基于TRIZ理論的創(chuàng)新教育與功能材料課程教學(xué)的深度融合

周振君 羅偉華 叢培良 許培俊

摘 要：培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才對創(chuàng)新型國家的建設(shè)具有重要意義。將高等院校的課程教學(xué)與創(chuàng)新教育有效融合是培養(yǎng)高素質(zhì)人才創(chuàng)新能力最為有效的途徑。本文探討了基于TRIZ理論的創(chuàng)新教育與功能材料課程教學(xué)深度融合的方法和途徑，希望為創(chuàng)新教育的探索帶來一定的啟示。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論;功能材料;深度融合;教學(xué)方法

0 引言

創(chuàng)新是人類獨具的認識能力和實踐能力，是人類主觀能動性的最高表現(xiàn)形式。創(chuàng)新性思維是在普通思維方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，后天培養(yǎng)和訓(xùn)練對人們形成創(chuàng)新性思維至關(guān)重要。TRIZ理論認為，創(chuàng)新是有規(guī)律可循的，掌握了這些規(guī)律就能夠主動地進行創(chuàng)新并對創(chuàng)新成果加以預(yù)測。在世界各國紛紛把培養(yǎng)“創(chuàng)新型高素質(zhì)人才”作為提升綜合國力的關(guān)鍵的國際背景下，我國政府提出了培養(yǎng)高素質(zhì)人才、建設(shè)創(chuàng)新型國家的發(fā)展戰(zhàn)略。高等教育作為培養(yǎng)高層次創(chuàng)新型人才的重要基地，在建設(shè)創(chuàng)新型國家中擔(dān)負著重要使命。教育部規(guī)定，自2016年起高等院校都要引入創(chuàng)新教育。雖然高等院校已經(jīng)加強了創(chuàng)新教育改革力度，完善了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)方案，推進了創(chuàng)新課程體系構(gòu)建，并已形成了若干具有代表性的創(chuàng)新培養(yǎng)模式[1-4]。然而，由于創(chuàng)新教育是一門新興學(xué)科，學(xué)科體系定位尚不明確，高等院校的創(chuàng)新教育仍然處于探索與深化階段[5]。

在高等院校中，課程教學(xué)是人才培養(yǎng)最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是對已有專業(yè)知識的傳授，而創(chuàng)新教育則是培養(yǎng)運用已掌握的專業(yè)知識去挖掘和獲取未知知識的能力。因此，只有將課程教學(xué)與創(chuàng)新教育有效融合，才能實現(xiàn)以課程教學(xué)帶動創(chuàng)新教育，反過來創(chuàng)新教育又能夠促進課程內(nèi)容和教學(xué)方法的不斷更新的良性循環(huán)。將TRIZ理論融入到“功能材料”教學(xué)中，在有限的課時學(xué)習(xí)過程中，有效整合教學(xué)資源，加強學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)，有助于培養(yǎng)出能適應(yīng)未來經(jīng)濟社會快速發(fā)展的綜合型創(chuàng)新人才。

1 功能材料知識結(jié)構(gòu)與TRIZ理論的有效融合

TRIZ是俄文“發(fā)明問題的解決理論”的英文音譯“Teriya Rezheniya Izobreatatelskikn Zadatch”的詞頭縮寫。該理論是前蘇聯(lián)學(xué)者里奇·阿奇舒勒對世界各國的250萬份高水平發(fā)明專利進行綜合研究，分析了各種技術(shù)發(fā)展與進化遵循的規(guī)律模式、各種解決技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，進而歸納為實現(xiàn)創(chuàng)新的40條創(chuàng)新原理。

“功能材料”是為材料類專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)發(fā)展課程。由于功能材料是發(fā)展信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，世界各國對其研究極為活躍，競爭十分激烈，相關(guān)的新技術(shù)、新專利大量涌出。然而，目前功能材料課程采用的教學(xué)方式大都是教師為學(xué)生指定一本教材和多本參考書，教師對教材進行詳細講解。這種學(xué)生被動接受的教學(xué)方式限制了學(xué)生創(chuàng)新意識的形成與發(fā)展。雖然教師在授課過程中，都會添加一些近年來功能材料最新成果，但是，在與創(chuàng)新教育融合方面還缺乏系統(tǒng)性，因此必須從教學(xué)創(chuàng)新入手探索新型教學(xué)方法、構(gòu)建創(chuàng)新教育平臺。

