基于網絡的混合TRIZ理論實驗課程教學模式研究與實踐

劉訓濤, 吳衛東, 韓建勇

(黑龍江科技大學 機械工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150022)

基于網絡的混合TRIZ理論實驗課程教學模式研究與實踐

劉訓濤, 吳衛東, 韓建勇

(黑龍江科技大學 機械工程學院， 黑龍江 哈爾濱 150022)

針對TRIZ理論實驗教學中存在的軟件節點少、學生多、上機實驗困難的實際，提出基于網絡技術上的TRIZ理論混合實驗教學模式。在傳統實驗室教學基礎上，利用網絡資源，開展混合實驗教學。利用實驗室開展翻轉課堂教學、有計劃地開展實驗教師培訓、制定基于網絡的混合實驗的考核方法，提高了學生參與實驗的熱情，激發了學生開展科研創新的熱情，培養了學生自主創新能力。

TRIZ理論； 實驗教學； 網絡教學； 混合實驗教學模式

2007年開始在科技部、發展改革委員會、教育部、中國科協共同推動下TRIZ(發明問題解決理論)在中國大地生根開花，國內一些高校，如河北工業大學、黑龍江科技大學、清華大學、浙江大學、西南交通大學、東北林業大學、黑河學院、哈爾濱理工大學、哈爾濱工程大學等，先后開設了TRIZ理論課程。但是由于我國的高校均是近些年才開展TRIZ理論教學，很多學校沒有專業的TRIZ理論創新實驗室，個別學校雖然擁有實驗室，但由于TRIZ理論輔助創新軟件價格均較高，各高校購買的網絡版軟件節點數只夠開展科研時使用，無法完成整個學校，甚至一個院系的課程實驗教學任務。各高校普遍存在因為學生多，上機實驗困難甚至無法開設實驗課程等問題[1-2]，嚴重影響了創新教育的效果。我們探索利用網絡平臺，將網絡實驗引入TRIZ理論實驗教學中，建立開放式網絡化TRIZ理論實驗。同時，為了克服網絡實驗監管弱等問題，將網絡實驗教學與傳統實驗室教學相結合，開展混合TRIZ理論實驗教學，經過2年多的實踐，取得了較好的實驗教學效果。

1 TRIZ理論網絡實驗建設

1.1 輔助創新實驗室現狀

我校于2006年組建技術創新方法實驗室，實驗室擁有100臺計算機，并安裝有北京億維訊公司的TRIZ理論輔助創新軟件PRO/Innovator和CBT/NOVA。但由于建設資金等問題，軟件節點數嚴重不足，CBT/NOVA節點也只能滿足一個班學生的授課任務。PRO/Innovator則因為節點少，只能由教師演示。我校每學年共有16個班500左右學生選修TRIZ理論課程，實驗室根本無法完成實驗授課任務。實驗授課問題成為技術創新方法授課中的一個重大難題。

1.2 輔助創新網絡實驗室建設可利用的外部資源

TRIZ理論在黑龍江省的推廣工作始于2007年，黑龍江省科技廳從2007年開始聘請國內外專家開展TRIZ理論培訓，并建立省技術創新方法協會，評選了技術創新試點單位，成立了專門的TRIZ理論推廣與研究部門，聯合教育廳在全省有條件高校開展了TRIZ理論教學，定期舉辦全國大學生創新設計大賽。黑龍江科技大學、哈爾濱工程大學、哈爾濱理工大學等省內部分高校，分別建立了技術創新方法教師分會及學生分會；東北林業大學、黑龍江科技大學建設了技術創新方法實驗室；黑龍江省生產力促進中心建立了TRIZ專題網站；黑龍江省計算中心開放了網絡版免費輔助創新軟件?，F在黑龍江省創新方法協會也在全國開展技術創新方法——TRIZ理論培訓服務，正在構建面向全省企業及高校學生的技術創新方法TRIZ理論培訓體系平臺，黑龍江省TRIZ理論開展工作的九屏圖如圖1所示。

圖1 TRIZ理論創新實驗室九屏圖

我校為黑龍江省首批創新試點單位、省技術創新理事單位。同時，我校還建有完善的校園網絡，購買并使用了卓越公司的網絡共享課程建設平臺，成立了精品課程及網絡共享課程制作專職部門，機械學院還建有CAD工作站。TRIZ理論網絡實驗建設具有較理想的外部環境。

1.3 混合實驗平臺構建

通過TRIZ理論教學資源的分析，我們將實驗教學分為實驗室教學和網絡教學2個部分進行。在充分挖掘實驗室潛力的情況下，充分利用校內和校外2個網絡資源，開展網絡實驗教學實踐。充分發揮學生在實驗教學中的主體地位，學生可以根據自己的能力與興趣安排個人的實驗學習計劃[3-6]。

