高等学校 TRIZ技术创新方法课程建设的探索

高等学校 TRIZ技术创新方法课程建设的探索

周洪彬 姜学永 赵庆新 史小华 史艳国

燕山大学 河北 秦皇岛 066004

摘要：为解决高等学校创新教育缺少创新方法知识支撑、学生创新能力低的问题，将TRIZ技术创新方法引入大学课堂。依据人才创新能力的核心构成要素，确定创新方法课程的目标，选定课程内容，探索课程教学环节和考核方式，建设课程师资队伍和课程网络平台。经过几年的课程建设，特别是将TRIZ技术创新方法应用于指导本科生、研究生的创新实践，取得了较好的效果。开设TRIZ技术创新方法课程对于推动高等学校的创新教育具有重要意义。

关键词：高等学校；TRIZ；技术创新方法；课程建设；创新能力

1引言

为落实国家中长期科学与技术发展规划，推动创新型国家建设目标实现，2008年国家科技部、发展改革委、教育部、中国科协联合印发《关于加强创新方法工作的若干意见》的通知，通知指出：长期以来，我国对创新方法工作重视相对不够，科学思维培育相对落后，科技活动仍未摆脱跟踪模仿的局面，自主创新成果较少，高精尖科学仪器设备严重依赖进口，与加强自主创新、建设创新型国家的战略要求极其不相适应^[1]。通知要求“推进TRIZ等国际先进技术创新方法与中国本土需求融合”，“特别是推动TRIZ中成熟方法的培训”。该通知的印发拉开了TRIZ技术创新方法在我国推广的大幕。

在政府引导、多方参与下，TRIZ技术创新方法的推广已走过十年多历程，通过培训为企业、研发机构和高校培养了许多创新工程师，解决了大量技术难题，一定程度和范围内推动了相关领域的技术进步。尽管如此，TRIZ技术创新方法推广的范围还十分有限，很多企业、研发机构和高校的创新方法工作还处于空白。在高校的培养目标中，尽管强调学生创新能力的培养，但培养计划却没有创新方法相关知识的课程，创新教育的主要形式是组织学生参加各类创新大赛，由于缺少创新方法的指导，很多学生不知创新什么，也不知如何创新，参赛学生数量不多，参赛创新作品的创新程度不高，毕业生的创新能力普遍较低^[2,3]。

为了从根本上推动高校创新方法工作的开展，培养更多掌握TRIZ等先进创新方法的专业人才，科技部设立创新方法研究工作专项课题《多层次多模式的高校创新方法人才培育体系建设与示范》 ，组织包括重庆大学、大连理工大学、燕山大学在内的全国10所高校联合研究，主要解决创新方法游离人才培养体系之外、与专业能力培养脱节、师资匮乏、推广应用路径不畅等问题^[4]，本文主要作者参与了该课题研究，课题将于2020年底结题。

本文针对高等学校本科生和研究生的创新教育，探索创新方法课程建设，构建创新方法课程学习平台，培养本科生和研究生创新能力，为本科生参加创新大赛提供方法支持，为研究生应用TRIZ技术创新方法解决工程技术难题和高质量的完成学位论文提供方法支持和示范作用。

2课程目标、课程内容的确定及教学环节的设计

2.1课程目标设定

高等学校肩负着为国家发展和建设培养人才的重要任务。而在创新创业教育深入开展的大背景下，对人才在创新素质方面提出了更高要求。因此依据人才创新能力的核心构成要素，确定创新方法课程的目标定位是：通过课程的学习和实践，使学生拥有合理的创新方法知识结构、较强的创新意识、较好的创新思维和创新实践能力^[5]。

2.2课程内容的选择

为实现课程目标，需要选择合适的创新方法课程内容。目前国家科技部面向企业和研发机构推广的技术创新方法主要是TRIZ理论。该理论总结了发明创新的规律，解决工程技术难题具有高效性，其系统化、结构化的特点方便学生学习，因此将TRIZ技术创新方法引入大学课堂，即能满足学生创新能力培养目标的要求，又可以满足企业对掌握TRIZ创新人才的需求。在总结多年来开设TRIZ理论课程的基础上，综合考虑国家二、三级创新工程师应该具备的TRIZ知识水平、授课对象的教育层次和学时等因素，确定课程学时为32学时，课程的主要内容^[6]如下：

TRIZ的创新思维方法：最终理想解、资源分析、九屏图分析、STC算子法、金鱼法、聪明小矮人法，重点讲授最终理想解和资源分析；

技术系统进化理论：技术系统进化概念、S曲线、技术系统进化法则；

创新问题的分析方法：功能分析、因果链分析、裁剪分析；

创新问题的解决工具：技术矛盾、物理矛盾、发明原理、分离原理等矛盾问题求解工具，物场分析及76标准解求解工具，知识效应库求解工具；ARIZ算法非标准问题求解工具。

由于绝大多数研究生没有接触TRIZ的经历，所以对于本科生、研究生的课程起点是相同的，但课程的知识深度不同。76标准解、知识效应库和ARIZ算法本科生不讲，研究生仅做一般性介绍。此外在课程知识应用能力的要求、课程环节和考核方式等方面，本科生和研究生也有所不同。

