TRIZ理論在高職教育中的應(yīng)用

程學(xué)勛+何敏+黃百祺

TRIZ是“發(fā)明問題解決理論”的俄語縮寫，是由前蘇聯(lián)發(fā)明家G.S.Altshuller在1946年提出。經(jīng)過眾多國家、企業(yè)的實(shí)踐驗(yàn)證，TRIZ已成為目前世界上最具吸引力的推動(dòng)國家科技進(jìn)步的理論方法之一。該理論方法重在創(chuàng)新思維模式的訓(xùn)練，對個(gè)人的知識理論儲備要求相對較低。高職教育定位在技術(shù)技能型人才培養(yǎng)，此類型人才將是企業(yè)基層技術(shù)主體，而創(chuàng)新能力提升對我國企業(yè)技術(shù)應(yīng)用非常重要。因此，TRIZ理論應(yīng)用到高職層次教學(xué)對人才培養(yǎng)質(zhì)量具有明顯的提升作用。

TRIZ理論是世界上廣受重視的理論方法之一，應(yīng)用于教育中有利學(xué)生開拓思維，提高科技素質(zhì)。但該理論起源于工程領(lǐng)域，對生物食品涉及較少。本文以實(shí)例介紹我?！缎螽a(chǎn)品加工》課程教學(xué)中的TRIZ理論應(yīng)用，以期為該理論在高職教學(xué)中的推廣和食品專業(yè)人才培養(yǎng)提供參考。

一、TRIZ簡介及在高職食品專業(yè)教學(xué)的前景分析

TRIZ理論在發(fā)展中不斷完善，但始終都是圍繞著最初始的三個(gè)最基本的理論基礎(chǔ)目標(biāo)：（1）在解決發(fā)明問題的實(shí)踐中，人們遇到的各種矛盾以及相應(yīng)的解決方案總是重復(fù)出現(xiàn)。（2）用來徹底而不是折中解決技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理與方法，其數(shù)量并不多，一般科技人員都可以學(xué)習(xí)、掌握。（3）解決本領(lǐng)域技術(shù)問題的最有效的原理和方法，往往來自其他領(lǐng)域的科學(xué)知識。

TRIZ理論起源于工程領(lǐng)域，未能涉及生物、食品領(lǐng)域，但發(fā)明創(chuàng)造、技術(shù)發(fā)展的規(guī)律是相通的，TRIZ指導(dǎo)思想在生物食品領(lǐng)域仍然有明顯的指導(dǎo)意義。

食品加工是一個(gè)應(yīng)用型工程，涉及物理、化學(xué)、微生物、生理、營養(yǎng)、添加劑、機(jī)械等多學(xué)科，高職生因在校時(shí)間相對較短，遵循理論夠用技能熟練原則，在學(xué)習(xí)各學(xué)科時(shí)理論學(xué)習(xí)壓力較大，往往停留在被動(dòng)接受知識經(jīng)驗(yàn)介紹，卻難以做到知識遷移和靈活應(yīng)用，在需要綜合運(yùn)用專業(yè)背景來解決實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)際問題表現(xiàn)出基礎(chǔ)不牢固無所適從的狀態(tài)。

隨著我國對教育的持續(xù)投入，教學(xué)資源大幅度豐富起來。而高職教育問題的解決并不是需要多少新資源，而是需要對現(xiàn)有資源進(jìn)行良好的組織和整合。TRIZ理論優(yōu)勢在于啟發(fā)創(chuàng)新和交叉引用，筆者認(rèn)為，該理論的優(yōu)勢與高職技能應(yīng)用的定位非常吻合，將TRIZ理論應(yīng)用到高職教育中，在各個(gè)方面重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和教學(xué)方式，在高職自身要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容崗位對接基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生大膽創(chuàng)新，有助于提高學(xué)生以實(shí)踐思維為主的科學(xué)思維能力和符合技術(shù)技能要求的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。目前，我國已有多名學(xué)者將該理論引入大學(xué)本科教育和職業(yè)教育。

