TRIZ創(chuàng)新理論在材料冶金學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用研究

龐啟航，李維娟，劉 坤，趙雪，郭 菁

（遼寧科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，遼寧 鞍山 114051）

冶金工程與材料加工工程是我國(guó)高等教育中開(kāi)展較早的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，幾十年以來(lái)，為國(guó)家的現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)出數(shù)以萬(wàn)計(jì)的復(fù)合型人才。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，鋼鐵冶金專業(yè)涵蓋若干復(fù)雜的數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基本原理，尤其是實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)更讓學(xué)生在課堂教學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中感到吃力。為了更好地提升教學(xué)效果，作者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入TRIZ創(chuàng)新理論，通過(guò)混合式教學(xué)模式，不斷改善、改進(jìn)教學(xué)方法，將復(fù)雜難懂的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)TRIZ系統(tǒng)地歸類和闡述，贏得了學(xué)生的普遍歡迎。本文從本專業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)、TRIZ創(chuàng)新教學(xué)方法相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)、基于“點(diǎn)-線-面”的TRIZ創(chuàng)新理論在材料冶金專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究三個(gè)方面予以論述，希望通過(guò)我們的研究，為TRIZ的進(jìn)一步應(yīng)用，為更好地提高課堂教學(xué)做出貢獻(xiàn)。

1 材料與冶金學(xué)院的專業(yè)學(xué)科特征

1.1 以數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)等基礎(chǔ)自然科學(xué)為機(jī)理

鋼鐵冶金專業(yè)作為傳統(tǒng)的工科專業(yè)，相比于其他工科專業(yè)或者文科、理科專業(yè)，其原理性、系統(tǒng)性更強(qiáng)。比如對(duì)于鋼鐵冶煉過(guò)程中的物理和化學(xué)變化，就需要通過(guò)相對(duì)復(fù)雜的模型，通過(guò)若干學(xué)科的綜合講解，才能讓學(xué)生理解，從礦石到鋼鐵演變的全過(guò)程。作為一名材料與冶金專業(yè)教師，不僅要具有扎實(shí)的材料科學(xué)、冶金科學(xué)專業(yè)知識(shí)，更要熟知相關(guān)的數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)基本原理，這樣才能自己有一盆水，授人一碗水[1]。

1.2 以鋼鐵冶金專業(yè)為主要課程和研究對(duì)象

幾十年來(lái)以鋼鐵冶金和材料科學(xué)為背景的產(chǎn)出層出不窮，從小小的螺絲釘，達(dá)到隱形飛機(jī)涂層，再到國(guó)產(chǎn)航母用鋼，再到港珠澳大橋建設(shè)，都凝結(jié)著鋼鐵冶金專業(yè)的學(xué)科貢獻(xiàn)。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，主干課程是材料科學(xué)和鋼鐵冶金，輔助課程是機(jī)械設(shè)計(jì)、電工學(xué)、分析化學(xué)等，也包括一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程和其他選修課程。

1.3 重視生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)

鋼鐵冶金專業(yè)是理論性和實(shí)踐性相結(jié)合的一個(gè)學(xué)科。要求在教學(xué)過(guò)程中，不僅要介紹基本的原理、組成、構(gòu)造等，更要將這些理論應(yīng)用到具體的生產(chǎn)實(shí)踐中。因此，除了必要的課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)必不可少。也要求學(xué)生能夠走進(jìn)企業(yè)和工廠進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，不斷增加閱歷，豐富技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為將來(lái)能夠服務(wù)社會(huì)做好前期準(zhǔn)備工作。

2 TRIZ創(chuàng)新教學(xué)方法相比于傳統(tǒng)課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

2.1 TRIZ理論的案例式教學(xué)能夠提供學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)效果

TRIZ起源已經(jīng)有幾十年時(shí)間，以TRIZ創(chuàng)新理論來(lái)申請(qǐng)的專利不計(jì)其數(shù)。在課堂教學(xué)過(guò)程中，將真實(shí)的、具體的應(yīng)用案例，在課堂教學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行講授，所取得的教學(xué)效果是非常好的。面對(duì)著真實(shí)的情景式例子，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情，有的學(xué)生甚至課下加入了教師的課題組，在教師的指導(dǎo)下，通過(guò)使用TRIZ創(chuàng)新理論來(lái)申請(qǐng)了專利，再通過(guò)學(xué)生之間的相互介紹，就會(huì)營(yíng)造非常好的學(xué)習(xí)氛圍，也會(huì)帶來(lái)巨大的科研產(chǎn)出[2]。

2.2 TRIZ理論的邏輯性思維使學(xué)生更容易消化知識(shí)難點(diǎn)

材料與冶金專業(yè)教學(xué)過(guò)程中，有許多難理解的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于這部分講授，有的教師采用思維導(dǎo)圖等新方法，取得了不錯(cuò)的教學(xué)效果。然而對(duì)于如何進(jìn)一步將知識(shí)點(diǎn)予以分解，是許多一線教師面臨的難題。使用TRIZ邏輯思維方法，可以讓學(xué)生了解知識(shí)點(diǎn)的由來(lái)、構(gòu)成及后續(xù)的學(xué)習(xí)方法，知其然，更知其所以然。