根据课程目标和选定的课程内容，制定了创新方法课程的教学大纲和教学日历等相应教学文件。

2.3教学环节的设计

采用先进的教学手段和方法、设计合理的教学环节是课程目标实现的重要保证，参照企业培训的模式并结合学校的优越教学条件，课程设计了课堂理论教学、专题讨论课和课程研究项目三个教学环节。

课堂理论教学采用学习通移动多媒体教学手段，大量采用图片、动画和视频素材，改变以往以教师为主的理论“灌输”方式，增加课堂讨论环节，让学生更多的参与教学过程，激发学生的学习积极性，提高教学效果。

专题讨论课教学环节要求学生选择一个技术系统（例如自行车、眼镜等），进行技术系统进化分析，说明哪些进化法则在系统进化过程中发挥了作用，如何体现的，使学生初步掌握系统进化分析的方法；对技术系统进行组件分析、组件相互作用分析和功能分析，绘制功能模型，使学生学习和掌握技术系统的功能分析方法；分析技术系统实现功能过程中应用了哪些创新原理，具体如何体现的，理解所应用创新原理的内涵。在完成讨论课的过程中，还培养训练了学生查阅文献、阅读相关技术资料和调查研究能力。

讨论课要求学生采用分组的形式合作完成，通过课上学习、课下辅导和自己查阅相关教材和资料，完成讨论课的准备工作，提交讨论课报告，并在讨论课上讲演和进行讨论答辩。

课程研究项目是课程学习过程中一个重要的独立教学实践环节，研究生为必做，本科生选做。按照课程的总体安排，开课伊始，就向学生布置课程研究项目，要求采用自愿分组的方式进行组队，然后自行选题，题目可以来自导师，也可以选择生活中发现的问题，题目不易过大难度适中为宜。要求学生边上课边思考问题，课程结束后再给充足的时间，在下一学期进行课程项目的考核，评定课程成绩。

课程研究项目报告的内容要求包括选题的描述、问题分析（功能分析、因果分析、理想解分析和资源分析）、问题求解（至少应用两个问题求解工具）、方案评价（必须有多个方案）等四部分内容，按照TRIZ杯全国大学生创新方法大赛申报书的格式撰写课程研究项目报告并提交。

课程研究项目创造了一种情境，使学生将学到的创新方法的基本概念、原理和方法加以综合应用，达到培养学生创新能力的目的。

课程研究项目是课程所学内容的一次综合应用，对于有创意的课程研究项目成果，鼓励学生申报专利 并推荐参加TRIZ杯全国大学生创新方法大赛。

3 课程考核方式的探索

为了实现课程目标，设计可行、有效的考核方式是必要的。本课程属于素质类教育课程，按照通常的做法，课程基本没有作业，结课考核写一篇小论文或安排一次考试就算完事。但这样做，缺课现象比较严重，效果很差。为了扭转这种局面，努力实现课程目标，经过几年的实践探索，逐渐形成了以下全过程、全环节考核的方式。

出勤考核：采用减分制，旷课一次减一分，满五分取消课程资格。采用学习通的签到功能，快捷方便，通过考核使上课出勤率达到95%以上。

作业考核：根据课程内容要求，在学习通上建立作业库，课程作业成绩总分为10分，每章发布一次作业，题目类型为填空题、选择题、简答题等，主观题人工手动批阅，客观题系统自动批阅，规定作业提交截止时间，不按时提交作业系统自动记零分。

专题讨论课：制定专题讨论课方案，规定讨论课内容和具体要求，提供讨论课报告模板和演讲稿模板，制定专门的讨论课考核评分表，对提交的讨论课文档内容、格式、演讲及答辩进行全面考核，讨论课成绩30分。

结课考试：根据教学大纲的内容要求出题，开卷考试，题型有填空题、选择填空题、简答题和应用分析题，结课考试成绩为60分，该考核仅适用本科生。

课程研究项目：制定课程项目指导书，规定内容和具体要求，考核应用TRIZ理论情况、作品的创新、报告撰写、答辩表现。对提交专利的课程研究项目，课程考核成绩给予加分奖励。课程研究项目成绩60分。研究生必须参加课程研究项目考核，本科生不要求。鼓励本科生选做课程研究项目，并给予指导，直接推荐参加校级创新方法大赛。

4 课程教师团队建设

燕山大学早在2011年就开始在本科生中开设TRIZ技术创新方法课程，因此TRIZ师资队伍的建设起步较早。2018年学校参加科技部创新方法工作专项课题《多层次多模式的高校创新方法人才培育体系建设与示范》 ，又先后分五批组织教师参加河北省科技厅举办的TRIZ的集中培训，参加过培训的教师近40人，其中有10余人分别获得了国际TRIZ二或三级认证、国家二或三级级创新工程师认证，有六位教师先后为本科生、研究生开设TRIZ技术创新方法课程，绝大多数参加过培训的教师都参加了TRIZ技术创新方法大赛的指导工作，有三位教师获得了TRIZ杯全国大学生创新方法大赛优秀指导教师称号。师资队伍的建设为大学生、研究生学习TRIZ技术创新方法奠定了基础，每学年有1000余名学生接受TRIZ技术创新方法教育。

