周 琴， 于 加， 李偉青

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基于TRIZ教育理論改革工程制圖課程體系

周 琴， 于 加， 李偉青

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京100083）

針對(duì)當(dāng)前工程制圖課程教學(xué)中創(chuàng)新教育不足的問(wèn)題，圍繞學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)，以TRIZ教育理論為指導(dǎo)，分析工程制圖課程體系中存在的問(wèn)題和不足，找出解決主要矛盾的科學(xué)解決理論，采用分割、組合和重力補(bǔ)償原理等解決理論改革課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)踐體系等諸多不足之處，構(gòu)建工程制圖創(chuàng)新課程體系，為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供有益的探索和嘗試。

工程制圖；課程體系改革；TRIZ教育理論；創(chuàng)新

工程制圖是面向大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)課程，多年來(lái)各高校立足于培養(yǎng)創(chuàng)新人才和提高教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了大量的改革探索和教學(xué)實(shí)踐，取得了一定的成果。但仍然存在一些不足之處，表現(xiàn)在較注重知識(shí)的講授和學(xué)習(xí)，學(xué)生的工程訓(xùn)練和實(shí)踐能力有待提高；創(chuàng)新理論和實(shí)踐的內(nèi)容不完善，學(xué)生的創(chuàng)新能力沒(méi)有得到充分的發(fā)揮；實(shí)踐教學(xué)的比例不高，實(shí)踐條件不完備，不利于學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)等。

高等工程教育應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本文的研究目的是針對(duì)工程圖學(xué)教學(xué)中的矛盾和不足，以科學(xué)的理論為指導(dǎo)，用正確的方法去解決實(shí)際中存在的矛盾和問(wèn)題，促進(jìn)工程圖學(xué)教學(xué)改革的進(jìn)一步發(fā)展。

1 TRIZ教育理論

TRIZ 是俄文中發(fā)明問(wèn)題解決理論的詞頭。該理論是前蘇聯(lián) Altshuler G S及其領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，通過(guò)對(duì)世界近250萬(wàn)件高水平發(fā)明專(zhuān)利的分析研究，歸納總結(jié)出來(lái)的創(chuàng)造性問(wèn)題解決理論和方法，其目的是研究人類(lèi)在進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過(guò)程中所遵循的科學(xué)原理、方法和規(guī)律。由于TRIZ理論在工程界所取得的巨大成功，Dana G MARSH將該理論引入教育領(lǐng)域，采用40條創(chuàng)新解決理論解決教育領(lǐng)域中存在的問(wèn)題和矛盾。

TRIZ教育理論的主要內(nèi)容是40條創(chuàng)新原理，如分割原理、抽取原理、局部質(zhì)量原理、不對(duì)稱(chēng)性原理、組合原理、多用性原理等共40條，每一條原理都提供了實(shí)例以指導(dǎo)使用者應(yīng)用正確的創(chuàng)新理論解決實(shí)際問(wèn)題。這40條創(chuàng)新原理可以單獨(dú)使用，也可以將不同的原理組合使用，為我們提供創(chuàng)新解決方法的理論指導(dǎo)。

和傳統(tǒng)的解決問(wèn)題的方法相比，TRIZ理論能夠更加快速、準(zhǔn)確地找到解決問(wèn)題的創(chuàng)新之道，因此它也被稱(chēng)為解決問(wèn)題方法論。在國(guó)外，TRIZ教育理論越來(lái)越多地被應(yīng)用于教學(xué)改革和實(shí)踐中，特別是在工科教育領(lǐng)域，已成為一些大學(xué)創(chuàng)新教育的必修課程。通過(guò)實(shí)踐證明，它不僅有效提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題能力也是一個(gè)行之有效的方法。因此，將TRIZ教育理論引入到工程制圖的教學(xué)改革中是非常有益的嘗試。

2 工程圖學(xué)課程體系的矛盾

工程制圖課程是工科學(xué)生的基礎(chǔ)課程，工程制圖課程體系主要是圍繞工程圖樣的表達(dá)進(jìn)行的，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)繪圖內(nèi)容也作為課程內(nèi)容的一部分。目前我校的工程制圖課程體系如圖1所示。

圖1 工程制圖課程體系圖

從圖中可以看出，工程圖學(xué)課程的教學(xué)重點(diǎn)是組合體和機(jī)件表達(dá)方法，還有部分內(nèi)容涉及到機(jī)械專(zhuān)業(yè)中的公差、標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖、裝配圖等，這些內(nèi)容具有一定的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，雖然制圖課程強(qiáng)調(diào)的是圖樣的規(guī)范表達(dá)和標(biāo)注，但必然涉及到機(jī)械方面的公差、零件、裝配、加工等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，由于非機(jī)類(lèi)的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和學(xué)時(shí)限制，這部分內(nèi)容很難講清講透，學(xué)生要真正掌握這些內(nèi)容比較困難，很難達(dá)到運(yùn)用這些知識(shí)的目的。這體現(xiàn)了講授知識(shí)的具體性、有限性和運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)之間的矛盾，也體現(xiàn)了教學(xué)中的“學(xué)會(huì)”與“會(huì)用”這一問(wèn)題。

