基于TRIZ理論的醫學物理學實驗教學方法研究探索*

邢 娟 秦 丹 戰麗波 閆 鵬

(濱州醫學院基礎醫學院 山東 煙臺 264003)

1 TRIZ理論和創新理論的重要意義

TRIZ，即“發明問題解決理論”(TRIZ是俄語含義的單詞首字組成，英文譯作Theory of Inventive Problem Solving，簡稱TIPS)，是前蘇聯天才阿奇舒勒與其他科學家一起，經過50多年對數以百萬計的專利文獻和自然科學知識進行研究、整理和歸納，建立起來的一整套系統化的、實用的、解決發明問題的理論和方法體系，同時也是一個創新能力培養體系理論[1～4].TRIZ理論是具有科學性和實踐性的解決問題的方法，在很多領域的改革創新以及重大問題的解決中發揮重要作用.起初只是應用于傳統的工程領域，在當代已經擴展到理學、醫學、管理學、教育學、文學等各個學科領域,在教育領域也被很多理工類學科專業應用到教學改革中[5,6].

其次，盡管將基金目標限定在基礎設施建設等領域體現了方向明確的特點，但是也應當兼顧收益性的考量。一些高新技術、高附加值、高產能的項目也應當獲得該基金的支持[23]。為了提高投資效率和回報率，可以圍繞重點行業設立子基金，組建專業性較強的子基金運營團隊，并建立有效的激勵機制。

基于TRIZ理論的教學新模式有利于學生創新思維的開發和創新能力的培養，為創新人才培養提供新的思路[7].

2 醫學物理學實驗教學的特點和存在問題

醫學物理學實驗是一門嚴謹的科學，在培養學生創新能力及動手能力等方面有著不可替代的作用[8].作為大一新生最早開設的實驗，教學過程存在許多問題：

停車供需失衡是各大醫院普遍存在的問題，醫院工作人員通勤出行和就醫人員出行選擇私家車的比例越來越大，再加上醫院內部空間有限，停車問題本身就很突出。省人醫西側道路十分狹窄且毗鄰住宅區，北面緊鄰高校區，東面緊鄰醫院，都沒有通行條件，南面的出口又是城區主干道。醫院的停車需求加上周邊的日常停車需求，導致周圍道路停車位的緊張，路邊隨意停車現象嚴重，極大地阻礙了道路的交通通暢。

(1)學生學情發展使得他們對深奧的原理、概念理解和接受有一定的困難.

以單獨附件形式進行碳信息披露的企業碳信息指數要顯著高于以年度報告形式進行碳信息披露的企業。在進行了碳信息披露的696個樣本中，有364個樣本是以企業社會責任報告等單獨附件的形式對外披露節能減排信息，有332個樣本是以企業年度報告的形式對外披露節能減排信息。以單獨附件形式進行碳信息披露的企業碳信息指數的平均值為0.3997，而以年度報告形式進行碳信息披露的企業碳信息指數的平均值為0.2503。進一步，從獨立樣本t檢驗的結果看，其顯著性（雙尾） 為0.01，即P=0.01＜0.05，表明以單獨附件形式進行碳信息披露的企業碳信息指數要顯著高于以年度報告形式進行碳信息披露的企業。

3.2.1 在預先作用原理指導下，對實驗教學預先作用

(3)學生對實驗的重要性認識不夠，積極性不高.

3.3.1 利用反饋原理，凸顯考核的意義

我校醫學物理學實驗教學自2017年獨立設課，學分1，30學時/周學時2，實驗考核獨立進行.實驗課程如何更好地在培養學生綜合素質、科學思維能力和創新精神等方面發揮作用，是實驗室面對的新課題.實驗室基于TRIZ理論的研究，對醫學物理學實驗教學方法進行了積極的探索.

3 基于TRIZ理論的實驗教學改革研究

在分析實驗教學的現狀、存在的問題以及學生的學情發展的基礎上，根據醫學物理學實驗課時和教學大綱的要求，遵循TRIZ理論解決問題的方法，以創新原理分析和解決問題，對實驗教學內容的設置、實驗教學過程的實施及考核辦法等方面，進行了研究和探索，如圖1所示.