TRIZ理論能幫助使用人跳出當(dāng)前問題迷霧，突破慣性思維瓶頸，對引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，從多角度分析實(shí)際問題并借鑒相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)技巧來解決問題有較大的可行性?！缎螽a(chǎn)品加工》是食品專業(yè)的主干課程，筆者嘗試應(yīng)用TRIZ理論中物——場分析法和技術(shù)進(jìn)化法則來引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用食品學(xué)科基礎(chǔ)知識來分析問題和解決問題，以期為該理論的推廣和食品專業(yè)人才培養(yǎng)提供參考。

二、物——場分析法教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

1.物——場分析法簡介

產(chǎn)品是功能的載體，功能是產(chǎn)品的核心和本質(zhì)。物質(zhì)——場分析方法建立在產(chǎn)品功能分析基礎(chǔ)上，通過建立現(xiàn)有產(chǎn)品功能模型的過程，可以發(fā)現(xiàn)有害作用、不足作用及過剩作用等小問題，產(chǎn)品或系統(tǒng)中小問題存在的區(qū)域是設(shè)計(jì)沖突可能存在的區(qū)域。落實(shí)在具體解答問題沖突時(shí)，物——場分析法是通過建立系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)化的問題模型來正確地描述系統(tǒng)內(nèi)的問題，用符號語言清楚表達(dá)技術(shù)系統(tǒng)（子系統(tǒng)）的功能，正確地描述系統(tǒng)的構(gòu)成要素及構(gòu)成要素之間的相互聯(lián)系。

物——場分析法所構(gòu)造的每個(gè)系統(tǒng)是為了完成某些功能要求而存在的，或者說系統(tǒng)的功能都可以分解為兩種物質(zhì)（或部件）和一種場（或作用），即一種功能由兩種物質(zhì)及一種場的三個(gè)要素組成，一般用S1表示目標(biāo)或被作用對象，S2表示工具，F(xiàn)表示場，從而將技術(shù)系統(tǒng)的功能模型用一個(gè)完整的物質(zhì)——場的三角形表示，如圖1所示。

當(dāng)系統(tǒng)中某一物質(zhì)所特定的機(jī)能沒有實(shí)現(xiàn)時(shí)，即表明該系統(tǒng)內(nèi)部各部分未發(fā)揮相應(yīng)功能，系統(tǒng)存在的基礎(chǔ)不穩(wěn)定，系統(tǒng)失去平衡，從而系統(tǒng)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生各種矛盾。為了解決系統(tǒng)產(chǎn)生的問題，可以從外界引入新的物質(zhì)（部件）或改進(jìn)物質(zhì)（部件）之間的相互作用，并伴隨能量（場）的生成、變換、吸收等，為系統(tǒng)提供功能穩(wěn)定基礎(chǔ)。在這個(gè)變換過程中，物——場模型也從一種形式變換為另一種形式。TRIZ理論認(rèn)為，各種技術(shù)系統(tǒng)及其變換都可用物質(zhì)和場的相互作用形式表述，將這些變換的作用形式歸納總結(jié)后，就形成了發(fā)明問題的標(biāo)準(zhǔn)解法。其解題的具體流程如圖2所示：首先，針對存在問題的系統(tǒng)建立問題的物——場模型；其次，運(yùn)用相應(yīng)的TRIZ工具——標(biāo)準(zhǔn)解法系統(tǒng)，找到解決方案的物——場模型（標(biāo)準(zhǔn)解）；最后，依據(jù)模型提供的思路，結(jié)合相關(guān)的知識提出具體的解決方案。在物——場分析法指引下，研究人員可以擺脫低效的試錯(cuò)法，通過將問題抽象轉(zhuǎn)化，利用標(biāo)準(zhǔn)解來類比解決沖突，并且只要沖突問題所建立的物——場模型相同，那么解決方案的物——場模型也相同，與這個(gè)問題來自哪個(gè)領(lǐng)域無關(guān)，非常便于實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。

2.教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

常溫酸奶是最近非常流行的一類奶制品，但一般的教科書中都未作介紹。應(yīng)用物——場分析法引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的工藝流程。

