張明勤，張瑞軍，何芹，叢東升

(山東建筑大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

強(qiáng)化工程意識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是高等教育人才培養(yǎng)的目標(biāo)和任務(wù)［1］。在競爭如此殘酷和激烈的當(dāng)今社會(huì)，如何培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力成為一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)［2］。溫家寶總理在2007 年曾做出兩次重要批示，要求高度重視三位院士提出的“自主創(chuàng)新，方法先行”的建議，因此，創(chuàng)新需要一門科學(xué)的方法來指導(dǎo)。而發(fā)明問題的解決理論TRIZ 就是一門知識(shí)化、系統(tǒng)化、科學(xué)化的創(chuàng)新方法，能夠輔助人們加速創(chuàng)新［3］。山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院響應(yīng)國家加強(qiáng)創(chuàng)新方法工作的號(hào)召，結(jié)合我國機(jī)械類專業(yè)對(duì)具有創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力人才培養(yǎng)的需求，提出了機(jī)械類TRIZ 理論教學(xué)體系的指導(dǎo)思想:依托省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)，融理論教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、專利教學(xué)、科學(xué)研究、工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)教學(xué)為一體，強(qiáng)化工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。堅(jiān)持“回歸工程，主動(dòng)實(shí)踐”的教學(xué)理念，進(jìn)行多層次、模塊化、菜單式TRIZ 教學(xué)體系的構(gòu)建，建立有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的TRIZ 教學(xué)體系，為培養(yǎng)能夠從事機(jī)械領(lǐng)域創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用型高級(jí)專門人才奠定了基礎(chǔ)。

1 TRIZ 教學(xué)體系構(gòu)建的基本思路

山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院以培養(yǎng)能夠從事機(jī)械領(lǐng)域創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用型高級(jí)專門人才為目標(biāo)，依托山東省機(jī)械電子工程重點(diǎn)學(xué)科，不斷更新創(chuàng)新教育觀念，積極推進(jìn)機(jī)械類創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，不斷改善TRIZ 教學(xué)環(huán)境與條件，不斷吸收經(jīng)典的TRIZ 案例和工程項(xiàng)目，對(duì)TRIZ 教學(xué)體系進(jìn)行了系統(tǒng)化、深層次的創(chuàng)新，同時(shí)也在TRIZ 教學(xué)方法與手段上不斷改進(jìn)。主要表現(xiàn)在對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的整合和擴(kuò)展，以多層次、模塊化、菜單式的TRIZ 教學(xué)體系為構(gòu)架，融入經(jīng)典TRIZ 案例教學(xué)、工程項(xiàng)目教學(xué)及專利教學(xué)等，注重工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更好地滿足創(chuàng)新性、研究性學(xué)習(xí)的要求。按照初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)3 個(gè)層次組織TRIZ 理論教學(xué)，構(gòu)建有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力的TRIZ 理論教學(xué)體系。

2 “多層次、模塊化、菜單式”TRIZ 教學(xué)體系的構(gòu)建

圖1 “多層次、模塊化、菜單式”TRIZ 理論教學(xué)體系框圖

山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院根據(jù)機(jī)械類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，按照社會(huì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需求，用新的科研成果不斷充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，把創(chuàng)新教育的普遍需求與不同創(chuàng)新型人才的特殊需要結(jié)合起來，構(gòu)建了“多層次”、“模塊化”、“菜單式”創(chuàng)新教學(xué)體系(如圖1 所示)，使創(chuàng)新教學(xué)體系與內(nèi)容更加科學(xué)合理;對(duì)以往創(chuàng)新教學(xué)的方式和手段進(jìn)行改革，進(jìn)一步強(qiáng)化“互動(dòng)式教學(xué)”，并積極推進(jìn)“案例教學(xué)”、“項(xiàng)目教學(xué)”、“研究性教學(xué)”的實(shí)施，增強(qiáng)創(chuàng)新教育的針對(duì)性和實(shí)效性;并以提出的TRIZ 理論體系［4］為課程基本教學(xué)大綱，層次分明，易于理解。

2.1 構(gòu)建多層次、模塊化、菜單式TRIZ 理論教學(xué)體系

根據(jù)學(xué)生在不同階段所掌握的TRIZ 內(nèi)容，把TRIZ 理論教學(xué)體系分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三個(gè)層次進(jìn)行授課，而在每個(gè)層次中又包含不同的教學(xué)模塊，并且各模塊中還包含教學(xué)內(nèi)容中的菜單項(xiàng)。整個(gè)TRIZ 理論教學(xué)體系中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互結(jié)合、相互滲透，通過此體系的學(xué)習(xí)，不但能掌握TRIZ理論的基本知識(shí)，還能增強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐能力，為未來的成才與發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(1)第一層次——初級(jí)教學(xué)體系