3.1 用TRIZ理論優化實驗教學實驗內容設置

獨立設課后，實驗課時增加，實驗內容也做出相應的調整，實驗室探索將TRIZ理論的分割原理和組合原理配合使用，對實驗項目進行組合和分割，使知識貫通，易于知識的前后銜接和知識框架的構建.TRIZ分割原理其內涵核心是將分析對象的整體構成劃分為具有獨立功能的若干單元，或是理解為將一個完整的系統整體劃分為若干獨立的子系統;運用這種思維方式來分析目標對象，可以使分析更加具體而清晰，使解決問題的思路更加透徹[9]；同時，TRIZ創新原理認為，在空間和時間上，將相同的物體或相關的操作加以組合，可以提高系統的性能[10].根據課時和教學進度，分割和組合兩種創新原理配合使用，將實驗內容在近30個基本實驗項目中精選15個，按理論學習順序開設，同時增加了醫學傳感器相關的實驗內容；基本將實驗內容分割為力、電磁、光、綜合4個模塊，以1+4+1+4+1+4方式開展，即每個模塊4個實驗，每兩個模塊之間有1個綜合性實驗前后銜接；后一周的實驗內容，在知識點和操作技術等方面很多是基于前一實驗學習而得出的經驗；例如電學模塊的“示波器原理與使用”實驗內容，對后續的“共振法測量聲速”實驗熟練使用示波器進行測量至關重要；“長度測量”實驗需要學生掌握的各種量器測量讀數、誤差處理，是后續“液體表面張力系數測定”“液體粘滯系數測定”等實驗中的基本操作內容.經過這樣的分割組合，前后呼應，內容連貫，使知識和操作經驗具有一定的系統性.

3.2 用TRIZ理論指導實驗教學的開展和實施

根據實驗教學過程中存在的問題，用TRIZ理論指導實驗教學的開展和實施，實驗室做出了一系列的嘗試和探索.

(2)學生動手能力較差，實驗操作很大程度依靠老師的講解和指導.

預先作用原理指的是預先對物體施加必要的改變[10]，我們也重視預先作用給整個教學過程帶來的事半功倍的作用，預先完成部分工作，使得實驗教學能進入良好的開端.

想到年少的夢，竟然如此蒼白。紫云瞧不起林志，女人味太濃了，生來就不是做大事的。林志沒有正式工作，在學校做勤雜工，負責修剪校園里的花草。

(1)實行理論-實驗集體備課制.理論教學與實驗教學教師每周集體備課，便于授課統一和銜接，預作實驗、分析誤差并及時發現儀器問題.

實驗考核是實驗教學的重要組成環節，考核成績由兩部分組成：3次對分易成績，占總分30%；期末實驗操作考核成績，占總分70%.

3.2.2 用局部性質原理指導分層次教學

一方面，需要找到造成醫保費用增加或減少的根本原因，以此確認其變化是否為合理變化，例如由于病種的就診人次增加導致的醫保費用增長就屬于合理增長，醫療機構對于此類病種費用的增長應予以支持和理解。如若醫保費用的變化是由于不合理用藥、重復檢查等造成的，醫院則應對責任科室和此類行為進行處罰和干預。此外，也不能僅以醫保費用增長或減少作為醫保控費的考核指標，還應從其他方面考慮醫保費用增長的合理性，避免鞭打快牛打擊科室對醫保控費的積極性。

多用性的目的是使一個物體具備多項功能.理論教學與實驗教學是教學系統不可分割的有機統一，實驗室選擇部分專業實行理論-實驗一體化教學，將理論教學和實驗教學安排在同一時段并且在實驗室進行，4節課一個單位，2學時理論課后進行2學時實驗.一體化教學，時間安排緊湊，學習效率高；且充分利用了實驗室儀器進行演示實驗；受限于實驗室空間和時間，一體化教學僅限于個別小專業的小班授課，目前只在眼視光、影像技術、假肢矯形3個專業的3個小班展開.

農民集體成員代表訴訟的法律構造應當以增加訴訟激勵為旨歸，鼓勵最為適格的集體成員擁有足夠的激勵完成制度預期，通過創設排除訴訟障礙的各種具體規則增加集體成員的預期凈收益，從而提升集體成員提起代表訴訟的積極性，否則集體成員代表訴訟將形同虛設且難以實現保護農村集體財產的立法目標。

在教學過程中，打破傳統學號順序分組的傳統，學生自由組合成立學習小組，每組3～4人，所有實驗項目的開設均以學習小組為單位開展，要求小組成員相互協作，各盡所能，小組成員共同給出實驗報告.經過一學期的共同實驗過程，每位小組成員都盡力為小組共同實驗發揮作用，以使整個小組達到最佳狀態，取得最好結果.通過觀察，學習小組為單位的實驗過程，與以往學號分組的方式相比，前者成員能更好地投入實驗過程，配合默契，協作友好，實驗進度和效果、數據處理和實驗報告的書寫都有很大進步.

