大學(xué)生自主創(chuàng)新能力要素研究

周 輝 顧奕敏

一.研究背景

十九大會議提出的加快建設(shè)創(chuàng)新型國家是《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、“新工科”三部曲計劃等創(chuàng)新實驗計劃的進(jìn)一步發(fā)展，也是我國建設(shè)世界科技強(qiáng)國“三步走”戰(zhàn)略的總動員與總部署。為主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)改革，國內(nèi)各高校作為我國創(chuàng)新人才的主要培養(yǎng)基地，改革教學(xué)實驗體系規(guī)范，全方位、多層次的提高大學(xué)生自主創(chuàng)新能力勢在必行。

TRIZ理論，即由前蘇聯(lián)科學(xué)家、社會研究學(xué)家阿奇舒勒所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊所提出的“發(fā)明問題解決理論”，系統(tǒng)的總結(jié)了創(chuàng)新原理體系，能有效的對現(xiàn)階段的自主創(chuàng)新研究進(jìn)行指導(dǎo)，是世界公認(rèn)的引導(dǎo)創(chuàng)新的最佳工具，在美國波音公司的767空中加油機(jī)研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)突破、韓國三星電子集團(tuán)TRIZ理論工業(yè)運(yùn)用等許多科技研發(fā)中起到?jīng)Q定性的作用。將TRIZ 理論引入大學(xué)生自主創(chuàng)新能力要素的研究，通過其在教學(xué)模式、思維理念、信息工具三大方面具體運(yùn)用的思考探究，可以將創(chuàng)新能力的開發(fā)落到實處。

二.自主創(chuàng)新能力要素及缺乏原因

（一）創(chuàng)新欲望

創(chuàng)新欲望是自主創(chuàng)新能力的首要要素。激發(fā)創(chuàng)新欲望是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。只有激發(fā)了群體的創(chuàng)新欲望，團(tuán)隊創(chuàng)新能力的進(jìn)一步發(fā)展、創(chuàng)新型人才的大批量出現(xiàn)才成為可能。探究欲望，即人類認(rèn)識、了解周圍環(huán)境的好奇心，是人的天性之一[1]，能推動創(chuàng)新思想、創(chuàng)新能力的產(chǎn)生，并升華為個人與人類社會的發(fā)展。然而，在現(xiàn)階段的尚不完善的教育體制與總體水平仍偏低的家庭教育情況的影響下，由于初高中嚴(yán)峻的升學(xué)壓力和固定化的教學(xué)模式，未注重對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，大量初入大學(xué)的學(xué)生普遍表現(xiàn)出思維模式僵化，探究欲望匱乏，缺乏自主學(xué)習(xí)、構(gòu)建完善思維體系、擴(kuò)大知識深度廣度的動力，以至于導(dǎo)致了大學(xué)生集體主觀上沒有創(chuàng)新意識，習(xí)慣于接受公認(rèn)的結(jié)論但很少主動尋求答案。這從根源上阻礙了自主創(chuàng)新能力的產(chǎn)生和發(fā)展，對加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的目標(biāo)起到消極作用。

（二）創(chuàng)新理念

創(chuàng)新理念也是自主創(chuàng)新能力的要素之一，特指集體或個人基于對現(xiàn)狀的不滿足，打破常規(guī)，突破思維定勢，以挑戰(zhàn)未來、敢于人先的勇氣謀求更高階段的科學(xué)創(chuàng)新技術(shù)發(fā)明。創(chuàng)新理念是培養(yǎng)自主創(chuàng)新能力的方法論指導(dǎo)，為科創(chuàng)活動的進(jìn)行指明了前進(jìn)方向，可以說是整個創(chuàng)新活動的方向標(biāo)。創(chuàng)新理念不是憑空產(chǎn)生的，而是在原有研究基礎(chǔ)上的合理推廣或衍生。于此，可以指出大學(xué)生創(chuàng)新理念匱乏的首要原因：工科類大學(xué)生通常缺乏具體的社會實踐經(jīng)驗和科學(xué)創(chuàng)新研究經(jīng)歷，目前國內(nèi)的創(chuàng)新教育在國家的大力支持、資金投入下已經(jīng)在各高校普及，但高質(zhì)量、高成效的實踐項目依然缺乏，多是浮光掠影的“蜻蜓點(diǎn)水式”參與，很難給與大學(xué)生保質(zhì)保量的實踐體驗。缺乏社會基礎(chǔ)的創(chuàng)新理念不過是空中樓閣，運(yùn)用于實際時無法匹配，更不可能發(fā)揮預(yù)期效果。除此之外，普適創(chuàng)新教育的不合理安排也是創(chuàng)新理念不足的原因之一。[2]

