淺談TRIZ 理論應用于《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程改革

周泉城++李宏軍++肖海芳++劉青++張東亮

【摘要】TRIZ理論是系統化的創新問題解決方法，根據TRIZ的發明原理對《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程存在的問題進行分析，并利用相應的創新原理結合實際情況提出了具體的解決方案，對《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程進行了優化設計，為我國創新人才的培養做出了嘗試和探索，具有重要的啟示意義。

【關鍵詞】TRIZ理論 活性物質分離 鑒定及功能評價和產品開發 發明原理 創新

【課題來源】山東省研究生教育優質課程建設項目“活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發”；山東省研究生教育創新計劃項目一般項目“基于復合型人才能力培養的《功能性食品》教學模式改革”；山東理工大學功能性食品（A）課程綜合改革 B類。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）35-0228-02

《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》是由山東理工大學研究生精品課程《天然活性物質分離和鑒定》升級建立的。該課程是山東理工大學農產品加工及貯藏工程研究生專業的核心專業課程之一， 在學生專業知識體系構建、意識能力培養和素質結構中占有十分重要的地位。該課程教學內容的設置上符合工科專業“寬口徑、厚基礎、強能力”的培養目標要求。在教學上精心設置，教學過程的組織和教學方法、教學技術的采用遵循了教育學、教育心理學的基本原則；建立了與其他專業課程有機結合，貫穿專業學習始終、強化實踐能力培養的實踐教學體系。建立了有效的組織、監督與評價機制，充分保證了教學質量和效果。

但隨著經濟社會的進步和行業發展，本著為社會和行業培養有用人才的目標的該課程彰顯出了以下不足之處：1.“雙創”意識和能力相關的授課內容欠缺。2.實踐環節設計還不夠完善。3.考核體系還不夠先進，偏向了一錘定音的結果評定，忽視了過程學習和素質培養的效果評價。4.先進的教學模式沒有應用于教學中。針對目前《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》教學中存在的問題，課題組利用TRIZ 理論對課程進行了改革和優化，探索培養“雙創”性人才的方法和途徑。

1.TRIZ理論簡介

TRIZ中文稱為“發明問題的解決理論”。Altshuller等分析250萬份專利提出了40條揭示發明原理。這些原理完全解決系統中存在的技術矛盾，獲得最終的理想解，是解決實際問題較為常用的方法。它定義了39 個通用工程參數，將技術矛盾與創新原理一一對應后得到的所有解決矛盾的答案匯集在一個39×39 表單之中，表達出實際工程中出現的絕大部分技術內容，此為解決問題提供了一個強有力的工具。這種方法簡單、直接、易學易懂。技術沖突解決問題，首先將行業領域的特定問題描述翻譯成一般術語，由這些一般術語選擇標準工程參數，再由標準工程參數在沖突矩陣中選擇可用解決原理。一旦某一個或某幾個原理被選定后，必須根據特定的問題應用該原理以產生一個特定的解。

2.《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程問題分析

2.1《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程體系的矛盾

山東理工大學的《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程主要是圍繞活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發四個部分組成。為了實現學生從“認識了解”到“創新應用”的轉化，從理論知識到實踐產品的升華，課題組打破以講授理論知識為主線進行教學的方式，形成將典型活性物質制備、評價和開發的一條龍研究思路，無縫對接學生的其他課程知識，比如功能性食品、儀器分析、食品工藝學、食品毒理學、食品營養學、食品工程原理等操作技能與專業知識，以創新意識和創業能力培養為主線的教學方式。

在整個專業的教學體系當中，食品工藝學、食品毒理學、食品營養學、食品工程原理是先于本課程對學生進行授課的。學生雖然學習過這些基礎內容，但是由于個體差異，每個人對于各種活性物質分離方法、鑒定方法以及生物活性功能評價和其產品的物化成產品的知識點的理解深度不一。由此如果以典型活性物質理論及單元操作為載體進行授課，輔以創新意識和創業技能的理念和實踐訓練，雖然會提升學生的創新意識和實踐能力，促進學生將學會的理論知識與實踐技能應用在創新和創業實踐中，這樣培養的學生雖然更符合當代社會和行業對大學生的需求定位，但是可能會造成很多學生完全跟不上教學節奏或無法接受過多信息或無法把創新意識和創業能力與專業知識有效結合，從而導致課堂教學效果的兩極分化現象較嚴重，降低課堂的教學效率或質量。可見，提升動手實踐、創新能力和創業意識與課堂教學效率下降構成了本課程教學改革中的主要矛盾。

2.2利用矛盾矩陣法解決問題

首先將課程的主要矛盾從行業領域的特點問題轉化成標準工程參數一般術語，即動手實踐、創新能力提升，但課堂教學效率下降，對應于沖突矩陣表的縱向改良參數的32制造的難易性，課堂的教學效率對應于橫向惡化參數39生產能力。對照沖突矩陣表，應用40 條發明原理中的01、10、28 、35 來解決教學改革中的技術矛盾。

