TRIZ理論融入電氣自動化技術專業教育的應用研究

黃文靜 張 茜 李俊婷

（河北工業職業技術學院，石家莊 050000）

21世紀以來，制造業面臨著全球產業結構調整帶來的機遇和挑戰。制造業作為重要支柱產業和優勢產業，是經濟發展的工業脊梁。隨著“中國制造2025”的提出，制造業進入了新的發展階段，該行業的轉型升級迫在眉睫[1]。智能化生產是制造業轉型升級的現實需求，也是制造業高質量發展的有力保障。同時，由于智能化生產對人才隊伍建設提出了更高的要求，通過對企業實地調研發現，企業的升級改造，不僅需要大量的一般技能人員，更急需具有較強創新能力的電氣自動化控制系統維護、調試、設計、開發的創新型技能人才。

現有電氣自動化技術專業的教育普遍偏重電路基礎、電機及電氣控制、自動控制原理等理論學習，實訓課程大部分為驗證性實訓，學生只需按部就班的完成課堂教學和實訓即可。這種教學模式使得學生思維比較被動，不能獨立地思考和創新。另外，雖然學校普遍開設有創新創業課程，但都獨立于專業課程之外，學校設置的創新創業課程沒有和專業課程相結合，導致學生將創新理論應用到實踐中的能力不足。這些原因均會使畢業生存在對新工藝和新技術的再學習能力不足的情況，從而導致企業應對產業轉型升級以及技術革新的能力不足，無法及時應對生產過程中電氣自動化控制系統運行時所遇到的復雜實際問題。

因此，要培養創新型技能人才，需要促進專業教育與創新創業教育的有機融合，在專業課程教學中融入發明問題解決理論（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch，TRIZ），將企業實際產品融入專業課程，使學生的創新意識、創新思維和創新能力都能夠得到充分的發展。為了向高職電氣自動化技術專業提供創新型技能人才培養對策，本文將TRIZ理論融入電氣自動化技術專業課程中開展教育，以培養學生精益求精的工匠精神，使學生具備解決復雜實際問題的能力、批判性思維能力以及較強的創新能力。

1 TRIZ理論應用背景

TRIZ理論是蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）在1946年創立的發明問題解決理論，TRIZ理論可以指導人們產生創新思維和實踐方式，從而實現高效創新[2]。早在20世紀60年代，蘇聯就已將TRIZ理論廣泛應用于工程領域中，并將其作為大學的專業必修科目開展教學[3]。20世紀90年代，TRIZ理論流入西方，并受到了西方學者的極大重視，以該理論為基礎的研究和實踐得以迅速普及和發展，耶魯大學、麻省理工大學等歐美發達國家的一些知名院校開始應用TRIZ理論開展創新教育。麻省理工學院的一項實驗數據表明，學習TRIZ理論的學生比沒有學習該理論的學生創新能力提高了近一倍[4]。

我國也于近年引入了TRIZ理論，雖然相比其他西方國家較晚，但由于其發展迅速，目前在清華大學、北京理工大學以及河北工業大學等全國多所院校均開設了TRIZ創新教育課程，并利用TRIZ理論開展創新創業教育，國內很多專家學者也針對TRIZ創新教育如何進行人才培養開展了研究[5]。然而，雖然我國對于TRIZ理論應用到創新創業課程中已有一定的研究，但是并沒有將TRIZ理論依托企業實際產品開展教學，且將TRIZ理論結合到各專業的專業課程中的研究較少，導致學生的創新能力和將TRIZ理論應用到實踐中的能力不足，因此TRIZ創新教育在我國仍還具有很大的發展潛力。目前，TRIZ理論已發展為世界上指導創新發明的最優工具之一，學習和領悟這種方法將對培養大學生的創新能力具有重要意義。

2 TRIZ創新理論融入電氣專業教育的構建思路

為解決目前我國高職院校創新創業教育與電氣自動化技術專業課程結合較少，以及沒有將TRIZ創新理論融入專業課開展教學，使學生的創新能力不足或畢業生無法創造性地應對生產過程中自動化控制系統運行時所遇到的復雜情況的問題，本文從以下5個方面研究如何將TRIZ理論融入電氣自動化技術專業課程中開展教育，從而為電氣專業人才培養提供依據，深化產教融合、校企合作，更好地服務制造業智能化升級轉型。

2.1 打造高水平結構化師資隊伍

首先，要建設一支高水平的教學師資隊伍，需要制訂教師成長計劃、開展教學團隊成員創新方法培訓和研討，團隊全員要接受教學法、課程開發、信息技術應用等專題培訓，并參與專業建設全過程，還需要積極推進“三教改革”，定期到企業實踐，并學習專業領域先進技術。同時，針對TRIZ的40個發明原理共同討論分析，以研究其在課程教學、授課知識點和學生創新能力提升中的應用。其次，深化校企合作，堅持“引進外來與培育本來”相結合的原則，積極拓寬團隊教師來源，并把“具有3年以上企業工作經歷且具有高職以上學歷的人員”作為團隊引進重點，聘請TRIZ導師及企業專家指導學生實習實訓。再次，通過校企共建，引入企業生產新技術、新工藝、新規范，應用TRIZ創新方法為企業開展技術技能創新、先進技術應用和新產品研發等工作。最后，不斷提高教師自身的素質和創新水平，引領創新教師團隊建設，以提升教師的教育教學能力。

