基于TRIZ理論的創新教育與功能材料課程教學的深度融合

周振君 羅偉華 叢培良 許培俊

摘 要：培養具有創新能力的高素質人才對創新型國家的建設具有重要意義。將高等院校的課程教學與創新教育有效融合是培養高素質人才創新能力最為有效的途徑。本文探討了基于TRIZ理論的創新教育與功能材料課程教學深度融合的方法和途徑，希望為創新教育的探索帶來一定的啟示。

關鍵詞：TRIZ理論;功能材料;深度融合;教學方法

0 引言

創新是人類獨具的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的最高表現形式。創新性思維是在普通思維方式的基礎上發展起來的，后天培養和訓練對人們形成創新性思維至關重要。TRIZ理論認為，創新是有規律可循的，掌握了這些規律就能夠主動地進行創新并對創新成果加以預測。在世界各國紛紛把培養“創新型高素質人才”作為提升綜合國力的關鍵的國際背景下，我國政府提出了培養高素質人才、建設創新型國家的發展戰略。高等教育作為培養高層次創新型人才的重要基地，在建設創新型國家中擔負著重要使命。教育部規定，自2016年起高等院校都要引入創新教育。雖然高等院校已經加強了創新教育改革力度，完善了創新型人才培養方案，推進了創新課程體系構建，并已形成了若干具有代表性的創新培養模式[1-4]。然而，由于創新教育是一門新興學科，學科體系定位尚不明確，高等院校的創新教育仍然處于探索與深化階段[5]。

在高等院校中，課程教學是人才培養最為基礎的環節，是對已有專業知識的傳授，而創新教育則是培養運用已掌握的專業知識去挖掘和獲取未知知識的能力。因此，只有將課程教學與創新教育有效融合，才能實現以課程教學帶動創新教育，反過來創新教育又能夠促進課程內容和教學方法的不斷更新的良性循環。將TRIZ理論融入到“功能材料”教學中，在有限的課時學習過程中，有效整合教學資源，加強學生的創新思維培養，有助于培養出能適應未來經濟社會快速發展的綜合型創新人才。

1 功能材料知識結構與TRIZ理論的有效融合

TRIZ是俄文“發明問題的解決理論”的英文音譯“Teriya Rezheniya Izobreatatelskikn Zadatch”的詞頭縮寫。該理論是前蘇聯學者里奇·阿奇舒勒對世界各國的250萬份高水平發明專利進行綜合研究，分析了各種技術發展與進化遵循的規律模式、各種解決技術矛盾和物理矛盾的創新原理和法則，進而歸納為實現創新的40條創新原理。

“功能材料”是為材料類專業本科生開設的一門專業發展課程。由于功能材料是發展信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料，世界各國對其研究極為活躍，競爭十分激烈，相關的新技術、新專利大量涌出。然而，目前功能材料課程采用的教學方式大都是教師為學生指定一本教材和多本參考書，教師對教材進行詳細講解。這種學生被動接受的教學方式限制了學生創新意識的形成與發展。雖然教師在授課過程中，都會添加一些近年來功能材料最新成果，但是，在與創新教育融合方面還缺乏系統性，因此必須從教學創新入手探索新型教學方法、構建創新教育平臺。

功能材料包括電學材料、磁學材料、聲學材料、光學材料、熱學材料、力學材料、化學材料、生物醫學材料和功能轉換材料等等。各類功能材料與TRIZ理論在知識結構方面能夠產生有效融合。諸如：電磁學材料與等勢原理、中介物原理、多用性原理、嵌套原理的融合;聲學材料與機械振動原理、合并原理的融合;光學材料與曲面化原理、動態特性原理、非對稱原理、周期性作用原理、顏色改變原理的融合;熱學材料與熱脹冷縮原理、相變原理的融合;化學材料與物理或化學的參數變化原理、加速氧化原理、惰性環境原理的融合;力學材料與機械系統替代原理、氣動或液壓結構原理、柔性殼體或薄膜原理、有效作用的連續性原理的融合;生物醫學材料與復制原理、拋棄和再生原理、自服務原理、多孔材料原理、復合材料原理的融合;功能轉化材料與重量補償原理、預先反作用原理、預先作用原理、反向作用原理、空間維數變化原理、反饋原理的融合;以及與所有功能材料產生融合的未達到或超過的作用原理、廉價替代品原理、同質性原理、分割原理、抽取原理、局部質量原理、事先防范原理、減少有害作用的時間原理、變害為利原理等。