本層次由創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技法教學(xué)模塊、TRIZ基礎(chǔ)理論教學(xué)模塊和案例教學(xué)模塊組成。以TRIZ1141 理論體系的一個(gè)法則［5］和一種思想［6］的教學(xué)為主、其它創(chuàng)新思維與創(chuàng)新技法教學(xué)為輔、再以案例教學(xué)為支撐，融合課堂教學(xué)、TRIZ 網(wǎng)站和TRIZ多功能廳等教學(xué)手段，打破學(xué)生原有的思維定勢，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使學(xué)生對(duì)TRIZ 理論框架及所解決問題的領(lǐng)域和流程有所認(rèn)識(shí)和了解，為TRIZ理論的中級(jí)學(xué)習(xí)提供有力保障。

(2)第二層次——中級(jí)教學(xué)體系

本層次主要是由TRIZ 中級(jí)教程的教學(xué)、創(chuàng)新軟件的教學(xué)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)模塊組成。中級(jí)教學(xué)體系在整個(gè)TRIZ 理論的教學(xué)體系中起著承上啟下的作用，以前期的TRIZ 理論學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，為TRIZ高級(jí)教學(xué)體系提供有力支撐。TRIZ1141 理論體系中的四類問題［7－10］和其解題工具的應(yīng)用方法是本層次的重點(diǎn)，而創(chuàng)新軟件的學(xué)習(xí)是用來鞏固TRIZ理論的基本知識(shí)和程式化解題流程，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是運(yùn)用TRIZ 理論解決一些簡單的技術(shù)難題，并做些簡單的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，來增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。本層次的教學(xué)手段除了融合課堂教學(xué)、TRIZ 網(wǎng)站和TRIZ 多功能廳為一體的同時(shí)，又結(jié)合TRIZ 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中級(jí)TRIZ 理論的教學(xué)。

(3)第三層次——高級(jí)教學(xué)體系

本層次是整個(gè)教學(xué)體系中的最高層次，也是最難理解和掌握的層次。它主要由TRIZ 高級(jí)教程的教學(xué)模塊、項(xiàng)目教學(xué)模塊、實(shí)踐教學(xué)模塊和專利教學(xué)模塊組成。TRIZ 高級(jí)教程的教學(xué)主要是一種算法——ARIZ［11］的教學(xué)，它是TRIZ1141 理論體系中最強(qiáng)大的解題工具，集成了TRIZ 的眾多觀點(diǎn)和工具，是整個(gè)TRIZ 工具的結(jié)合體。由于前期對(duì)TRIZ理論的認(rèn)真學(xué)習(xí)和熟練掌握，因此需要加強(qiáng)工程實(shí)踐來對(duì)TRIZ 理論進(jìn)行鞏固。所以，本層次安排了項(xiàng)目教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩模塊。項(xiàng)目教學(xué)主要包括工程機(jī)械系列和立體車庫系列，使學(xué)生在做項(xiàng)目的同時(shí)能夠融會(huì)貫通TRIZ 理論，把TRIZ 理論真正的應(yīng)用到項(xiàng)目中去。實(shí)踐教學(xué)模塊分為多個(gè)菜單，如創(chuàng)新實(shí)踐、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐和社會(huì)實(shí)踐。通過這些實(shí)踐，學(xué)生不但鍛煉了創(chuàng)新實(shí)踐能力，還能獲得各種獎(jiǎng)項(xiàng)，為將來的工作和學(xué)習(xí)添磚加瓦。整個(gè)教學(xué)體系中最重要的一個(gè)模塊是專利教學(xué)模塊，因?yàn)?1 世紀(jì)國家之間的競爭是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的競爭，為了加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新成果的保護(hù)，需要重視專利的教學(xué)。通過專利的教學(xué)，學(xué)生不但掌握了專利的基礎(chǔ)知識(shí)和專利的申請(qǐng)流程，還對(duì)專利的侵權(quán)與規(guī)避有所了解，以便能對(duì)專利有必要的保護(hù)。本層次的教學(xué)手段主要是以工程訓(xùn)練中心和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為主，課堂教學(xué)為輔進(jìn)行。

