摘要:在大學(xué)物理中將TRIZ理論下應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育有著比較高的操作性[1]。在進行大學(xué)物理教學(xué)體制改革過程中采用TRIZ理論思維方式,進行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,借助TRIZ理論中的40個發(fā)明原理與物理學(xué)之間的關(guān)系,從而使物理學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識得到有效的擴充以及延伸,金額日培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新思維。
關(guān)鍵詞:TRIZ理論;物理教學(xué);“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育
一、TRIZ理論、物理與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)
我國國務(wù)院曾在2015年頒布了《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》(以下簡稱《意見》)[2],在該《意見》中對當前高校關(guān)于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的教學(xué)和考核方式提出了明確的要求,從而推動大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。在理工類學(xué)科中物理屬于一門重要的基礎(chǔ)類學(xué)科,要嚴格依照《意見》中的規(guī)定進行改革,加強教學(xué)模式的調(diào)整,從而建立一套和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)相適應(yīng)的教學(xué)體系,確保在傳授給學(xué)生基礎(chǔ)物理知識的同時,也能增強學(xué)生的創(chuàng)新觀念,提出大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)能力。
在該《意見》中明確寫到,當前加強大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以及成為了教育體制改革和發(fā)展所必需的途徑,從而有效的解決當前高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育觀念落后和專業(yè)致使缺少關(guān)聯(lián)度等問題[3]。在自然科學(xué)和工程技術(shù)中物理屬于重要的基礎(chǔ)學(xué)科,大學(xué)物理具有較強的實踐性、前沿性以及探索性等,在大學(xué)生創(chuàng)新中發(fā)揮著基礎(chǔ)保障作用。所以,在當前的大學(xué)物理教學(xué)中提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力成為了刻不容緩的事情,但是由于缺失關(guān)鍵的創(chuàng)新理論支持,致使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和物理教學(xué)難以實現(xiàn)有效的結(jié)合。
TRIZ理論中文全稱為發(fā)明問題解決理論[4],該理論屬于前蘇聯(lián)國家機密,應(yīng)用時間長達五十多年,在該理論中對前人的實踐進行了總結(jié),囊括了創(chuàng)新問題所體現(xiàn)的內(nèi)在規(guī)律,在指導(dǎo)創(chuàng)新教育中屬于重要的工具和理論。在該理論中主要包括創(chuàng)新思維方法與問題分析方法、技術(shù)系統(tǒng)進化法則、技術(shù)矛盾解決原理、創(chuàng)新問題標準解法、發(fā)明問題解決算法ARIZ和基于物理、化學(xué)、幾何學(xué)等工程學(xué)原理而構(gòu)建的知識庫等內(nèi)容。在TRIZ理論指導(dǎo)下開展物理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育具有極強的可操作性,是對大學(xué)物理創(chuàng)新的最新詮釋,通過采用STC算子、小人和金魚等方法能夠?qū)崿F(xiàn)物理教學(xué)的模式和內(nèi)容的創(chuàng)新。通過采用技術(shù)系統(tǒng)化原則、四十個發(fā)明原理和四個分離原理等能夠幫助全新構(gòu)建具有創(chuàng)新的知識體系,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
二、物理在TRIZ理論指導(dǎo)下“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育的開展