（三）創(chuàng)新觀察力

創(chuàng)新觀察力的運(yùn)用貫穿自主創(chuàng)新活動的整個過程，是創(chuàng)新能力要素中重要的一環(huán)，主要體現(xiàn)在兩個階段。第一，是在創(chuàng)新活動的初期——創(chuàng)新主題確立階段，創(chuàng)新觀察力是決定一個創(chuàng)新實驗是否能產(chǎn)生、是否能符合社會要求，切實發(fā)揮作用的關(guān)鍵性因素：第二，則是在創(chuàng)新實驗活動不斷推進(jìn)的階段，創(chuàng)新實驗中不可避免的會遭遇與預(yù)期設(shè)想不符的意外情況，這有可能意味著實驗發(fā)展的全新可能性或者是失敗的預(yù)兆，如果實驗參與者具備足夠的創(chuàng)新觀察力，能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、辨明情況并思考解決方案，極有可能可以規(guī)避風(fēng)險，將創(chuàng)新實驗向更有利于人類發(fā)展的方向推進(jìn)。造成大學(xué)生創(chuàng)新觀察力缺乏、“空有寶山卻不知開發(fā)”的因素有很多，其一是專業(yè)基礎(chǔ)知識較薄弱，在知識的協(xié)同轉(zhuǎn)化和實際應(yīng)用方面多有不足，因此在開發(fā)創(chuàng)新靈感時往往抓大放小、找不到核心；后續(xù)跟進(jìn)時對項目根源沒有鮮明合理的整體認(rèn)識，很難把握進(jìn)程，及時調(diào)整。其二，是系統(tǒng)性創(chuàng)新教育體系的缺乏，大學(xué)生沒有足夠的方法論進(jìn)行指導(dǎo)，解決問題、針對問題提出創(chuàng)新理念時沒有完整的邏輯思維鏈條，即使有較為合理的設(shè)想，在實驗框架規(guī)劃時也容易出現(xiàn)偏頗的情況，導(dǎo)致不能很好的將創(chuàng)新觀察力運(yùn)用于創(chuàng)新實驗。

（四）創(chuàng)新思維方式

創(chuàng)新思維方式是在概念形成上運(yùn)用分析綜合法認(rèn)識創(chuàng)新活動的過程和程度，是人類特有的思維方式。大學(xué)生確立創(chuàng)新思維方式，是時代發(fā)展的需要，是國家發(fā)展的要求，更是大學(xué)生自身發(fā)展的需要。因此，創(chuàng)新思維方式是自主創(chuàng)新能力要素的一部分。如果說創(chuàng)新理念意味著整個創(chuàng)新實驗的靈感，那么創(chuàng)新思維方式就是靈感的運(yùn)用。當(dāng)代大學(xué)生創(chuàng)新思維方式的內(nèi)涵，主要是四種思維：批判性思維，即對客觀實驗所提出的主觀反思和評判；超越性思維，即打破原有思維定勢，在更廣闊的框架中思考并獲得新認(rèn)知；.前瞻性思維，即在現(xiàn)實世界的基礎(chǔ)上，以動態(tài)和發(fā)展的眼光預(yù)測未來發(fā)展趨勢，提前做出應(yīng)對措施；實踐性思維，即將科學(xué)理論與實踐相結(jié)合，在實踐中能動的改變世界。

以其內(nèi)涵為根據(jù)具體推斷大學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維方式的原因：