2 將TRIZ理論思維方法應用于功能材料的課程教學

在創新思維的培養過程中，引導學生打破普通思維慣性，就必須教給學生創新思維的方法。這不僅要求教師要明確創新思維的含義，還要將創新思維的方法應用于課程教學中，經過長時期的耳濡目染，學生便可將創新思維方法養成為習慣式思維方法。TRIZ理論具有解決普遍性問題的功能，綜合運用矛盾矩陣對各方面待解決問題所含矛盾進行表述分析，在矩陣中可以找到相對應的創新原理，適用于課堂教學的解決方案。

依據TRIZ理論中的“分割原則”，將課堂教學時間和不同層次的學生進行有效分割。心理學研究表明，人類注意力集中的有效時間可持續45分鐘，但是高度集中的時間為10～15分鐘左右，因此，在組織課堂教學時要將45分鐘課堂教學分成3～4個單元。將講課、演示實驗、觀看視頻、提問與測驗等不同教學方式進行有效穿插，尤其注意啟發式教學對學生創新能力的培養。當把學生看成總體，將部分分離搭建小組，讓不同層次學生共同完成難題，合作討論相互學習，學生可以在創新活動過程中感受創新方法的作用并積極去學習，提升創造的信心和動力，提高創新活動的成效。

另外，對于學生在學習過程中可能由于外界的誘惑力和有限的自制力而使得學習效率下降的問題，依據TRIZ理論中的“局部作用原理”可以通過凝練課堂教學內容、翻新各種教學方式和營造高質量的授課環境等多維度的優化，達到提高學生學習興趣的目的，進而激發出創新思維的火花。

針對教學中的難點內容，組織專題討論，擴充學習體系。TRIZ理論認為克服慣性思維最有效的系統分析模式之一就是“九屏幕法”。九屏圖不僅可以快速、有效發現超系統的位置，還能揭示沖突、矛盾和需要解決的問題。授課時針對某個問題進行談論，不僅能夠增加學習的深度，積極調動學生學習的興趣，還能拓展思維，鍛煉獨立思考的能力。

3 總結

將TRIZ理論引入課堂教學中，是體現“以學生為本”教學理念的有效手段。不僅能夠激發學生的好奇心和探索欲望，而且可以更好地鍛煉了自學能力、融會知識能力、分工協作能力、語言表達能力、科學研究能力、創新能力和終生學習能力，與此同時，讓教師在教學活動中受到學生的啟發和知識的豐富。

參考文獻：

[l]潘麗峰.對工科大學生創新能力培養的思考[J].湖南第一師范學報，2008，8（3）：67-68.

[2]岳志勇，楊曉霞，文竹.TRIZ在大學課堂教學中的應用研究[J].內蒙古財經學院學報（綜合版），2012，10（2）： 62-63.

[3]任重昕，蘇永濤.基于TRIZ理論的大學生創新能力培養[J].黑龍江高教研究，2012，30（8）：230-232.

[4]郭宇，廖文和，程筱勝.TRZI理論與理工科大學生創新能力培養[J].南京航空航天大學學報（社會科學版），2005， 7（3）：79-82.

[5]張明勤，張瑞軍，何芹，等.TRIZ教學體系的探索與實踐[J].山東建筑大學學報，2013，28（2）：272-275.