基于TRIZ的機制專業(yè)項目導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索與實踐

傅云峰 胡新華

【摘 要】 針對當前高等院校工科類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中存在的問題，金華職業(yè)技術學院機械制造與自動化專業(yè)通過開展基于TRIZ的項目導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐，實行“創(chuàng)新課堂、交叉學科”的課程體系、推進創(chuàng)客教育在導師制的應用、引入TRIZ理論創(chuàng)新工具、鼓勵學生參加學科技能競賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題等主要環(huán)節(jié)在內(nèi)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革實施路徑，實踐結果顯示這一機制有效提高了學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

【關鍵詞】 TRIZ；導師制；創(chuàng)新人才；培養(yǎng)實踐

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。當前在全球范圍掀起了新一輪的工業(yè)轉型升級競賽。[1]科學研究與技術創(chuàng)新能力已經(jīng)成為工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的核心競爭力。人才戰(zhàn)略是決定國家經(jīng)濟社會發(fā)展的關鍵因素，核心是創(chuàng)新型人才。[2]高等院校肩負著培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任，加強培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力已經(jīng)成為當前高校工科類專業(yè)教學與改革的前沿課題。機械制造與自動化專業(yè)是典型的工科類專業(yè)，機械創(chuàng)新設計是一項發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力、確定設計方案、完成設計圖紙、開展樣機制作的實踐活動。[3]創(chuàng)新方法是創(chuàng)新思維、創(chuàng)新設計的前提和鑰匙，現(xiàn)代工程創(chuàng)新設計方法有很多，如俄國的TRIZ理論、德國Beitz的工程設計學、美國Sul的公理化設計理論等。相對于其他設計方法，TRIZ理論作為一種系統(tǒng)化的創(chuàng)新方法學，具有較高的可操作性和實效性，得到了大力推廣和應用。

一、TRIZ理論

TRIZ（俄文：теории решения изобрет-ательских задач），意為“發(fā)明問題解決理論”，是由前蘇聯(lián)專家Genrich Saulovich Altshuller及其領導的研究小組通過對全球250萬件高水平發(fā)明專利進行分析和提煉之后，總結出來的指導人們進行發(fā)明創(chuàng)造、解決工程難題的系統(tǒng)化的創(chuàng)新方法學。[4]TRIZ理論的主要工具包括沖突矩陣法、76個標準解、ARIZ、40個發(fā)明原理、39個通用工程參數(shù)等。自從Altshuller提出TRIZ理論，六十多年來很多學者對其進行了研究、發(fā)展和進化。Remy Houssin等通過建立一種定性評價矩陣的方法，[5]實現(xiàn)一種自適應的TRIZ方法，以幫助設計師做出更加合理的決定。TRIZ理論已經(jīng)在全球引起廣泛的關注和研究。德國的世界500強企業(yè)，如西門子、寶馬等公司大量運用TRIZ理論，同時成立專門的機構負責TRIZ理論的培訓和應用。在工程創(chuàng)新教育中引入TRIZ創(chuàng)新理論方法同樣已成為高等院校工科類專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的熱點課題。廣州大學的江帆通過比較耦合式TRIZ工程創(chuàng)新教育模型與融入式TRIZ工程創(chuàng)新教育模型，得出了融入式TRIZ工程創(chuàng)新教育模型更能體現(xiàn)TRIZ理論與創(chuàng)新教育融合的結論。[6]

二、高校創(chuàng)新教育現(xiàn)狀分析

高校作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的主要場所，一直不遺余力地采取各種措施提高大學生的創(chuàng)新能力，如開展科技創(chuàng)新項目、舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)講座、組織科學技術競賽活動等。這些措施在很大程度上激發(fā)了學生的創(chuàng)新意識，提高了學生的創(chuàng)新能力，但是仍存在一些問題。第一，重結果，輕過程。學校的評價體系把創(chuàng)新的重點放在了活動舉辦或者科技比賽的結果上，而輕視了指導老師在項目和比賽指導過程中發(fā)揮的重要作用。第二，缺乏創(chuàng)新方法與工具。當今社會經(jīng)濟快速發(fā)展帶來的價值取向偏好，導致缺少對學生的創(chuàng)新思維訓練，缺乏有效的創(chuàng)新方法和工具作為引導。第三，缺少創(chuàng)新課程與交叉學科?，F(xiàn)有的專業(yè)課程教學體系在知識的呈現(xiàn)和表述上相互孤立，缺少橫向、縱向交叉滲透，容易形成學生在不同課程學習過程中的“知識孤島”。

三、TRIZ理論在項目導師制中的探索與實踐

針對高校在工科類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中存在的問題，金華職業(yè)技術學院機械制造與自動化專業(yè)，通過開展基于TRIZ的項目導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)的探索與實踐，以探索TRIZ理論在創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中的應用與成效，具有實踐指導意義和教學研究意義。

1、設置“創(chuàng)新課堂、交叉學科”的課程體系，凸顯創(chuàng)新能力和工程實踐能力的培養(yǎng)

機械制造與自動化專業(yè)在設置《工程圖學》、《工程力學》、《機械原理》、《機械設計》等課程的基礎上，添加了“科技創(chuàng)新能力模塊”課程，包括：《產(chǎn)品創(chuàng)新設計》、《創(chuàng)新與專利申請》等課程。再通過設置綜合性項目課程，對創(chuàng)新能力和工程實踐能力進行“小循環(huán)”培養(yǎng)。設置《機械工程項目綜合訓練》、《工藝實習及夾具設計》兩門課程對機械設計能力和制造工藝能力兩項能力的融合進行“小循環(huán)”培養(yǎng)，最后通過《專業(yè)創(chuàng)新實踐》、《頂崗實習》、《畢業(yè)綜合實踐》對綜合能力進行“大循環(huán)”培養(yǎng)?！岸嘀匮h(huán)”的“創(chuàng)新課堂、交叉學科”的課程體系，緊緊圍繞機械制造與自動化專業(yè)學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的提升為目標開展教學，構建符合工程教育特點的多元同心課程教學模式。