“多層次”“模塊化”“菜單式”TRIZ 理論教學(xué)體系以初級(jí)增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、中級(jí)提高學(xué)生解決技術(shù)問題的創(chuàng)新能力、高級(jí)提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐及成果轉(zhuǎn)化能力為目的，注重理論和實(shí)踐相互滲透，克服了傳統(tǒng)的“重理論，輕實(shí)踐”的教學(xué)模式帶來的弊端，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐技能和綜合運(yùn)用TRIZ 知識(shí)的能力。

2.2 TRIZ 教學(xué)內(nèi)容的整合與更新

TRIZ 教學(xué)內(nèi)容的整合與更新是TRIZ 理論教學(xué)體系的特色之一。經(jīng)過對(duì)TRIZ 理論多年的潛心研究，把TRIZ 的九大經(jīng)典理論體系進(jìn)行整合和創(chuàng)新，總結(jié)和歸納了TRIZ 理論的簡化模型——TRIZ1141理論體系［4］，能夠使學(xué)生更加容易理解、掌握和運(yùn)用TRIZ 理論。在理論教學(xué)的同時(shí)，穿插著TRIZ 經(jīng)典案例的教學(xué)，以確保對(duì)TRIZ 基礎(chǔ)理論的鞏固和運(yùn)用。同時(shí)，對(duì)教學(xué)大綱和實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行定期的修訂，結(jié)合科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新成果，根據(jù)工程實(shí)踐和科研不斷增設(shè)新的實(shí)踐項(xiàng)目，以確保TRIZ 理論教學(xué)體系的貫徹執(zhí)行。例如:在中級(jí)TRIZ 理論教學(xué)過程中，增加創(chuàng)新軟件的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在掌握TRIZ 解題步驟的同時(shí)查找相應(yīng)的工具和知識(shí)庫進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐。在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過程中增加機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，使TRIZ理論與實(shí)踐的結(jié)合更加緊密。在高級(jí)TRIZ 理論教學(xué)過程中，增加了專利的教學(xué)，讓同學(xué)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的同時(shí)能夠注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

2.3 教學(xué)方法和手段的創(chuàng)新

教學(xué)方法和手段的創(chuàng)新也是TRIZ 理論教學(xué)體系的特色之一。山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院建有專業(yè)TRIZ 網(wǎng)站，內(nèi)容包括新聞資訊、國內(nèi)外研究和應(yīng)用案例等，每周定期有專職人員更新網(wǎng)站內(nèi)容，使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)之余，利用網(wǎng)絡(luò)能夠了解到更多的TRIZ 知識(shí)及前沿信息。TRIZ 多功能廳也是學(xué)生第二課堂學(xué)習(xí)的一個(gè)組成部分，它包括40 個(gè)發(fā)明原理的介紹及沖突矩陣，學(xué)生在課下就可以利用沖突矩陣查找發(fā)明原理解決創(chuàng)新問題。通過學(xué)生參加一些創(chuàng)新大賽，如科技創(chuàng)新大賽、機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、機(jī)器人大賽及“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)大賽，讓學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果得到社會(huì)的肯定。教師在講授課程過程中利用圖文并茂的課件和實(shí)例動(dòng)畫，使學(xué)生快速進(jìn)入角色，真正掌握到TRIZ 的經(jīng)典內(nèi)容。

3 TRIZ 理論教學(xué)體系的應(yīng)用

圖2 TRIZ 理論教學(xué)體系的應(yīng)用輻射圖

近年來，在機(jī)械類本科教學(xué)中應(yīng)用TRIZ 理論教學(xué)體系已經(jīng)取得了豐碩成果，學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力得到了大大提高，山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)生就業(yè)率已經(jīng)連續(xù)四年位列學(xué)校前三名。省內(nèi)一些高校和企業(yè)紛紛來機(jī)電工程學(xué)院考察交流和學(xué)習(xí)，還邀請(qǐng)學(xué)院老師去給學(xué)生、企業(yè)員工作報(bào)告和培訓(xùn)，并取得了一致好評(píng)。圖2 為TRIZ 理論教學(xué)體系的應(yīng)用輻射圖，主要應(yīng)用于機(jī)械專業(yè)本科教學(xué)中，經(jīng)過不斷地研究和推廣，在機(jī)械專業(yè)研究生領(lǐng)域、企業(yè)領(lǐng)域、其他高校機(jī)械學(xué)院、中小學(xué)領(lǐng)域也有不同程度的應(yīng)用。

