《系统工程》教学方法的改革与实践:TRIZ理论视角

摘 要：本文围绕高等学校学生的创新能力和系统工程思维的培养，基于TRIZ理论分析当前系统工程教学方法上存在课程内容的局部与全貌的矛盾、缺乏学生自主学习能力的训练、缺少实战训练和教与学分离等问题，研究课程教学方法改革，提出“项目研究式”、“启发式”和“研讨式”等教学方法，并对课程新教学方法进行实践，为创新教学方法的研究提供有益的探索和尝试。

关键词：TRIZ理论；系统工程；教学方法改革

0 引言

《系统工程》是一门管理学门类的基础课，主要讲授开发、运行、各类复杂系统（尤其是社会经济和管理系统）所需要的思想方法、工作程序和分析手段[1]。通过学习，可以掌握系统工程的基本思想和方法论，综合应用相关课程学到的知识，并运用系统工程的常用模型与方法，从而能对某些实际管理问题进行系统分析。如何培养学生应用系统工程的知识去科学分析问题和解决问题的能力，在课程传统教学方法上，本文基于TRIZ理论及其工具与方法，在课程教学创新方法上进行了一些探索研究和实践。

发明问题解决理论（TRIZ）的重要目的是研究人类进行发明创造和解决技术难题过程中所遵循的科学原理与方法[2]。目前，世界范围内的经济、军事及科技的激烈竞争，从根本上说是创新人才的竞争。开发学生的创新思维已成为目前我国教育改革的主旋律，如何使高校学生具有创新意识和创新能力，适应经济时代的要求，在企业的生产和经营实际中担当技术方面的组织者和带头人，是教学改革的根本目标，贯穿于教育的全过程，而培养学生的创新思维需要系统的理论体系指导，TRIZ是创新思维培养的手段之一，在高校专业课程的教学中逐渐被应用并进行了大力度的推广[3]。

1 国内外系统工程的教学相关研究

从国际上的现状和发展来看，多将系统工程看作是系统目标成功实现的多学科交叉的方式、方法和结果。系统工程学科及课程既保持了系统工程所特有的科学方法论（并非某些具体技术方法）框架，又力求打通不同学科领域的界限，构筑较为宽广的学科及其“工程”化平台。“工程”既有用技术方法和工程化手段解决复杂问题的内涵，又进一步强调了综合创新（造）的时代特征。如英国牛津大学的系统工程专业以工程、经济和管理类课程为主，核心课程涉及数学方法、模型化、动力学与控制、电气系统、结构和材料、流体力学和热力学等。又如美国西北大学系统工程课程的基本任务是学会设计并开发复杂的、涉及多种知识的产品和服务。

国内系统工程课程开展较早的西安交通大学、国防科技大学等高校也在广泛的采用课程资源整合方式，主要是以运用工程手段研究和解决管理问题为主要特征，这些高校的管理工程学科在我国理工科院校得到发展，其人才培养、研究与应用成果、队伍及基地建设等为我国管理现代化和经济社会发展做出了历史性贡献。在系统工程课程教学过程中，主要特色体现在：（1）师资力量较强，尤其以西安交通大学和国防科技大学等为代表的高校；（2）体现理工科背景，注重系统工程知识的灵活和综合应用；（3）地处较发达地区，又以精品课程为依托和省部级以上的项目做支撑，能较充分利用各种资源开展课程教学。桂林电子科技大学虽地处我国西南地区，区域经济并不发达，但适逢北部湾经济区发展的历史机遇，也同样可以和拥有较丰富资源的发达地区的高校在课程教学方法上斗胆一决高下，以TRIZ作为教学理论基础，充分体现教学方法的创新性，进而不断在教学过程中实践，形成我校特有的以机械和电子为特色背景的教学新模式和新方法，为服务和发展广西经济发展做出一份贡献。