物理學(xué)在創(chuàng)痛的教學(xué)模式中,由于受到各種教學(xué)條件和學(xué)時等因素的影響受到了極大的限制。早期物理學(xué)是以教師的講解為主,在教學(xué)課堂中教師發(fā)揮著主導(dǎo)作用,從而對學(xué)生的探索和獨立解決問題能力產(chǎn)生了極大的約束。在傳統(tǒng)物理教學(xué)中學(xué)生一直處于被動的地位,致使學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力不能得到有效的培養(yǎng)。將TRIZ理論運用到物理教學(xué)中,有效的解決了學(xué)生創(chuàng)新思維被壓制的局面,致使一些傳統(tǒng)的教學(xué)方式被打破,教師將TRIZ創(chuàng)新理論和大學(xué)物理教學(xué)相結(jié)合,從而實現(xiàn)了對物理教學(xué)方式和內(nèi)容的創(chuàng)新改革,在教學(xué)中發(fā)揮學(xué)生主體作用,培養(yǎng)學(xué)生的個性化思維,從而真正實現(xiàn)物理教學(xué)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。在TRIZ理論中所體現(xiàn)出來的最終理想解和物理學(xué)的理想化模型方法之間有著很大的類似[5],其原理都是將模型中沒有用的部分消除掉,使有用的部分得以保留。兩者的不同之處,就是在TRIZ理論中,有一套相對完整的培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的理論體系。
理想化水平衡量公式如下[6]:
其中,在公式中I代表著理想化水平; 則表有用部分; 則代表著無用的部分。通過上述公式可以看出,要想理想化水平得到增強,就需要將分母降低,將分子增大即可。
在物理中常見的具有代表性的理想化模式有平動物體和氣體,其中平動物體所體現(xiàn)出來的特點就是運動物體無論在任何一個點上都具有相同的瞬時速度和行動軌跡,其中屬于有用的部分就是空間位置質(zhì)量,屬于無用的部分就是體積形狀,理想模型就是具有質(zhì)點和空間位置的點;在氣體中所體現(xiàn)出來的特點就是大量分子做無規(guī)律的熱運動且分子間具有較大作用、距離,并呈現(xiàn)出易壓縮性,其中有用的部分就是分子無規(guī)律的熱運動、位置、質(zhì)量和速度等,無用的部分就是分子本身的線度、分子間作用力和產(chǎn)生的碰撞能力損耗等,理想模型就是自由地、無規(guī)則運動的彈性質(zhì)點的群。
在進行物理教學(xué)過程,通過理想化水平衡量公式的應(yīng)用,能夠幫助學(xué)生在解決問題中掌握理想解方式,同時也能在傳授理論知識時,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。在進行情境幻想分析教學(xué)方法時,可以通過將問題劃分成現(xiàn)實和虛擬兩種,從而實現(xiàn)尋找最佳解決問題的辦法。例如,將現(xiàn)實的部位設(shè)定為帶電導(dǎo)體,虛擬部分為電荷和電場分布不受外界影響。問題一:虛擬為什么不現(xiàn)實,因為帶電導(dǎo)體不是獨立的導(dǎo)體;問題二:虛擬在何種條件下能夠轉(zhuǎn)變成為現(xiàn)實,當四周有其他導(dǎo)體存在時必然會出現(xiàn)靜電感應(yīng);然后可以將其他導(dǎo)體、電介質(zhì)和外部條件等設(shè)定為超系統(tǒng),導(dǎo)體形狀、純度和間距等設(shè)定為子系統(tǒng);最后根據(jù)上述可以制定出兩個方案,其中一種是導(dǎo)體球外部罩一導(dǎo)體球殼,利用靜電屏蔽原理,使導(dǎo)體球成為孤立導(dǎo)體;另外一種是兩平行放置的導(dǎo)體平板,平板導(dǎo)體的線度遠遠大于兩平板間距,故兩極板視為無限大平面,因而邊緣效應(yīng)可以被忽略。通過上面的TRIZ理論應(yīng)用案例分析,可以看出將其應(yīng)用到物理教學(xué)中能夠保證在傳授理論知識的同時,在無形中對學(xué)生開展創(chuàng)新教育,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。
在TRIZ理論中的四十個發(fā)明原理中包含了理學(xué)、醫(yī)學(xué)和文學(xué)等多個學(xué)科[7]。通過發(fā)明原理不僅能夠有效的解決難以解決的問題,同時也能使學(xué)生的創(chuàng)新思維得到增強。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和能力時,教師應(yīng)將原來的教學(xué)內(nèi)容進行擴展,增強基礎(chǔ)知識的擴充和延伸。
小結(jié)
總而言之,將TRIZ理論應(yīng)用到物理教學(xué)中能夠?qū)崿F(xiàn)思維模式和解決問題方式的創(chuàng)新,從而完成物理教學(xué)內(nèi)容和方式的改革,增強學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
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作者簡介:
楊晶(1983-12-30),學(xué)歷:碩士,職稱:其他中級,籍貫:山東德州人,研究方向:無線電物理,工作單位:山東協(xié)和學(xué)院endprint