2、推進創(chuàng)客教育在導師制的應用

結合機械制造與自動化專業(yè)領域特點，通過將導師工作室或項目部整體搬遷與改造，按畢業(yè)生主要就業(yè)崗位方向，搭建智能加工島、自動化裝備制造島、機器人創(chuàng)意島、創(chuàng)意工具坊等創(chuàng)客空間，滿足學生按方向選擇創(chuàng)客空間的需求。引入創(chuàng)客文化元素，在每個創(chuàng)客空間都設置會客區(qū)、討論區(qū)、加工區(qū)、存儲區(qū)、作品展示區(qū)等，營造創(chuàng)客空間環(huán)境。在課程教學過程中基于趣味性、綜合性、挑戰(zhàn)性、新穎性、共享性精心設計創(chuàng)客項目。推行創(chuàng)客項目活動軌跡管理，學生教師人手一冊《創(chuàng)客教育軌跡管理手冊》，全程記錄創(chuàng)客項目活動中的相關信息，如創(chuàng)新點子、方案簡圖、討論記錄等。

3、引入TRIZ理論創(chuàng)新工具，提供產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法

產(chǎn)品的創(chuàng)新設計存在有效的創(chuàng)新設計工具和方法。導師在指導學生開展創(chuàng)新項目的過程中，學生對設計項目都滿懷熱情，但是遇到具體問題時往往不知所措、無從下手。因此引人TRIZ理論的創(chuàng)新工具（沖突矩陣、40個發(fā)明原理、39個通用工程參數(shù)等）來解決專利沖突和產(chǎn)品創(chuàng)新設計。TRIZ理論運用創(chuàng)造性的思維把沖突徹底消除。從具有發(fā)明性專利中提煉出的解決沖突或矛盾的“40個發(fā)明原理”，可以為學生在創(chuàng)新設計過程中遇到的結構創(chuàng)新困境和不知如何施展等困境提供一種解決技術矛盾的方法和途徑。

4、實行“導師管理、組長負責”的項目成長路徑

學生的成長路徑基于項目的開展與實施過程，指導老師為團隊指引方向。項目導師制是一種以學生為主體、項目為載體、導師為輔導的構成形式，充分調(diào)動學生的學習積極性和主動性，進而培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力和協(xié)作、創(chuàng)新、探索的團隊精神。項目以市場調(diào)研和專利沖突分析為基礎，一般以小型機電產(chǎn)品的設計、制作為主。項目具體環(huán)節(jié)一般應包含方案設計、結構設計、電氣設計、工藝編制、零件制作裝配等。

5、鼓勵學生參加學科技能競賽和申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題，提高成果轉化

一方面，鼓勵學生參與導師的科研項目，通過分析實際項目問題，指導學生應用TRIZ理論發(fā)現(xiàn)矛盾、解決問題。另一方面，鼓勵學生參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，利用TRIZ理論分析問題、設計作品，以提高作品的創(chuàng)新性和競爭性。項目的最終環(huán)節(jié)需要學生完成專利申報、作品設計說明書或論文撰寫等，以保護知識產(chǎn)權。

四、改革實踐成果

通過設置“創(chuàng)新課堂、交叉學科”課程體系，在項目導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程中，引入TRIZ理論的創(chuàng)新工具，提供產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法，金華職業(yè)技術學院機械制造與自動化專業(yè)探索出了一條導師制工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式與方法。2017年項目導師制參與學生的創(chuàng)新成果顯著，學生參加全國工業(yè)機器人技術應用競賽獲二等獎、浙江省大學生工業(yè)設計競賽獲一等獎、“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽獲二等獎、大學生機械創(chuàng)新設計競賽二等獎等各類國家級、省級競賽獲獎15項。學生作為項目負責人主持浙江省大學生“新苗人才計劃”4項，學生作為第一發(fā)明人申報專利12項等。

五、結語

金華職業(yè)技術學院機械制造與自動化專業(yè)，以提升學生的創(chuàng)新設計能力和工程實踐能力為宗旨，開展基于TRIZ的項目導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)的改革與探索。在項目導師制實施過程中，實行“創(chuàng)新課堂、交叉學科”的課程體系、推進創(chuàng)客教育在導師制的應用、引入TRIZ理論創(chuàng)新工具、鼓勵學生參加學科技能競賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題等主要環(huán)節(jié)在內(nèi)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革實施路徑。實踐結果顯示，通過開展基于TRIZ的機制專業(yè)導師制創(chuàng)新人才培養(yǎng)改革可以提高學生的創(chuàng)新能力和實踐能力，學生取得的成果顯著。該創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革與探索具有一定實踐指導意義和教學研究意義，也可為高職院校機械類專業(yè)或其他工科類專業(yè)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)和發(fā)展提供有益借鑒。

【參考文獻】

[1] 延建林，孔德婧. 解析“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”與“工業(yè)4.0”及其對中國制造業(yè)發(fā)展的啟示[J]. 中國工程科學，2015.17（07）141-144.

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[4] 劉征，潘凱，顧新建.集成TRIZ的產(chǎn)品生態(tài)設計方法研究[J]. 機械工程學報，2012.48（11）72-77.

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[6] 江帆.TRIZ工程創(chuàng)新教育理論初探[J]. 井岡山大學學報（自然科學版），2011.32（02）123-126.