崔佳
(1.桂林航天工業(yè)學(xué)院,廣西桂林 541004;2.廣西師范大學(xué),廣西桂林 541004)
黨的十九大以來(lái),習(xí)近平多次強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)新”對(duì)中國(guó)全面深化改革和發(fā)展的重要作用。高校,作為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要陣地,創(chuàng)新教育的改革與實(shí)踐對(duì)提升學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)水平起著關(guān)鍵的作用,是我國(guó)建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、 實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重大課題之一,也是應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。 引用TRIZ 理論開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,將成為教學(xué)中可能的創(chuàng)新思維訓(xùn)練路徑。
TRIZ 理論,即發(fā)明問(wèn)題解決理論,是由蘇聯(lián)科學(xué)家、 發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒及研究小組于1946年在分析了世界各國(guó)250 多萬(wàn)件高水平專(zhuān)利基礎(chǔ)上提出的理論體系,是具有普遍適用性的一套發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并找到解決辦法的發(fā)明理論[1]。 其方法是:基于具體實(shí)際問(wèn)題的提出形成抽象化、標(biāo)準(zhǔn)化模型,利用TRIZ 工具得到TRIZ 的解決方案模型,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成具體問(wèn)題的最終解決方案,或繼續(xù)形成最終滿意結(jié)果。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,TRIZ 理論已成為當(dāng)今世界公認(rèn)的指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐的最佳工具。從20 世紀(jì)60年代開(kāi)始,蘇聯(lián)就開(kāi)始將TRIZ 引入到中小學(xué)的教學(xué)之中,并在幾乎所有的高校開(kāi)展基于TRIZ 理論應(yīng)用的創(chuàng)新發(fā)明課程,從而使蘇聯(lián)在20 世紀(jì)70年代中期專(zhuān)利申請(qǐng)量和批準(zhǔn)量躍居世界第二[2]。 冷戰(zhàn)后,TRIZ 方法傳入歐美,在諸多大學(xué)相繼應(yīng)用。近幾年,我國(guó)一些大學(xué)和企業(yè)的科學(xué)研究者開(kāi)始引入TRIZ,這方面走在前列的有河北工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京理工大學(xué)等[3],特別在機(jī)械工程類(lèi)等理工專(zhuān)業(yè)的課程中均開(kāi)始涉及。
汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中新技術(shù)的出現(xiàn)與TRIZ 理論中40個(gè)創(chuàng)新原理有很好的印證。為更好地說(shuō)明TRIZ 理論教學(xué),下面將以桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車(chē)與交通工程學(xué)院航V 方程式賽車(chē)隊(duì)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)過(guò)程為例予以解釋。
第一步驟:教師進(jìn)行問(wèn)題描述:汽車(chē)在通過(guò)不平路面時(shí),如何使乘車(chē)人員感到比較好的舒適性?如果懸架剛度過(guò)大,雖然汽車(chē)振動(dòng)衰減時(shí)間較短,但是汽車(chē)減震效果明顯,使乘客感到劇烈振動(dòng),不利于乘客的舒適性; 如果懸架剛度過(guò)低,則雖然乘客感覺(jué)不到劇烈振動(dòng),但是汽車(chē)振動(dòng)衰減時(shí)間較長(zhǎng),不利于汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。
圖1 教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)
第二步驟:學(xué)生進(jìn)入問(wèn)題理解:汽車(chē)在通過(guò)不平路面時(shí),能夠較短時(shí)間減少汽車(chē)振動(dòng),而且保證乘客有較好的乘車(chē)舒適性。