1.思維固化、安于現(xiàn)狀、很少提出自己的見解是困擾我國大學(xué)生創(chuàng)新能力提升的一大阻礙，在如今大學(xué)教育一再強(qiáng)調(diào)個人意識、創(chuàng)新思維發(fā)展的情況下，能打破僵化思維的學(xué)生仍占少數(shù)，這一情況在大一大二的學(xué)生中最為普遍。大學(xué)本科階段創(chuàng)新實驗的主力是大二大三的在讀學(xué)生，因為大一新生缺乏專業(yè)知識，而大四即將迎來畢業(yè)，迫于就業(yè)的壓力，不可避免的會將更多的精力投入到工作的準(zhǔn)備中。但在接受了一到兩年的大學(xué)專業(yè)教育后，大二大三的學(xué)生普遍表現(xiàn)出束縛于課堂知識的情況，即將大學(xué)教育視作初高中書本式教育的延續(xù)，無法起到激發(fā)突破性思維的作用。

2.前瞻性思維和實踐性思維則牽扯到更深層次的問題。這二者的難以實現(xiàn)主要源于踏實精神的缺乏，即在學(xué)習(xí)、實驗中，少有學(xué)生能做到完全的腳踏實地，習(xí)慣于用隨意敷衍的態(tài)度對待知識與實驗現(xiàn)象，以完成任務(wù)作為一切行動的前提，更有甚者，使用違反學(xué)校規(guī)定的方法取得結(jié)論。從另一角度來說，這同樣與認(rèn)識的不足有關(guān)，現(xiàn)階段一些學(xué)生來自教育資源不豐富、不先進(jìn)的地區(qū)，他們沒有認(rèn)識到學(xué)習(xí)的正確方法以及必要性，也就不可能把知識轉(zhuǎn)化為自身的能力，并進(jìn)一步學(xué)會應(yīng)用。

（五）創(chuàng)新方法論知識運(yùn)用

創(chuàng)新方法論在我國現(xiàn)有的科創(chuàng)體系中是極其突出的短板。通過論文的查閱我們可以發(fā)現(xiàn)，僅有不超過五篇文章提及創(chuàng)新方法論相關(guān)的運(yùn)用。在現(xiàn)今世界上的幾種主要方法論體系中，最為完善、系統(tǒng)、富有實踐價值的正是本篇將介紹并運(yùn)用的TRIZ理論。但是經(jīng)過調(diào)查得出的結(jié)論，聽說過這一理論的大學(xué)生僅占極少數(shù)，能將其熟練運(yùn)用于科創(chuàng)實驗中的更是萬眾無一。該理論在國際科創(chuàng)實驗中已經(jīng)基本普及并在多個項目中取得了輝煌的成就，俄羅斯已經(jīng)將TRIZ理論設(shè)為工科專業(yè)本科生的必修專業(yè)之一，美國麻省理工學(xué)院等常春藤聯(lián)盟高校也開設(shè)有TRIZ相關(guān)課程，但在國內(nèi)，卻處于小范圍的試用階段，無疑是國內(nèi)大學(xué)生自主創(chuàng)新能力所缺失的重要要素。究其原因，大學(xué)科創(chuàng)類課程設(shè)計的不合理要負(fù)主要責(zé)任。優(yōu)秀的科創(chuàng)教育應(yīng)當(dāng)設(shè)計為基于項目的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與創(chuàng)新知識普及，寬闊的創(chuàng)新知識面、扎實的創(chuàng)新方法論知識，將有利于大學(xué)生未來自主創(chuàng)新能力得到自主發(fā)展與完善。

三.TRIZ理論的具體運(yùn)用

根據(jù)目前自主創(chuàng)新能力要素缺乏的原因，凸顯出在大學(xué)生科創(chuàng)教育中引入TRIZ理論的必要性與重要性。TRIZ綜合了多個學(xué)科領(lǐng)域的原理、法則，并在此基礎(chǔ)上提出了完善的創(chuàng)新方法理論體系，適用于大多數(shù)人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新、解決技術(shù)難題的過程，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，對提升現(xiàn)今國內(nèi)大學(xué)生的整體自主創(chuàng)新能力有很大的參考價值。本文將結(jié)合第二板塊對創(chuàng)新能力要素的分析，從教學(xué)模式、科創(chuàng)研究、信息工具三個主要方面，針對TRIZ理論的具體運(yùn)用進(jìn)行探究。

