原创《基于TRIZ理论的课堂素质教学法和实践以传感器原理和应用课程为例》
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刘利秋,卢艳军,高云红
（沈阳航空航天大学自动化学院,辽宁沈阳,110136）
[摘 要] TRIZ理论是一套由解决技术问题,实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系.将TRIZ理论科学地引入到课堂案例教学中,开展创新型课堂素质教学法的研究与实践,对培养创新型工程技术人员具有极其重要的意义.从教师的角度将课堂教学作为创新研究的对象,从学生的角度以工程案例为创新研究对象,兼顾这两个立足点,应用TRIZ理论开展教学法研究和探讨,创新性地提出了基于TRIZ理论的课堂素质教学法的设计思路和步骤.该教学法应用于工科课程的课堂教学法设计中,以解析和体验该教学法的内涵和精髓.
[关键词] TRIZ理论；素质教学法；设计思路和步骤；“传感器原理与应用”课程
[中图分类号] G424.1
[文献标识码] A
[文章编号] 1674-893X(2016)02-0119-03
[收稿日期] 2015-06-03；[修回日期] 2016-03-17
[基金项目] 2014年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目（1502154517）
[作者简介] 刘利秋（1975-）,女,满族,辽宁铁岭人,沈阳航空航天大学自动化学院副教授,主要研究方向：传感器与检测技术,自动化装置
创新型人才是建设创新型国家的基础,创新型人才的培养是高等教育的一项基本任务[1].TRIZ[2]是发明问题解决理论,是一种研究人类进行发明创造,解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则.它是一种建立在技术系统进化规律基础上的问题解决系统,同时也是一个创新能力培养体系理论.开展基于TRIZ理论的案例教学法的研究与实践,构建创新型案例教学模式,对高校进行创新人才培养有深远意义.在此,将TRIZ理论引入到课堂案例教学实践中,形成独具特色的创新型课堂素质教学法新模式.
一、TRIZ理论的内涵
TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文简称（英文译作Theory of Inventive Problem Solving,简称TIPS）,它是苏联G. S. Ahshuller及同事们在分析研究了世界上近250万件高水平发明专利,综合多个学科领域原理、法则的基础上提出的创新方法理论体系.
TRIZ理论体系目前主要包括以下几个方面的内容：创新思维方法与问题分析方法；技术系统进化法则；工程矛盾解决原理.TRIZ理论归纳出40个发明原理和11个分离原理,针对具体的矛盾,可基于这些创新原理寻求具体的解决方案；发明问题标准解法.TRIZ理论总结出76个发明问题标准解决方法；发明问题解决算法ARIZ以及工程效应知识库等.创新从最通俗的意义上讲就是创造性地发现问题并解决问题的过程,而TRIZ理论的强大作用正在于它为此提供了系统的理论和方法工具.
二、TRIZ理论在创新教育中的作用
以TRIZ创新设计理论为指导,开展工科大学生创新能力培养具有的重要作用,包括以下几个方面：作为方法论的指导作用；加强对实践作用的认知；培养创新思维；培养科学精神[3].基于TRIZ理论的实践教学能很好地体现“教为主导,学为主体”的教学理念,更可升华形成“学为主导和主体,教为指导与辅助”的自主创新培养模式.基于TRIZ理论的教学新模式有利于学生创新思维的开发和创新能力的培养,为创新人才培养提供新的思路.
创新能力来源于宽厚的知识基础和良好的综合素质[4].基于TRIZ创新理论不断加强大学生创新教育的内涵更新和外延拓展,以及构建科学合理的创新型教学法课程体系对创新型人才培养至关重要.
三、基于TRIZ理论的课堂素质教学法设计与实践
案例教学法是当前得到一致认可的工程教育中提高实践能力和创新能力的教学模式[5].因此,在课堂教学中推行案例教学,既能保证课堂授课的基础理论信息量,又能在更广泛范围的课堂授课中,充分发挥案例教学法能大大提高工程素质培养的优势；既能提升理论知识传授,又能兼顾工程能力培养.应用TRIZ创新理论优化课程结构,创新教学模式,改善考核方法,是课堂案例教学新模式得以充分发挥其优势的关键所在[6].
从教师的角度,将课堂授课作为创新研究的对象,以创新能力培养为理想目标,应用TRIZ理论开展教学法研究和探讨；从学生的角度,应用TRIZ理论得到待解决工程案例的创新解决技术和方案,以实现创新能力培养的目标.作为教学法设计和实施者,应兼顾这两个立足点,并融合为一体,设计出科学有效的创新型课堂素质教学法.在此,将该基于TRIZ理论的课堂素质教学法应用于“传感器原理与应用”课程的课堂授课过程中,以解析和体验该教学法的内涵和精髓.
