【摘要】Triz是利用矛盾原理解決發(fā)明問(wèn)題的一種有效方法。其中Triz的40個(gè)發(fā)明原理是解決技術(shù)矛盾沖突的重要手段。本文總結(jié)了高職院?；瘜W(xué)化工類各類課程中，體現(xiàn)Triz發(fā)明原理的知識(shí)和內(nèi)容，有助于教師在課堂教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

【關(guān)鍵詞】Triz發(fā)明原理 高職院校化學(xué)化工

目前，我國(guó)已經(jīng)制定了建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)和總體部署。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)宏偉的目標(biāo)，迫切需要社會(huì)培養(yǎng)大量創(chuàng)新型人才。高等教育是培養(yǎng)社會(huì)所需創(chuàng)新人才的第一陣地。尤其對(duì)于培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為主的高職院校，更應(yīng)勇于摸索，大膽實(shí)踐，努力將創(chuàng)新教育和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才有機(jī)結(jié)合。常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院首先在高職院校中引人Triz理論，并在人才培養(yǎng)工作中進(jìn)行積極的探索和實(shí)踐。創(chuàng)新型高職人才的培養(yǎng)，關(guān)鍵在于訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維。而這需要廣大一線教師在教學(xué)實(shí)踐中熟練運(yùn)用Triz原理，并將專業(yè)知識(shí)與技能有機(jī)地結(jié)合。本文探討化學(xué)化工類課程的教學(xué)中如何滲透Triz原理，將創(chuàng)新思維的訓(xùn)練融人普通的日常教學(xué)中。

一、Tfiz理論介紹

前蘇聯(lián)發(fā)明家G.S.Altshuller創(chuàng)立了“發(fā)明問(wèn)題解決理論”Triz(Theory of Invenfive Problem Solving)理論。此理論是從250萬(wàn)份專利中仔細(xì)研究，尋找規(guī)律，總結(jié)分析而得出。許多技術(shù)問(wèn)題可以利用其他領(lǐng)域或相似問(wèn)題的原理和方法得到解決，并且Triz認(rèn)為發(fā)明創(chuàng)造是有規(guī)可尋的，有法可依的。

Triz理論傳人歐美之初，主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)等傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。Triz與oFD(質(zhì)量功能展開)和穩(wěn)健設(shè)計(jì)并稱為產(chǎn)品設(shè)計(jì)三大方法。Triz作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。在許多大公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品研發(fā)中發(fā)揮著巨大的作用。許多世界500強(qiáng)企業(yè)，如韓國(guó)的Samsung公司通過(guò)大力推廣Triz，并使公司在最困難的時(shí)期，渡過(guò)難關(guān)，立足市場(chǎng)。當(dāng)前，Triz主要應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于其他領(lǐng)域的應(yīng)用和深入研究，還處于發(fā)展起步階段。

Triz理論的核心思想包括三個(gè)方面：第一，無(wú)論是一個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式；第二，各種技術(shù)難題和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過(guò)程的動(dòng)力；第三，技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用最少的資源實(shí)現(xiàn)最大效益的功能。Triz理論與傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法相比，優(yōu)勢(shì)在于揭開了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理?？焖俅_認(rèn)可解決系統(tǒng)中的矛盾。 Triz理論由九大經(jīng)典理論體系構(gòu)成，主要包括八個(gè)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、最終理想解、39個(gè)通用工程參數(shù)與矛盾矩陣、40個(gè)發(fā)明原理、物理矛盾與分離原理、物場(chǎng)模型分析、發(fā)明問(wèn)題的76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ創(chuàng)新問(wèn)題解決算法、科學(xué)與技術(shù)效應(yīng)庫(kù)。 Triz的40個(gè)發(fā)明原理主要是針對(duì)技術(shù)系統(tǒng)模型中的矛盾矩陣而設(shè)計(jì)的解決方案。主要包括分割法、提取法、局部質(zhì)量改善法、非對(duì)稱法、組合法、一物多用法、重疊法、重量補(bǔ)償法、預(yù)先反作用法、預(yù)先作用法、預(yù)先防范法、相對(duì)法、逆向運(yùn)作法、曲化法、動(dòng)態(tài)法、部分超越法、多維法、機(jī)械振動(dòng)法、離散法、有效作用持續(xù)法、快速法、變害為利法、反饋法、中介法、自助法、復(fù)制法、替代法、系統(tǒng)替代法、壓力法、柔化法、孔化法、色彩法、同質(zhì)化法、自生自棄法、性能轉(zhuǎn)換法、形態(tài)改變法、熱膨脹法、逐級(jí)氧化法、惰性環(huán)境法、復(fù)合材料法。這40個(gè)方法蘊(yùn)涵了豐富的思想，可以點(diǎn)燃人們創(chuàng)新思維的火花。下面以部分重要的創(chuàng)新原理在化學(xué)化工類課程中的體現(xiàn)進(jìn)行介紹，使Triz在化學(xué)化工領(lǐng)域得到更加廣闊的應(yīng)用。

二、Triz發(fā)明原理在化學(xué)化工類課程中的體現(xiàn)

以 高職高專化學(xué)化工類專業(yè)基礎(chǔ)課程為例，如有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、儀器分析、物理化學(xué)、化工原理等，具體闡述Triz的40個(gè)發(fā)明原理在化學(xué)化工知識(shí)的體現(xiàn)。以此拓展Triz在化學(xué)化工學(xué)科領(lǐng)域的運(yùn)用。促進(jìn)學(xué)生深入理解Triz原理，訓(xùn)練創(chuàng)新思維。

(一)有機(jī)化學(xué)