實(shí)踐教學(xué)是教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)，目前實(shí)驗(yàn)體系較注重繪圖技能和計(jì)算機(jī)能力的培養(yǎng)，存在的主要問(wèn)題是：實(shí)踐內(nèi)容較陳舊，實(shí)踐學(xué)時(shí)不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不完備，綜合、創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容不足等。課程總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)（非機(jī)類(lèi)），在總學(xué)時(shí)一定的情況下，增加實(shí)踐學(xué)時(shí)會(huì)減少課堂教學(xué)學(xué)時(shí)，而實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足會(huì)影響學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力及應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練不足。這些反映了教學(xué)與實(shí)踐之間的矛盾，也反映了統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)命題與自由學(xué)習(xí)實(shí)踐的矛盾。

上述的這些矛盾和問(wèn)題，不同程度地影響了教學(xué)質(zhì)量和創(chuàng)新人才培養(yǎng)。從人才培養(yǎng)和教學(xué)目的的角度看，不管是理論教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)，目的只有一個(gè)，就是“授之以漁”，教會(huì)學(xué)生解決問(wèn)題的方法。一個(gè)人所學(xué)的知識(shí)是已知的、具體的、有限的，但他所面對(duì)的將是未知的、實(shí)際的、無(wú)限的問(wèn)題，因此所有的問(wèn)題都是新的、非重復(fù)性的，這就需要我們從創(chuàng)新的角度，以自身的創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力去解決問(wèn)題、改變世界。工程制圖課程主要面向大學(xué)一年級(jí)的工科學(xué)生，工科學(xué)生今后從事的主要工作都和工程實(shí)際相關(guān)，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力要求較高，因此有效解決這些矛盾對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)尤為重要。

3 應(yīng)用TRIZ教育理論解決課程體系中的矛盾

創(chuàng)新是大學(xué)教育的根本目的，也是工程制圖課程的教學(xué)目標(biāo)。根據(jù)上述分析所找出的主要矛盾，依據(jù)TRIZ教育理論，應(yīng)用40條解決理論中的分割、組合和重力補(bǔ)償原理來(lái)解決工程圖學(xué)課程體系中的矛盾，從根本上推動(dòng)教學(xué)改革的步伐。

分割原理的主要解決方法如下：

（1）針對(duì)不同需求的學(xué)生制訂不同的項(xiàng)目；

（2）利用目標(biāo)分析法制定計(jì)劃；

（3）創(chuàng)建項(xiàng)目組；

（4）創(chuàng)建復(fù)習(xí)桌；

（5）利用課程單元或模塊；

（6）將整個(gè)教學(xué)目標(biāo)分為多個(gè)子目標(biāo)。

組合原理的主要解決方法如下：

（1）利用教學(xué)小組發(fā)揮教育專(zhuān)家的作用；

（2）雇用輔助專(zhuān)職人員幫助教師以滿(mǎn)足學(xué)生的不同需求；

（3）基于組合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合技能訓(xùn)練；

（4）組織分配教員進(jìn)行學(xué)生分組教學(xué)制；

（5）制定分組教學(xué)計(jì)劃；

（6）多功能教室。

重力補(bǔ)償原理的主要解決方法如下：

（1）將具有不同能力的學(xué)生分為一組；

（2）創(chuàng)建靈活的導(dǎo)師指導(dǎo)方式滿(mǎn)足個(gè)體教育需求；

（3）建立創(chuàng)新基金以鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新活動(dòng)；

（4）學(xué)生以分組的形式學(xué)習(xí)學(xué)術(shù)內(nèi)容；

（5）使用新技術(shù)提高學(xué)生的興趣，減少不必要的任務(wù)；

（6）創(chuàng)建能激發(fā)學(xué)生興趣的家庭作業(yè)。

基于上述解決原理和方法，我們將整個(gè)教學(xué)目標(biāo)分為多個(gè)子目標(biāo)，構(gòu)建新的課程體系。將課程內(nèi)容整合為三大模塊：技能模塊、制圖知識(shí)模塊和工程知識(shí)模塊，并在工程知識(shí)模塊針對(duì)不同需求的學(xué)生制訂不同的項(xiàng)目，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和學(xué)習(xí)興趣；在教學(xué)中，將實(shí)踐和教學(xué)有機(jī)結(jié)合，利用多功能教室和電子媒介，學(xué)生在有限的課堂教學(xué)中信息量得以增加，工程實(shí)際問(wèn)題可以在導(dǎo)師的指導(dǎo)下得到及時(shí)解決；創(chuàng)建項(xiàng)目組，將具有不同能力的學(xué)生分為一組，學(xué)生以分組的形式學(xué)習(xí)學(xué)術(shù)內(nèi)容，這樣不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，還可以提高他們的交流技巧、創(chuàng)造力和工作熱情；創(chuàng)建靈活的導(dǎo)師指導(dǎo)方式并增加少量輔助專(zhuān)職人員，幫助教師以滿(mǎn)足學(xué)生的不同需求，特別是工程實(shí)際方面的指導(dǎo)，使學(xué)生具備初步的創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力。