2 课程教学存在的现实问题

在当前教学中，《系统工程》课程面临一些现实的问题，主要有以下几个方面：

1）课程内容的局部与全貌的矛盾。

系统工程的分支很多，每一分支的研究和应用都很活跃，逐步形成体系，都可单独构成一门或多门课程，加大了教学的难度。在《系统工程》教学工程中，要求学生在学习系统工程后应能对该学科的全貌有一个大体正确的了解，清楚系统工程在系统科学和管理决策科学中的地位和作用。在课程内容局部问题上，教学过程既要有一定的深度，也要照顾一定的广度，尽量在展示系统工程全貌的同时，让学生了解系统工程有一定体系和深度，也掌握系统工程的原则和特点。除了处理内容上的深度与广度的矛盾之外，在介绍算法上也要兼顾最优算法和近似算法的关系，用系统工程解决实际问题时，使用得最多的是近似算法，如果只讲授求精确最优解的算法，碰到实际问题时学生很可能会感到茫然不知所措。

2）缺乏学生自主学习能力和实战训练的训练。

在目前的系统工程课程教学中，教师比较注重学生的理论教学，但不注重学生自主学习能力的训练，比如很多作业的设计，学生做起来比较空洞，不能理论联系实际，有纸上谈兵的感觉[4]。同时在课程教学中，为了训练一些系统工程方法，经常做一些虚拟的课题，实际的项目相对比较少，理论训练比较重要[5]，比如系统工程的理论基础、基本方法论等。但是实战训练也非常重要，一些解决问题的方法，比如系统结构分析、系统评价、冲突分析等必须通过实际的课题训练才能够掌握，否则学生很难理解，也比较难有切身的体会。

3）教与学分离。

目前的《系统工程》教学还是沿袭传统的灌输式教学，作业也只是教师训练学生掌握一般问题处理方法的手段，学生没有真正的参与到整个教学过程中，只是被动的接受，不符合创新性教学和培养学生创新思维的特点。另外，在系统工程领域，经常有新的内容涌现出来，应当尽量把新的内容加进教学，实行新与旧的结合。有些分支应用广，研究的人也很多，能解决问题的方法就及时补充到教学中来，而有一些内容，应用极其有限，就删除或少讲。引入新的内容既可增加课堂活力又可提高学生的兴趣。同时，课程教学也应与专业的培养目标一致，并且也在培养学生本科毕业后的快速学习能力起到较大作用。

3 课程教学方法改革研究

采用创新性教学方式，就需要改变目前的灌输式的教学方法，广泛采用“项目研究式”、“启发式”、“案例式”和“研讨式”等教学方法。

3.1 “项目研究式”教学

为了促进学生掌握系统工程理论方法，提高创新能力，《系统工程》课程提出了“项目研究式”教学法，针对具体项目，运用“项目组”方法组织学生进行研究式学习，强调主动思维和创造性思维[6]。在该课程教学中，引导学生采用系统建模、系统分析与优化等方法来开展项目研究，让学生参与到教师的课题研究中来，让学生在参与协助科研项目的过程中接触学术发展的尖端知识，增加他们的求知欲和探索欲。在实践的大课堂里，在教师成熟的科研思想的熏陶下，在严肃缜密的科研氛围中，在苦尽甘来、收获成果、为社会做出实际贡献的喜悦中，使学生获得在传统式教学中永远获取不到的宝贵经验和成长体验[7]。

3.2 “启发式”教学

在教学过程中，以问题解决为导向，即“教师创设问题情境学生提出问题搜集科学事实探求解题方法得出科学结论运用新知识”。这是结合大学生的身心特点和知识发展水平，借鉴TRIZ的理论总结出来的。首先要求教师根据教学的具体情况创设问题情境，促进学生思考，使他们产生问题，并激发他们探索的动机，要指导学生正确搜集和选择科学事实或探索事实的条件。如提供可观察的材料、实验的设施；提供有关文献资源，以供学生检索研究。然后，要引导学生通过对问题的分析、探索，进行假说、讨论或归纳等一系列再发现的认知操作过程，寻找问题的解决方式，促使问题得到解决（TRIZ理论的应用），乃至创新性的解决。教师要引导学生总结整个研究过程，得出科学性结论，形成更加完善的认知结构。最后，运用所获得的新知识解决新情境下的问题，以实现知识的迁移，深化对知识的理解。

