TRIZ理論在過程流體機械課程教學中的應用

耿海洋，張晶淼，代佳鑫，王 磊

(1.哈爾濱石油學院，哈爾濱 150028； 2.中英人壽黑龍江分公司，哈爾濱 150000)

過程流體機械是過程裝備與控制工程專業的一門主干課程，作為一門專業必修課，其具有一些顯著特點。本課程教學內容繁多且涉及知識面較廣，學習內容偏重實踐，與工程實際緊密結合，既有理論計算，又有實際應用。課程內容呈現多學科交叉特點，涉及內容包含機械、化工、力學、工程熱力學等學科。本學科由于與實際工程關系密切，因此需要較多實踐教學環節，但由于總課時數較少，所以實踐教學課時量也較少，缺少實踐指導，單純進行理論教學難免會出現理論與實踐相脫節的問題，導致學生動手能力差，一旦親手操作機器便會頭腦空白、無所適從。學生在面對枯燥的課程內容時，其對教學內容的理解掌握，以及學習效率和學習興趣都會大打折扣，無法激發學生的創新意識。

創新是進步的源泉，應不斷加強創新人才建設，打造引領科學技術進步的隊伍。應明確高等教育的目標，大力開展創新創業教育[1-4]，而TRIZ理論恰好為高校的創新創業教育提供了理論基礎和技術支撐。針對過程流體機械課程自身特點，根據課程培養方案和教學大綱要求，將TRIZ理論應用到該課程的教學活動當中，利用TRIZ理論為教學實踐提供理論依據。TRIZ理論模型圖如圖1所示。

圖1 TRIZ理論模型圖Fig.1 Diagram of TRIZ theory model

1 TRIZ理論概述

1.1 TRIZ理論創立簡史

TRIZ是俄文單詞“ТРИЗ”(發明問題的解決理論)的英文縮寫，是由科學家根里奇·阿奇舒勒(G·S·Altshuler)于1946年提出的，因此阿奇舒勒又被成為TRIZ之父[5]，TRIZ創新理論不是發明方法，而是揭示創新發明的一般內在規律和原理，為創造發明提供思路，對得出的多種解決方法進行可行性評價，最終篩選出最佳解決方案。

1.2 應用TRIZ理論解決問題的一般流程

應用現代TRIZ理論解決問題一般包括四個步驟：定義問題、分析問題、解決問題和方案評價。定義問題階段重點是要準確地找出需要解決的問題并羅列出來。在分析問題階段是要對定義的問題進行全面地分析并正確識別，從而輸出關鍵問題的集合。在解決問題階段就是要對輸出的關鍵問題最終轉變為TRIZ理論問題模型，利用TRIZ理論得出解決方案。方案評價階段是對得出的眾多解決方案實行可行性及最優化篩選，評估出最佳解決方案。

1.3 TRIZ理論問題分析工具

TRIZ理論源于哲學的基本思想，經過阿奇舒勒及全世界的創新方法團體和組織不斷豐富創新和努力發展，目前已經形成了比較完整的TRIZ理論體系。應用TRIZ理論進行問題分析的工具包括：九屏圖法，應用九屏圖法目的是克服慣性思維，從全局高度分析解決問題；因果鏈分析，運用因果鏈分析的目的是找到問題根本原因，以此確定解決問題的關鍵點和著手點；物質-場分析，通過物質-場分析可以發現存在的有害功能、不足功能及過度功能等問題；此外還有40個發明原理、76個標準解及矛盾沖突分析等方法工具。實踐證明：TRIZ理論為研發人員創新設計提供了重要指導，具有很高的實用性，明顯縮短了創新時間、突破了固有思維、解決了眾多行業問題及關鍵技術矛盾等問題。

2 TRIZ理論在過程流體機械課程教學中的應用探索

2.1 將TRIZ理論用于教學內容中

過程流體機械課程內容涉及范圍廣，知識點繁多，各章節內容相互銜接性差，因此采用傳統按部就班的按章節形式授課，學生很難想象出設備的工作過程及工作原理。此時就需要夯實本專業理論知識，以增加學生專業知識的寬度和廣度。應用TRIZ理論對教學內容進行更新，需要在課堂教學中加入工程實例，使枯燥的理論知識和實際工程有機結合，激發學生學習興趣，喚醒創新意識。例如，泵是在石油化工領域應用非常廣泛的動設備，無論是在流體的輸送還是壓力提升中都必不可少，可在介紹泵的分類時補充一些實際工程領域中常用的典型泵，不僅使學生認識了基本類型的泵，還加強了其對典型泵設備的了解。

2.2 將TRIZ理論應用于教學方式中

過程流體機械是直接與工程實際相聯系的，即運用理論知識指導生產實踐。傳統教學中往往只是采用板書的教學形式，無法滿足日益發展的教學需求。依據TRIZ理論中的“聯合”原理，按照教學內容，充分將講授教學、啟發式教學、多媒體教學及工程案例等多種形式相互融合，旨在充分調動學生的學習積極性、開拓思維、發掘創新潛力。例如，在講解容積式空氣壓縮機理論工作循環和實際工作循環過程有哪些異同點時，可采用啟發式教學法并允許學生展開討論，這樣不僅充分激發了學生的好奇心還活躍了課堂氣氛。在教學手段上要充分利用現代化教學設備，實物展示、動畫演示等直觀教學方式。例如，在講解離心泵的工作原理和工作過程時，可引入離心泵的工作原理動畫，使離心泵的工作過程直觀地呈現出來，加強學生對離心泵工作原理的理解程度，最終達到事半功倍的效果。

3 結語

將TRIZ理論應用于過程流體機械課程教學中，通過改革教學內容，豐富教學手段和方法，以激發學生的創新意識、突破思維定式、沖出知識壁壘，培養學生提出問題并解決問題的能力[6]。