基于TRIZ理論的創(chuàng)新人才培養(yǎng)探析

摘要：以“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”這一課程教學(xué)為典型案例，探討了TRIZ理論應(yīng)用于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的可行性與重要意義。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；人才培養(yǎng)；TRIZ理論；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

0 引言

創(chuàng)新是一個民族進(jìn)步的靈魂，是國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動力。面對當(dāng)前國際金融危機(jī)帶來的大學(xué)生就業(yè)困難的挑戰(zhàn)，為了提高大學(xué)生的就業(yè)能力，如何高速、高質(zhì)量地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、技術(shù)應(yīng)用能力、職業(yè)適應(yīng)能力、社會適應(yīng)能力、創(chuàng)新意識和科技創(chuàng)新能力，使之既具備專業(yè)知識，又具有較強(qiáng)的實踐動手能力、職業(yè)適應(yīng)能力和科技創(chuàng)新能力，成為我國高等教育界研究的一項重要內(nèi)容。

創(chuàng)新來源于創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，它反映了事物本質(zhì)屬性和內(nèi)、外在聯(lián)系，是一種新穎的、廣義模式的、可物化的心理活動，可通俗理解為人們從事創(chuàng)新時頭腦中發(fā)生的思維活動，具有主動性、目的性、預(yù)見性、求異性、發(fā)散性、獨創(chuàng)性、突變性等特征。創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)人的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力為基本價值取向的教育，是素質(zhì)教育的一項重要內(nèi)容，同時也是實現(xiàn)素質(zhì)教育的基本途徑和有效方法。在創(chuàng)新教育過程中，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。授之魚、不如授之以漁。在創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方面，向?qū)W生們傳授并使之掌握一套相對系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)新理論，對開拓學(xué)生的視野、提高創(chuàng)新能力會大有幫助。

探索提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的方法的努力從來就沒有停止過，并已取得了許多可喜的成果，如頭腦風(fēng)暴法、6-3-5法、奧斯本檢核表法等。但這些方法在實際表現(xiàn)中并沒有預(yù)期的好，其主要原因是人們在發(fā)明創(chuàng)新中所使用的手段大多是手工的、無正式方法的、不協(xié)調(diào)的，雖然這些手段可有效地借用跨專業(yè)的知識、思維導(dǎo)向和集體智慧，但實質(zhì)只是一種最好的試錯法，所提供的管理模式也不能確保成功，所產(chǎn)生的效果不可避免地要受到團(tuán)隊成員個性和環(huán)境的影響。人們在尋找一種更加有效的創(chuàng)新方法，即當(dāng)人們進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題時，只需遵循一定的科學(xué)方法和法則，就能迅速實現(xiàn)新的發(fā)明創(chuàng)造或解決技術(shù)。在這種背景下，創(chuàng)新原理系統(tǒng)體系——TRIZ理論應(yīng)運而生。

1 TRIZ理論的基本概念與基本觀點

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)由前蘇聯(lián)著名發(fā)明家G.S.Altshuller及其同事提出，目的是找出人類在發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則。他們研究分析了世界近250萬件高水平的發(fā)明專利，綜合了多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則后，建立起TRIZ理論體系，發(fā)現(xiàn)了其中一條重要規(guī)律：將已有解決方法建立知識庫，問題可通過選擇類似的方法得到解決(類推)；而對于一些從未遇到過的問題(創(chuàng)新性問題)，也可以從現(xiàn)有專利中總結(jié)出設(shè)計的基本原則、方法和模式，通過應(yīng)用這些方法和原則加以解決，同時反過來又可擴(kuò)展類似問題的知識庫。綜合運用這些規(guī)律，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程，還能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。

TRIZ理論的基本概念有兩個：技術(shù)矛盾和物理矛盾。所謂技術(shù)矛盾是指在一個技術(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)一個參數(shù)被優(yōu)化時，另一個參數(shù)就會變差，例如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性與有效性這兩個參數(shù)，當(dāng)信息傳輸所占用的有效資源減少(有效性提高)時接收信息的正確率(網(wǎng)絡(luò)的可靠性)會降低。物理矛盾則是指同一個參數(shù)的兩個互相對立的特性，如溫度的冷與熱，幾何尺寸的長與短，計算機(jī)指令的定長格式與非定長格式。

