TRIZ理論融入電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)教育的應(yīng)用研究

黃文靜 張 茜 李俊婷

（河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050000）

21世紀(jì)以來(lái)，制造業(yè)面臨著全球產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。制造業(yè)作為重要支柱產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的工業(yè)脊梁。隨著“中國(guó)制造2025”的提出，制造業(yè)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，該行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫[1]。智能化生產(chǎn)是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的現(xiàn)實(shí)需求，也是制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的有力保障。同時(shí)，由于智能化生產(chǎn)對(duì)人才隊(duì)伍建設(shè)提出了更高的要求，通過(guò)對(duì)企業(yè)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)的升級(jí)改造，不僅需要大量的一般技能人員，更急需具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)維護(hù)、調(diào)試、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新型技能人才。

現(xiàn)有電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教育普遍偏重電路基礎(chǔ)、電機(jī)及電氣控制、自動(dòng)控制原理等理論學(xué)習(xí)，實(shí)訓(xùn)課程大部分為驗(yàn)證性實(shí)訓(xùn)，學(xué)生只需按部就班的完成課堂教學(xué)和實(shí)訓(xùn)即可。這種教學(xué)模式使得學(xué)生思維比較被動(dòng)，不能獨(dú)立地思考和創(chuàng)新。另外，雖然學(xué)校普遍開(kāi)設(shè)有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，但都獨(dú)立于專(zhuān)業(yè)課程之外，學(xué)校設(shè)置的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程沒(méi)有和專(zhuān)業(yè)課程相結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生將創(chuàng)新理論應(yīng)用到實(shí)踐中的能力不足。這些原因均會(huì)使畢業(yè)生存在對(duì)新工藝和新技術(shù)的再學(xué)習(xí)能力不足的情況，從而導(dǎo)致企業(yè)應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)以及技術(shù)革新的能力不足，無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所遇到的復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題。

因此，要培養(yǎng)創(chuàng)新型技能人才，需要促進(jìn)專(zhuān)業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的有機(jī)融合，在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中融入發(fā)明問(wèn)題解決理論（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，TRIZ），將企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品融入專(zhuān)業(yè)課程，使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力都能夠得到充分的發(fā)展。為了向高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)提供創(chuàng)新型技能人才培養(yǎng)對(duì)策，本文將TRIZ理論融入電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程中開(kāi)展教育，以培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神，使學(xué)生具備解決復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題的能力、批判性思維能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。

1 TRIZ理論應(yīng)用背景

TRIZ理論是蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年創(chuàng)立的發(fā)明問(wèn)題解決理論，TRIZ理論可以指導(dǎo)人們產(chǎn)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐方式，從而實(shí)現(xiàn)高效創(chuàng)新[2]。早在20世紀(jì)60年代，蘇聯(lián)就已將TRIZ理論廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域中，并將其作為大學(xué)的專(zhuān)業(yè)必修科目開(kāi)展教學(xué)[3]。20世紀(jì)90年代，TRIZ理論流入西方，并受到了西方學(xué)者的極大重視，以該理論為基礎(chǔ)的研究和實(shí)踐得以迅速普及和發(fā)展，耶魯大學(xué)、麻省理工大學(xué)等歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的一些知名院校開(kāi)始應(yīng)用TRIZ理論開(kāi)展創(chuàng)新教育。麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，學(xué)習(xí)TRIZ理論的學(xué)生比沒(méi)有學(xué)習(xí)該理論的學(xué)生創(chuàng)新能力提高了近一倍[4]。

我國(guó)也于近年引入了TRIZ理論，雖然相比其他西方國(guó)家較晚，但由于其發(fā)展迅速，目前在清華大學(xué)、北京理工大學(xué)以及河北工業(yè)大學(xué)等全國(guó)多所院校均開(kāi)設(shè)了TRIZ創(chuàng)新教育課程，并利用TRIZ理論開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，國(guó)內(nèi)很多專(zhuān)家學(xué)者也針對(duì)TRIZ創(chuàng)新教育如何進(jìn)行人才培養(yǎng)開(kāi)展了研究[5]。然而，雖然我國(guó)對(duì)于TRIZ理論應(yīng)用到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程中已有一定的研究，但是并沒(méi)有將TRIZ理論依托企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品開(kāi)展教學(xué)，且將TRIZ理論結(jié)合到各專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程中的研究較少，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力和將TRIZ理論應(yīng)用到實(shí)踐中的能力不足，因此TRIZ創(chuàng)新教育在我國(guó)仍還具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳?，TRIZ理論已發(fā)展為世界上指導(dǎo)創(chuàng)新發(fā)明的最優(yōu)工具之一，學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟這種方法將對(duì)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力具有重要意義。

