關(guān)于在高校實(shí)施創(chuàng)新教育的思考與實(shí)踐

韓躍武

目前，創(chuàng)新發(fā)展已上升為我國(guó)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)刻不容緩，已成為高校人才培養(yǎng)必須面對(duì)的問題。為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，需要優(yōu)化現(xiàn)有的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，結(jié)合學(xué)科、專業(yè)建設(shè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新教育內(nèi)容，建設(shè)創(chuàng)新平臺(tái)^[1]，實(shí)施創(chuàng)新教育。

一、優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程

創(chuàng)新教育是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的重要組成部分，與創(chuàng)業(yè)教育既有聯(lián)系又彼此獨(dú)立，主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識(shí)，傳授創(chuàng)新方法，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)業(yè)教育主要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識(shí)、精神和企業(yè)管理的能力。從教學(xué)實(shí)施的層面可以將創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)教育分為先后兩個(gè)階段實(shí)施。但是在實(shí)際教學(xué)中往往注重的是創(chuàng)業(yè)教育，而忽視了創(chuàng)新教育。因此，優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，首先是確保創(chuàng)新教育部分的應(yīng)有的占比，創(chuàng)新部分的內(nèi)容至少達(dá)到一半的課時(shí)。其次，創(chuàng)新教育要與專業(yè)教學(xué)相結(jié)合。專業(yè)教育是創(chuàng)新教育的根本，沒有專業(yè)教育支撐的創(chuàng)新教育，是空中樓閣。專業(yè)學(xué)習(xí)為創(chuàng)新教育奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為創(chuàng)新提供源源不斷需要解決的問題，而發(fā)現(xiàn)問題是創(chuàng)新的開始。目前的創(chuàng)新教育多數(shù)與專業(yè)教學(xué)相脫節(jié)，且對(duì)創(chuàng)新方法缺乏系統(tǒng)的介紹和研究。第三，創(chuàng)新教育需建立在一定的實(shí)踐平臺(tái)之上，缺乏實(shí)踐條件支撐^[2]，好的設(shè)想難以變成現(xiàn)實(shí)。例如，一個(gè)創(chuàng)造性的設(shè)想可以通過設(shè)計(jì)方案展示，經(jīng)過制造使之變成產(chǎn)品，這就需要實(shí)踐（制造）條件的支撐。目前的創(chuàng)新教育多停留的理論方法的學(xué)習(xí)上，缺乏制作的條件。第四，創(chuàng)新教育需要多學(xué)科、多專業(yè)的協(xié)同?，F(xiàn)實(shí)中的創(chuàng)新教育，未能多學(xué)科、多專業(yè)協(xié)同攻關(guān)，多數(shù)是教師的單打獨(dú)斗，這樣很難破除習(xí)慣性思維和傳統(tǒng)性思維的束縛，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新。因此，開展創(chuàng)新教育的第一步是學(xué)習(xí)創(chuàng)新方法。

二、創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)是創(chuàng)新教育的核心

自主創(chuàng)新，方法先行。創(chuàng)新總是與方法聯(lián)系在一起的，創(chuàng)新成果不可能在方法之外取得。因此，在科技高度發(fā)展的今天，方法論成為科學(xué)技術(shù)的中心問題之一。創(chuàng)新的方法很多，下面介紹一些主要的創(chuàng)新方法。笛卡爾說，世界上最好的知識(shí)是關(guān)于方法的知識(shí)。

圖1創(chuàng)新方法的發(fā)展

創(chuàng)新方法的種類很多，其發(fā)展可以分為三個(gè)階段^[3]。

第一個(gè)階段是基于認(rèn)知的方法，側(cè)重于人的思維規(guī)律和一般認(rèn)知特點(diǎn)的研究，形成各種創(chuàng)新方法，如智力激勵(lì)法、設(shè)問法、類比法、逆向法。第二階段是基于專利的方法，TRIZ理論是這個(gè)階段的典型方法。第三階段進(jìn)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)新階段，出現(xiàn)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新平臺(tái)，如Pro/Innovator與創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)CBT/NOVA等。下面重點(diǎn)介紹幾種常用的創(chuàng)新方法和TRIZ理論。

（一）常用的幾種創(chuàng)新方法

改進(jìn)創(chuàng)新法。改進(jìn)創(chuàng)新法是在事物原有基礎(chǔ)上通過克服缺點(diǎn)、不足，使之性能得到提升和優(yōu)化的創(chuàng)新方法。該方法的關(guān)鍵是找出現(xiàn)有事物的缺點(diǎn)和不足。

例如：粉筆有粉塵，為了克服粉筆粉塵對(duì)師生健康和環(huán)境的不利影響，人們發(fā)明了微塵粉筆。進(jìn)一步思考，是否能制造出無塵粉筆呢？或能否找到比現(xiàn)有粉筆更好的替代品呢？

