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TRIZ萃智理论与高校创新教育

TRIZ（萃智）理论与高校创新教育

林岳 博士

（北京亿维讯科技有限公司，北京，100026）

摘要：

创新战略，教育先行。

在高校中大量培养创新型复合人才是我国人才强国战略的重要举措之一。

本文总结了利用TRIZ（萃智）理论进行创新教育的教学实践，结合国内创新的现状论证了TRIZ（萃智）理论对构建高校创新教育体系的重要作用，力求探索出一条切实可行的高校创新教育之路。

关键词：

TRIZ；发明问题解决理论；高等院校；创新教育

1在高等学校实施创新教育的必要性

当今世界，经济全球化和科技成果产业化的趋势进一步加强，一个国家在世界经济竞争格局中的地位越来越取决于该国的国家创新能力与创新成果。

根据总部设在瑞士日内瓦的世界经济论坛发布的《2007～2008年全球竞争力报告》，目前世界竞争力排名第一位的是美国，而中国大陆的排名是第34位。

与发达国家相比，我国的科技创新能力明显不足。

报告说，美国排名第一主要是因为其拥有高度先进而且创新力强的公司和高效的生产要素市场，同时优秀的大学和教育体系和企业研发能力的强强联合则成为美国竞争力的重要依托。

世界知识产权组织的统计数据显示，2007年全球一共注册了15.6万件国际专利，其中美国以5.2万件的专利注册数量居第一位，日本以2.8万件居第二位，德国是第三位，其专利注册数量是1.8万件。

中国的国际专利注册数量仅是5456件，远远落后于美国等西方发达国家。

以上数据清晰地表明我国在整体创新方面与发达国家还存在很大的差距，其中创新人才匮乏是一个重要原因。

如何实现以一种切实、高效、科学、可行的创新教育途径，快速地培养高素质创新人才，已经成为一个现实而又迫切的问题。

创新战略，教育先行。

西方发达国家一项历时数年的跟踪测试表明，在高等教育过程中接受过创新教育培养与训练的学生在完成相关创新工作时，其成功率要比其他学生高出3倍。

在高校中大批量地培养创新型复合人才是我国人才强国战略的重要举措之一，高校作为国家人才的储备和培养基地，在实施创新教育教学方面理应率先垂范，为全社会做出优秀的榜样。

2创新需要先进的理论和方法

要创新，就一定要有先进的创新理论和方法。

人们从工业革命时代至今的大量创新实践中研究归纳出的创新方法大约有360多种，其中被普遍认同和推广应用的创新方法和技巧大约有50多种，如试错法、智力激励法、联想法、形态分析法、头脑风暴法等等，其中的每一种方法和技巧都有过成功的辉煌纪录。

试错法是千百年来在人们的意识中留有根深蒂固印象的在技术创新中解决问题的方法。

典型的案例是广为流传的爱迪生的故事，据记载，他发明电灯时做试验用过1600多种金属材料和6000多种非金属材料，失败了5万多次以后才获得成功。

爱迪生勇于试验、不畏失败的精神给人们留下了深刻的印象，但是换个角度看，试错法效率低下并且浪费惊人，这就启迪和激励人们探求更先进的创新理论和方法。

随着人类社会的不断发展，创新理论和方法也总是不断地推陈出新，TRIZ（萃智）理论在实践中被证明是高效的并且在国际上得到了广泛的关注和应用[1]。

TRIZ（萃智）理论也称发明问题解决理论（TheoryofInventiveProblemSolving，TRIZ是其俄文首字母缩写），是由前苏联发明家阿奇舒勒为首的研究团队通过对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新、解决工程问题的系统化的方法学体系。

TRIZ（萃智）理论以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础，包括了技术系统和技术过程、（技术系统进化过程中产生的）矛盾、（解决矛盾所用的）资源、（技术系统的进化方向）理想化等基本概念。

TRIZ（萃智）理论提供了分析工程问题所需的方法，包括矛盾分析、功能分析、资源分析和物场分析等，同时还提供了相应的问题求解工具，包括技术矛盾创新原理、物理矛盾分离原理、科学原理知识库和发明问题标准解法等。

TRIZ（萃智）理论针对复杂问题的求解提供了发明问题解决算法（ARIZ），同时TRIZ（萃智）理论还包括了一些创新思维的方法，例如九屏幕法、智能小人法、金鱼法等等。

图1是TRIZ（萃智）理论的体系结构。

图1 TRIZ的理论体系

3探索有中国特色的创新教育之路

新中国成立58年来，我国教育事业取得了巨大发展。

我国拥有世界上最大规模的教育体系，2000年就已经基本实现普及九年义务教育和基本扫除青壮年文盲，到了2005年，我国小学入学率达到99.15%，初中毛入学率超过95%，全国高等学校在校生达到2300万人，毛入学率达到了21%，研究生达到115万人，进入国际公认的高等教育大众化阶段。

我国教育基本实现了优先发展，为我国从人口大国走向人力资源强国奠定了基础。

但是我们必须清醒地认识到，与我国发展的需要相比，与世界发达国家相比，我国教育事业还不发达，特别是在培养和造就创新人才方面，我们还存在着明显的不足。

例如应试教育现象尚未根本改变，学校教育的自主权没有得到足够尊重，行政管理与教育管理之间错位的现象还很突出，大学教育与科研和社会实践脱节的现象比较严重，这些因素制约着创新型人才的培养。