運用TRIZ理論進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新的關(guān)鍵是找出矛盾，分析矛盾是技術(shù)矛盾還是物理矛盾，然后利用不同的TRIZ工具，通過類比思考的方式，找到解決矛盾的思路。技術(shù)進(jìn)化的過程就是不斷解決矛盾的過程。

TRIZ理論提出了求解創(chuàng)新問題的工具和方法：

(1)矛盾矩陣和40項創(chuàng)新原則。Altshuller從4萬個發(fā)明專利中發(fā)現(xiàn)只有39個參數(shù)可以形成技術(shù)矛盾，將它們置于一張表的行和列中構(gòu)成39×39的矛盾矩陣；并總結(jié)了40項創(chuàng)新原則，對每個矛盾分別給出了幾項創(chuàng)新原則。研究人員只需根據(jù)矛盾直接選用相關(guān)原則就可找到解決問題的辦法。對物理矛盾，TRIZ通過分隔矛盾加以解決。主要分隔原則包括空間分隔、時間分隔、部分與整體分隔、按條件分隔。

(2)物質(zhì)場分析與76項標(biāo)準(zhǔn)解決方法。物質(zhì)場分析是TRIZ對與現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)問題建立模式的重要工具。技術(shù)系統(tǒng)中的最小單元由兩個元素及元素問傳遞的能量組成，可執(zhí)行一個功能(功能被定義為兩個物質(zhì)(元素)與作用于它們中的場(能量)之間的相互作用)。為了快速構(gòu)造物質(zhì)場模式并解決基于技術(shù)系統(tǒng)演化模式的標(biāo)準(zhǔn)問題，TRIZ提供了76個標(biāo)準(zhǔn)建模和解決方法。

(3)ARIZ算法與求解問題步驟。在TRIZ理論中，通過解決創(chuàng)造性問題的算法ARIZ逐步實現(xiàn)問題過程化求解。問題求解包括9個步驟：①分析問題；②分析問題的模型；③描述理想的最終結(jié)果；④利用外部物質(zhì)和場外資源；⑤利用知識庫解決物理沖突；⑥如果問題沒有得到解決，改變或重新描述問題；⑦分析消除物理沖突的方法；⑧將所求出的原理解具體化；⑨分析全過程的合理性。

2 TRIZ理論對創(chuàng)新活動的支持

創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)與提高是一個漫長的過程，這決定了創(chuàng)造教育是一個由淺入深的實施過程，不能一蹴而就。在傳統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)法中，試錯法效率低下，而且浪費驚人，其它如聯(lián)想類推法、反向探求法、組合創(chuàng)新法、知識鏈接法等過于依賴人的悟性、靈感或個體的心智經(jīng)驗，具有很大的隨機(jī)性和偶然性，可操作性不強(qiáng)，常人不易獲得成功。與以往的傳統(tǒng)創(chuàng)新技法相比，TRIZ理論是一種迥然不同的創(chuàng)新方法論，它把創(chuàng)新提升到了方法學(xué)的高度，在創(chuàng)新者尋找解決方案的過程中引導(dǎo)他們的思維，尋求簡單有效的解決方案，盡快、盡早地剔除復(fù)雜而效率不高的解決方案，從而找出更高效的解決途徑。因此，TRIZ理論不僅為發(fā)明創(chuàng)造提供了一種行之有效的工具和方法，更重要的是TRIZ遵循創(chuàng)新活動的客觀規(guī)律，為創(chuàng)新思維產(chǎn)生的主體(人)規(guī)劃一種有利于創(chuàng)新的重要素質(zhì)和工作方法。學(xué)習(xí)和領(lǐng)悟這種方法對創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有重要意義。

TRIZ理論對創(chuàng)新活動的支持主要體現(xiàn)在：引導(dǎo)設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)新思維、促使設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)新思維、幫助設(shè)計人員進(jìn)行創(chuàng)新思維。