為了提高實驗室一次接待學生的數量，組織校內計算機學院教師與TRIZ理論授課教師合作開發學校自主的網絡版TRIZ理論輔助創新實驗軟件，并利用學校網絡平臺，通過校CAD工作站開展網絡實驗；同時利用黑龍江省TRIZ理論專題網站中由黑龍江省計算中心開發的免費網絡版TRIZ發明原理計算機輔助創新系統，開展外網的TRIZ理論實驗。

TRIZ網絡實驗課程平臺由4部分組成:學生端、CAD工作站(教師端)、黑龍江省生產力促進中心技術創新方法協會、黑龍江省計算中心。TRIZ理論網絡實驗的系統圖如圖2所示。整個網絡實驗系統由2臺服務器及相關網絡軟、硬件支撐，2臺服務器分別放在我校CAD工作站和黑龍江省黑龍江生產力促進中心。我校CAD工作站通過校園網與學生機相連接，生產力省計算機中心由黑龍江省TRIZ專題網站通過internet與學生機相連。學生既可以通過內網訪問CAD工作站，使用學校自編的TRIZ理論輔助創新軟件，也可以通過外網訪問TRIZ專題網站，使用省計算中心編制的網絡版計算機輔助創新系統[3]。

圖2 網絡實驗系統圖

2 混合TRIZ 理論實驗教學的開展

混合TRIZ理論實驗包括實驗室實驗、網絡實驗、翻轉課堂3個部分(如圖3所示)。利用學校的網課制作平臺，制作TRIZ理論輔助創新實驗軟件的使用方法和TRIZ理論輔助創新網絡實驗方法、步驟、注意事項等網絡課程。在網絡上公布網絡實驗，建議學習進程、布置實驗任務，賦予學生開展實驗更大的靈活性與自主性。學生可以選擇在實驗室還是通過網絡自主量販式開展實驗和學習。

圖3 TRIZ 理論實驗教學體系

建立TRIZ理論輔助創新實驗翻轉課堂，建立多個學生學習小組，為每個學生布置不同的實驗課題，由學生根據課下通過網絡完成的實驗學習和部分課程實驗，在實驗室開展以小組為單位的課題討論和項目答辯，轉變教師的作用，由講授變為指導和輔助。

為了提高學生工程實際應用能力，在機械系統課程設計、礦山機械課程設計中，以及本科生畢業設計中，努力嘗試應用TRIZ理論開展教學。鼓勵、引導學生利用網絡TRIZ理論實驗系統開展方案設計、結構設計，以及應用TRIZ理論實驗開展開題報告和畢業論文的撰寫。通過網絡實驗的開展，極大地培養了學生的自主認知、自主學習、自主創新能力。相對于傳統的實驗教學，網絡實驗教學更能突出TRIZ理論教學理念。

3 實驗師資隊伍建設

教師是實驗教學的引導者與傳授者，實驗教師素質的高低直接影響著實驗教學效果與學生實踐動手能力，同時也關系著學生自主創新能力的培養。為了更好地開展TRIZ理論的實驗教學，通過聘請億維訊公司的專家開展培訓、邀請省TRIZ專家開展講座、利用黑龍江省各種TRIZ培訓的契機開展深造學習、應用教研室內部例會的機會開展相互交流與學習，并組織教師參加全國課件比賽與校教學技能大賽，建立青年教師導師制，積極開展相互聽課、相互指導等教研活動，提高教師授課水平[3]。

黑龍江科技大學從事TRIZ理論與實驗教學的教師有9人，其中高職稱比率為55.6%，除了個別教師外，大部分教師均是2006年開始學習TRIZ理論的。經過9年的有目的、有計劃的業務培訓，全部教師均參加了國外TRIZ理論專家的培訓，相繼獲得國際TRIZ協會三級、二級等認證證書，全部教師均應用TRIZ理論開展了相關的教學與科研課題研究，部分教師還應用TRIZ理論指導大學生開展素質教育和本科的課程設計、畢業設計，師資情況如表1所示。

表1 實驗師資隊伍情況表

傳統的實驗完全依靠實驗教師完成，實驗教師與理論教師溝通較少，實驗與理論授課出現了一定的隔離問題。我們將實驗課程與理論課程統一，理論課教師既講授TRIZ理論，又承擔輔助創新軟件講解和TRIZ理論輔助創新實驗指導。TRIZ授課教師既管教學，又管實驗，既鍛煉了教師自身的工程實踐能力，又可以詳細了解學生對理論和實驗課程的掌握情況，更有針對性地開展理論與實驗課程，使實驗與理論授課能夠更好地銜接，更好地相互促進[7-11]。學生實驗和工程訓練目的更明確，針對性更強，學生參與實驗的主動性和積極性更高。