第三步驟:教師提出技術(shù)矛盾,學(xué)生就問(wèn)題關(guān)鍵要素展開(kāi)思考:懸架剛度過(guò)大不利于乘車(chē)舒適性,但懸架剛度過(guò)低,不利于汽車(chē)的操控穩(wěn)定性。對(duì)應(yīng)的技術(shù)矛盾為:(1)希望改變的參數(shù):汽車(chē)振動(dòng)衰減的時(shí)間(通過(guò)改變懸架彈簧的剛度來(lái)改變懸架的剛度);(2)導(dǎo)致惡化的參數(shù):物體產(chǎn)生的有害因素(汽車(chē)振動(dòng)衰減過(guò)快不利于乘客的舒適性);(3)物理矛盾:汽車(chē)振動(dòng)衰減時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng),也不能過(guò)短。衰減時(shí)間過(guò)短容易是乘車(chē)人員感到劇烈的振動(dòng),衰減時(shí)間過(guò)長(zhǎng),不利于汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。
第四步驟:教師啟發(fā)學(xué)生尋找可利用的資源:空氣懸架,液力懸架,座椅的材質(zhì)等。
第五步驟: 使用TRIZ 工具,即利用TRIZ 創(chuàng)新原理、分離原理,根據(jù)系統(tǒng)中存在的技術(shù)矛盾,在TRIZ 矛盾矩陣中搜索出四個(gè)創(chuàng)新原理(21、24、29、40):
創(chuàng)新原理21:減少不利因素作用的時(shí)間;
創(chuàng)新原理24:借助中介物;
創(chuàng)新原理29:氣壓與液壓結(jié)構(gòu);
創(chuàng)新原理40:復(fù)合材料。
第六步驟:?jiǎn)l(fā)學(xué)生產(chǎn)生新的想法及技術(shù)實(shí)施方案:基于創(chuàng)新原理,啟發(fā)學(xué)生可采用空氣懸架或液壓懸架系統(tǒng),可讓舒適度與操作穩(wěn)定性達(dá)到均衡,滿足舒適度。
第七步驟: 學(xué)生可在課后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展試驗(yàn)及論證。
縱觀高校的教育教學(xué)發(fā)展,創(chuàng)新教育還普遍停留在理論探討與觀念改變階段,實(shí)踐層面的有效方法尚不多。 桂林航天工業(yè)學(xué)院作為一所以工學(xué)為主的應(yīng)用型本科院校,以培養(yǎng)具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才為目標(biāo),提高大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是學(xué)校教學(xué)改革的重點(diǎn)。因此,迫切需要一個(gè)能讓大學(xué)生創(chuàng)新能力在教學(xué)與實(shí)踐課堂中提高的系統(tǒng)理論工具,而TRIZ 理論即是這樣一種滿足要求的有效工具。 如桂林航天工業(yè)學(xué)院汽車(chē)專(zhuān)業(yè)在不同層次人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),理工科學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是教學(xué)的核心,即是要求培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并指出探索方向的敏銳感知能力; 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)提供多種解決方案的開(kāi)拓能力;發(fā)散思維,提出與常規(guī)見(jiàn)解不同思路的原創(chuàng)能力。 這些能力的培養(yǎng)途徑恰與TRIZ 理論的觀點(diǎn)及操作途徑相得益彰。
長(zhǎng)期以來(lái),人們習(xí)慣性地認(rèn)為創(chuàng)新發(fā)明是少數(shù)拔尖人才的專(zhuān)利,或被認(rèn)為是偶然靈感與機(jī)遇碰擊出的火花,忽視了創(chuàng)新教育的力量。 而究其本質(zhì),創(chuàng)新實(shí)則是對(duì)問(wèn)題現(xiàn)狀的思考與改良,創(chuàng)新能力是可以通過(guò)教育來(lái)培養(yǎng)的。 TRIZ 理論即為創(chuàng)新教育提供了系統(tǒng)的思維方法,對(duì)啟發(fā)創(chuàng)造思維、開(kāi)拓思維途徑起到重要的作用。 特別是改善授課方式,將如何啟發(fā)創(chuàng)新引入課堂,讓學(xué)生改變思維定式,多角度思考問(wèn)題,從而找到新的、更科學(xué)的解決問(wèn)題的出路,是TRIZ 在現(xiàn)代創(chuàng)新能力提高路徑上的偉大貢獻(xiàn)。