以連接為例，連接是工程中最為常見(jiàn)的問(wèn)題。連接分為可拆卸連接、不可拆連接兩大類(lèi)，可拆卸連接有螺紋連接、鍵連接、幾何結(jié)構(gòu)連接、繩系連接等，不可拆連接有鉚接、焊接、粘結(jié)劑連接等。教學(xué)中系統(tǒng)地講授相關(guān)知識(shí)并輔以工程實(shí)例，使學(xué)生掌握每一種連接的特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合和表達(dá)方法，當(dāng)遇到具體的有關(guān)連接的問(wèn)題時(shí)，可以游刃有余了。這部分的教學(xué)以學(xué)生分組、教師指導(dǎo)的形式，集中授課和工程訓(xùn)練結(jié)合的方式，將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，利用基于組合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合技能訓(xùn)練這一原理，在實(shí)踐中將制圖中的零件圖、簡(jiǎn)單裝配表達(dá)、技術(shù)要求等知識(shí)圍繞工程實(shí)際進(jìn)行整合，這不僅可以提高學(xué)生的綜合技能，還鍛煉了學(xué)生綜合運(yùn)用創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力，較好地解決了“學(xué)”和“用”之間的矛盾以及教學(xué)和實(shí)踐的矛盾。

4 構(gòu)建的創(chuàng)新課程體系

在TRIZ教育理論指導(dǎo)下，建立的創(chuàng)新課程體系如圖2所示。

課程內(nèi)容被整合為三大模塊：技能模塊、制圖知識(shí)模塊和工程基礎(chǔ)模塊，這三個(gè)模塊將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。手工繪圖、構(gòu)型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)繪圖這三個(gè)內(nèi)容主要鍛煉提高學(xué)生的繪圖基本技能，培養(yǎng)初步的創(chuàng)新能力；制圖知識(shí)主要包括基本知識(shí)、視圖表達(dá)和機(jī)件表達(dá)這三部分內(nèi)容，將投影知識(shí)、點(diǎn)線面、三視圖、表達(dá)方法等內(nèi)容進(jìn)行整合，主要使學(xué)生學(xué)習(xí)掌握機(jī)件圖樣的正確表達(dá)方法，為工程設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)；工程基礎(chǔ)主要介紹連接、工程圖樣的表達(dá)和工程基礎(chǔ)知識(shí)，這部分內(nèi)容將教學(xué)和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐為主，教師指導(dǎo)為輔，在實(shí)踐設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)和掌握基本的工程知識(shí)，培養(yǎng)初步的工程設(shè)計(jì)能力。

為保證課程體系改革的順利實(shí)施，還需要成立教師德教育創(chuàng)新小組，主要為工程知識(shí)模塊的教學(xué)中學(xué)生工程實(shí)踐和工程創(chuàng)新提供指導(dǎo)；教學(xué)上采用交互教學(xué)模式，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在合作環(huán)境下綜合，將理論課程、實(shí)例教學(xué)、練習(xí)實(shí)踐、教學(xué)參考、網(wǎng)絡(luò)資源和自我測(cè)試等有機(jī)地組合在一起；改變教室的固定模式，使教室設(shè)施能夠靈活移動(dòng)，便于學(xué)生的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和交流；為最大限度地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，在工程知識(shí)模塊，學(xué)生也可以自己決定實(shí)踐內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)以及采用的合作方式等。

5 結(jié) 論

TRIZ教育理論給我們提供了教育改革的科學(xué)理論和方法，用TRIZ教育理論改革教學(xué)體系是科學(xué)的、有效的，可以達(dá)到創(chuàng)新教育實(shí)現(xiàn)工程創(chuàng)新的目的。因此，圍繞創(chuàng)新人才培養(yǎng)建立一個(gè)既滿(mǎn)足當(dāng)前需要、又致力于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的課程教學(xué)體系，使所培養(yǎng)的工科學(xué)生具有工程意識(shí)和創(chuàng)新能力，使學(xué)生具有綜合、交叉、富有創(chuàng)新活力的知識(shí)結(jié)構(gòu)，這是我們高校工科課程的改革方向，也是教育工作者義不容辭的責(zé)任。

圖2 工程制圖創(chuàng)新課程體系

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Engineering Drawing System Reform Based on the TRIZ Education Theory

ZHOU Qin, YU Jia, LI Wei-qing

( School of Engineering and Technology in China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

In order to overcome the shortages of innovation education in the present teaching and improve the innovation capability of students, TRIZ education theory is adopted to analyze the problems and shortcomings of Engineering Drawing course system. Some scientific principlesand methods, such as segmentation,merging, anti-weight etc., are used to solve the main contradictions of the course system. Many weaknesses of teaching contents, teaching methods and practice system are overcome. A new innovative system of Engineering Drawing system is built to enhance the capability of solving creative problems of students.

engineering drawing; course system reform; TRIZ education theory; innovation

TB 23

A

1003-0158(2011)03-0091-04

2009-11-27

周 琴（1970-），女，河南南陽(yáng)人，副教授，博士，主要研究方向?yàn)楣こ虉D學(xué)，工程機(jī)械設(shè)計(jì)等。