TRIZ創(chuàng)新法則在激光編程與加工課程中的研究與實踐

[摘 要] 將TRIZ創(chuàng)新法則與數(shù)控技術專業(yè)課程激光編程與加工相融合，通過技術矛盾矩陣的建立，為學生提供解決問題的探索方向，通過學習及應用發(fā)明原理，學生的創(chuàng)新思維得到拓展，發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力得到增強。將TRIZ創(chuàng)新方法應用于教學，為創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供條件。

[關鍵詞] TRIZ;創(chuàng)新思維;課程

[基金項目] 2019年廣州市高校第十批教育教學改革項目（2019JG206）

[作者簡介] 孫曉輝（1976—），女，碩士，副教授，主要從事CAD/CAM技術應用教學、科研工作。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0295-02 ? ? [收稿日期] 2020-03-16

當今中國已經發(fā)展成為世界上重要的經濟實體之一，創(chuàng)新已經成為國家發(fā)展戰(zhàn)略的重心。為貫徹和落實國家戰(zhàn)略，各地近年來密集出臺了多部有關創(chuàng)新驅動、先進制造、現(xiàn)代職業(yè)教育等重點規(guī)劃或目標的具體實施方案和行動計劃。以廣州為例，2016年7月，廣州市政府印發(fā)了《加快創(chuàng)新驅動發(fā)展實施方案》，提出“形成以創(chuàng)新為主要引領和支撐的創(chuàng)新型經濟和產業(yè)發(fā)展模式”“以科教融合、產學結合為核心深化人才培養(yǎng)模式改革”。2017年9月，廣州市政府印發(fā)了《加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的實施意見》，提出“推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合”。如何在專業(yè)教學中融入創(chuàng)新教育，使創(chuàng)新課程與專業(yè)教育有機結合是當前“雙創(chuàng)”教育的難點，更是深化推進教學改革的重點。

一、TRIZ創(chuàng)新思維在創(chuàng)新教育中的導入

培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維需要系統(tǒng)的理論體系指導，在對高職學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)中，選取合適的創(chuàng)新理論是一個難題。

（一）TRIZ創(chuàng)新思維

TRIZ是發(fā)明、問題、解決、理論四個俄文單詞的首字母。TRIZ理論提出者阿奇舒勒經過50多年對數(shù)以百萬計的專利文獻和自然科學知識進行研究、整理和歸納而建立起一套解決工程技術創(chuàng)新問題的理論和方法體系。作為當今世界上最有效的創(chuàng)新方法，TRIZ體現(xiàn)出系統(tǒng)化的創(chuàng)新思維方式，具有可操作性強、實用性強的特點，可以幫助使用者更好地質疑常規(guī)，克服思維定勢，為解決生活和工程中的疑難問題提供清晰的思維路徑，也成為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效法寶。

（二）TRIZ創(chuàng)新思維在教育教學中的導入

目前，TRIZ被認為是可以幫助人們挖掘和開發(fā)創(chuàng)造潛能、最全面系統(tǒng)地論述發(fā)明創(chuàng)造和實現(xiàn)技術創(chuàng)新的理論，被歐美專家稱為“超級發(fā)明術”。TRIZ理論培訓的核心是培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，它是一種思想武器和“方法論”，因此，不僅適合理工科學生，而且具有一定的普適性。

案例化、項目化教學是高職教育的特點，具體的工程案例和項目非常適合導入TRIZ創(chuàng)新思維方法。于是，TRIZ理論的課程化研究逐漸展開，受到國內高職教育工作者的關注。魏兵[1]以TRIZ理論的40個創(chuàng)新原理中的第15號原理動態(tài)化原理為例，討論了怎樣將TRIZ創(chuàng)新原理融合在機械專業(yè)課程的教學中，以便于學生更好地理解TRIZ創(chuàng)新原理和學習專業(yè)知識。韓彥良[2]通過案例分析了TRIZ理論在液壓與氣壓傳動課堂教學、課后作業(yè)、實驗教學和課程設計中的應用，證明了該課程改革教學模式的可行性。黃春曼[3]將TRIZ理論應用到塑料成型模具設計課程教學中，引導學生開拓創(chuàng)新，設計性價比更高的模具，并推動模具設計技術水平的提高。周琴[4]采用TRIZ工具的40條解決理論中的分割、組合、局部優(yōu)化等原則，指導了CAD課程的改革與實踐。

二、TRIZ創(chuàng)新法則在數(shù)控技術專業(yè)的融合教學模式研究與實踐

（一）TRIZ創(chuàng)新法則在數(shù)控技術專業(yè)的融合教學模式研究

以TRIZ理論為指導依據(jù)，在傳統(tǒng)的理論教學和實踐教學中增加創(chuàng)新思維與方法教學，運用TRIZ的原理解決傳統(tǒng)教學模式中的矛盾，主導教學改革。通過以問題為導向，在實訓中利用TRIZ創(chuàng)新工具引導學生找出解決方案，激發(fā)學生自主創(chuàng)新思維，提高學生創(chuàng)造性地分析問題、解決問題的能力。