培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、 掌握創(chuàng)新教育理論和方法的教師隊(duì)伍是推行創(chuàng)新教育的前提和基礎(chǔ)。為將TRIZ 理論快速推廣到桂林航天工業(yè)學(xué)院的教學(xué)實(shí)踐中,可分兩個(gè)步驟開(kāi)展:首先,選拔部分專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí),創(chuàng)新思維活躍,熱愛(ài)創(chuàng)新教育的青年教師參與TRIZ 理論與實(shí)踐集中培訓(xùn),培養(yǎng)他們理解TRIZ 理論的內(nèi)涵,掌握具體的教學(xué)方法;其次,結(jié)合教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),編寫(xiě)校本講義,試點(diǎn)教學(xué),組建TRIZ 理論教學(xué)團(tuán)隊(duì),成立TRIZ 理論教育教學(xué)研究中心,分批次組織教師參加理論與運(yùn)用培訓(xùn),向該院教師推廣TRIZ 理論技術(shù),幫助教師拓寬教學(xué)思路與方法,提高課堂教學(xué)的實(shí)踐性及激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
在桂林航天工業(yè)學(xué)院理工學(xué)本科專(zhuān)業(yè)教學(xué)中實(shí)踐TRIZ 理論教學(xué)理念與方法,需根據(jù)學(xué)生知識(shí)掌握情況與認(rèn)知能力發(fā)展分階段設(shè)計(jì)與實(shí)施,可考慮構(gòu)建如圖1 所示教學(xué)課程體系。
以汽車(chē)專(zhuān)業(yè)為例,第一階段:創(chuàng)新啟蒙。 學(xué)生學(xué)習(xí)課程多以基礎(chǔ)理論課為主,同時(shí)計(jì)算機(jī)課程為該階段本科教學(xué)安排的必修基礎(chǔ)課程,在此階段適宜引入TRIZ 理論進(jìn)行啟發(fā),應(yīng)開(kāi)展專(zhuān)門(mén)的TRIZ 創(chuàng)新能力拓展課程,并在基礎(chǔ)理論課的學(xué)習(xí)中突出原型啟發(fā),并配以計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件學(xué)習(xí),從而完成創(chuàng)新啟發(fā)任務(wù)。第二階段:創(chuàng)新體驗(yàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)課程多以機(jī)械類(lèi)基礎(chǔ)理論課為主,與大一階段相比,已逐漸開(kāi)始轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)大類(lèi)的學(xué)習(xí),此時(shí)建立汽車(chē)TRIZ 理論創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)室,將課堂中TRIZ 技術(shù)引入教學(xué)與課后學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,完成TRIZ 理論實(shí)踐的任務(wù)。
第三階段:創(chuàng)新實(shí)踐。學(xué)生課程已進(jìn)入到與汽車(chē)專(zhuān)業(yè)緊密結(jié)合的核心課程學(xué)習(xí),需要專(zhuān)業(yè)課老師具備較為熟練的TRIZ 理論教學(xué)技能,從理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行TRIZ 技術(shù)啟發(fā),并分小組進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),完成以創(chuàng)新實(shí)用作品為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)作業(yè),鼓勵(lì)支持學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+” 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)大賽”等競(jìng)賽,在比賽中促進(jìn)作品的完成。
第四階段:創(chuàng)新應(yīng)用與反思。 學(xué)生在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用TRIZ 理論進(jìn)行創(chuàng)新性的方案設(shè)計(jì),提高學(xué)生的創(chuàng)新思考能力與畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量,并在實(shí)習(xí)基地的實(shí)踐中得到檢驗(yàn)與反饋,提高設(shè)計(jì)題目的創(chuàng)新性,解決設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到的實(shí)際問(wèn)題,逐步實(shí)現(xiàn)從創(chuàng)造技法、創(chuàng)造觀念到教育目的、教育方法、教學(xué)手段、課程體系等整個(gè)教育模式的創(chuàng)新,最終完成成果的檢驗(yàn)與反饋任務(wù)。教師也同時(shí)在作品驗(yàn)收中檢驗(yàn)TRIZ 教學(xué)方法的成效。
