基于TRIZ的机制专业项目导师制创新人才培养探索与实践

【摘 要】 针对当前高等院校工科类专业创新人才培养过程中存在的问题，金华职业技术学院机械制造与自动化专业通过开展基于TRIZ的项目导师制创新人才培养的探索与实践，实行“创新课堂、交叉学科”的课程体系、推进创客教育在导师制的应用、引入TRIZ理论创新工具、鼓励学生参加学科技能竞赛、申报创新创业课题等主要环节在内的创新创业教育改革实施路径，实践结果显示这一机制有效提高了学生的创新能力和实践能力。

【关键词】 TRIZ；导师制；创新人才；培养实践

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。当前在全球范围掀起了新一轮的工业转型升级竞赛。[1]科学研究与技术创新能力已经成为工业经济发展的核心竞争力。人才战略是决定国家经济社会发展的关键因素，核心是创新型人才。[2]高等院校肩负着培养创新型人才的重任，加强培养学生的创新思维和创新能力已经成为当前高校工科类专业教学与改革的前沿课题。机械制造与自动化专业是典型的工科类专业，机械创新设计是一项发挥想象力和创造力、确定设计方案、完成设计图纸、开展样机制作的实践活动。[3]创新方法是创新思维、创新设计的前提和钥匙，现代工程创新设计方法有很多，如俄国的TRIZ理论、德国Beitz的工程设计学、美国Sul的公理化设计理论等。相对于其他设计方法，TRIZ理论作为一种系统化的创新方法学，具有较高的可操作性和实效性，得到了大力推广和应用。

一、TRIZ理论

TRIZ（俄文：теории решения изобрет-ательских задач），意为“发明问题解决理论”，是由前苏联专家Geich Saulovich Altshuller及其领导的研究小组通过对全球250万件高水平发明专利进行分析和提炼之后，总结出来的指导人们进行发明创造、解决工程难题的系统化的创新方法学。[4]TRIZ理论的主要工具包括冲突矩阵法、76个标准解、ARIZ、40个发明原理、39个通用工程参数等。自从Altshuller提出TRIZ理论，六十多年来很多学者对其进行了研究、发展和进化。Remy Houssin等通过建立一种定性评价矩阵的方法，[5]实现一种自适应的TRIZ方法，以帮助设计师做出更加合理的决定。TRIZ理论已经在全球引起广泛的关注和研究。德国的世界500强企业，如西门子、宝马等公司大量运用TRIZ理论，同时成立专门的机构负责TRIZ理论的培训和应用。在工程创新教育中引入TRIZ创新理论方法同样已成为高等院校工科类专业培养创新人才的热点课题。广州大学的江帆通过比较耦合式TRIZ工程创新教育模型与融入式TRIZ工程创新教育模型，得出了融入式TRIZ工程创新教育模型更能体现TRIZ理论与创新教育融合的结论。[6]

二、高校创新教育现状分析

高校作为创新人才培养的主要场所，一直不遗余力地采取各种措施提高大学生的创新能力，如开展科技创新项目、举办创新创业讲座、组织科学技术竞赛活动等。这些措施在很大程度上激发了学生的创新意识，提高了学生的创新能力，但是仍存在一些问题。第一，重结果，轻过程。学校的评价体系把创新的重点放在了活动举办或者科技比赛的结果上，而轻视了指导老师在项目和比赛指导过程中发挥的重要作用。第二，缺乏创新方法与工具。当今社会经济快速发展带来的价值取向偏好，导致缺少对学生的创新思维训练，缺乏有效的创新方法和工具作为引导。第三，缺少创新课程与交叉学科。现有的专业课程教学体系在知识的呈现和表述上相互孤立，缺少横向、纵向交叉渗透，容易形成学生在不同课程学习过程中的“知识孤岛”。

三、TRIZ理论在项目导师制中的探索与实践

针对高校在工科类专业创新人才培养过程中存在的问题，金华职业技术学院机械制造与自动化专业，通过开展基于TRIZ的项目导师制创新人才培养的探索与实践，以探索TRIZ理论在创新人才培养过程中的应用与成效，具有实践指导意义和教学研究意义。

1、设置“创新课堂、交叉学科”的课程体系，凸显创新能力和工程实践能力的培养

机械制造与自动化专业在设置《工程图学》、《工程力学》、《机械原理》、《机械设计》等课程的基础上，添加了“科技创新能力模块”课程，包括：《产品创新设计》、《创新与专利申请》等课程。再通过设置综合性项目课程，对创新能力和工程实践能力进行“小循环”培养。设置《机械工程项目综合训练》、《工艺实习及夹具设计》两门课程对机械设计能力和制造工艺能力两项能力的融合进行“小循环”培养，最后通过《专业创新实践》、《顶岗实习》、《毕业综合实践》对综合能力进行“大循环”培养。“多重循环”的“创新课堂、交叉学科”的课程体系，紧紧围绕机械制造与自动化专业学生创新能力和工程实践能力的提升为目标开展教学，构建符合工程教育特点的多元同心课程教学模式。