TRIZ理論具有以下幾個特點：

第一，廣泛的適用性。TRIZ理論具有普遍性的創(chuàng)新方法和規(guī)律，可廣泛應(yīng)用到多個技術(shù)領(lǐng)域。

第二，通用、統(tǒng)一的求解參數(shù)。TRIZ理論通過矛盾矩陣對不同問題中所包含的各種矛盾進(jìn)行統(tǒng)一、明確的描述，在矩陣的每一個節(jié)點上找到與該對矛盾相對應(yīng)的創(chuàng)新原理，然后應(yīng)用40條創(chuàng)新原理來啟發(fā)人們尋找解決方案。

第三，規(guī)范、科學(xué)的創(chuàng)新步驟。TRIZ創(chuàng)新原理提供了統(tǒng)一的創(chuàng)新步驟和思路，即將特殊問題歸結(jié)為TRIZ的一般性問題，然后應(yīng)用TRIZ帶有普遍性的創(chuàng)新理論和算法尋求標(biāo)準(zhǔn)解法，并在此基礎(chǔ)上演繹形成初始問題的具體解。

TRIZ理論已經(jīng)在歐美和亞洲發(fā)達(dá)國家、地區(qū)的企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，大大提高了創(chuàng)新的效率。據(jù)統(tǒng)計，應(yīng)用TRIZ理論與方法，可以增加38％～100％的專利數(shù)量并提高專利質(zhì)量和高達(dá)60％～70％的新產(chǎn)品開發(fā)效率。韓國的三星電子2003年在67個研究開發(fā)項目中使用了TRIZ理論，節(jié)約了1.5億美元，產(chǎn)生了52項專利技術(shù)。我國的中興通訊公司作為國內(nèi)首家引入TRIZ理論的企業(yè)，僅對來自研發(fā)一線的25名技術(shù)骨干進(jìn)行了為期5周的TRIZ理論與方法培訓(xùn)，就在21個技術(shù)項目取得了突破性進(jìn)展，6個項目已申請相關(guān)專利。

3 TRIZ理論在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用

創(chuàng)新理論和實踐都證明，創(chuàng)新能力是人的一種潛能，是人人都具有的一種能力，這種能力可以經(jīng)過一定的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到激發(fā)和提升。與其他活動一樣，創(chuàng)新也具有自身一套內(nèi)在的規(guī)律和方法。熟知和掌握創(chuàng)新規(guī)律與原理對于提升創(chuàng)新水平和效率都具有重要的價值。相比其它創(chuàng)新理論，TRIZ理論更具有普遍性、實用性和可操作性。因此，在教學(xué)中以TKIZ理論指導(dǎo)創(chuàng)新，是創(chuàng)新教育改革中的一條值得探索的途徑。將TRIZ理論應(yīng)用于教學(xué)，可從以下兩方面著手。

(1)課堂內(nèi)，將現(xiàn)有學(xué)科知識點與TRIZ理論相結(jié)合。

每講完一個基礎(chǔ)理論，進(jìn)行創(chuàng)新思維技法和思維方法的訓(xùn)練，可以采用TRIZ理論中40個發(fā)明創(chuàng)造原理中的一個方法，讓學(xué)生相互啟發(fā)，激發(fā)他們的聯(lián)想思維、想象思維、靈感思維，要求學(xué)生對基礎(chǔ)理論進(jìn)行發(fā)散思維，指出他們想象中的應(yīng)用，激活他們的創(chuàng)新意識，進(jìn)而得到創(chuàng)新的成果。例如，“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”一課中，一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)有三個主要的組成部分：

①若干個主機(jī)，它們向各用戶提供服務(wù)；

②一個通信子網(wǎng)，它由一些專用的結(jié)點交換機(jī)和連接這些結(jié)點的通信鏈路所組成；

③一系列的協(xié)議，這些協(xié)議是為在主機(jī)之間或主機(jī)和子網(wǎng)之間的通信而用的。

由此可見，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)劃分正好應(yīng)驗了TRIZ理論中40個發(fā)明創(chuàng)造原則中的第一個原則“分割原則”：(a)將物體分成獨立的部分；(b)使物體成為可拆卸的；(c)增加物體的分割程度。

