新工科背景下交通工程專業TRIZ課程教學改革探索

楊洋 孫智源 劉卓

[摘 要] 圍繞新工科建設對大學生創新能力培養要求，提升TRIZ課程與交通工程專業耦合度，該文探討了新工科建設背景下交通工程專業TRIZ課程教學的改革思考。通過教學內容與教學模式改革，使得學生在學習課程知識的同時也學習解決復雜交通工程問題的創新方法，滿足了創新性、研究性學習以及服務交通強國建設的人才培養要求。

[關鍵詞] TRIZ課程;交通工程專業;新工科建設

[基金項目] 2020年度北京市自然科學基金青年項目（9204020）;2019年度北京工業大學基礎研究基金（038000546319518）;2019年度朝陽區博士后工作經費資助項目（Q10380012019072）;2018年度北京工業大學教育教學研究課題（ER2018C010111）

[作者簡介] 楊 洋（1986—），女（滿族），內蒙古通遼人，北京工業大學城市交通學院講師，師資博士后（通信作者），研究方向為城市公共交通運輸規劃與運營管理。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）38-0188-02? ? [收稿日期] 2019-12-12

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設[1]。

面向新工科人才培養的要求，高等學校不斷加強實踐教學的改革與創新。TRIZ（俄文對應的拉丁文Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch的首字母縮寫，譯為發明問題解決理論）課程作為提升學生工程應用與實踐創新能力的關鍵步驟，在國內得到廣泛關注，國內很多高校將其定位為學科基礎實踐必修課[2]。在新工科背景下，面對TRIZ課程在創新性、工程性、系統性、實踐性等方面較高的要求，如何探索其在專業領域教學上的改革方式，突出學生實踐能力的培養和創新能力的提高，是課程教學改革的重點。

一、新工科背景下交通工程專業創新性培養需求

“新工科”的提出，標志著以“新工科”建設為主題的工程專業教育改革進入一個嶄新的階段[3]。以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展，對工程技術人才提出了更高要求，迫切需要加快工程教育改革創新。”新工科背景下，應不斷創造新的人才培養模式，以滿足新工科人才培養的需求。

在黨的十九大明確提出建設交通強國的宏偉目標，《交通強國建設綱要》的發布，意味著我們將踏上建設交通強國的新征程。學校作為人才第一資源，應為交通強國建設提供更強勁的科技支撐和人才保障，把人才強交、科技興交和創新驅動作為引領發展的第一動力，深化人才培養機制，增強科技創新活力，服務交通強國建設。

交通工程專業面向現代交通發展需要，提出“富有工程設計和創新實踐能力，系統掌握交通工程基礎理論、專業知識、工程技能和創新方法的復合型創新人才”的人才培養理念。

TRIZ課程作為提升學生工程應用與實踐創新能力的關鍵步驟，對工程技能和創新方法的復合型創新人才培養起到關鍵作用。因此，需探索其在交通工程領域的教學改革。

二、TRIZ課程教學中存在的問題

TRIZ課程對鍛煉學生的實踐技能、動手能力、協作意識乃至創新精神起到了很好的引導作用，但是教學中存在值得思考和亟待解決的問題：

（一）TRIZ課程與交通工程專業關聯程度有待提高。TRIZ課程以哲學思想為指導、以專利分析為來源、以系統科學為支撐、以技術系統進化規律為基礎，部分理論抽象不易被交通專業領域學生理解[4]。同時TRIZ理論在教學中缺乏與交通工程專業課程之間緊密聯系，課程中的案例講述缺少與交通問題的關聯，實踐教學環境與工程設計現場實際需求脫節嚴重，在教學中沒有得到良好的教學效果。限制了學生創新思維培養與解決復雜交通工程專業問題的能力。

（二）TRIZ課程教學模式有待改善。TRIZ課程教學內容豐富，無法通過現有課時講述完整。因此與傳統實踐課程類似，延用傳統的“理論課程空洞說教”教學方法，以TRIZ重要的或者具有代表性的知識點講授為主，同時壓縮實踐環節課時以滿足現有課時計劃。受制于學生被動的學習習慣，以及理論指導不夠，學生缺乏對創新興趣和創新思想的啟發，難以掌握科學的創新方法。

