關于在高校實施創(chuàng)新教育的思考與實踐

□文｜韓躍武

（作者單位：貴州廣播電視大學（貴州職業(yè)技術學院）機電與能源工程學院）

創(chuàng)新教育的目標是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，核心問題是創(chuàng)新方法的學習。實施的關鍵是團隊的組建和平臺的搭建。

目前，創(chuàng)新發(fā)展已上升為我國國家發(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)必須面對的問題。為提高學生的創(chuàng)新能力，需要優(yōu)化現(xiàn)有的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程，結合學科、專業(yè)建設設計創(chuàng)新教育內(nèi)容，建設創(chuàng)新平臺[1]，實施創(chuàng)新教育。

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)系又彼此獨立，主要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和意識，傳授創(chuàng)新方法，提高學生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)業(yè)教育主要培養(yǎng)學生的創(chuàng)業(yè)意識、精神和企業(yè)管理的能力。從教學實施的層面可以將創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)教育分為先后兩個階段實施。但是在實際教學中往往注重的是創(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)新教育部分的應有的占比，創(chuàng)新部分的內(nèi)容至少達到一半的課時。其次，創(chuàng)新教育要與專業(yè)教學相結合。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)學習為創(chuàng)新教育奠定堅實的基礎，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)教學相脫節(jié)，且對創(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踐平臺之上，缺乏實踐條件支撐[2]，好的設想難以變成現(xiàn)實。例如，一個創(chuàng)造性的設想可以通過設計方案展示，經(jīng)過制造使之變成產(chǎn)品，這就需要實踐（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習上，缺乏制作的條件。第四，創(chuàng)新教育需要多學科、多專業(yè)的協(xié)同?，F(xiàn)實中的創(chuàng)新教育，未能多學科、多專業(yè)協(xié)同攻關，多數(shù)是教師的單打獨斗，這樣很難破除習慣性思維和傳統(tǒng)性思維的束縛，帶領學生進行創(chuàng)新。因此，開展創(chuàng)新教育的第一步是學習創(chuàng)新方法。

創(chuàng)新方法的學習是創(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，方法論成為科學技術的中心問題之一。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，世界上最好的知識是關于方法的知識。

圖1 創(chuàng)新方法的發(fā)展

創(chuàng)新方法的種類很多，其發(fā)展可以分為三個階段[3]。

第一個階段是基于認知的方法，側(cè)重于人的思維規(guī)律和一般認知特點的研究，形成各種創(chuàng)新方法，如智力激勵法、設問法、類比法、逆向法。第二階段是基于專利的方法，TRIZ理論是這個階段的典型方法。第三階段進入計算機輔助設計創(chuàng)新階段，出現(xiàn)了相應的計算機輔助創(chuàng)新平臺，如Pro/Innovator與創(chuàng)新能力拓展平臺CBT/NOVA等。下面重點介紹幾種常用的創(chuàng)新方法和TRIZ理論。

常用的幾種創(chuàng)新方法

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

例如：粉筆有粉塵，為了克服粉筆粉塵對師生健康和環(huán)境的不利影響，人們發(fā)明了微塵粉筆。進一步思考，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，人們發(fā)明了鋼筆。為了克服鋼筆容易漏墨水的缺點，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向，實現(xiàn)創(chuàng)新的方法。

例如：洗衣機的發(fā)明是為了把人們從繁重的洗衣勞動中解放出來，電視機的發(fā)明是為了讓人們能看到遙遠地方發(fā)生的事情，即實現(xiàn)古代神話傳說中的千里眼功能，電冰箱的發(fā)明，解決了人們存儲食物的需求，空調(diào)滿足人們對室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的需要，電話滿足人們遠程通話的需要，智能手機更是滿足人們通話、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，推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。

例如，電子有波動性就是運用類比創(chuàng)新法提出的。光和電子都是物質(zhì)，當時已知的實驗事實是，光有波動性（光的干涉和衍射）和粒子性（光電效應），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)，電子也應該具有。法國物理學家德布羅意根據(jù)類比分析比較提出，電子也應該有波動性。德布羅意的物質(zhì)波假說為后續(xù)實驗所證實，從而獲得了1929年的諾貝爾物理學獎。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)的結構、功能，能量轉(zhuǎn)換和信息過程，并將獲得的知識用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造嶄新的機械、儀器、建筑結構和工藝過程的創(chuàng)新方法。例如，飛機的發(fā)明受益于鳥兒飛翔的啟示，雷達的發(fā)明是仿照蝙蝠回聲定位原理而產(chǎn)生的，這兩個發(fā)明所使用的方法都是仿生創(chuàng)新法。