受師資限制,目前大多數(shù)高校開(kāi)設(shè)TRIZ 相關(guān)理論課程大多采用選修課的形式,并采用大班授課,形式主要以講授為主,缺乏互動(dòng)和討論。 TRIZ 課程適宜的應(yīng)是理論與實(shí)踐互動(dòng)的小班教學(xué),需要給學(xué)生提供更多參與教學(xué)過(guò)程的機(jī)會(huì)。通過(guò)提問(wèn)與解答的師生互動(dòng),將思考與啟發(fā)引導(dǎo)相結(jié)合,可以有助于學(xué)生主體的能動(dòng)性發(fā)揮,也有助于教師及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展問(wèn)題討論,及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋。此外,還可以通過(guò)學(xué)習(xí)小組的形式來(lái)布局教室,淡化講臺(tái)上下的界限,通過(guò)學(xué)生自主分工合作、交流分析與討論,小組間相互促進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng),形成生動(dòng)活潑的課堂氛圍,更有利于培養(yǎng)學(xué)生探索問(wèn)題的能力和團(tuán)隊(duì)合作的精神。
在課程中引進(jìn)TRIZ 理論時(shí),教師要明確教學(xué)主線,明晰教學(xué)方案,提升教學(xué)方法和技能。 教案內(nèi)容設(shè)計(jì)上,要始終保持先進(jìn)性,及時(shí)反映和吸收該學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果,積極整合領(lǐng)域內(nèi)創(chuàng)新成果,增加能反映現(xiàn)代科技水平、專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)驗(yàn)。 通過(guò)TRIZ 理論中40 個(gè)發(fā)明創(chuàng)造原理中提供的方法,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教學(xué)方法設(shè)計(jì)上,要將講授法、討論法、競(jìng)賽活動(dòng)法、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練法等教學(xué)方法結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行基于問(wèn)題的探究式學(xué)習(xí)、 基于案例的討論式學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目式的參與式學(xué)習(xí),將已經(jīng)發(fā)生或?qū)?lái)可能發(fā)生的問(wèn)題作為個(gè)案形式讓學(xué)生提出各種可能的解決問(wèn)題的方案,鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考,大膽提出新方案新思考。 教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)上,要依靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以多媒體教學(xué)增大教學(xué)容量,將理論由抽象變直觀,使內(nèi)容動(dòng)態(tài)化,逼真地模擬宏觀變化中的微觀過(guò)程,創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景,突破知識(shí)難點(diǎn),調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
開(kāi)展TRIZ 理論教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,用傳統(tǒng)的筆試方法顯然無(wú)法全面考核教學(xué)成效,也不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。因此在考核時(shí),應(yīng)傾向于學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià),并將過(guò)程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合。課堂中,教師可要求學(xué)生選擇一個(gè)欲應(yīng)用TRIZ 方法解決的問(wèn)題(項(xiàng)目),引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用學(xué)習(xí)到的TRIZ 創(chuàng)新方法和工具解決此問(wèn)題,過(guò)程中不斷提出新的見(jiàn)解、新的發(fā)現(xiàn),提出新的問(wèn)題,通過(guò)小組討論或者小組實(shí)驗(yàn),獲得項(xiàng)目問(wèn)題的解決方案,并形成總結(jié)報(bào)告。 最終成績(jī)?cè)u(píng)定可由課堂表現(xiàn)(30%)、作業(yè)完成情況(20%)、課程匯報(bào)答辯(20%)、總結(jié)報(bào)告(30%)組成,既體現(xiàn)了過(guò)程的重要性又將成果凸顯出來(lái)。
