摘要:TRIZ理论是目前国际上广为流行的创新设计理论和方法,它已经逐渐得到国内诸多科研结构、公司和专家的重视,它不仅广泛应用于工程技术领域,也正逐步应用于管理、艺术、社会和高校等诸多领域。本文重点讨论TRIZ理论在高校教学中的应用,为高校学生提供创新的理论,而创新活动可以使TRIZ理论在实践中得到检验。
关键词:TRIZ;高校教学;创新
随着高等教育改革的不断深入,高校对教学方式进行了一系列的教学改革,其中,高校已经意识到创新教育的重要性。创新教育的开发可从培养创新意识、提高创新能力、加强创新实践等方面着手。发明问题的解决理论(TRIZ),能够向学生提供一套系统的创新理论和科学思维方法,对开拓学生的视野、提高创新能力大有帮助。运用TRIZ理论,可改变学生的思维方式,使学生从多个角度思考问题和解决问题,从而提高学生的创造力。
一、TRIZ理论
1. TRIZ理论的产生
TRIZ是什么?它是俄文缩写转换为拉丁文字,其意义为“发明问题解决理论”, 其拼写是由“发明问题的解决理论”(Theory of Inventive Problem Solving)俄语含义的单词首字母(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch)组成,在欧美国家也可缩写为TIPS,也有中国专家给它取了一个中国化的名字叫“萃智”理论。
TRIZ理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1946年创立的, Altshuller也被尊称为TRIZ之父。1946年,Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作,在处理世界各国著名的发明专利过程中,他总是考虑这样一个问题:当人们进行发明创造、解决技术难题时,是否有可遵循的科学方法和法则,从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢?答案是肯定的!Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样,都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡,是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律,就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。以后数十年中,Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下,前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体,分析了世界近250万份高水平的发明专利,总结出各种技术发展进化遵循的规律模式,以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则,建立一个由解决技术,实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系,并综合多学科领域的原理和法则,建立起TRIZ理论体系。
2. TRIZ理论主要内容
TRIZ理论体系的主要内容包括技术系统进化法则、最终理想解(Ideal Final Result,IFR)、40个发明原理、物理矛盾和分离原理、39个通用工程参数和阿奇舒勒矛盾矩阵、物—场模型分析、发明问题的76个标准解决方法、发明问题解决算法(ARIZ)、科学和技术效应数据库等九个方面。
3. TRIZ理论核心思想
现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面:
首先,无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式。
其次,各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。
再次,就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。
4. TRIZ理论解决问题的方法
在利用TRIZ解决问题的过程中,用户首先将事件表达成为TRIZ问题,然后利用TRIZ中的工具,如发明原理、标准解等,求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解(Analogous solution),最后用户再把该解转化为领域的解或特解。
(1)把问题看成体系——把问题看成是个技术系统,把问题本身也看成分层次的问题体系,最大限度的利用可以利用的空间和时间资源去解决矛盾,多角度多层次地看待面临的问题和可行的解决力案。
(2)设想理想的解决力案——这是以“技术体系的发展逐步趋于理想化”的观点为基础的。在了解技术系统发展方向后,就要设想理想的解决力案,然后寻找实现的方法。
(3)解决矛盾——TRIZ理论已成功地找到具体的指导原则,特别是39矩阵表和40条发明原理,物质场分析模型和76个标准解,发明问题解决算法等,如果分析出矛盾,TRIZ就可以有效而迅速地得出突破性的解决力案。
二、TRIZ理论在高校教学中的应用