01分割原理是指將系統按空間、時間、相互關聯問題等對系統進行分割。對本課程講授內容來說，從空間、時間角度將內容分為三部分：一部分為課前講授，主要為本課程的基礎概念和基本原理等基礎知識；另一部分為課堂講授，主要是知識中的難點、重點以及基礎知識的延伸拓展的內容，與實踐和創新意識結合比較緊密；第三部分則是講授內容的具體應用，比如對活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發的開發升級等。課前講授的內容可以通過微課、視頻、知識點的形式向學生傳播，應盡可能詳盡。課堂講授的內容主要是提綱挈領式，突出重點的，充分發揮對學生的引導作用，注重學生創新意識、思路的培養，解答學生的困惑，比如活性評價的方法、產品開發形式的選擇。課后的內容則是主要引導開放性，注重學生的交叉學科的融合，多門課程知識貫通應用，理論可行性和實踐物化性的結合。endprint

10預先作用指對物體預先做準備。針對學生，學生可以結合自己的研究方向，確定具體活性物質，從活性物質分離、鑒定到活性、功能評價以及產品開發、物化，做出預先的創新思考，這樣可以提高學習效率、夯實學習基礎、鍛煉創新意識和培養創業能力，增強了與教師的教學互動，實現翻轉課堂教學的效果。而針對教師，則是預先準備回應學生對教學產生的困惑、疑問等反應互動，實現互動教學，翻轉課堂的教學方式。

28機械系統替代指原系統中由機械系統完成過程被光、聲、熱、嗅覺系統替代。隨著科技的發展，信息化教學在項目教學過程中所占的比例越來越高，課下、線上師生教學互動甚至生生互動等形成的動態場系統，打破了課堂教學的空間、時間限制相對固定的靜態場系統。而且，此教學方式的建立與運行，還便于學生充分利用網絡資源查找信息、知識，拓寬了學生學習的書本場地區域系統到廣袤無垠的互聯網系統中。教學效果也因為有文字圖片、語音視頻而便于學生整理保存、溫習記憶。對于學生的實踐能力、創新意識也很好的保持了與時俱進，貼近專業前沿和行業實際。

35改變參數指改變現有的材料、反應狀態嘗試改用其他參數替代，比如體積、密度、溫度等。對于本課程的教學來講，此參數選擇與動手實踐、創新能力和教學效率息息相關的教學內容分配的課時，即教學項目應包含基礎部分和拓展部分，其中拓展部分體現出一定教學的探索性與拓展性，主要針對完成基礎部分練習的學生，根據掌握的程度選取拓展部分中適合的案例進行探索性學習，形成柔性教學環節，提高學生動手實踐、創新能力，同時還很好的保持了教學效率，激發學生的學習興趣和熱情。

3.構建《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》創新教學體系

依據TRIZ理論的分析，對原有教學體系及教學方式進行了改革。擴展了本課程原有的實例素材庫和教學方式，針對學生是碩士生的情況，具有自己課題、研究能力等，提高教學模塊中自主性、設計性、實踐性。將教學內容劃分為基礎模塊、創新實踐模塊兩個部分，模塊之間呈階梯進階狀態。每個教學項目呈相對獨立，又相互聯系的狀態。基礎模塊內容明確，由教師細致講解；拓展任務由學生自主選擇相似案例，案例來源于多肽、多糖、黃酮、皂苷、花色苷等領域。因為教學案例來源廣泛、內容充實，學生可根據興趣愛好自由選擇學習。相對于傳統的教學體系，改革后的教學體系自由度更大、柔性更強，學生也可以形成更系統、更完整的理論知識體系和產品開發思路。

4.結束語

本文利用TRIZ理論對《活性物質分離、鑒定及功能評價和產品開發》課程進行了優化設計。應用優化后的課程教學體系及教學方法對食品科學與工程專業碩士生學生進行了完整系統的教學實踐。實踐結果表明，學生的實踐及創新能力有了明顯提高，證明本課程利用TRIZ理論的矛盾矩陣法發現影響教學效果的問題，改進實踐和創新意識的教學辦法是科學的，有效的。

TRIZ理論雖已具有成熟的理論體系，但將教育領域中的實際問題轉化為具體教育環節中對應環節或要素仍然是難點。在后續教學工作中，應著力進行TRIZ理論與實踐能力、創新意識、創業能力的融合，逐步建成高效的教學改革解決案例，為廣大的教育工作者提供參考，為創新人才的培養助力，為教學方法和手段的更迭提供思路。

參考文獻：

[1]周泉城 盛桂華 張東亮. “天然活性物質分離和鑒定”設計性實驗教學方式實施探討[J].科技創新導報，2013.31，197-198

[2]卡倫加德 著. TRIZ-眾創思維與技法[M]. 北京：國防工業出版社，2015.

[3]高木芳德 著，李雅茹 譯. 創意不足？用TRIZ40則發明原理幫你解決！[M]. 臺北：五南出版，2016.

作者簡介：

周泉城（1977-），男，副教授，碩導，研究方向是功能性食品。endprint