授課形式上多樣化,可將TRIZ 理論作為專(zhuān)業(yè)課程中一個(gè)問(wèn)題的具體思考來(lái)引導(dǎo); 亦可作為創(chuàng)業(yè)課程中創(chuàng)造與發(fā)明的技術(shù)方法應(yīng)用來(lái)講授; 還可作為公選課或選修課獨(dú)立設(shè)課,或是以講座、短期培訓(xùn)等形式普及TRIZ 理論應(yīng)用。 但作為工科學(xué)院,應(yīng)更重視學(xué)生創(chuàng)新能力的開(kāi)發(fā)與培養(yǎng),應(yīng)在專(zhuān)業(yè)課程中重點(diǎn)介紹TRIZ 理論的基本原理與創(chuàng)新思想,及應(yīng)用該理論在實(shí)踐中解決問(wèn)題的實(shí)例,增強(qiáng)學(xué)生自身參與創(chuàng)新設(shè)計(jì)的積極性和自覺(jué)性。 對(duì)于非工科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,教學(xué)內(nèi)容以TRIZ創(chuàng)新思維訓(xùn)練為重點(diǎn),以生活案例為主,注重掌握發(fā)明方法的精神實(shí)質(zhì),使學(xué)生突破創(chuàng)新的困惑與障礙,提高創(chuàng)新素質(zhì)與能力。同時(shí),對(duì)于進(jìn)駐大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地的團(tuán)隊(duì),也是必須要接受TRIZ 理論學(xué)習(xí)的。 學(xué)校還要高度重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作,鼓勵(lì)學(xué)生自主申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、參與教師課題研究項(xiàng)目,在教師攻堅(jiān)克難的科研精神熏陶下,在嚴(yán)肅縝密的科研氛圍中收獲創(chuàng)新實(shí)踐的喜悅,分享科學(xué)研究的魅力。
在汽車(chē)與交通工程學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組學(xué)習(xí)中,指導(dǎo)老師們率先引用TRIZ 理論融入教學(xué)內(nèi)容與方法中。自2013年該學(xué)院成立 “大學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新實(shí)踐中心”以來(lái),選拔了部分學(xué)習(xí)興趣高、動(dòng)手能力較強(qiáng)的本科學(xué)生,組成了創(chuàng)新方法課外科技活動(dòng)小組,分別建立了“飛思卡爾智能車(chē)小組”“航V 方程式賽車(chē)隊(duì)”“無(wú)碳小車(chē)研究組”“創(chuàng)業(yè)經(jīng)營(yíng)隊(duì)” 等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組20 余個(gè),以團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)導(dǎo)師制、創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目化管理、校內(nèi)外專(zhuān)家指導(dǎo)為主線開(kāi)展學(xué)習(xí)研究,并以不同年級(jí)學(xué)生參與形成梯度,以老帶新,形成了可持續(xù)運(yùn)行的課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)機(jī)制。通過(guò)在該學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)小組開(kāi)展TRIZ 理論課程教學(xué)試點(diǎn),指導(dǎo)教師逐漸嘗試與體驗(yàn)了創(chuàng)新與專(zhuān)業(yè)課程相結(jié)合的教學(xué)新模式,在近三年的“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技作品大賽、“創(chuàng)青春” 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)作品設(shè)計(jì)大賽、 中國(guó)大學(xué)生方程式汽車(chē)大賽等比賽中成績(jī)突出,在全校各工科學(xué)院相比,數(shù)量及質(zhì)量都是名列前茅,在學(xué)生中樹(shù)立了典型,激發(fā)了更多學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。
科學(xué)研究與實(shí)踐表明,每個(gè)學(xué)生都具有創(chuàng)造性思維和創(chuàng)造能力,只是大多數(shù)的學(xué)生因受客觀條件和自身因素的影響,其創(chuàng)造思維處于沉睡或半沉睡狀態(tài)。我們應(yīng)當(dāng)把目光放在每一個(gè)學(xué)生身上,采取誘導(dǎo)啟發(fā)的方法,把他們潛在的智慧與創(chuàng)新思維挖掘出來(lái)。構(gòu)建基于TRIZ 理論創(chuàng)新教育課程體系,通過(guò)教學(xué)引導(dǎo)、創(chuàng)新實(shí)踐、大賽檢驗(yàn)等形式,循序漸進(jìn)實(shí)施,將是一條行之有效的創(chuàng)新教育路徑。
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐2019年6期