（二）TRIZ創(chuàng)新法則在激光編程與加工課程教學中深度融合的創(chuàng)新課程開發(fā)

在新課程開發(fā)過程中，兼顧創(chuàng)新教學之目標，在教學設計和課程設計中融入TRIZ創(chuàng)新思維和創(chuàng)新方法。其中，在教學設計中，以教學項目或案例拓展的方式導入TRIZ創(chuàng)新思維、引導學生系統(tǒng)分析問題，鍛煉多層次、多維度的發(fā)散思維能力，深入理解激光切割技術的進化規(guī)律。在課程的章節(jié)項目設計中，結合項目任務將TRIZ的發(fā)明原理如分割、抽取、組合、預先作用、預先防范、維數(shù)變化等原理運用到具體實例，針對加工中存在的問題建立技術矛盾矩陣和物理矛盾，運用發(fā)明原理解決矛盾，從而培養(yǎng)學生對教學內容的邏輯思考能力，學會用TRIZ創(chuàng)新思維和原理探索問題，并解決問題。

（三）激光編程與加工TRIZ創(chuàng)新課程實踐

以TRIZ創(chuàng)新法則為指導，將該思維方式和創(chuàng)新方法融入激光編程與加工課程的教學實踐中，形成獨具特色的創(chuàng)新型素質教學課堂新模式。依據(jù)TRIZ理論進行教學設計包含以下幾個方面。

1.利用目標分析法制定計劃，將課程教學內容分解為多個項目，并將TRIZ創(chuàng)新思維及方法融入其中。

2.創(chuàng)建項目組，采用以項目為導向、以小組活動為中心，引導學生開展“面向問題的探索性學習、面向課程的研究性學習、以任務為驅動的項目學習”模式，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的同時，提高團隊協(xié)作能力。

3.實施案例教學，遵循“提出案例問題及思路—課程基本理論導入—學生思考討論—案例分解—學生探索型實踐嘗試—師生研究討論—案例資源延伸與拓展—案例結論成果展示—案例評估與教師點評—自我改進完善—完成案例目標”的教學導入模式。

4.創(chuàng)建能激發(fā)學生興趣的課后作業(yè)和課程設計，調動學生的參與熱情，變被動接受為主動探求，以提高學生的應用能力和創(chuàng)新能力。

5.基于組合實訓進行綜合技能訓練。

（四）《激光編程與加工》課程引入TRIZ創(chuàng)新法則的意義

1.TRIZ理論內容中的技術矛盾矩陣的建立，為學生提供解決問題的探索方向。以具體加工案例為載體，對加工試樣存在的問題進行分析，通過建立矛盾矩陣，找到一組對應的發(fā)明原理序號，這些原理就構成了矛盾的可能解的集合，根據(jù)提供的原理和所要解決問題的特定條件，探求出解決問題的具體方案。學生在應用矛盾矩陣時，通過分析解集，探索解決問題的方向。

2.通過學習及應用發(fā)明原理，學生的創(chuàng)新思維得到拓展，發(fā)現(xiàn)、解決問題的能力得到增強。經典的TRIZ理論歸納出40個發(fā)明原理。在教學中，以實際案例的方式講解40個原理的應用，促進學生創(chuàng)新思維的形成。在實踐教學環(huán)節(jié)，教師引導學生運用分離原理、組合原理、嵌入原理、預先作用原理、預先防范原理、維數(shù)變化原理、抽取原理、曲面化原理等設計、加工、組裝作品，并解決在此過程中遇到的問題，完成項目任務。

教學中引入TRIZ理論，不僅能夠開拓學生思維，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，而且通過運用發(fā)明原理解決任務中問題，增加學生主動發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。實踐證明，將TRIZ理論引入激光編程與加工課程中，學生在作品設計階段，思路更開闊，不但造型設計多樣，而且部分作品將多學科結合起來;在作品加工階段，遇到問題積極探索，建立矛盾矩陣，確定解決方案，實時調整加工工藝以保證質量和效率。

三、小結

創(chuàng)新型國家的根基在于培育創(chuàng)新型人才，只有培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維，提高青少年的創(chuàng)新能力，才能提高國家的創(chuàng)新能力。教學實踐表明，將TRIZ引入教學，能夠幫助學生突破思維定式，多角度分析問題，進行理性的邏輯思維，解釋問題產生的本質，確定問題的進一步探索方向，從而解決問題。

參考文獻

[1]魏兵，湯亮，鄧援超.TRIZ創(chuàng)新原理在機械專業(yè)課程教學中的應用[J].科技創(chuàng)業(yè)，2015（23）：151-152.

[2]韓彥良.基于TRIZ理論的液壓與氣壓傳動課程教學模式研究[J].學園（教育科研），2012（22）：8-9.

[3]黃春曼.基于TRIZ理論的塑料成型模具設計課程教學探索[J].科技信息，2009（7）：7.

[4]周琴，楊義勇，徐能雄.TRIZ創(chuàng)新理論與學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].中國地質教育，2013（3）：38-41.