(1)機(jī)械本科專業(yè)中的應(yīng)用

自2004 年，學(xué)生就開始學(xué)習(xí)有關(guān)TRIZ 理論的課程，隨著條件建設(shè)的趨于完善和TRIZ 理論教學(xué)體系的構(gòu)建，學(xué)生們的創(chuàng)新環(huán)境得到了極大改善，創(chuàng)新能力逐漸提高，并且創(chuàng)新成果碩果累累。通過TRIZ 理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生做出了許多創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品，參加了各種創(chuàng)新大賽并獲得省級(jí)一等獎(jiǎng)16 項(xiàng)，二等獎(jiǎng)18 項(xiàng)，三等獎(jiǎng)7 項(xiàng)和優(yōu)秀獎(jiǎng)11 項(xiàng)。學(xué)生在校期間發(fā)表與TRIZ 相關(guān)的論文10 余篇，申請(qǐng)專利160余項(xiàng)。

(2)研究生中的應(yīng)用

自2004 年，就開始在研究生中開設(shè)TRIZ 理論課程，到目前為止，我院研究生共申請(qǐng)發(fā)明專利30項(xiàng)。基于TRIZ 理論的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方向的研究生發(fā)表論文20 余篇，畢業(yè)論文獲得省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)2 項(xiàng)，并完成省級(jí)課題3 項(xiàng)。

(3)企業(yè)中的應(yīng)用

近年來，學(xué)院一直致力于“校內(nèi)抓培養(yǎng)，校外抓服務(wù)”的TRIZ 理論推廣方式，注重與企業(yè)之間的緊密合作。先后與濟(jì)鋼、萊鋼、浪潮等高新技術(shù)企業(yè)進(jìn)行項(xiàng)目合作，對(duì)企業(yè)進(jìn)行TRIZ 理論培訓(xùn)，并應(yīng)用TRIZ 理論解決許多企業(yè)技術(shù)難題，使企業(yè)真正認(rèn)識(shí)和了解TRIZ 理論，為TRIZ 理論在企業(yè)中的應(yīng)用提供大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

(4)其他高校的應(yīng)用

山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院老師先后受邀到省內(nèi)外多所高校進(jìn)行TRIZ 理論的講座，得到兄弟院校的一致好評(píng)。有些高校來學(xué)院參觀學(xué)習(xí)后，借鑒我們的教學(xué)體系，結(jié)合自己學(xué)校的特色，積極構(gòu)建自己的教學(xué)體系，并已經(jīng)取得初步成果。

(5)中小學(xué)的推廣

作為濟(jì)南市科普工作專家團(tuán)成員，先后在一些中小學(xué)作了幾場關(guān)于TRIZ 的報(bào)告，孩子們的熱情與需求也是異常高漲。已與濟(jì)南市科協(xié)的領(lǐng)導(dǎo)達(dá)成共識(shí)，在條件成熟時(shí)啟動(dòng)TRIZ 在中小學(xué)的啟蒙與普及教育工作。

4 結(jié)語

通過TRIZ 理論教學(xué)體系的運(yùn)用，整合優(yōu)化教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)習(xí)激情和活躍課堂氣氛，使學(xué)生們的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力得到顯著提高。TRIZ 理論教學(xué)體系的構(gòu)建對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的指導(dǎo)性意義。但是，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)長期而艱巨的任務(wù)，需要幾代人持之以恒的努力，才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

［1］劉自然，孟逵，朱紅瑜，等.模塊化多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索與實(shí)踐［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2010，6(3):147－149.

［2］李志宏.建立與新時(shí)期質(zhì)量觀相適應(yīng)的高校質(zhì)量保障體系［J］.中國高等教育，2007，9:42－44.

［3］叢東升，張瑞軍，張明勤，等.基于TRIZ 推理的產(chǎn)品虛擬概念設(shè)計(jì)方法研究［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27(3):329－333.

［4］張明勤.TRIZ1141——?jiǎng)?chuàng)新的航標(biāo)［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2009，12:13.

［5］張明勤.TRIZ1141 之一種法則——技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，1:24.

［6］張明勤.TRIZ1141 之一種思想——最終理想解［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，2:31.

［7］張明勤.TRIZ1141 四類模型——技術(shù)沖突與創(chuàng)新原理［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，3:30.

［8］張明勤.TRIZ1141 之四類模型——物理沖突與分離原理［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，5:23.

［9］張明勤.TRIZ1141 之四類模型——物場模型與標(biāo)準(zhǔn)解法［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，6:30.

［10］王日君，張明勤，張士軍.TRIZ1141 四類模型——How to 模型與知識(shí)庫［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，7:31.

［11］張士軍，張明勤，王日君.TRIZ1141 一種算法——發(fā)明問題解決算法(ARIZ)［J］.科技創(chuàng)新與品牌，2010，9:13.