3.2.3 動態特性原理指導下，注重學生自主學習能力培養

小米以“高配置、低價格”的概念迅速吸引大眾眼球，形成小米的競爭優勢。低價高品質符合手機發燒友的胃口，這一新的理念也讓小米手機在市場上迅速占有一席之地，獲得了可觀的利潤。

TRIZ理論認為，調整物體或者環境性能，使其在工作的各個階段都達到最優狀態[11].基于專業、個體在實驗的理解能力、操作能力和解決問題的能力存在很大差異的實際，在動態特性原理指導下，根據學生的實際情況及學習意愿，積極鼓勵學生進行探索性的學習，提高學生自主學習的能力，為不同專業、不同層次學生提供了更多的資源.例如，在“液體黏滯系數測定”實驗中，除了規定使用的測量儀外，實驗室又額外提供了兩種液體黏滯系數測量儀，學有余力的學生可在完成規定實驗內容后，選作多光電門和變溫測量等其他方式的實驗，并對實驗結果進行對比，分析各種實驗方法的優劣、產生誤差的原因和解決方法并修正，使這部分學生更好地掌握了激光光電門的原理及調節技巧.

3.3.2 利用分割原理，嚴格實驗操作考核

1.2.4 血壓測定方法:受試者座位安靜休息5 min后使用水銀柱式血壓記測量右上臂血壓。間隔1~2 min后測量2次,若2次測量結果差別比較大(5 mm Hg以上),再次測量取后2次均值。

所有實驗項目全部實現多媒體教學，充分利用慕課、優質教學視頻等中介物資源；實驗室也自主拍攝了部分教學視頻，用于指導學生實驗和實驗室開放.

3.2.5 利用多用性原理，使實驗室和實驗教學發揮更大的作用

TRIZ理論指出物體的不同部分各具不同的功能；物體的每一部分均應具備最適于它工作的條件，處于完成各自動作的最佳狀態[9].實驗教學過程同樣需要利用局部性質原理，重視學生的自我發展和自主學習能力的培養，使每個學生在教學過程中，均能通過合理的組合、引導、鼓勵達到學習的最佳狀態.

3.2.6 以反饋原理為指導，在教學系統中引入反饋

實驗教學全過程，指導教師重視學生的提問，注重信息及時交流反饋[12]，及時發現教學中的問題并調整；學生各班級建有QQ學習交流群，學校也建有網絡教學平臺，在這些媒體上，師生可以即時溝通交流,教師答疑解惑的同時也有利于對自身教學水平的提升.

3.2.7 根據嵌套原理，注重加強物理學與醫學的交叉融合

實驗教學過程注意以醫學應用為目標，將物理學與醫學相互嵌套，讓學生全方位地體會到醫學與物理學的聯系，極大激發學生學習興趣,調動學生學習主動性和提高教學質量[13].

(1)注重與醫學的交叉融合.實驗項目講解過程中加入醫學應用和知識拓展，做到物-醫融合，學有所用(圖2，圖3).例如，液體表面張力系數測定實驗過程中，啟發學生思考純凈水里加入了洗潔精后表面張力系數變化的原因，引導出表面活性物質的概念，再進一步關聯臨床引入肺泡表面活性物質與表面張力關系，進而引入醫學案例——新生兒呼吸窘迫綜合征，分析肺通氣過程中如何維持肺泡的正常功能，以鞏固加深對表面張力性質的理解；楊氏模量測量實驗中，注重引入楊氏模量與骨科學以及人造骨相關知識的結合，通過圖片和動畫展示臨床中脛骨中段骨缺損內固定治療方案、脊柱側彎的矯正以及利用應變指標衡量藥物對骨質疏松的治療效果.

(2)注重學生臨床知識的積累.培養和引導學生加強對臨床應用等知識的積累，打好臨床基礎.例如由實驗所學內容進而引入臨床常用檢測方法和儀器的相關知識，又如“醫學傳感器”實驗，2學時的實驗安排了心電傳感器和溫度傳感器2個模塊，同時，實驗室另外提供了4套傳感器實驗儀，為學生開放了肺功能參數測試、脈搏波波速測試、握力測試、血壓測試等項目；實驗室正積極籌建虛擬實驗室以開設更貼合專業、聯系臨床的虛擬實驗項目，如靜脈穿刺虛擬實驗、空氣栓塞等實驗(圖4).

3.3 用TRIZ理論改變實驗考核實踐方式

(2)學生預習實驗，寫出預習報告.為避免學生盲目實驗，做到有的放矢，實驗室要求學生每次實驗前兩天，上交該次實驗的預習報告；報告中可針對預習過程中不理解的知識點以及分析預見可能影響實驗結果的問題，向教師提出疑問，教師批閱，對比較集中的問題記錄，并于實驗課時給予重視和解答.