因此，人才培養過程中應當尋求一個更側重于交通工程專業應用型的TRIZ課程教學體系。

三、交通工程專業TRIZ課程教學改革

（一）面向交通專業的教學內容改革

在TRIZ理論教學內容中引入交通工程專業知識，可通過以下方法進行內容擴展：

1.建立TRIZ理論與交通工程案例知識庫。TRIZ課程作為交通工程專業的課程，應以講授和介紹理論和方法、交通工程案例為主的教學內容建設。TRIZ理論歸納出的40種原理，矛盾矩陣，技術系統進化法則等可通過一課一問，應用項目導向法在教學內容中設置與基礎知識點相關的應用性研討。如講授橫向思維法時，可設置橫向思維法如何解決交通擁堵的問題設計;講授分離原理時，可設置川流不息的十字路口，怎樣實現人車的分離的案例設計;講述技術進化法則時，可設置無人駕駛汽車什么進化法則發展的問題設計等。圍繞TRIZ理論的相關原理與相關交通問題建立知識庫，使學生不僅對關鍵知識點有更深的理解，也掌握了解決交通問題的創新方法。

2.建設校企合作實踐基地，設置創新競賽。隨著信息化建設在我國迅猛發展，以大數據、人工智能、智能網聯汽車、共享出行為代表的業態發展對解決交通工程專業復雜問題提出更新更高的要求。校企合作基地與創新競賽可以為學生提供實踐學習和技能訓練的場所，在實踐中有助于學生將TRIZ理論作為一種工具，將TRIZ理論作為科學的創新方法導入到解決實際問題中。培養學生引入“頭腦風暴法”“試錯法”等創新方法，設計可能的解決方案，尋找“最有理想解”，鍛煉綜合實踐能力與創新思維。

（二）面向新工科建設的教學模式改革

1.混合式教學模式。TRIZ課程教學中，可將課程所有知識點的講解錄制成視頻，5到10分鐘講解一個知識點，學生利用課下時間有選擇地下載或在線學習，不受時空限制也可反復學習。課上時間針對重點、難點和疑點進行講述，用于答疑解惑、討論、練習或完成一個項目等[5]。采用混合式教學模式，實現了既全部都講又只講部分的理想解，突出了教學中學生的主體地位和教師主導作用。

2.啟發式課堂設計。基于OBD理念，在教學過程中增加學生互動與主動參與課堂設置，通過學生分組安排座位呈圓桌式擺放，加強團隊溝通與討論;打破傳統的教師口頭點名，設計語音自動點名系統，增加學生對課程的興趣;在課堂提問環節應用隨機點名軟件，調動每一個學生的課堂積極性與參與度。

3.互評式考核評估。傳統的作業批改只有教師一人參與，學生對知識的理解只是建立在個人或小組想法基礎上。利用TRIZ理論的系統分離原理，作業批改參與主體可由教師擴展至學生。通過學生分小組互評考核機制，可擴展學生解決問題的視野，即做到了知己也做到知彼，培養學生打破思維定勢，激發創新思維，從更廣的視角看待問題。

四、結論

面向復合型創新人才培養，本文探索了交通工程專業TRIZ課程的教學改革。在細化改革實施方案的基礎上，提出建立與TRIZ理論相關聯的交通案例知識庫、建設校企合作實踐基地與設置創新競賽，搭建TRIZ課程與交通連接的紐帶，有助于培養學生解決復雜交通工程問題的能力;同時，探索TRIZ課程教學中的教學模式，提出了混合式教學模式、啟發式課堂設計、互評式考核評估三位一體的改革模式，培養了學生創新興趣和創新思想的啟發。研究成果可為其他高校不同專業TRIZ課程教學改革與建設提供借鑒。

參考文獻

[1]楊天，閆蘊琦.新工科視域下高校實踐育人路徑探析[J].科教文匯（下旬刊），2019（11）：79-80.

[2]何慶，繆朝東，葉霞，等.面向“新工科”的機器人工程專業建設研究[J/OL].木材加工機械，2019：1-5

[3]張振海，陳永剛，武曉春，等.新工科背景下軌道交通信號與控制專業實踐教學模式的改革與探索[J].實驗室研究與探索，2019，38（09）：190-193.

[4]李清.基于TRIZ理論的高等數學“一課一問”教學設計[J].佳木斯職業學院學報，2019（11）：88+90.

[5]周永清，丁永前，薛金林.應用TRIZ理論設計混合課堂教學[J].黑河學院學報，2019，10（02）：7-9.

On Teaching Reform of TRIZ of Traffic Engineering under the Background of Emerging Engineering

YANG Yang，SUN Zhi-yuan，LIU Zhuo

（College of Metropolitan Transportation，Beijing University of Technology，Beijing，100124，China）

Abstract：Focusing on the requirements of new engineering construction for the cultivation of innovation ability of college students，and improving the coupling between TRIZ courses and traffic engineering major，this paper discusses the reform of TRIZ course teaching for traffic engineering under the background of new engineering construction.Through the reform of teaching content and teaching model，students can not only learn the course knowledge，but also learn the innovative methods to solve the complex traffic engineering problems，which meets the requirements of innovative，research-based learning and talent training to serve the construction of a powerful traffic country.

Key words：TRIZ;traffic engineering;emerging engineering construction