又如，為了克服毛筆不易攜帶的缺點(diǎn)，人們發(fā)明了鋼筆。為了克服鋼筆容易漏墨水的缺點(diǎn)，人們又發(fā)明了寶珠筆。是否能發(fā)明比現(xiàn)在圓珠筆更好的書寫工具呢？

需求創(chuàng)新法。需求創(chuàng)新法是以人們的需要為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的方法。

例如：洗衣機(jī)的發(fā)明是為了把人們從繁重的洗衣勞動(dòng)中解放出來，電視機(jī)的發(fā)明是為了讓人們能看到遙遠(yuǎn)地方發(fā)生的事情，即實(shí)現(xiàn)古代神話傳說中的千里眼功能，電冰箱的發(fā)明，解決了人們存儲(chǔ)食物的需求，空調(diào)滿足人們對(duì)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的需要，電話滿足人們遠(yuǎn)程通話的需要，智能手機(jī)更是滿足人們通話、看視頻、購物、支付等多方面的需要。這些發(fā)明創(chuàng)造都是在為滿足人們需求的驅(qū)動(dòng)下完成的。因此尋找人類自身的需求，弄清楚我們需要的什么是創(chuàng)新的關(guān)鍵一步。

類比創(chuàng)新法。該法是由一類事物所具有的某種屬性，推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)，類比對(duì)象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。

例如，電子有波動(dòng)性就是運(yùn)用類比創(chuàng)新法提出的。光和電子都是物質(zhì)，當(dāng)時(shí)已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)是，光有波動(dòng)性（光的干涉和衍射）和粒子性（光電效應(yīng)），電子有粒子性。類比分析：既然電子和光都是物質(zhì)，那么，光具有的性質(zhì)，電子也應(yīng)該具有。法國(guó)物理學(xué)家德布羅意根據(jù)類比分析比較提出，電子也應(yīng)該有波動(dòng)性。德布羅意的物質(zhì)波假說為后續(xù)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，從而獲得了1929年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。表1反映了類比創(chuàng)新法的思想。

表1 類比創(chuàng)新法

仿生創(chuàng)新法。仿生創(chuàng)新法是通過研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能，能量轉(zhuǎn)換和信息過程，并將獲得的知識(shí)用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造嶄新的機(jī)械、儀器、建筑結(jié)構(gòu)和工藝過程的創(chuàng)新方法。例如，飛機(jī)的發(fā)明受益于鳥兒飛翔的啟示，雷達(dá)的發(fā)明是仿照蝙蝠回聲定位原理而產(chǎn)生的，這兩個(gè)發(fā)明所使用的方法都是仿生創(chuàng)新法。

設(shè)問創(chuàng)新法。設(shè)問創(chuàng)新法是圍繞現(xiàn)有事物或需要發(fā)明創(chuàng)造的對(duì)象，提出問題、解決問題，從而發(fā)明創(chuàng)造出新事物或提出新的技術(shù)方案的創(chuàng)新方法。創(chuàng)新始于問題，源于實(shí)踐。我國(guó)教育家陶行知先生關(guān)于發(fā)明的詩句：發(fā)明千千萬，起點(diǎn)是一問。智者問得巧，愚者問得笨。愛因斯坦說過，提出一個(gè)問題比解決一個(gè)問題更重要。設(shè)問創(chuàng)新法包含多種具體的方法，如和田十二法、系統(tǒng)提問法，檢核表法等。其中，檢核表法是設(shè)問創(chuàng)新法中最為典型的一種方法，是由美國(guó)創(chuàng)造學(xué)家奧斯本發(fā)明的一種方法，根據(jù)需要解決的問題或者需要發(fā)明創(chuàng)造的對(duì)象，列出有關(guān)問題，然后一個(gè)一個(gè)來核對(duì)討論，從中獲得解決問題的方法和發(fā)明的設(shè)想。下面以無人機(jī)為創(chuàng)新對(duì)象使用檢核表法。

無人機(jī)作為一種無人駕駛的航空飛行器，能在空中飛行是其最基本的功能，可視為一空中移動(dòng)工作平臺(tái)，在平臺(tái)上安裝相應(yīng)的工作設(shè)備后就能完成相應(yīng)的任務(wù)。表2是檢核結(jié)果。顯然，結(jié)果不是唯一的，不同的人，會(huì)有不同的結(jié)果。但這不會(huì)影響我們從中獲得創(chuàng)新性的設(shè)想。

表2 無人機(jī)檢核表

頭腦風(fēng)暴法。該法是在團(tuán)隊(duì)、群體中使用的一種創(chuàng)新方法，目的是集思廣益，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的集體智慧，相互啟發(fā)，尋找最佳答案。例如，有一年美國(guó)北方發(fā)生凝凍，電線、電桿被冰雪壓斷，嚴(yán)重影響通信，電信公司經(jīng)理召開會(huì)議，尋找解決辦法，要求與會(huì)人員遵守以下原則：自由思考，延遲評(píng)判，以量求質(zhì)，互相啟發(fā)。最后征求到90多條意見和建議。最后較好地解決了這個(gè)問題。