(4)部分實驗教師缺少醫學知識背景支持，在教學過程中醫學知識的聯系和滲透比較少，對學生將物理原理與醫學的應用融合的引導不夠.

通過對分易系統，給學生3次平時答題的機會，每次對分易成績為10分，3次成績累加.這種答題方式，基于促進學生自主學習的目的，針對實驗的重點，要求學生及時系統、歸納所學知識并檢測知識的掌握.對分易系統在學生提交答題后能立即統計分析出學生答題情況，教師可根據系統給出的反饋找出教學過程的問題，及時給予解決和糾正.經過對分易答題檢測，學生既能鞏固所學知識，及時查缺補漏，又能將最終考試成績的壓力分散，重視平時學習和積累.

3.2.4 基于借助中介物原理，重視傳統教學方法和輔助教學手段的結合

期末實驗操作考核部分成績70分，由學生抽取實驗項目，在規定時間內完成考題要求操作,監考教師當場給出成績并記錄.考核監考、評分的教師與授課教師有效分離，即在考核過程中教師與學生是非對應授課關系的師生.這種將考核系統主要元素分割的方式，嚴格了考試過程，公平公正.

3.3.3 利用自服務原理，激勵學生進步

自服務原理又稱為自服務法，指物體在執行一項有益的輔助功能時必須實現自助服務[2],即通過輔助或維護功能，為自身服務[9].實驗考核的根本目的，就是為學生服務，我們把幫助學生發現自身存在的問題、促進學生的全面發展作為考核的終極目標[14].通過考核這一手段，激發學生學習的積極性和主動性，輔助學生通過考核，樹立學習的動力和自信.

3.4 課余創造條件利用TRIZ理論促進學生的創新思維的培養

在大學生培養中，引入基于TRIZ的創新理論，培養大學生的創新思維，提高大學生對創新活動的認識和對創新方法的把握，對提高大學生創新能力具有重大意義[15].基于TRIZ創新理論，實驗室在課余做了以下嘗試：

3.4.1 實驗室開放和實驗技能拓展

盡可能保證實驗室開放的時間并且注重綜合性實驗的開設，為學生提供儀器設備和實驗耗材，學生以自主學習為主，選做感興趣的項目；對學習能力比較強的學生，可以很大程度起到拓展技能的作用，例如，針對“液體表面張力系數測定”實驗，學生可以自主制定實驗方案，探究通過以硅壓阻力敏傳感器測量數據的過程中，吊環水平對實驗結果的影響，以及研究數字電壓表讀數變化與對應的力的變化關系.

寫這點時，偉翔有異議，他說：“我哪敢啊？養活老婆孩子可是我應盡的義務。”我滿意地親了他一下，說：“這種心態就對了。還有，不能動不動就提離婚，不能有當陳世美的心思，想也不行！”

課程導師制由牛津大學首創，目的在于培養全面發展和綜合能力的人才隊伍。大學生在大學的求學生涯中，接觸到同一個專業任課教師的時間往往較為短暫，很難與教師們建立長期和諧的融洽關系，尤其是大一新生，他們的課程多以基礎課為主，甚至接觸不到專業教師，導致學生們的專業認同感較差，因此有必要全面實行課程導師制度。

目前關于“三新”經濟統計方面，由于起步較晚，相應的制度體系尚不健全，人員配置不足，對“三新”經濟行業了解不深入，經費支持不夠，組織力量相對薄弱，在統計規范、指標、標準、流程和方法等制度建設方面缺乏統一完善的規定，從而影響開展規范化程度。在統計調查方面，調查技術相對滯后，調查成本較高，調查方法創新性不足，造成增加了很多基層壓力，調查對象配合程度不夠，對“三新”統計內容缺乏深入了解，部門之間配合銜接度不夠，從而增加了重復統計負擔，加大了統計核算難度。

3.4.2 支持大學生科技創新及參與科研

實驗室積極承擔了多項學校大學生科技創新和團隊活動，為這些學生提供創新平臺的儀器支持和實驗指導；鼓勵學生積極參與教師的科研團隊，培養初步的科研素質.實驗室教師在實驗教學過程中，積極發現和吸納有求知探索精神的各專業學生加入自己的科研團隊，并在科研項目中指導、分配給學生部分科研工作任務，以培養學生嚴謹踏實的學習心態和科研素質.例如，獲得多項發明專利的實驗室教師吸納多名學習參與專利的研發工作，并在研發過程積極以TRIZ理論為基礎，引導學生創新思維，使這些學生的思維方法和解決問題的能力都有了很大提升.