在講解完計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成時，可以利用第三個原則“局部性質(zhì)原則”(a.從物體或外部介質(zhì)(外部作用)的一致結(jié)構(gòu)過渡到不一致結(jié)構(gòu)；b.物體的不同部分應(yīng)當(dāng)具有不同的功能；c.物體的每一部分均應(yīng)具備最適于它工作的條件)來分析計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個涉及計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)等多個方面的復(fù)雜系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)體系就是為了完成計算機(jī)之間的通信合作，把每臺計算機(jī)的功能劃分成有明確定義的層次，并固定了同層次的進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰之間的接口及服務(wù)，將各層次進(jìn)程通訊的協(xié)議及相鄰層的接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

又如，寬帶連接線水晶頭制作時，為了避免發(fā)生錯誤，直通線纜的水鏡頭兩端排序可以看到每對的顏色都不同。每對纏繞的兩根芯線是由一種染有相應(yīng)顏色的芯線加上一條只染有少許相應(yīng)顏色的白色相間芯線組成。四條全色芯線的顏色為：棕色、橙色、綠色、藍(lán)色。這就很好地體現(xiàn)了第32個原則“改變顏色原則”(a.改變物體或外部介質(zhì)的顏色；b.改變物體或外部介質(zhì)的透明度；c.為了觀察難以看到的物體或過程，利用染色添加劑；d.如果已采用了這種添加劑，則采用熒光粉)。

(2)課堂外，開設(shè)第二課堂，強(qiáng)化實訓(xùn)教學(xué)。

重視實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力。為此，首先要深化課程設(shè)計的改革。實踐環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起著重要作用。實踐課程采用興趣組合、團(tuán)隊合作、相互幫助和啟發(fā)的方式，使學(xué)生在實踐過程中激發(fā)對學(xué)科的興趣，對現(xiàn)有的問題提出創(chuàng)新性解決方案。其次進(jìn)行實驗內(nèi)容的改革，將實驗課程分為驗證性、綜合性、設(shè)計性等幾類，加強(qiáng)綜合性和設(shè)計性實驗的開設(shè)，這些實驗不再是書本知識的簡單重復(fù)，只有加入自己的創(chuàng)新思維才能完成實驗內(nèi)容。實驗過程中放手讓學(xué)生去做，并尋找盡可能多的與實際問題相關(guān)的設(shè)計性實驗，如《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》一課中的路由算法編程，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等。同時允許實驗失敗，幫助學(xué)生分析原因，結(jié)合TRIZ理論中的相關(guān)原理總結(jié)教訓(xùn)。

結(jié)合專業(yè)優(yōu)勢，構(gòu)建第二課堂，積極鼓勵學(xué)生參與創(chuàng)新活動，支持學(xué)生參加各級挑戰(zhàn)杯的競賽活動。例如由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面的教師精心研制的創(chuàng)新性和探索性的實驗項目，推薦參加項目立項、申報、審批、公示以及學(xué)生選修等方面工作，或吸收優(yōu)秀的本科生參與到教師的課題中來，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會閱讀外文資料，學(xué)會查閱和檢索最新的文獻(xiàn)，收集整理研究資料，在創(chuàng)新實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過第二課堂活動，可在豐富學(xué)生生活的同時，激發(fā)他們的實際創(chuàng)新能力。

4 結(jié)束語

TRIZ理論是一種建立在技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化規(guī)律基礎(chǔ)上的問題解決系統(tǒng)，同時也是一個創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系理論。以往的教學(xué)工作過于重視強(qiáng)調(diào)專業(yè)知識的傳授，缺少科學(xué)思維、科學(xué)方法方面的引導(dǎo)和訓(xùn)練。因此，在強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新人才培養(yǎng)、注重提高創(chuàng)新能力的今天，在教育和人才培養(yǎng)體系中推廣TRIZ理論，對提高學(xué)生對創(chuàng)新活動的認(rèn)識和對創(chuàng)新方法的把握上，提高自身的創(chuàng)新能力有著重要的意義。有理由相信，當(dāng)越來越多的學(xué)校引入TRIZ理論時，創(chuàng)新型的學(xué)生會越來越多；當(dāng)越來越多的企業(yè)運用TRIZ理論時，創(chuàng)新型的企業(yè)會越來越多；當(dāng)越來越多的國人了解TRIZ理論時，創(chuàng)新型的思維會擴(kuò)散到社會的各個角落。