3.3 “研讨式”教学

这是一种自主研究的学习方法，即“学生发现问题确定题目搜集资料并制定研究计划分析资料并实施研究计划撰写研究报告”。要求学生以“问题”为中心，独立从事和完成某项课题的整个研究过程，包括提出问题，确定研究课题，开展研究（TRIZ理论的应用），最后提交研究成果（论文或报告）。在该方法中，问题涉及的范围较广，可以是学生在学习理论时发现的新问题，也可以是他们在社会实践中发现的新问题；问题可以来源于自然界、参考资料，也可以来源于实际。在此过程中，指导教师似乎像一个“局外人”在欣赏着自己学生的成长，他们不会直接参与其中，更不会把自己的观点强加给学生，只是在必要时给予一定的技术指导而已。因此，该方法实施空间最大，运用范围最广。

4 课程改革实践

《系统工程》是我校工业工程专业的一门专业必须课。工业工程专业自1999年开始招生，经过10多年的建设形成了较为完整的专业体系，已基本完成了工业工程的技术条件、设备积累和人才储备，取得了大量有重大影响的成果，并于2006年获得广西首批优质专业称号，又在2011年成为广西首批特色专业及课程建设一体化的示范性专业。《系统工程》课程作为工业工程专业的必修课程之一，在具体教学实践中，基于TRIZ理论规划了课程质量，其中课程的教学需求按1～5的数字尺度进行重要度评判，评判标准来源与于学生和教师的实际反馈信息。将该门课程目前的教学情况与需要达到的目标质量进行对比，得到需要提高的程度即提高度的数值；计算绝对重要度，绝对重要度=重要度评判×提高度；最后计算出质量权重。具体规划见表1。

表1 《系统工程》课程质量规划表

表1内的数据是对我校工业工程专业2009级《系统工程》进行的一次教学质量评估，评估数据结果显示：教学内容易于接受、注意与实践相结合和加强师生交流是亟需提高的三个方面，教学过程作为在今后教学中课程提高教学质量的重点。此外，在其它方面，也需要不同程度的提高。

5 结束语

《系统工程》课程多年来一直在坚持教学改革的探索和实践，通过系统化调整课程教学内容，试行教师团队式授课，运用PBL教学、“项目式”教学和“启发式”教学等多种先进教学方法，形成学生解决问题的技巧和自主学习的能力，以此来突破传统教学方法的思维惯性，提高课程的教学效果和教学质量，并实现学生综合能力的提高。同时结合我校特色及优势，真正能培养出符合现代企业发展的系统性、综合性、能够适应社会需要的创新性工业工程人才，对工业工程专业本科生就业能力的提高也会起到积极作用。

参考文献

[1] 汪应络.系统工程（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 根里奇·阿奇舒勒.实现技术创新的TRIZ诀窍[M].林岳，李海军，段海波，译.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2008.

[3] 杨兰玉，徐学忠，李英.基于TRIZ理论背景下《机械设计》课程教学改革模式浅析[J].机械制造与自动化，2012（3）：88-90.

[4] 蒋赛.系统工程课程教学模式研究[J]，物流科技，2012（2）：47-49.

[5] 刘闯，邱秀伟，张亚卿.系统工程课程教学改革与研究[J].信息系统工程，2010（10）：34-35.

[6] 陈红艳.系统工程课程大作业驱动教学模式研究[J].价值工程，2010（22）：198-199.

[7] 王运成，周春华，尚长兴，等.系统工程专业课程设计教学方法改革与研究[J].信息系统工程，2010（1）：21-23.

基金项目：桂林电子科技大学教育教学改革项目（ZL230118）。