2.2 構建科學分類的課程體系

圍繞立德樹人，將創新創業理論貫穿到人才培養的全過程，構建科學分類的課程體系。團隊教師可以按照電氣自動化技術專業的人才培養方案，將課程分為基礎教學、專業教學、拓展教學這3大教學模塊。同時，這3大教學模塊又可細分為公共基礎課程、專業基礎課程、專業核心課程、專業拓展課程、職業證書拓展以及頂崗實習等6個課程體系模塊。通過分析不同課程模塊TRIZ創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型，從而有針對性地研究如何融入TRIZ創新理論開展教學。例如：針對電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術等課程涉及邏輯推理較多的問題，可多采用TRIZ創新方法中的類比法、歸納法、形態分析法、演繹法等方法開展教學；對自動控制原理、傳感器與檢測技術等課程涉及非邏輯推理教學內容較多的問題，可采用TRIZ創新方法中的形象思維法、聯想法、逆向思維法等方法開展教學。

2.3 開發面向企業真實生產環境的教學模塊

以學生的職業能力提升為主線，通過深入行業企業調研以及與企業合作，引入企業的新技術、新工藝、新規范和典型案例，同時將維修電工、自動化系統集成與運維、電氣控制系統開發與設計等與職業技能等級標準和電氣工程師職業資格標準有關的內容融入專業課程教學，并將其轉化為課堂教學資源。結合課程特點和TRIZ創新方法中的分割理論，將教學分為多個面向企業真實生產環境的教學模塊，并在各個模塊中融入TRIZ創新方法，使學生能夠使用專業知識及TRIZ創新方法共同解決企業案例，以培養復合型技術技能人才，提高學生的創新能力、就業競爭力和發展潛力。例如：PLC應用技術課程可以開發自動往返工作臺控制、混液控制、恒液位控制以及恒溫控制等多個企業真實案例教學模塊；傳感器與檢測技術課程可以開發液位檢測、溫度檢測、流量檢測以及壓力檢測等實際教學模塊；自動化生產線控制技術課程可以開發供料站控制、加工站控制、裝配站控制、分揀站控制、輸送站控制以及機械手搬運等模塊；電機與電氣控制課程可以開發電動機點動控制、電動機正反轉控制、電動機星三角降壓啟動以及電動機能耗制動控制等模塊。

2.4 教學內容融合TRIZ理論

電氣專業的專業課程大都涉及到電路、信息、機械和網絡等技術，將此類課程結合TRIZ理論開展教學，并將教學內容與TRIZ理論融合，從而引導學生使用TRIZ理論解決實際問題，可以使學生的創新意識、創新思維和創新能力都得到充分的發展。以PLC技術應用課程為例，傳統的PLC技術應用課程一般由課堂理論教學和實訓實踐教學組成，其中課堂部分是為了讓學生掌握理論知識，實踐教學大部分為驗證性實驗，對于實驗中遇到的問題，大部分學生缺乏自主思考，只是為了實驗而實驗，不能很好地培養學生的創新能力。為解決傳統的PLC技術應用教學過程中存在的問題，培養學生解決問題和創新的能力，將TRIZ創新融入了教學中，具體應用方式如下所示。

在課前，可利用TRIZ創新原理，將預習內容設置成一個或多個矛盾問題，使學生通過預習發現這些矛盾，引導學生體會矛盾問題。在課中，針對各個教學模塊設計包含初始控制方案確定、元器件選型、基本程序設計、最終電路方案確定以及上機調試等全流程的教學方案，在教學過程的不同階段分別引入TRIZ創新理論創造性地提出問題，引導學生利用TRIZ技術矛盾和物理矛盾構建技術矛盾和物理矛盾矩陣，并引導學生使用具體的創新原理或矛盾分離方法提出相應控制方案。在課后，由學生自主填寫工作日志，完成工作總結，然后由教師針對各組同學的任務完成情況進行打分和評價，并將本節課的教學資料上傳到網絡課堂，使學生可以自主復習。通過這樣的教學模式，將TRIZ創新理論串入到課前、課中、課后的每個環節，從而在教學內容中完全融入TRIZ創新理論，充分培養學生的創新意識、創新思維和創新能力。

2.5 創新實踐活動

通過對TRIZ創新理論方法和工具的使用，引導學生在不斷分析問題、解決問題的過程中積累經驗，并鼓勵學生將知識應用于實踐，如開展科技類社團活動、科研課題、專利申請等活動，鼓勵學生參加全國“TRIZ杯”大學生創新方法大賽、“互聯網+”大學生創新創業大賽以及“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等創新設計類競賽活動，以激發學生創新的興趣和動力，在實踐過程中提高學生的創新能力、動手能力和解決實際問題的能力。

3 結語

本文針對目前我國高職院校將TRIZ創新理論融入專業教學中較少，學生創新能力不足的問題，從打造高水平結構化師資隊伍、構建科學分類的課程體系、開發面向企業真實生產環境的教學模塊、教學內容融合TRIZ理論以及創新實踐活動等5個方面探索在電氣自動化技術專業中如何將TRIZ創新方法融入教學，從而培養學生的精益求精的工匠精神、職業領域的精湛技藝、批判性思維能力以及較強的創新能力。在此基礎上，深化產教融合和校企合作，同時為電氣專業人才培養提供依據，從而更好地服務于制造業智能化的升級轉型。