4 實驗管理與考核

通過基于網絡的實驗教學開展，我們發現TRIZ理論混合實驗教學仍然存在一些問題，具體如下：

(1) 由于開展混合的實驗教學，學生既可以在實驗室又可以通過網絡開展實驗，學生實驗的靈活性增加了，但也給學生的考核帶來了困難，學生網絡實驗存在抄襲現象，教師無法進行有效監管[12]。

(2) 當學生進行網絡實驗時，由于現階段我們的網絡版實驗軟件，除了在實驗室內的局域網絡，其他網絡還沒有師生動態交流的功能。學生實驗中遇到問題，無法及時向教師請教，嚴重影響學生學習興趣和實驗教學質量[13]。

(3) 網絡實驗制度不健全。因為學生使用的軟件不同，實驗報告撰寫時規范不統一，需要制定新的評分和考核標準。同時學校網絡速度慢，嚴重影響了網絡實驗的速度。

結合TRIZ理論混合實驗教學中遇到的問題，學校更新了CAD工作站的實驗設備，我們也制定了網絡實驗制度試行本。改革了TRIZ理論教學考核模式，將基于網絡的混合實驗成績作為課程最終結業成績的重要組成部分，將其與結業答辯成績一起作為最后的課程結業成績。過程考核時雖然不規定學生做實驗的具體時間點，但規定各個考核時間節點，如果在規定的時間節點無法完成相關實驗，將取消實驗課成績。制定了客觀的實驗評定標準，并依據TRIZ理論實驗的特點，進行其他實驗無法完成的一人一題個性化實驗(依據個學生自己的課程結業課題)。建立由師生共同加入的TRIZ理論實驗QQ群，學生可以動態與教師進行交流。建立了TRIZ理論實驗BBS，以頭腦風暴法開展各個問題的討論，同時公布授課教師的E-m ail和電話，實驗中學生遇到問題可以隨時跟教師溝通。從而建構一種既能發揮教師的主導作用又能充分體現學生認知主體作用的新型實驗教學模式，如圖4所示[4]。同時要考核學生回答問題與發帖情況。

圖4 基于網絡的TRIZ理論混合實驗教學考核與監控模型

5 結束語

基于網絡的TRIZ理論混合實驗教學，降低了對實驗室條件的要求，很好地彌補了現階段TRIZ理論實驗條件的不足，克服了片面強調理論教學或者嚴重突出實驗教學的弊端，將理論教學與實踐教學有機地結合，更好地相互協調，共同促進學生自主創新能力的培養。通過開展基于網絡的混合實驗教學，提高了學

生參與實驗的熱情和積極性，培養了學生自主學習、自我創新的能力，激發了學生學習TRIZ理論、應用TRIZ理論開展發明創造的熱情。2個教學年的實踐，共有43名學生獲得省級以上的創新設計大賽獎勵，20人申請了國家實用新型專利。同時學生通過TRIZ理論網絡實驗，成功進行了基于TRIZ理論的開題報告撰寫、結構設計，畢業設計課題重復率持續降低，畢業設計質量明顯提高。

References)

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[13] 崔立強,全桂香,陳天明,等. 實驗課程的網絡虛擬實驗室教學探討[J].中國現代教育裝備,2014 (5):35-38.

Research and practice of hybrid experimental teaching modeof TRIZ Theory course based on network

Liu Xuntao, Wu Weidong， Han Jianyong

(College of Mechanical Engineering, Heilongjiang University of Science and Technology, Harbin 150027, China)

Aiming at the difficulties in the TRIZ experimental teaching, such as the a few software nodes and so many students, this paper builds the hybrid experimental teaching mode based on the network technology, and makes full use of network resource to develop the hybrid experimental teaching based on the traditional experimental teaching .The flipped classroom is developed using the laboratory, and the teachers are trained in a planned way. The evaluation methods about the hybrid experimental teaching are drawn up. The enthusiasm of the students to take part in the experiment class is improved. The students’ creation potential is developed, the students’ scientific thinking habit is cultivated, and the students’ comprehensive quality is improved.

TRIZ theory; experimental teaching; network teaching; hybrid experimental teaching mode

2014- 09- 21 修改日期：2014- 09- 25

黑龍江省高教學會“十二五”規劃課題(HGJXHC110906)：黑龍江科技大學教研課題(JY1456)；黑龍江科技年才俊資助項目

劉訓濤(1975—)，男，山東鄄城，碩士，副教授，主要從事礦山機械網絡教學與研究.

E-mail：lxt98@qq.com

G642.47

A

1002-4956(2015)5- 0206- 04