在国外,TRIZ理论和方法已经发展了50多年,是创新发明、产品研发等领域的得力助手,已成为一套解决实际问题的成熟理论和方法体系。如今已在全世界广泛应用。在俄罗斯(从前苏联开始),TRIZ理论一直被作为大学专业技术必修科目,而且还设置有TRIZ理论的研究生专业方向,在美国、北欧等国家的许多大专院校也都分别开设了创新教育或类似课程,这些大学都将TRIZ理论列为工程设计方法学的核心课程,以培养学生创造性解决问题的思维和能力。
TRIZ理论引入中国是最近10年间的事情,其发展余地很大,以培养应用型技能人才为宗旨的高职院校,已经意识到加强创新教育的重要性。在一次高职高专院校的会议上,70多所高职院校的领导表示希望引人TRIZ理论培训。将创新理论教育与高职的实践教学紧密结合起来,培养的人才不仅具有较强的动手能力,而且头脑思维灵活,富有创意。
TRIZ是解决发明创新问题最有力的理论工具,而CAI(计算机辅助创新)是解决发明创新问题最有力的信息化工具,二者的结合解决了无数的工程难题,也为高校创新教育提供了现实路径。
国内已经有北京理工大学、北京化工大学、北京工业大学、天津大学、东北林业大学、西南交通大学等30多所高校与安世亚太公司合作,引人TRIZ和CAI开展创新教育。其中,北方工业大学运用TRIZ理论的创新原理和技术系统进化法则等工具,借助Pro/Innovator软件,对创新大赛中关于网球拾球器的概念设计难题提供了诸多解题思路,并取得奖项。目前,我国高校中开展的TRIZ理论相关教育,主要有两种形式:一是开设选修课或与高校开设的设计类课程相结合,选修课一般32个学时,学生修完可获得2～3个学分;另一种形式是以TRIZ理论为指导,结合CAI,辅助学生进行毕业设计,或辅助有课题的在校师生进行创新设计。
在开设TRIZ课程或进行毕业设计时,教师要求学生提交具体问题,在学习期间运用TRIZ理论获得解决方案。在此过程中,学生的创新思维被激发,一大批成果脱颖而出。2007年4月,北京联合大学在毕业设计中引入CAI高校解决方案,学生全部顺利完成毕业论文撰写和答辩,其中机械工程及自动化专业学生刘峰完成的“手机电池弹片塑料热熔焊接机设计”已经提交专利申请;天津工业大学2004年下半年开始在创造学课程中开展创新能力拓展培训,20余名大学生在校期间就申请了专利;东北林业大学31名博士、教授在TRIZ师资培训的过程中,申请了两项专利。
三、TRIZ理论在高校中的应用意义
TRIZ理论以其良好的可操作性、系统性和实用性在全球的创新和创造学研究领域占据着独特的地位。在经历了理论创建与理论体系的内部集成后,TRIZ理论正处于其自身的进一步完善与发展,以及与其他先进创新理论方法的集成阶段,尤其是已成为最有效的计算机辅助创新技术和创新问题求解的理论与方法基础。
实践证明,在高校中运用TRIZ理论,开展创新教育,学生的创新思维被激发,可大大加快学生的创造发明的进程。它能够帮助学生系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,不会错过各种可能,而且它能够帮助学生突破思维障碍,打破思维定式,以新的视觉分析问题,进行逻辑性和非逻辑性的系统思维,还能根据技术进化规律预测未来发展趋势。
四、TRIZ理论在高校推广的建议
1. 开展宣传教育,提高教育界特别是高校对TRIZ创新理论重要性的认识
要创造条件,举办TRIZ理论的讲座,开展培训活动,制造舆论,使广大师生认识TRIZ理论的重要性,了解其重要作用,提高他们应用TRIZ理论的积极性。
2. 组织力量,聚集队伍
开展TRIZ理论的探索研究,尽快培养出TRIZ专家,为广大高校研究应用TRIZ理论提供指导和帮助。
3. 培养有志于应用TRIZ理论解决创新实际问题的志愿者
在有条件的专业中开展TRIZ理论的研究应用试点,争取突破,以点带面,推动全部。
4. 积极开展TRIZ理论在非工程技术领域的应用工作
虽然TRIZ理论现在主要应用于工程技术领域,如产品的设计制造,但随着人们对TRIZ理论认识的不断深化,国外已有不少机构将TRIZ理论成功应用于经济、管理、教育等非工程技术领域的案例。为此,在教育技术领域,我们也应开展TRIZ理论应用的尝试。
5. 加强计算机辅助创新工作,为TRIZ理论深入广泛的应用提供技术支撑
国内外的经验证明,TRIZ理论的深入推广也有赖于计算机辅助创新技术的支撑。为此高等学校、科研院所和计算机软件企业要在开展CAD,CAM等的基础上,进一步开展计算机辅助创新(CAI)工作,加强计算机辅助创新软件的开发,搞好与TRIZ理论的配套应用,为TRIZ理论深入广泛的应用提供技术支撑。
6. 积极创造条件
在高等学校开设TRIZ等创新理论课程,培养学生的创新思维,提高他们的创新能力。
7. 开展TRIZ研究应用的交流
充分利用有关科技创新信息资源导航平台,及时获取TRIZ等科技创新信息,定期召开研讨会,在条件成熟时建立有关学术组织或网站。
TRIZ理论不仅为发明创造提供了一种行之有效的工具和方法,更重要的是TRIZ理论通过遵循创新活动产生的客观规律,为创新思维产生的主体规划一种有利于创新的重要素质和工作方法,学习和领悟这种方法将对培养大学生的创新能力具有重要意义。创新教育是一项实实在在的科学活动,既需要政策和制度保证,又需要正确运用科学理论作指导,采用科学的方法,才能达到“事半功倍”的效果,现代高校创新教育必须依靠科学的方法作为理论指导,有目的地、系统地培养学生的创新意识和创新工作习惯。
参考文献:
[1]姜台林.创新问题解决实践[M].桂林:广西师范大学出版社,2008.
[2]杨清亮.发明是这样诞生的:TRIZ理论全接触[M].北京:机械工业出版社,2006.
[3]徐克庄.TRIZ理论的研究应用概况[J].杭州化工,2008.
(东莞理工学院城市学院)