZ理论的基本原理和TRIZ理论解决问题的基本方法,克服了学生的惯性思维,提高了学生参与课堂的热情,增加了学生参加创新大赛、科研立项的人数和质量,提高了毕业设计、课程设计方案数量,提高了毕业设计质量,激发了学生的创新热情和潜能,系统地培养了学生的科学的创新意识、创新精神及创新能力。


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