TRIZ理论及在项目教学中的应用

摘 要 TRIZ理论作为系统的方法论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，将其融合在项目教学之中，作为项目教学的重要内容，使学生掌握TRIZ理论，可很大程度上提高工程创新的速度，同时提高学生的分析能力及实践经验，在工程教育中具有很强的理论和实践价值。

关键词 TRIZ理论 项目教学 CDIO

中图分类号：G424 文献标识码：A

Application of TRIZ Theory in Project Teaching

Abstract TRIZ theory as a system methodology， successfully revealed the internal laws and principles of the invention， the fusion of project teaching as a teaching project， to enable students to master the TRIZ theory， can greatly improve the engineering innovation speedwhile improving the student's analytical ability and practical experience， highly theoretical and practical value in engineering education.

Key words TRIZ theory； project teaching； CDIO

0 引言

2004年底由美国工程院（NAE）与美国自然科学基金委员会（NSF）共同发起的“2020工程师计划”发表了，《2020的工程师：新世纪工程的愿景》的报告认为未 来的工程师应该具备以下七项关键特征：分析能力、实践经验、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德以及终身学习能力等。①CDIO高等工程教育模式作为“做中学”与“基于项目的教育和学习”的抽象表达和集中概括，项目教学是其模式的主线。TRIZ理论是科学系统的创新理论，拥有庞大的技术系统，具有规范的操作流程，具有很强的操作性和可重复性，将其融合在项目教学之中是CDIO高等工程教育培养工程人才创新思维和创新能力的必由之路。

1 TRIZ理论及其特点

1.1 TRIZI理论的内涵及核心思想

TRIZ理论由前苏联科学家根里奇·阿奇舒勒在 1946 年创立，是基于知识的、面向人的、有效的创新方法。②TRIZ理论包含着许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题的分析方法。经过半个多世纪的发展，TRIZ理论已经成为解决新产品开发实际问题的成熟的九大经典理论体系之一。③矛盾、演化、资源和理想度是TRIZ理论的基础。TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面：首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式；第二，各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力；第三，技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。

1.2 TRIZ理论的特点

TRIZ 理论与无序无规律可循的创新方法相比，具有鲜明的特点和优势。它系统科学地揭示了创造发明的内在规律和原理，快速确认和解决系统中存在的矛盾，而且它是在技术的发展进化规律及整个产品发展过程的基础上运行的。④ TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，它的最终目的是完全解决矛盾，获得最终的答案。TRIZ 理论提供了突破思维惯性的方法、技术预测的工具、解决问题的系统化方法等，能激发创造性思维，大大提高创新效率。⑤因此，在项目教学中引入TRIZ理论，进行创新理论教育，将是当前CDIO高等工程教育改革中一条非常值得探索的途径。

2 TRIZ理论在项目教学中的具体应用

多年来，我们一直谈工程教育中的创新教育问题亟待解决，课程体系和教学内容是人才培养的主要载体，什么样的教学方法才能培养具有创新思维和能力的工程人才人？CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）。⑥将项目教学贯穿其中，以产品从设计到实现的生命周期为载体，进行工程人才的系统培养。本质上，TRIZ理论是通过总结创新活动的客观规律而来，便于创新的工作方法，领悟和掌握这种方法对于工程人才的创新能力有着重要意义。从整体上把握TRIZ，TRIZ在项目教学中的应用分为三个层次：哲学层、方法论层和工具层（如图1所示）。

2.1 TRIZ理论工具层，针对项目的探究式教学

对于刚入学的新生而言，一开始就接触完整的项目不太合适，可以通过参观学习基础理论知识，进行TRIZ理论的系统学习，对工程学习和实践有一个系统直观的了解。三级项目是CDIO高等工程教育课程体系的基础，针对于专业中的核心课程进行的专门的系统训练，深化了学生对于专业知识的理解和应用，将专业知识与实践能力完美结合，运用TRIZI理论对三级项目中的问题探讨、研究、辩论，使得学生在探究过程中以问题为学习研究对象，通过TRIZ方法论中的发明原理、冲突矩阵、物场分析等工具，来系统地分析和解释问题，获得解决问题的答案并进行交流、检验和评价。

2.2 TRIZ方法论层，基于项目的讨论式教学

在大二大三的学习中，可以选择一些不太复杂的项目，项目周期适度，但要有针对性，二级项目作为整个课程体系的支持，训练和巩固TRIZ的知识。学生在学习过程中以项目作为分析研究的对象，通过对项目的分析、讨论、决策，建立系统，通过TRIZ 的系统理论解决问题及矛盾，学会搜集相关信息，评估解决方案，做出最终决策。项目可以来源于实际的项目库案，也可以是虚构的，但必须是符合现实复杂环境，只有这样才能反映完整的项目应该包括的事件本身及其产生的原因、存在的问题和挑战解决途径和资源限制，学生将了解到作为真正的工程师将面临的复杂境地和艰难的 抉择不仅加深了对TRIZ知识的理解，而且掌握了知识的应用，通过学习有助于训练和提高学生在复杂环境下运用TRIZ来解决实际工程问题的能力。

2.3 TRIZ理论哲学层，面向项目的参与式学习

学生在学习过程中以项目为学习研究对象通过参与工程项目开发研究的全过程，学会应用已有的知识选择有效的方法和技术拿出解决项目任务的方案。学生在参与项目的学习过程中，在对TRIZ理论的知识方法完全掌握的基础上，从系统的角度处理好局部和整体，个人与集体的关系。这样，学生不仅可以对知识理论有进一步的理解和掌握，而且认知能力和完成实际项目的能力也得到提高。更重要的是，让学生从哲学角度上建立系统，分析系统的资源矛盾从而找到理想解，使得学生能够自主构思、设计、实施和运作整个项目，达到最后工程教育的最终目的，培养出合格的工程人才。

注释

① 李晓强，孔寒冰，王沛民.建立新世纪的工程愿景——兼评美国《"2020 工程师"愿景报告》[J].高等工程教育研究，2006（3）.

② 书科.解决创新发明问题的理论——TRIZ 简介[J].中国制笔，2009.4.

③ 张志远，何川，张鹏.运用TRIZ 理论解决新产品开发中的冲突[J].工程设计学报，2003.4.

④ 丁俊武，韩玉启，郑称德.创新问题解决理论——TRIZ研究综述[J].科学学与科学技术管理，2004（11）.

⑤ 梁雪梅，支庆庆，谷斌.基于创新方法的高校学生创新能力培育研究[J].广东科技，2010（11）.

⑥ Williams R Retooling.A historian Confronts Technological Change[M].Cambridge Massachusetts：MIT Press，2003.