TRIZ理論在高職教育中的應用

程學勛+何敏+黃百祺

TRIZ是“發明問題解決理論”的俄語縮寫，是由前蘇聯發明家G.S.Altshuller在1946年提出。經過眾多國家、企業的實踐驗證，TRIZ已成為目前世界上最具吸引力的推動國家科技進步的理論方法之一。該理論方法重在創新思維模式的訓練，對個人的知識理論儲備要求相對較低。高職教育定位在技術技能型人才培養，此類型人才將是企業基層技術主體，而創新能力提升對我國企業技術應用非常重要。因此，TRIZ理論應用到高職層次教學對人才培養質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，應用于教育中有利學生開拓思維，提高科技素質。但該理論起源于工程領域，對生物食品涉及較少。本文以實例介紹我校《畜產品加工》課程教學中的TRIZ理論應用，以期為該理論在高職教學中的推廣和食品專業人才培養提供參考。

一、TRIZ簡介及在高職食品專業教學的前景分析

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

TRIZ理論起源于工程領域，未能涉及生物、食品領域，但發明創造、技術發展的規律是相通的，TRIZ指導思想在生物食品領域仍然有明顯的指導意義。

食品加工是一個應用型工程，涉及物理、化學、微生物、生理、營養、添加劑、機械等多學科，高職生因在校時間相對較短，遵循理論夠用技能熟練原則，在學習各學科時理論學習壓力較大，往往停留在被動接受知識經驗介紹，卻難以做到知識遷移和靈活應用，在需要綜合運用專業背景來解決實驗或生產實際問題表現出基礎不牢固無所適從的狀態。

隨著我國對教育的持續投入，教學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，而是需要對現有資源進行良好的組織和整合。TRIZ理論優勢在于啟發創新和交叉引用，筆者認為，該理論的優勢與高職技能應用的定位非常吻合，將TRIZ理論應用到高職教育中，在各個方面重構教學內容、教學過程和教學方式，在高職自身要求的學習內容崗位對接基礎上，啟發學生大膽創新，有助于提高學生以實踐思維為主的科學思維能力和符合技術技能要求的實踐動手能力，提高學生自主學習能力。目前，我國已有多名學者將該理論引入大學本科教育和職業教育。

TRIZ理論能幫助使用人跳出當前問題迷霧，突破慣性思維瓶頸，對引導學生發揮主觀能動性，從多角度分析實際問題并借鑒相關領域經驗技巧來解決問題有較大的可行性。《畜產品加工》是食品專業的主干課程，筆者嘗試應用TRIZ理論中物——場分析法和技術進化法則來引導學生應用食品學科基礎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人才培養提供參考。

二、物——場分析法教學應用實例

1.物——場分析法簡介

產品是功能的載體，功能是產品的核心和本質。物質——場分析方法建立在產品功能分析基礎上，通過建立現有產品功能模型的過程，可以發現有害作用、不足作用及過剩作用等小問題，產品或系統中小問題存在的區域是設計沖突可能存在的區域。落實在具體解答問題沖突時，物——場分析法是通過建立系統內結構化的問題模型來正確地描述系統內的問題，用符號語言清楚表達技術系統（子系統）的功能，正確地描述系統的構成要素及構成要素之間的相互聯系。

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

當系統中某一物質所特定的機能沒有實現時，即表明該系統內部各部分未發揮相應功能，系統存在的基礎不穩定，系統失去平衡，從而系統內就會產生各種矛盾。為了解決系統產生的問題，可以從外界引入新的物質（部件）或改進物質（部件）之間的相互作用，并伴隨能量（場）的生成、變換、吸收等，為系統提供功能穩定基礎。在這個變換過程中，物——場模型也從一種形式變換為另一種形式。TRIZ理論認為，各種技術系統及其變換都可用物質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后，就形成了發明問題的標準解法。其解題的具體流程如圖2所示：首先，針對存在問題的系統建立問題的物——場模型；其次，運用相應的TRIZ工具——標準解法系統，找到解決方案的物——場模型（標準解）；最后，依據模型提供的思路，結合相關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法，通過將問題抽象轉化，利用標準解來類比解決沖突，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，與這個問題來自哪個領域無關，非常便于實現跨領域的綜合應用。

2.教學應用實例

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。應用物——場分析法引導學生設計該產品的工藝流程。

酸奶是乳酸菌通過發酵作用利用牛奶中的成分，產生乳酸，從而制造出酸奶特有的口感和風味特征。乳酸菌和酸奶特征之間存在發酵關系，即技術系統中的場。在這個過程中，通常的問題是，乳酸菌發酵容易造成乳酸過多，酸奶特征過于強烈降低產品質量；轉換為物——場分析法來描述，待解決的問題是，兩個物質（乳酸菌和牛奶）之間存在有效的作用（乳酸菌通過發酵向牛奶提供乳酸），但是這種有效的作用可能過渡（發酵過多乳酸過渡）。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理論中根據不同物——場模型，創始人阿奇舒勒提出了76種標準解法。針對產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S3或引入超系統中的物質S3；b）引入抵消有害作用的場F2。其表示如圖4所示：

標準解給出的提示，可以采取第三種物質的形式來回避有害作用發生。學生由此展開思維發散，提出和分析可行方法，比如：牛奶（S1）是生產原料，在此無法變動，乳酸菌（S2）在這個過程中是通過產生乳酸來提供酸奶的口感，并產生一定風味，可以設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酵作用。但該方法違背了酸奶的產品定義和食品添加劑的使用原則，不適宜采用。標準解給出的第二種提示，可以采取其他場阻止有害作用進行。比如，在發酵完成后，利用熱場對發酵酸奶進行殺菌處理，即目前市場上常溫酸奶實際采取的工藝。

三、技術進化法則的應用

按照TRIZ理論，任何系統的發展最終都是走向提高理想度的目標。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，但卻造成了營養成分受損和生產成本提高的不利，系統（常溫酸奶生產）尚存在更理想的解決方案。

提高理想度的途徑包括：提高有益的參數或者降低有害的參數。根據提示，降低有害的參數可以表述為降低生物場（發酵）作用或者降低熱場（殺菌）作用。由此，學生提出多種具有可行性的改良途徑，比如，針對微生物特點、特定條件可以抑制微生物生長，可以設計改良乳酸菌菌種或者混合配比，使得乳酸菌的生產繁殖在達到所需酸度后自行受到抑制；如采用低強度的熱場殺菌方法，即各大品牌所推出的巴氏殺菌熱處理風味酸奶；如采用無營養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學生突破慣性思維，將不同領域的知識點按需借鑒，達到靈活運用，提高綜合解決問題的能力。本文以《畜產品加工》課程為嘗試，應用TRIZ理論來訓練學生的思維方式。從單個教學項目來看，學生的思維一經提示打開后，各種奇妙想法都可能提出，然后學生會主動將其他學科知識應用起來分析方法手段的可行性，教學效果良好。目前限于該方法在食品課程教學中剛開始起步應用，還需更多的開發利用才能形成有效的訓練和推廣。

責任編輯 何麗華