2 TRIZ創(chuàng)新理論融入電氣專(zhuān)業(yè)教育的構(gòu)建思路

為解決目前我國(guó)高職院校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程結(jié)合較少，以及沒(méi)有將TRIZ創(chuàng)新理論融入專(zhuān)業(yè)課開(kāi)展教學(xué)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力不足或畢業(yè)生無(wú)法創(chuàng)造性地應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)所遇到的復(fù)雜情況的問(wèn)題，本文從以下5個(gè)方面研究如何將TRIZ理論融入電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程中開(kāi)展教育，從而為電氣專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提供依據(jù)，深化產(chǎn)教融合、校企合作，更好地服務(wù)制造業(yè)智能化升級(jí)轉(zhuǎn)型。

2.1 打造高水平結(jié)構(gòu)化師資隊(duì)伍

首先，要建設(shè)一支高水平的教學(xué)師資隊(duì)伍，需要制訂教師成長(zhǎng)計(jì)劃、開(kāi)展教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)新方法培訓(xùn)和研討，團(tuán)隊(duì)全員要接受教學(xué)法、課程開(kāi)發(fā)、信息技術(shù)應(yīng)用等專(zhuān)題培訓(xùn)，并參與專(zhuān)業(yè)建設(shè)全過(guò)程，還需要積極推進(jìn)“三教改革”，定期到企業(yè)實(shí)踐，并學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)，針對(duì)TRIZ的40個(gè)發(fā)明原理共同討論分析，以研究其在課程教學(xué)、授課知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生創(chuàng)新能力提升中的應(yīng)用。其次，深化校企合作，堅(jiān)持“引進(jìn)外來(lái)與培育本來(lái)”相結(jié)合的原則，積極拓寬團(tuán)隊(duì)教師來(lái)源，并把“具有3年以上企業(yè)工作經(jīng)歷且具有高職以上學(xué)歷的人員”作為團(tuán)隊(duì)引進(jìn)重點(diǎn)，聘請(qǐng)TRIZ導(dǎo)師及企業(yè)專(zhuān)家指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。再次，通過(guò)校企共建，引入企業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范，應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新方法為企業(yè)開(kāi)展技術(shù)技能創(chuàng)新、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用和新產(chǎn)品研發(fā)等工作。最后，不斷提高教師自身的素質(zhì)和創(chuàng)新水平，引領(lǐng)創(chuàng)新教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，以提升教師的教育教學(xué)能力。

2.2 構(gòu)建科學(xué)分類(lèi)的課程體系

圍繞立德樹(shù)人，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論貫穿到人才培養(yǎng)的全過(guò)程，構(gòu)建科學(xué)分類(lèi)的課程體系。團(tuán)隊(duì)教師可以按照電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)方案，將課程分為基礎(chǔ)教學(xué)、專(zhuān)業(yè)教學(xué)、拓展教學(xué)這3大教學(xué)模塊。同時(shí)，這3大教學(xué)模塊又可細(xì)分為公共基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程、專(zhuān)業(yè)核心課程、專(zhuān)業(yè)拓展課程、職業(yè)證書(shū)拓展以及頂崗實(shí)習(xí)等6個(gè)課程體系模塊。通過(guò)分析不同課程模塊TRIZ創(chuàng)新方法融入的適用性，可將課程分為適合、比較適合和一般適合等類(lèi)型，從而有針對(duì)性地研究如何融入TRIZ創(chuàng)新理論開(kāi)展教學(xué)。例如：針對(duì)電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程涉及邏輯推理較多的問(wèn)題，可多采用TRIZ創(chuàng)新方法中的類(lèi)比法、歸納法、形態(tài)分析法、演繹法等方法開(kāi)展教學(xué)；對(duì)自動(dòng)控制原理、傳感器與檢測(cè)技術(shù)等課程涉及非邏輯推理教學(xué)內(nèi)容較多的問(wèn)題，可采用TRIZ創(chuàng)新方法中的形象思維法、聯(lián)想法、逆向思維法等方法開(kāi)展教學(xué)。

2.3 開(kāi)發(fā)面向企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的教學(xué)模塊

以學(xué)生的職業(yè)能力提升為主線(xiàn)，通過(guò)深入行業(yè)企業(yè)調(diào)研以及與企業(yè)合作，引入企業(yè)的新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范和典型案例，同時(shí)將維修電工、自動(dòng)化系統(tǒng)集成與運(yùn)維、電氣控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)等與職業(yè)技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和電氣工程師職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的內(nèi)容融入專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)，并將其轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)資源。結(jié)合課程特點(diǎn)和TRIZ創(chuàng)新方法中的分割理論，將教學(xué)分為多個(gè)面向企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的教學(xué)模塊，并在各個(gè)模塊中融入TRIZ創(chuàng)新方法，使學(xué)生能夠使用專(zhuān)業(yè)知識(shí)及TRIZ創(chuàng)新方法共同解決企業(yè)案例，以培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)技能人才，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿?。例如：PLC應(yīng)用技術(shù)課程可以開(kāi)發(fā)自動(dòng)往返工作臺(tái)控制、混液控制、恒液位控制以及恒溫控制等多個(gè)企業(yè)真實(shí)案例教學(xué)模塊；傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程可以開(kāi)發(fā)液位檢測(cè)、溫度檢測(cè)、流量檢測(cè)以及壓力檢測(cè)等實(shí)際教學(xué)模塊；自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制技術(shù)課程可以開(kāi)發(fā)供料站控制、加工站控制、裝配站控制、分揀站控制、輸送站控制以及機(jī)械手搬運(yùn)等模塊；電機(jī)與電氣控制課程可以開(kāi)發(fā)電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、電動(dòng)機(jī)星三角降壓?jiǎn)?dòng)以及電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制等模塊。