2、推进创客教育在导师制的应用

结合机械制造与自动化专业领域特点，通过将导师工作室或项目部整体搬迁与改造，按毕业生主要就业岗位方向，搭建智能加工岛、自动化装备制造岛、机器人创意岛、创意工具坊等创客空间，满足学生按方向选择创客空间的需求。引入创客文化元素，在每个创客空间都设置会客区、讨论区、加工区、存储区、作品展示区等，营造创客空间环境。在课程教学过程中基于趣味性、综合性、挑战性、新颖性、共享性精心设计创客项目。推行创客项目活动轨迹管理，学生教师人手一册《创客教育轨迹管理手册》，全程记录创客项目活动中的相关信息，如创新点子、方案简图、讨论记录等。

3、引入TRIZ理论创新工具，提供产品创新设计方法

产品的创新设计存在有效的创新设计工具和方法。导师在指导学生开展创新项目的过程中，学生对设计项目都满怀热情，但是遇到具体问题时往往不知所措、无从下手。因此引人TRIZ理論的创新工具（冲突矩阵、40个发明原理、39个通用工程参数等）来解决专利冲突和产品创新设计。TRIZ理论运用创造性的思维把冲突彻底消除。从具有发明性专利中提炼出的解决冲突或矛盾的“40个发明原理”，可以为学生在创新设计过程中遇到的结构创新困境和不知如何施展等困境提供一种解决技术矛盾的方法和途径。

4、实行“导师管理、组长负责”的项目成长路径

学生的成长路径基于项目的开展与实施过程，指导老师为团队指引方向。项目导师制是一种以学生为主体、项目为载体、导师为辅导的构成形式，充分调动学生的学习积极性和主动性，进而培养学生自主学习、分析问题、解决问题的能力和协作、创新、探索的团队精神。项目以市场调研和专利冲突分析为基础，一般以小型机电产品的设计、制作为主。项目具体环节一般应包含方案设计、结构设计、电气设计、工艺编制、零件制作装配等。

5、鼓励学生参加学科技能竞赛和申报创新创业课题，提高成果转化

一方面，鼓励学生参与导师的科研项目，通过分析实际项目问题，指导学生应用TRIZ理论发现矛盾、解决问题。另一方面，鼓励学生参加各类创新创业大赛，利用TRIZ理论分析问题、设计作品，以提高作品的创新性和竞争性。项目的最终环节需要学生完成专利申报、作品设计说明书或论文撰写等，以保护知识产权。

四、改革实践成果

通过设置“创新课堂、交叉学科”课程体系，在项目导师制创新人才培养过程中，引入TRIZ理论的创新工具，提供产品创新设计方法，金华职业技术学院机械制造与自动化专业探索出了一条导师制工程创新人才培养的模式与方法。2017年项目导师制参与学生的创新成果显著，学生参加全国工业机器人技术应用竞赛获二等奖、浙江省大学生工业设计竞赛获一等奖、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛获二等奖、大学生机械创新设计竞赛二等奖等各类国家级、省级竞赛获奖15项。学生作为项目负责人主持浙江省大学生“新苗人才计划”4项，学生作为第一发明人申报专利12项等。

五、结语

金华职业技术学院机械制造与自动化专业，以提升学生的创新设计能力和工程实践能力为宗旨，开展基于TRIZ的项目导师制创新人才培养的改革与探索。在项目导师制实施过程中，实行“创新课堂、交叉学科”的课程体系、推进创客教育在导师制的应用、引入TRIZ理论创新工具、鼓励学生参加学科技能竞赛、申报创新创业课题等主要环节在内的创新创业教育改革实施路径。实践结果显示，通过开展基于TRIZ的机制专业導师制创新人才培养改革可以提高学生的创新能力和实践能力，学生取得的成果显著。该创新人才培养模式改革与探索具有一定实践指导意义和教学研究意义，也可为高职院校机械类专业或其他工科类专业的创新人才培养和发展提供有益借鉴。

【参考文献】

[1] 延建林，孔德婧. 解析“工业互联网”与“工业4.0”及其对中国制造业发展的启示[J]. 中国工程科学，2015.17（07）141-144.

[2] 薛二勇.协同创新与高校创新人才培养政策分析[J]. 中国高教研究，2012（12）26-31.

[3] 陈长生.开设创新实训课程，切实提高学生机械创新设计能力[J]. 机械职业教育，2014（06）17-19.

[4] 刘征，潘凯，顾新建.集成TRIZ的产品生态设计方法研究[J]. 机械工程学报，2012.48（11）72-77.

[5] Remy H， Jean R， Amadou C， et al， TRIZ theory and case based reasoning： synergies and oppositions[J] International Journal on Interactive Design and Manufacturing， 2015.9（3）177-183.

[6] 江帆.TRIZ工程创新教育理论初探[J]. 井冈山大学学报（自然科学版），2011.32（02）123-126.