“羰基化合物”這一章節(jié)需要介紹甲酸的性質(zhì)，甲酸既具有酸性，又具有醛的還原性。這正體現(xiàn)了發(fā)明原LocalQuality(局部質(zhì)量改善法)。由于甲酸含有羧基和醛基兩種官能團(tuán)，因此該物質(zhì)具有不同反應(yīng)活性。手性化合物這一知識(shí)點(diǎn)，則體現(xiàn)發(fā)明原理——Asyra~netry(不對(duì)稱法)。手性物質(zhì)即是物質(zhì)不能與它的鏡像重疊，空間上具有不對(duì)稱性，沒(méi)有對(duì)稱面和對(duì)稱中心。經(jīng)典的有機(jī)化學(xué)人名反應(yīng)如曼尼奇反應(yīng)的講解中，需引入“一鍋煮”反應(yīng)的概念。所謂一鍋煮，即多組分反應(yīng)物，同時(shí)加入到反應(yīng)體系，不需分離中間產(chǎn)物，直接得到最終產(chǎn)物的反應(yīng)體系。其實(shí)，這就是Triz發(fā)明原理中的組合

combination。人們將幾項(xiàng)操作組合在—起同時(shí)完成。相轉(zhuǎn)移催化劑在有機(jī)合成中應(yīng)用比較廣泛，可使有機(jī)相與水相充分混溶，促使反應(yīng)完全。這體現(xiàn)了中介法——Mediator。有機(jī)合成中，防止空氣中的氧參與反應(yīng)，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，不僅體現(xiàn)了預(yù)先反應(yīng)作用Prior counter-action。而且體現(xiàn)了惰性環(huán)境——Inert environment。快速法——Skipping則是體現(xiàn)在有機(jī)反應(yīng)中為了避免副產(chǎn)物的生成，迅速升溫到主反應(yīng)所需要的反應(yīng)條件。

(二)分析化學(xué)

在多種金屬離子混合滴定中，可以加入強(qiáng)配位劑，隱蔽干擾測(cè)定的金屬離子。準(zhǔn)確測(cè)定待測(cè)離子。這種策略就是Triz發(fā)明原理重疊法——Nesting。滴定方式中返滴定法，即加入過(guò)量試劑，充分反應(yīng)，再用另一種滴定劑返滴定過(guò)量的試劑。此方法與Triz中的逆向運(yùn)作法——Inversion一致。滴定實(shí)驗(yàn)中的各種指示劑，體現(xiàn)了第三十二條原理色彩改變法。

(三)儀器分析 質(zhì)譜原理體現(xiàn)Triz發(fā)明原理第一條分割法(Segmentatlon)，分子在電磁場(chǎng)中被成碎片離子，根據(jù)碎片離子的質(zhì)量，以及相應(yīng)的裂解決規(guī)律，推測(cè)分子的分子量及可能的結(jié)構(gòu)。 氣相和液相色譜法體現(xiàn)了提取

Extracfion的本質(zhì)。即混合物具有不同的分配特性，在流動(dòng)相的洗脫下，多次分配，最終達(dá)到分離的目的。在GPS凝膠色譜中，由于小分子化合物可以進(jìn)入固定相的孔穴中，具有較長(zhǎng)的保留時(shí)間。其中固定相就具有多孔結(jié)構(gòu)。這與Triz發(fā)明原理第三十一條孔化法相一致。氣相的程序升溫和液相的梯度洗脫程序，體現(xiàn)了用曲線或非線性代替直線的球面法——spheroidality思想。紅外光譜法是依據(jù)分子振動(dòng)過(guò)程中的能量變化而建立的分析方法，也體現(xiàn)了機(jī)械振動(dòng)法。

(四)物理化學(xué)

Triz發(fā)明原理——形態(tài)改變法，體現(xiàn)在各種相態(tài)變化，如蒸發(fā)、升華等。另外，物理化學(xué)的熱力學(xué)平衡原理中，增加反應(yīng)物的濃度，促進(jìn)平衡右移則體現(xiàn)了部分超越法。

(五)化工原理

在立式反應(yīng)器中，反應(yīng)區(qū)間分成幾段，可以避免催化床的磨損。在投料反應(yīng)之前，一般需要將固體大塊顆粒粉碎成細(xì)小顆粒，增加比表面積。其實(shí)，這就是樸素的分割法的原型，將物體分成幾個(gè)或若干個(gè)不同的部分。許多化工生產(chǎn)中，需要單元操作除去副產(chǎn)物，可以應(yīng)用蒸餾法、溶劑萃取、重結(jié)晶和膜分離法。這些方法即從混合物中提取出純組分，也就是前面也提及的提取法。重結(jié)晶中可以預(yù)先加入晶種，氣體參與的反應(yīng)，可先將氣體預(yù)熱。生產(chǎn)過(guò)程中常用的這些操作方法，都體現(xiàn)了Triz發(fā)明原理第十條預(yù)先作用法。 化學(xué)化工類的專業(yè)課程中，還有其他知識(shí)、技能也體現(xiàn)著Triz發(fā)明原理。本文不逐一介紹，僅以此期望得到廣大教師和學(xué)生的關(guān)注，能夠多思索Triz，多類比Triz。

三、結(jié)論

Triz的40個(gè)發(fā)明原理與化學(xué)化工相關(guān)知識(shí)、原理和技能有機(jī)地結(jié)合在一起，并得到了完美的體現(xiàn)。只是廣大教師和學(xué)生還不習(xí)慣用Triz的創(chuàng)新思維方式，進(jìn)行思考和分析。因此，Triz理論在我國(guó)高等教育中亟須廣泛推廣。教師需要更新理念，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，才能培育出合格的創(chuàng)新型人才。