2.4 教學(xué)內(nèi)容融合TRIZ理論

電氣專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程大都涉及到電路、信息、機(jī)械和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，將此類(lèi)課程結(jié)合TRIZ理論開(kāi)展教學(xué)，并將教學(xué)內(nèi)容與TRIZ理論融合，從而引導(dǎo)學(xué)生使用TRIZ理論解決實(shí)際問(wèn)題，可以使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力都得到充分的發(fā)展。以PLC技術(shù)應(yīng)用課程為例，傳統(tǒng)的PLC技術(shù)應(yīng)用課程一般由課堂理論教學(xué)和實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)組成，其中課堂部分是為了讓學(xué)生掌握理論知識(shí)，實(shí)踐教學(xué)大部分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，大部分學(xué)生缺乏自主思考，只是為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為解決傳統(tǒng)的PLC技術(shù)應(yīng)用教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題和創(chuàng)新的能力，將TRIZ創(chuàng)新融入了教學(xué)中，具體應(yīng)用方式如下所示。

在課前，可利用TRIZ創(chuàng)新原理，將預(yù)習(xí)內(nèi)容設(shè)置成一個(gè)或多個(gè)矛盾問(wèn)題，使學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)發(fā)現(xiàn)這些矛盾，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)矛盾問(wèn)題。在課中，針對(duì)各個(gè)教學(xué)模塊設(shè)計(jì)包含初始控制方案確定、元器件選型、基本程序設(shè)計(jì)、最終電路方案確定以及上機(jī)調(diào)試等全流程的教學(xué)方案，在教學(xué)過(guò)程的不同階段分別引入TRIZ創(chuàng)新理論創(chuàng)造性地提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生利用TRIZ技術(shù)矛盾和物理矛盾構(gòu)建技術(shù)矛盾和物理矛盾矩陣，并引導(dǎo)學(xué)生使用具體的創(chuàng)新原理或矛盾分離方法提出相應(yīng)控制方案。在課后，由學(xué)生自主填寫(xiě)工作日志，完成工作總結(jié)，然后由教師針對(duì)各組同學(xué)的任務(wù)完成情況進(jìn)行打分和評(píng)價(jià)，并將本節(jié)課的教學(xué)資料上傳到網(wǎng)絡(luò)課堂，使學(xué)生可以自主復(fù)習(xí)。通過(guò)這樣的教學(xué)模式，將TRIZ創(chuàng)新理論串入到課前、課中、課后的每個(gè)環(huán)節(jié)，從而在教學(xué)內(nèi)容中完全融入TRIZ創(chuàng)新理論，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。

2.5 創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)

通過(guò)對(duì)TRIZ創(chuàng)新理論方法和工具的使用，引導(dǎo)學(xué)生在不斷分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，并鼓勵(lì)學(xué)生將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，如開(kāi)展科技類(lèi)社團(tuán)活動(dòng)、科研課題、專(zhuān)利申請(qǐng)等活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生參加全國(guó)“TRIZ杯”大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽以及“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽等創(chuàng)新設(shè)計(jì)類(lèi)競(jìng)賽活動(dòng)，以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的興趣和動(dòng)力，在實(shí)踐過(guò)程中提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)目前我國(guó)高職院校將TRIZ創(chuàng)新理論融入專(zhuān)業(yè)教學(xué)中較少，學(xué)生創(chuàng)新能力不足的問(wèn)題，從打造高水平結(jié)構(gòu)化師資隊(duì)伍、構(gòu)建科學(xué)分類(lèi)的課程體系、開(kāi)發(fā)面向企業(yè)真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境的教學(xué)模塊、教學(xué)內(nèi)容融合TRIZ理論以及創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)等5個(gè)方面探索在電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)中如何將TRIZ創(chuàng)新方法融入教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生的精益求精的工匠精神、職業(yè)領(lǐng)域的精湛技藝、批判性思維能力以及較強(qiáng)的創(chuàng)新能力。在此基礎(chǔ)上，深化產(chǎn)教融合和校企合作，同時(shí)為電氣專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)提供依據(jù)，從而更好地服務(wù)于制造業(yè)智能化的升級(jí)轉(zhuǎn)型。