（一）教學(xué)體系

1.TRIZ理論內(nèi)涵概況

TRIZ理論將發(fā)明創(chuàng)造問題歸納為5個層次、48個通用工程參數(shù)及40 個發(fā)明原理，其主要內(nèi)容包括技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則、39項技術(shù)特性、沖突矩陣和40項創(chuàng)新原則、物質(zhì)場分析與76項發(fā)明問題標(biāo)準(zhǔn)解決方法、發(fā)明問題解決算法（ARIZ）以及工程效應(yīng)知識庫等。[3]

TRIZ理論認(rèn)為一個問題解決的困難程度，取決于對該問題的描述或程式化方程，對問題的描述越是趨于完善，問題就越容易得到解決。經(jīng)過對問題的不斷描述的過程，可以清晰的暴露出所求解問題的最根本性沖突，確認(rèn)其是否能憑借當(dāng)前技術(shù)水平解決，抑或是需要留待新技術(shù)的出現(xiàn)。

2.培養(yǎng)思路

TRIZ理論是對學(xué)科創(chuàng)新技術(shù)的高度總結(jié)，并非經(jīng)過短期淺層次學(xué)習(xí)就能完全掌握的方法論，但因其高效的利用效率，能為大學(xué)生的自主創(chuàng)新活動提供極大幫助而理當(dāng)加入到科創(chuàng)教育體系中。在這樣的情況下，在教學(xué)環(huán)境中就必須有所側(cè)重，以便于利用、實用性廣泛的發(fā)明問題解決算法為課程教學(xué)的中心，輔助以必要的其他方法論（基于學(xué)科特性與實驗性質(zhì)決定），重點(diǎn)在于逐步培養(yǎng)出大學(xué)生的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力，激發(fā)對自主學(xué)習(xí)的興趣與動力，推進(jìn)創(chuàng)新能力的自主發(fā)展。

在新工科建設(shè)不斷推進(jìn)的背景下，“復(fù)旦共識”、“天大行動”、“北大指南”以及《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實踐項目的通知》等相關(guān)文件不約而同的強(qiáng)調(diào)了借鑒國際科創(chuàng)經(jīng)驗，開創(chuàng)我國特色科創(chuàng)教育體系的目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，TRIZ理論的具體運(yùn)用還需進(jìn)一步考察各高校原有教學(xué)制度，針對特有的問題進(jìn)行改良。

3.具體教學(xué)方法

由于TRIZ理論創(chuàng)新方法論的特性，單單紙上談兵式的教學(xué)是無法達(dá)到理想效果的，推薦在教學(xué)體系中引入創(chuàng)設(shè)情境法，作為主要的教學(xué)模式之一。創(chuàng)設(shè)問題情境，是為了作為學(xué)生思考的引子，引發(fā)學(xué)生自主提出問題的欲望，所創(chuàng)設(shè)的問題情境必須包含鮮明的問題思路，可以促使學(xué)生根據(jù)TRIZ理論進(jìn)行程式化的描述，剝離無關(guān)信息，研究問題核心，提出合理的解決方法設(shè)計。在學(xué)生一步步推進(jìn)問題的過程中，教師需根據(jù)問題實際和學(xué)生的理解思考狀況，理解其創(chuàng)新思維進(jìn)展模式，做出不干擾學(xué)生思路的適當(dāng)指導(dǎo)。[4]

（二）科創(chuàng)研究

1.研究性質(zhì)的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)

學(xué)習(xí)能力是一個學(xué)生最基本的能力，其高下決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與未來進(jìn)步的可能性。學(xué)習(xí)能力分為多個方面，而在科創(chuàng)研究中，研究性質(zhì)的學(xué)習(xí)能力可以說是一位研究參與者的必備能力。學(xué)生在科創(chuàng)研究的過程中，研究性質(zhì)的學(xué)習(xí)能力主要分為三個部分：課前搜集相關(guān)資料，對所作課題有基礎(chǔ)概況；研究進(jìn)程中通過問題分析和定義將實際問題轉(zhuǎn)換為TRIZ問題模型，然后利用其分析工具得到問題的預(yù)測結(jié)果，并與真實的實驗結(jié)果相核對，推斷發(fā)現(xiàn)實驗中的不足與理論的缺失；研究結(jié)束后，側(cè)重關(guān)注在科創(chuàng)實驗中投入的程度和取得的階段成果，采用系統(tǒng)的TRIZ理論進(jìn)行分析求解，根據(jù)評價的要求給出優(yōu)化方案。