（二）TRIZ—發(fā)明問題解決理論^[4]

TRIZ是俄文“發(fā)明問題解決理論”音譯為英文的縮寫。這是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.Altshuller）于1946年創(chuàng)立的。阿奇舒勒通過對(duì)250萬份工程領(lǐng)域的發(fā)明專利分析歸納后提出了TRIZ理論。TRIZ理論是基于發(fā)明專利的理論，包含的主要內(nèi)容有：

沖突矩陣。TRIZ理論給出了40條發(fā)明原理，其中，第一條是分割，第二條是分離，第三條是局部質(zhì)量，第四十條是符合材料，并選定了39個(gè)工程參數(shù)。沖突矩陣是一個(gè)40×40的矩陣，除第一個(gè)空格（即元素₁₁）填“工程參數(shù)”外，第一行余下的39個(gè)空格由左向右依次填上39個(gè)工程參數(shù)，第一列余下的39個(gè)空格由上向下依次填上39個(gè)工程參數(shù)。其余空格（元素ij）中為一組數(shù)字或?yàn)榭?，這組數(shù)字代表解決相應(yīng)沖突的發(fā)明原理的序號(hào)。

分離原理。分離原理為物理沖突提供解決方案。分離原理有：空間分離，時(shí)間分離，基于條件的分離，整體與局部的分離。

76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解。物質(zhì)—場(chǎng)分析法是TRIZ理論中一種很有效的分析方法，任何功能的實(shí)現(xiàn)必須包含兩個(gè)物質(zhì)和一個(gè)場(chǎng)，場(chǎng)用F表示，代表能量或力，物質(zhì)用S₁和S₂表示，例如，用錘釘釘子這樣一個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，可以表示為：

阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律：如果問題的物質(zhì)—場(chǎng)模型一樣，那么解決問題的物質(zhì)—場(chǎng)模型也一樣，和問題來源于哪個(gè)領(lǐng)域無關(guān)。他總結(jié)了76個(gè)解模型，也叫76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解?？捎糜谝话銌栴}的解決。

ARIZ算法。ARIZ算法是TRIZ理論中最強(qiáng)有力的解決發(fā)明問題工具，目標(biāo)是解決物理矛盾，用于解決復(fù)雜、困難的發(fā)明問題。

產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)化理論。TRIZ理論指出，技術(shù)系統(tǒng)也有自身的進(jìn)化規(guī)律。任何技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展歷程均可以分為四個(gè)階段，即嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期、退出期。各個(gè)時(shí)期，專利的等級(jí)和數(shù)量是不一樣的。嬰兒期，專利的等級(jí)高，數(shù)量小;成熟期，專利的等級(jí)低，數(shù)量多。在技術(shù)發(fā)展進(jìn)入退出期前，應(yīng)做好新技術(shù)的研發(fā)和儲(chǔ)備，以迎接新一輪的發(fā)展周期。

三、創(chuàng)新教育的實(shí)踐探索

創(chuàng)新教育的開展，首先是教學(xué)團(tuán)隊(duì)的組建，團(tuán)隊(duì)的組建需要多學(xué)科、多專業(yè)教師參與，形成協(xié)同創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)，開展創(chuàng)新活動(dòng)。我院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聚集了機(jī)械、機(jī)電、物理、微電子專業(yè)的老師。其次是建立相應(yīng)的創(chuàng)新平臺(tái)。我院為了開展好創(chuàng)新教育，專門建立了機(jī)電技術(shù)創(chuàng)新研究中心，專門開展創(chuàng)新教育實(shí)踐。具體的做法是，先進(jìn)行創(chuàng)新方法的研究推廣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，結(jié)合實(shí)際問題開展創(chuàng)新實(shí)踐。第三，圍繞機(jī)械、機(jī)電人才培養(yǎng)模式改革，還在學(xué)生中通過選拔，選出部分學(xué)生組建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班開展創(chuàng)新實(shí)踐。達(dá)到普及與提高相結(jié)合。工作處于起步階段，希望通過努力，能取得一些創(chuàng)新和發(fā)明專利成果。

參考文獻(xiàn)

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[3] 高常青.TRIZ—發(fā)明問題解決理論[M]，科學(xué)出版社，2011年4月第一版

[4] 劉訓(xùn)濤、曹賀、陳國(guó)晶.TRIZ理論及應(yīng)用[M]，北京大學(xué)出版社，2011年8月第一版

（作者單位：貴州廣播電視大學(xué)（貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院）機(jī)電與能源工程學(xué)院）