設問創(chuàng)新法。設問創(chuàng)新法是圍繞現(xiàn)有事物或需要發(fā)明創(chuàng)造的對象，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方案的創(chuàng)新方法。創(chuàng)新始于問題，源于實踐。我國教育家陶行知先生關于發(fā)明的詩句：發(fā)明千千萬，起點是一問。智者問得巧，愚者問得笨。愛因斯坦說過，提出一個問題比解決一個問題更重要。設問創(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，檢核表法是設問創(chuàng)新法中最為典型的一種方法，是由美國創(chuàng)造學家奧斯本發(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)造的對象，列出有關問題，然后一個一個來核對討論，從中獲得解決問題的方法和發(fā)明的設想。下面以無人機為創(chuàng)新對象使用檢核表法。

無人機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，可視為一空中移動工作平臺，在平臺上安裝相應的工作設備后就能完成相應的任務。表2是檢核結果。顯然，結果不是唯一的，不同的人，會有不同的結果。但這不會影響我們從中獲得創(chuàng)新性的設想。

表2 無人機檢核表

頭腦風暴法。該法是在團隊、群體中使用的一種創(chuàng)新方法，目的是集思廣益，發(fā)揮團隊的集體智慧，相互啟發(fā)，尋找最佳答案。例如，有一年美國北方發(fā)生凝凍，電線、電桿被冰雪壓斷，嚴重影響通信，電信公司經(jīng)理召開會議，尋找解決辦法，要求與會人員遵守以下原則：自由思考，延遲評判，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問題。

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250萬份工程領域的發(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個工程參數(shù)。沖突矩陣是一個40×40的矩陣，除第一個空格(即元素11)填“工程參數(shù)”外，第一行余下的39個空格由左向右依次填上39個工程參數(shù)，第一列余下的39個空格由上向下依次填上39個工程參數(shù)。其余空格（元素ij）中為一組數(shù)字或為空，這組數(shù)字代表解決相應沖突的發(fā)明原理的序號。

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，時間分離，基于條件的分離，整體與局部的分離。

76個標準解。物質(zhì)—場分析法是TRIZ理論中一種很有效的分析方法，任何功能的實現(xiàn)必須包含兩個物質(zhì)和一個場，場用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動作的實現(xiàn)，可以表示為：

圖1物質(zhì)—場分析法， F代表力，S2代表錘，S1代表釘子

阿奇舒勒發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律：如果問題的物質(zhì)—場模型一樣，那么解決問題的物質(zhì)—場模型也一樣，和問題來源于哪個領域無關。他總結了76個解模型，也叫76個標準解。可用于一般問題的解決。

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

產(chǎn)品技術進化理論。TRIZ理論指出，技術系統(tǒng)也有自身的進化規(guī)律。任何技術產(chǎn)品的發(fā)展歷程均可以分為四個階段，即嬰兒期、成長期、成熟期、退出期。各個時期，專利的等級和數(shù)量是不一樣的。嬰兒期，專利的等級高，數(shù)量小；成熟期，專利的等級低，數(shù)量多。在技術發(fā)展進入退出期前，應做好新技術的研發(fā)和儲備，以迎接新一輪的發(fā)展周期。

創(chuàng)新教育的實踐探索

創(chuàng)新教育的開展，首先是教學團隊的組建，團隊的組建需要多學科、多專業(yè)教師參與，形成協(xié)同創(chuàng)新的團隊，開展創(chuàng)新活動。我院創(chuàng)新團隊聚集了機械、機電、物理、微電子專業(yè)的老師。其次是建立相應的創(chuàng)新平臺。我院為了開展好創(chuàng)新教育，專門建立了機電技術創(chuàng)新研究中心，專門開展創(chuàng)新教育實踐。具體的做法是，先進行創(chuàng)新方法的研究推廣，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情，結合實際問題開展創(chuàng)新實踐。第三，圍繞機械、機電人才培養(yǎng)模式改革，還在學生中通過選拔，選出部分學生組建創(chuàng)新實驗班開展創(chuàng)新實踐。達到普及與提高相結合。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。