2.TRIZ方法論的實際應(yīng)用

TRIZ方法論在實際科創(chuàng)研究中應(yīng)用的最大優(yōu)勢，在于其潛移默化的培養(yǎng)作用，能逐步鍛煉大學(xué)生創(chuàng)新能力、養(yǎng)成創(chuàng)新習(xí)慣?，F(xiàn)有大學(xué)生參與的科創(chuàng)研究，通常采用課題參與模式，即學(xué)生參與教授課題組研究，從中進(jìn)行知識攝取、課題拓展、科學(xué)實踐的一種科研活動。將對TRIZ方法論的自主研究運(yùn)用與教師指導(dǎo)相結(jié)合，學(xué)生可以不斷接觸前沿學(xué)科知識并持續(xù)跟進(jìn)，既保留了全自主的學(xué)習(xí)體系，又有教師成熟的科研思想的熏陶與實驗中的實踐體驗，在激發(fā)科研興趣的同時，喚醒其創(chuàng)造性的思維，提高創(chuàng)新能力。不斷在實踐中運(yùn)用TRIZ理論，可有效減少試驗次數(shù)和不必要的摸索過程，使創(chuàng)新過程得以簡化，資金投入減少，研制周期縮短。[5]

（三）信息工具

1.現(xiàn)代信息工具所能提供的幫助

現(xiàn)今，國內(nèi)外已經(jīng)產(chǎn)生了很多TRIZ 相關(guān)的信息化工具，如美國Invention Machine公司的Goldfire Innovator，比利時CREAX公司的CREAX Innovation Suite，中國億維訊公司的Pro/Innovator等。這些軟件的出現(xiàn)，標(biāo)志著TRIZ理論的階段性進(jìn)步，已經(jīng)進(jìn)入到信息化處理數(shù)據(jù)的時代。通過這些軟件的運(yùn)用，將結(jié)構(gòu)化的流程引入TRIZ教學(xué)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)中，顯著降低了學(xué)生學(xué)習(xí)TRIZ理論的難度，為教師教學(xué)提供了便利，基于TRIZ理論的自主創(chuàng)新能力提升具有更廣泛的適用性、更高的實用性和可操作性。

2.信息交互平臺的搭建及改進(jìn)

建立信息交互平臺的目的是通過大量的開放資源信息，彌補(bǔ)教學(xué)過程中片名、不足的問題，拓展創(chuàng)新能力教學(xué)的深度和廣度。已有的平臺如微課堂、中國Mooc和Ted 等不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)TRIZ理論的需求，如果能以優(yōu)勢大學(xué)集團(tuán)為框架建立專有的TRIZ方法論知識學(xué)習(xí)平臺，能節(jié)省大量的人力物力，在提升課堂質(zhì)量的基礎(chǔ)上，互通互聯(lián)互動的教學(xué)模式能為學(xué)生提供更多的課堂以外的教學(xué)資源與指導(dǎo)，在急劇變化的時代中擁有更多自主創(chuàng)新的能力與立足的資本。

四.總結(jié)與展望

為服務(wù)于國家加快建設(shè)創(chuàng)新型國家、保質(zhì)保量的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的發(fā)展戰(zhàn)略，我們從提升大學(xué)生的自主創(chuàng)新能力各要素出發(fā)，通過培養(yǎng)大學(xué)生個體的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新方法的途徑，在大學(xué)生科創(chuàng)教育體系中引入TRIZ 理論，以期能打破現(xiàn)階段大學(xué)生創(chuàng)新教育的僵局，為國內(nèi)新工科體制中自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程的建設(shè)提供參考。