5课程网络平台系统的建设

网络的发展为创新教育提供了许多方便有效的方法和手段，是传统教育无法比拟的。集教学工具、推送工具、查询工具和交流工具组成的燕山大学创新教育网络平台系统逐渐形成。

教学工具采用学习通网络系统，在学习通上自建技术创新方法网络课程，课程资源包括电子课件、题库和大量创新作品（或产品）视频。教师利用学习通投屏技术集中授课，学生使用学习通手机移动端签到、回答提问、完成并提交作业、讨论问题、与教师进行交流、查询网上视频资源等。

推送工具采用微信公众号，课题组老师创建了燕大TRIZ爱好者学习交流平台公众号，将网上有关TRIZ的理论研究、应用案例等最新论文资料及时的推送给关注本公众号师生，目前公众号关注人数近500人，推送信息和TRIZ知识300余条。

查询工具采用燕山大学校园网，在校园网上建立内部可以使用的网上平台，平台资源主要有燕山大学创新方法师资团队信息、创新方法电子图书、大赛作品、全国历届大赛获奖信息等，可以供本校师生查询。

交流工具采用QQ，根据创新教育的大型活动需要建立QQ群，为活动过程的交流提供平台。

课程网络平台为学生提供了丰富多彩的文字、图片和视频资料，对于激发学生的创新兴趣有较多帮助。

6创新方法教学实践成果

燕山大学开设创新方法课程已近10年，课程建设得到学校主管领导和教务处等部门的全力支持，并把TRIZ内容纳入了2019年的教师培训计划中，向全校教师进行推介。该课程对于研究生为选修课，对于本科生为校级通识课，选课人数逐年增加，如图1所示。

图1 TRIZ选课人数的变化

在开课的同时，TRIZ教师团队积极引导学生进行创新实践，成立了燕山大学TRIZ社团，组织学生参加TRIZ杯全国大学生创新方法大赛，2018年开始组织燕山大学TRIZ杯大学生创新方法大赛，已连续举办三届，在全国大赛和校赛中获得的奖项统计如表1所示。

表1 TRIZ杯创新方法大赛获奖统计

注：表中斜杠/前数字全国大赛相关数据，斜杠/后数字为校赛相关数据。

应用TRIZ指导大学生创新实践，使学生的创新能力得到了提高，近三年来申请或授权发明专利和实用新型专利近百项。

将TRIZ理论应用于专业学位研究生完成学位论文的过程中，可以培养研究生正确描述工程问题、应用TRIZ工具分析求解问题的能力。应用TRIZ解决工程问题会获得创新程度更高的多个方案，通过方案评价通常会获得专利预案，使学位论文更具有创意^[7]。

结束语

本文针对高等学校创新教育缺少创新方法知识支撑、学生创新能力低的问题，将TRIZ技术创新方法引入大学课堂，在创新方法课程建设方面做了大量工作，确定了课程的内容，设计了课程教学环节、探索了课程考核方式，建设了课程师资队伍、课程网络平台。将TRIZ技术创新方法应用于本科生、研究生创新实践的指导，取得的较为明显的成果。

目前TRIZ技术创新方法课程还仅仅是一门选修课，如果有更多的教师开设该选修课，引导更多的学生、特别是研究生选修该课程，并将所学创新方法知识通过创新实践转化为创新能力，将会在大学生的创新大赛、研究生参与导师的科研课题和学位论文中取得更好的成果。

参考文献

[1] 国家科技部 发展改革委，教育部 中国科协,关于加强创新方法工作的若干意见，2008

[2] 刘红艳.全日制专业学位研究生的实践能力现状及其提升对策［J］.高教学刊,2020,3（3），19-22.

[3] 蒋 霞.理工类研究生创新能力培养现状及对策研究［J］.科学探索, 2018,3（8），64-66.

[4] 科学技术部，多层次多模式的高校创新方法人才培育体系建设与示范,创新方法工作专项任务书，

[5] 杨文强,马云阔.理工类学术型研究生创新能力内涵及影响因素研究［J］.教育教学论坛,2015,9,(39),200-202.

[6] 中国国家标准化管理委员会.创新方法应用能力等级规范［S］.2015.

[7] 高 鹏. BHI钢包混凝土组合剪力墙受压性能数值分析及理论研究[D].秦皇岛:燕山大学,2019. 10-19.

资助课题：

发明问题解决理论，河北省教育厅研究生示范课程项目，项目编号KCJSX2018029；

多层次多模式的高校创新方法人才培育体系建设与示范，科技部创新方法工作专项课题，项目编号2017IM030100.

作者简介:周洪彬(1955-)，男，吉林德惠燕山大学土木工程专业教师，教授。硕士，从事TRIZ理论教学10余年，拥有丰富的指导学生创新实践经验，2次获TRIZ杯全国大学生创新方法大赛优秀指导教师，2次担任大赛专家评委，并通过国际TRIZ二级认证和国家二级创新工程师认证。