2.3 TRIZ理論的互動(dòng)性使師生之間密切了聯(lián)系，鍛煉了學(xué)生獨(dú)立思考能力

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是以教師為主的，課堂氣氛比較沉悶，同學(xué)更缺乏動(dòng)手動(dòng)腦鍛煉的機(jī)會(huì)。TRIZ案例式課堂，氣氛非常活躍，教師通過(guò)引導(dǎo)、啟發(fā)、解釋等手段，使學(xué)生能夠積極融入課堂教學(xué)全過(guò)程。同時(shí)緊張的師生關(guān)系也得到緩解，新型師生之間朋友關(guān)系也得到確立。

3 基于“點(diǎn)-線-面”的TRIZ創(chuàng)新理論在材料冶金專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

筆者所在的教學(xué)團(tuán)隊(duì)一直致力于將TRIZ創(chuàng)新理論應(yīng)用于課堂教學(xué)中，通過(guò)近年取得的一些非常好的經(jīng)驗(yàn)，我們梳理后，概況為如下幾個(gè)方面：

3.1 基于一個(gè)創(chuàng)新思維“靈感點(diǎn)”的TRIZ創(chuàng)新理論設(shè)計(jì)

在平時(shí)課堂教學(xué)過(guò)程中，我們善于啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)問(wèn)題的思考，有的時(shí)候圍繞某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，經(jīng)常讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)散式思維，同時(shí)借助于TRIZ理論中不同的模塊，將這些小想法、某個(gè)靈感點(diǎn)與模塊相對(duì)應(yīng)，探究是否能帶來(lái)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。對(duì)于平時(shí)不愿意動(dòng)手動(dòng)腦的同學(xué)，我們也積極鼓勵(lì)其進(jìn)行模仿。如果遇到某個(gè)比較有創(chuàng)新性的想法時(shí)，我們會(huì)積極進(jìn)行后續(xù)探討和驗(yàn)證，爭(zhēng)取把想法變成現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)產(chǎn)出[3]。

3.2 以若干條學(xué)習(xí)主線貫穿的TRIZ混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

在專業(yè)課教學(xué)過(guò)程中，教師是以一條教學(xué)主線來(lái)開(kāi)展的。為了激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，在課堂教學(xué)之前，我們?yōu)槊课煌瑢W(xué)分配了一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，幾個(gè)同學(xué)同時(shí)又構(gòu)成了學(xué)習(xí)訓(xùn)練小組，小組以一條學(xué)習(xí)主線為引導(dǎo)，不同組間的學(xué)習(xí)任務(wù)存在一定不同，但相互間有著密切的聯(lián)系。通過(guò)學(xué)習(xí)互助、學(xué)習(xí)激勵(lì)、學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)等模式，激發(fā)了每位同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)也贏得了非常好的學(xué)習(xí)反饋和教學(xué)效果[2]。

3.3 針對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，以擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面為目標(biāo)的綜合性創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在教學(xué)過(guò)程中，教師發(fā)現(xiàn)每個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和學(xué)習(xí)能力是不盡相同的。針對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差的同學(xué)，教師在課前為其布置了準(zhǔn)備練習(xí)，使其上課的時(shí)候能夠跟上班級(jí)總體學(xué)習(xí)進(jìn)度。對(duì)于學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，有更多學(xué)習(xí)熱情的同學(xué)，在課后為其布置一定的擴(kuò)展題目。同時(shí)在課下，專業(yè)教師也會(huì)結(jié)合自己的科研課題，對(duì)有意愿的學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)和培訓(xùn)，通過(guò)多種多樣的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，諸如創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、挑戰(zhàn)杯等國(guó)際國(guó)內(nèi)比賽，同學(xué)們收獲了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，也為自己積累了更多的成績(jī)和閱歷。

3.4 對(duì)TRIZ創(chuàng)新理論應(yīng)用與實(shí)踐的審視和反饋

將TRIZ創(chuàng)新理論融入課堂教學(xué)過(guò)程，經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐取得了非常好的效果。通過(guò)不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為首先TRIZ創(chuàng)新理論非常好，但是要靈活使用，要與具體的教學(xué)情境相結(jié)合。同時(shí)重視對(duì)教學(xué)產(chǎn)出的總結(jié)和反饋，不斷提高對(duì)TRIZ創(chuàng)新理論的掌握程度和對(duì)課堂教學(xué)的掌控及對(duì)學(xué)生的后續(xù)幫扶。

4 結(jié)語(yǔ)

做好人才培養(yǎng)不僅是高校的責(zé)任，更是一線教師的神圣義務(wù)。在教學(xué)過(guò)程中一定要多總結(jié)、勤思考，用更好的方法、最新的理論來(lái)提高課堂教學(xué)效果，為學(xué)生的成長(zhǎng)成才，貢獻(xiàn)自己的一份力量，為社會(huì)的進(jìn)步履行自己的使命和責(zé)任。