(一)构建基于TRIZ理论的课程内容体系
应用TRIZ理论的分割原理[2],将教学课程体系分成基础课、专业基础课、专业课、专业课程设计、毕业设计、创新实验等模块.分析问题是创新地解决问题的前提条件,采用TRIZ理论中的分析原理[2],分析课程目标和授课对象的知识体系和专业技能水平,科学设置课程内容体系.基于分割与分离原理,又可将案例教学课程内容分成基础理论模块、案例分析模块和实践创新模块,如表1.根据不同专业学生的特点,结合培养目标的要求有针对性地强化某些模块课程的教学训练.
(二)形成基于TRIZ的课堂案例教学组织形式
依据TRIZ的创新过程,可将课堂案例教学法的授课过程分成以下五个步骤,即：分析、理论、方案、评价和预测[7].
（1）分析.分析是TRIZ的工具之一,是解决问题的一个重要阶段,主要包括功能分析和可用资源分析.在课堂教学中,分析待解决的案例,找出矛盾所在,即物理矛盾和技术矛盾[2],为下一步引出基础理论做出铺垫.
（2）理论.理论是为解决矛盾而应具备的各种专业知识和技能,是课堂教育的重要目标之一.应用局部质量原理[2],针对不同专业背景的学生以及待解决具体工程问题,应有不同的理论基础要求和系统性的理论关联.应用合并原理[2]可将相近内容进行合并,使有限的课时最有效地发挥实际作用,同时强化了综合能力的训练与培养.
（3）方案.方案是在正确分析问题矛盾和掌握解决矛盾的基础理论和技能的前提下,综合运用TRIZ创新设计理论和技术,提出问题的解决方案.在此过程中,让学生体验应用TRIZ理论解决问题的思路和方法,掌握创新理论,培养创新意识和能力[8].
（4）评价.评价用于将所求出的解与理想解进行比较,确信所作改进不仅满足了技术需求而且推进了技术创新.应用TRIZ理论中的反馈原理[2],当不符合要求时,则应重新开展或调整、强化相应环节的教学活动,直到得到近似理想解为止.评价手段[9]的应用一方面从认知的角度可以促进学生养成主动学习的习惯,另一方面可以作为评价教学效果和信息反馈的一种手段,也可以为学生的自我评价提供一个参考.
（5）预测.预测又称为技术预报.TRIZ确定了8种技术系统进化模式[2].引导学生采用技术进化理论科学预测所提出的解决方案的技术生命力和创新水平,以促进技术优化和应用拓展,激发学生的创新主动性[10].
以上五个步骤在一定条件下会出现重复性、局部性循环,以期解决问题方案达到理想的最佳状态,得到理想解.各个步骤实施及要求应依据各专业知识体系设置要求和目标设计执行.针对非电类专业和电类专业,《传感器原理与应用》在不同专业领域的作用和地位不同,教学目标各异,教学实施过程中的目标要求亦不相同[11],见表1.
(三)构成基于TRIZ理论的评价考核体系
应用TRIZ理论的分割原理将评价考核体系分成基础理论水平、实践应用能力和创新素养三个方面指标,其中创新素养包括创新意识和创新能力[12].由局部质量原理可知,不同专业对课程的能力要求不同,对各个考核评价指标要求程度不同[13],如理科专业侧重于基础理论的研究,而工科专业则侧重于应用开发和创新设计.再利用组合原理[2],学生学习效果和能力的综合评定来源于这三个评价指标,形成科学有效的评价考核和创新激励机制[14].如表1中所示,评价考核体系按基础理论水平、实践应用能力和创新素养三个指标的百分比综合评判得出,不同的专业有不同的比重分布.
四、结论
TRIZ理论将人们思考问题、分析问题、解决问题的过程科学化,并创造性地解决问题,为工科教学课程体系的设置提供了一套有效的创新方法与问题解决工具.在高校教育教学中进行基于TRIZ理论的创新性案例教学新模式的探索和实践,加大了创新思维的训练力度[15],提高了学生的创新能力培养,对高等工程教育改革具有重大的意义.
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[编辑：何彩章]
传感器论文参考资料：
概括总结：该文是适合不知如何写传感器原理和教学法和TRIZ理论方面的传感器专业大学硕士和本科毕业论文以及关于传感器论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