酸奶是乳酸菌通過發(fā)酵作用利用牛奶中的成分，產(chǎn)生乳酸，從而制造出酸奶特有的口感和風(fēng)味特征。乳酸菌和酸奶特征之間存在發(fā)酵關(guān)系，即技術(shù)系統(tǒng)中的場。在這個(gè)過程中，通常的問題是，乳酸菌發(fā)酵容易造成乳酸過多，酸奶特征過于強(qiáng)烈降低產(chǎn)品質(zhì)量；轉(zhuǎn)換為物——場分析法來描述，待解決的問題是，兩個(gè)物質(zhì)（乳酸菌和牛奶）之間存在有效的作用（乳酸菌通過發(fā)酵向牛奶提供乳酸），但是這種有效的作用可能過渡（發(fā)酵過多乳酸過渡）。用物——場模型表示如圖3所示，其中波浪線表示過渡作用或者有害作用。

TRIZ理論中根據(jù)不同物——場模型，創(chuàng)始人阿奇舒勒提出了76種標(biāo)準(zhǔn)解法。針對產(chǎn)生有害作用的常用解法有以下解法：a）引入S1或者S2變形的第三種物質(zhì)S3或引入超系統(tǒng)中的物質(zhì)S3；b）引入抵消有害作用的場F2。其表示如圖4所示：

標(biāo)準(zhǔn)解給出的提示，可以采取第三種物質(zhì)的形式來回避有害作用發(fā)生。學(xué)生由此展開思維發(fā)散，提出和分析可行方法，比如：牛奶（S1）是生產(chǎn)原料，在此無法變動(dòng)，乳酸菌（S2）在這個(gè)過程中是通過產(chǎn)生乳酸來提供酸奶的口感，并產(chǎn)生一定風(fēng)味，可以設(shè)想采取人工添加乳酸和酸奶香精成分（S3）代替乳酸菌，從而避免乳酸菌的過渡發(fā)酵作用。但該方法違背了酸奶的產(chǎn)品定義和食品添加劑的使用原則，不適宜采用。標(biāo)準(zhǔn)解給出的第二種提示，可以采取其他場阻止有害作用進(jìn)行。比如，在發(fā)酵完成后，利用熱場對發(fā)酵酸奶進(jìn)行殺菌處理，即目前市場上常溫酸奶實(shí)際采取的工藝。

三、技術(shù)進(jìn)化法則的應(yīng)用

按照TRIZ理論，任何系統(tǒng)的發(fā)展最終都是走向提高理想度的目標(biāo)。對于殺菌處理的常溫酸奶而言，通過引入其他場解決了S2（乳酸菌）的過渡作用，但卻造成了營養(yǎng)成分受損和生產(chǎn)成本提高的不利，系統(tǒng)（常溫酸奶生產(chǎn)）尚存在更理想的解決方案。

提高理想度的途徑包括：提高有益的參數(shù)或者降低有害的參數(shù)。根據(jù)提示，降低有害的參數(shù)可以表述為降低生物場（發(fā)酵）作用或者降低熱場（殺菌）作用。由此，學(xué)生提出多種具有可行性的改良途徑，比如，針對微生物特點(diǎn)、特定條件可以抑制微生物生長，可以設(shè)計(jì)改良乳酸菌菌種或者混合配比，使得乳酸菌的生產(chǎn)繁殖在達(dá)到所需酸度后自行受到抑制；如采用低強(qiáng)度的熱場殺菌方法，即各大品牌所推出的巴氏殺菌熱處理風(fēng)味酸奶；如采用無營養(yǎng)損失的高壓殺菌方法，采用選擇性加熱的微波介電殺菌方法。

四、結(jié)束語

盡管TRIZ理論中針對生物食品類的研究尚不多，但該理論可以用于指導(dǎo)學(xué)生突破慣性思維，將不同領(lǐng)域的知識點(diǎn)按需借鑒，達(dá)到靈活運(yùn)用，提高綜合解決問題的能力。本文以《畜產(chǎn)品加工》課程為嘗試，應(yīng)用TRIZ理論來訓(xùn)練學(xué)生的思維方式。從單個(gè)教學(xué)項(xiàng)目來看，學(xué)生的思維一經(jīng)提示打開后，各種奇妙想法都可能提出，然后學(xué)生會(huì)主動(dòng)將其他學(xué)科知識應(yīng)用起來分析方法手段的可行性，教學(xué)效果良好。目前限于該方法在食品課程教學(xué)中剛開始起步應(yīng)用，還需更多的開發(fā)利用才能形成有效的訓(xùn)練和推廣。

責(zé)任編輯 何麗華