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        TRIZ理論在過程流體機械課程教學(xué)中的應(yīng)用

        2022-10-07 14:05:56耿海洋張晶淼代佳鑫
        黑龍江科學(xué) 2022年17期
        關(guān)鍵詞:離心泵流體解決問題

        耿海洋,張晶淼,代佳鑫,王 磊

        (1.哈爾濱石油學(xué)院,哈爾濱 150028; 2.中英人壽黑龍江分公司,哈爾濱 150000)

        過程流體機械是過程裝備與控制工程專業(yè)的一門主干課程,作為一門專業(yè)必修課,其具有一些顯著特點。本課程教學(xué)內(nèi)容繁多且涉及知識面較廣,學(xué)習(xí)內(nèi)容偏重實踐,與工程實際緊密結(jié)合,既有理論計算,又有實際應(yīng)用。課程內(nèi)容呈現(xiàn)多學(xué)科交叉特點,涉及內(nèi)容包含機械、化工、力學(xué)、工程熱力學(xué)等學(xué)科。本學(xué)科由于與實際工程關(guān)系密切,因此需要較多實踐教學(xué)環(huán)節(jié),但由于總課時數(shù)較少,所以實踐教學(xué)課時量也較少,缺少實踐指導(dǎo),單純進(jìn)行理論教學(xué)難免會出現(xiàn)理論與實踐相脫節(jié)的問題,導(dǎo)致學(xué)生動手能力差,一旦親手操作機器便會頭腦空白、無所適從。學(xué)生在面對枯燥的課程內(nèi)容時,其對教學(xué)內(nèi)容的理解掌握,以及學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣都會大打折扣,無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

        創(chuàng)新是進(jìn)步的源泉,應(yīng)不斷加強創(chuàng)新人才建設(shè),打造引領(lǐng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的隊伍。應(yīng)明確高等教育的目標(biāo),大力開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育[1-4],而TRIZ理論恰好為高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。針對過程流體機械課程自身特點,根據(jù)課程培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱要求,將TRIZ理論應(yīng)用到該課程的教學(xué)活動當(dāng)中,利用TRIZ理論為教學(xué)實踐提供理論依據(jù)。TRIZ理論模型圖如圖1所示。

        圖1 TRIZ理論模型圖Fig.1 Diagram of TRIZ theory model

        1 TRIZ理論概述

        1.1 TRIZ理論創(chuàng)立簡史

        TRIZ是俄文單詞“ТРИЗ”(發(fā)明問題的解決理論)的英文縮寫,是由科學(xué)家根里奇·阿奇舒勒(G·S·Altshuler)于1946年提出的,因此阿奇舒勒又被成為TRIZ之父[5],TRIZ創(chuàng)新理論不是發(fā)明方法,而是揭示創(chuàng)新發(fā)明的一般內(nèi)在規(guī)律和原理,為創(chuàng)造發(fā)明提供思路,對得出的多種解決方法進(jìn)行可行性評價,最終篩選出最佳解決方案。

        1.2 應(yīng)用TRIZ理論解決問題的一般流程

        應(yīng)用現(xiàn)代TRIZ理論解決問題一般包括四個步驟:定義問題、分析問題、解決問題和方案評價。定義問題階段重點是要準(zhǔn)確地找出需要解決的問題并羅列出來。在分析問題階段是要對定義的問題進(jìn)行全面地分析并正確識別,從而輸出關(guān)鍵問題的集合。在解決問題階段就是要對輸出的關(guān)鍵問題最終轉(zhuǎn)變?yōu)門RIZ理論問題模型,利用TRIZ理論得出解決方案。方案評價階段是對得出的眾多解決方案實行可行性及最優(yōu)化篩選,評估出最佳解決方案。

        1.3 TRIZ理論問題分析工具

        TRIZ理論源于哲學(xué)的基本思想,經(jīng)過阿奇舒勒及全世界的創(chuàng)新方法團(tuán)體和組織不斷豐富創(chuàng)新和努力發(fā)展,目前已經(jīng)形成了比較完整的TRIZ理論體系。應(yīng)用TRIZ理論進(jìn)行問題分析的工具包括:九屏圖法,應(yīng)用九屏圖法目的是克服慣性思維,從全局高度分析解決問題;因果鏈分析,運用因果鏈分析的目的是找到問題根本原因,以此確定解決問題的關(guān)鍵點和著手點;物質(zhì)-場分析,通過物質(zhì)-場分析可以發(fā)現(xiàn)存在的有害功能、不足功能及過度功能等問題;此外還有40個發(fā)明原理、76個標(biāo)準(zhǔn)解及矛盾沖突分析等方法工具。實踐證明:TRIZ理論為研發(fā)人員創(chuàng)新設(shè)計提供了重要指導(dǎo),具有很高的實用性,明顯縮短了創(chuàng)新時間、突破了固有思維、解決了眾多行業(yè)問題及關(guān)鍵技術(shù)矛盾等問題。

        2 TRIZ理論在過程流體機械課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

        2.1 將TRIZ理論用于教學(xué)內(nèi)容中

        過程流體機械課程內(nèi)容涉及范圍廣,知識點繁多,各章節(jié)內(nèi)容相互銜接性差,因此采用傳統(tǒng)按部就班的按章節(jié)形式授課,學(xué)生很難想象出設(shè)備的工作過程及工作原理。此時就需要夯實本專業(yè)理論知識,以增加學(xué)生專業(yè)知識的寬度和廣度。應(yīng)用TRIZ理論對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新,需要在課堂教學(xué)中加入工程實例,使枯燥的理論知識和實際工程有機結(jié)合,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,喚醒創(chuàng)新意識。例如,泵是在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的動設(shè)備,無論是在流體的輸送還是壓力提升中都必不可少,可在介紹泵的分類時補充一些實際工程領(lǐng)域中常用的典型泵,不僅使學(xué)生認(rèn)識了基本類型的泵,還加強了其對典型泵設(shè)備的了解。

        2.2 將TRIZ理論應(yīng)用于教學(xué)方式中

        過程流體機械是直接與工程實際相聯(lián)系的,即運用理論知識指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。傳統(tǒng)教學(xué)中往往只是采用板書的教學(xué)形式,無法滿足日益發(fā)展的教學(xué)需求。依據(jù)TRIZ理論中的“聯(lián)合”原理,按照教學(xué)內(nèi)容,充分將講授教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、多媒體教學(xué)及工程案例等多種形式相互融合,旨在充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、開拓思維、發(fā)掘創(chuàng)新潛力。例如,在講解容積式空氣壓縮機理論工作循環(huán)和實際工作循環(huán)過程有哪些異同點時,可采用啟發(fā)式教學(xué)法并允許學(xué)生展開討論,這樣不僅充分激發(fā)了學(xué)生的好奇心還活躍了課堂氣氛。在教學(xué)手段上要充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備,實物展示、動畫演示等直觀教學(xué)方式。例如,在講解離心泵的工作原理和工作過程時,可引入離心泵的工作原理動畫,使離心泵的工作過程直觀地呈現(xiàn)出來,加強學(xué)生對離心泵工作原理的理解程度,最終達(dá)到事半功倍的效果。

        3 結(jié)語

        將TRIZ理論應(yīng)用于過程流體機械課程教學(xué)中,通過改革教學(xué)內(nèi)容,豐富教學(xué)手段和方法,以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識、突破思維定式、沖出知識壁壘,培養(yǎng)學(xué)生提出問題并解決問題的能力[6]。

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