功能材料包括電學(xué)材料、磁學(xué)材料、聲學(xué)材料、光學(xué)材料、熱學(xué)材料、力學(xué)材料、化學(xué)材料、生物醫(yī)學(xué)材料和功能轉(zhuǎn)換材料等等。各類功能材料與TRIZ理論在知識結(jié)構(gòu)方面能夠產(chǎn)生有效融合。諸如：電磁學(xué)材料與等勢原理、中介物原理、多用性原理、嵌套原理的融合;聲學(xué)材料與機械振動原理、合并原理的融合;光學(xué)材料與曲面化原理、動態(tài)特性原理、非對稱原理、周期性作用原理、顏色改變原理的融合;熱學(xué)材料與熱脹冷縮原理、相變原理的融合;化學(xué)材料與物理或化學(xué)的參數(shù)變化原理、加速氧化原理、惰性環(huán)境原理的融合;力學(xué)材料與機械系統(tǒng)替代原理、氣動或液壓結(jié)構(gòu)原理、柔性殼體或薄膜原理、有效作用的連續(xù)性原理的融合;生物醫(yī)學(xué)材料與復(fù)制原理、拋棄和再生原理、自服務(wù)原理、多孔材料原理、復(fù)合材料原理的融合;功能轉(zhuǎn)化材料與重量補償原理、預(yù)先反作用原理、預(yù)先作用原理、反向作用原理、空間維數(shù)變化原理、反饋原理的融合;以及與所有功能材料產(chǎn)生融合的未達到或超過的作用原理、廉價替代品原理、同質(zhì)性原理、分割原理、抽取原理、局部質(zhì)量原理、事先防范原理、減少有害作用的時間原理、變害為利原理等。

2 將TRIZ理論思維方法應(yīng)用于功能材料的課程教學(xué)

在創(chuàng)新思維的培養(yǎng)過程中，引導(dǎo)學(xué)生打破普通思維慣性，就必須教給學(xué)生創(chuàng)新思維的方法。這不僅要求教師要明確創(chuàng)新思維的含義，還要將創(chuàng)新思維的方法應(yīng)用于課程教學(xué)中，經(jīng)過長時期的耳濡目染，學(xué)生便可將創(chuàng)新思維方法養(yǎng)成為習(xí)慣式思維方法。TRIZ理論具有解決普遍性問題的功能，綜合運用矛盾矩陣對各方面待解決問題所含矛盾進行表述分析，在矩陣中可以找到相對應(yīng)的創(chuàng)新原理，適用于課堂教學(xué)的解決方案。

依據(jù)TRIZ理論中的“分割原則”，將課堂教學(xué)時間和不同層次的學(xué)生進行有效分割。心理學(xué)研究表明，人類注意力集中的有效時間可持續(xù)45分鐘，但是高度集中的時間為10～15分鐘左右，因此，在組織課堂教學(xué)時要將45分鐘課堂教學(xué)分成3～4個單元。將講課、演示實驗、觀看視頻、提問與測驗等不同教學(xué)方式進行有效穿插，尤其注意啟發(fā)式教學(xué)對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)把學(xué)生看成總體，將部分分離搭建小組，讓不同層次學(xué)生共同完成難題，合作討論相互學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在創(chuàng)新活動過程中感受創(chuàng)新方法的作用并積極去學(xué)習(xí)，提升創(chuàng)造的信心和動力，提高創(chuàng)新活動的成效。

另外，對于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能由于外界的誘惑力和有限的自制力而使得學(xué)習(xí)效率下降的問題，依據(jù)TRIZ理論中的“局部作用原理”可以通過凝練課堂教學(xué)內(nèi)容、翻新各種教學(xué)方式和營造高質(zhì)量的授課環(huán)境等多維度的優(yōu)化，達到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的，進而激發(fā)出創(chuàng)新思維的火花。

針對教學(xué)中的難點內(nèi)容，組織專題討論，擴充學(xué)習(xí)體系。TRIZ理論認為克服慣性思維最有效的系統(tǒng)分析模式之一就是“九屏幕法”。九屏圖不僅可以快速、有效發(fā)現(xiàn)超系統(tǒng)的位置，還能揭示沖突、矛盾和需要解決的問題。授課時針對某個問題進行談?wù)摚粌H能夠增加學(xué)習(xí)的深度，積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還能拓展思維，鍛煉獨立思考的能力。

3 總結(jié)

將TRIZ理論引入課堂教學(xué)中，是體現(xiàn)“以學(xué)生為本”教學(xué)理念的有效手段。不僅能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲望，而且可以更好地鍛煉了自學(xué)能力、融會知識能力、分工協(xié)作能力、語言表達能力、科學(xué)研究能力、創(chuàng)新能力和終生學(xué)習(xí)能力，與此同時，讓教師在教學(xué)活動中受到學(xué)生的啟發(fā)和知識的豐富。

參考文獻：

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