推进教育体制改革，落实素质教育，培养学生的创新能力，任重而道远。

建设创新型国家是一个长期而又艰苦的奋斗历程，需要教育、科技等各行各业的建设者一起努力。

致力于培养高层次人才的高等教育更是责任重大。

改革培养机制，提高培养质量，加速培养创新型人才，是高等教育改革的重要方向。

我们期待高等教育在改革中创新，在创新中取得更大的发展。

在任何时代和任何国家，教育都承担着为本国培养未来人才的历史使命。

创新能力的培养是创新教育的核心。

创新教育就是要根据创新理论，培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新的个性，使学生在牢固地、系统地掌握学科知识的同时发展他们的创新能力。

我们有了TRIZ（萃智）理论这样好的创新理论还远远不够，还必须要有适用的工具，尤其是在信息化、网络化的中国，还需要有功能完善的计算机软件来帮助我们进行创新教育。

计算机辅助创新（ComputerAidedInnovation）是以发明问题解决理论TRIZ和本体论为基础，结合现代设计方法学、计算机人工智能技术和多学科原理，快速为我们在概念设计或者方案设计阶段提供高质量的创新解决方案的理论体系。

它以分析解决产品创新和工艺创新中遇到的各种矛盾为出发点，基于问题求解理论和已有的知识总结，辅助企业在产品设计和工艺设计中进行功能创新和原理创新，极大地提高了企业技术的创新能力和效率。

4亿维讯公司探索高校创新教育的实践

从小到大，所有的学习几乎都是为了考试，这几乎是所有在校大学生的抱怨，在面临择业困难的今天，这种抱怨几乎已经达到巅峰，更多的同学在对照企业需求反思自己欠缺的到底是什么？

多数学生将此问题的答案归结为：

机械的、被动的学习让大学生严重缺乏独立思考的能力，更缺乏创新精神和创新能力。

为了适应学生就业等实际需要，近来部分高校相继与亿维讯公司合作推出了以TRIZ（萃智）理论和计算机辅助创新软件为基础的创新思维培养暨创新能力拓展课程，受到了众多在校大学生的青睐，为在校大学生的创新思维创新能力的培养提供了新思路。

目前已经有近50所高校开设相关课程，如：

北京理工大学、浙江大学、天津大学、西安交通大学、电子科技大学、北京工业大学、北京工商大学等。

其中，北京工商大学在亿维讯公司的支持下，为35名大学三年级的学生进行开设了《计算机辅助创新及应用》课程，内容包括TRIZ（萃智）理论基础和CAI软件应用指导。

第一学期便超出预想，有35名来自2、3年级的学生积极报名学习。

学期结束时，35名同学针对3个既定课程共获得超过20个概念设计级的解决方案，工商大学还将一个学期的学习成果汇集成一本具有一定创新水平的论文集。

通过学习，35名同学全部获得ITC的TRIZ一级认证[2]。

全国各地其他高校也进行了有关的课程体系建设工作。

北京理工大学机电工程学院约180名各年级各专业的学生报选了共有48学时的有关创新与设计内容的理论及实践课程。

天津工业大学从2004年下半年开始，学校采用亿维讯公司提供的CBT/TRIZ软件对大学生进行了40个学时的创新能力拓展培训。

天津大学机械工程学院开设创新课程，开展计算机辅助软件和理论培训，3名工业设计专业的大学生在全国大学生第三届创新杯设计大赛中运用CBT/TRIZ软件中提供的TRIZ（萃智）理论的创新原理和技术系统进化法则等工具，借助Pro/Innovator软件，解决实际设计过程中遇到的难题，设计出造型新颖、结构富有创意性的“城市乌蓬”车方案，并获得设计大奖。

北京联合大学在经过一个学期的实验并收到实效之后，也将在2008年9月全校开设创新课程选修课。

目前，大学毕业生求职成功率低一直是社会普遍关注的问题，应届大学生缺乏相关的工作经验是用人单位拒收或者不愿意接受应届毕业生的主要原因，而创新课程的开设让这一问题得到了实质性的解决，在学习创新课程的过程中，大学生不仅能够通过实践获得相关的技术创新经验还能申请自己的设计专利。

2004年，天津工业大学开设创新课程之后，该校就有20余名大学生在校期间就自己的设计申请了专利。

北京联合大学的刘峰同学在北京艾科泰电子有限公司近半年的实习中，不仅发现了手机电池在生产中的预热问题，而且凭借自己在创新课程中所学，提出了具体的解决方案，为企业解决了实际的工程问题，也帮助刘峰找到了满意的工作，同时《手机电池弹片塑料热熔焊接机设计》也正在申请专利中。

北京工业大学机械工程与应用电子技术学院的学生在参加全国大学生机器人电视大赛的准备过程中，找到了很好的机器人结构设计的解决方案，并在设计过程中取得了理想的效果。

北方工业大学创新小组应用TRIZ（萃智）理论的创新原理，借助Pro/Innovator软件对创新大赛中关于网球拾球器的概念设计难题提供了诸多解题思路。

北京联合大学表示，基于TRIZ（萃智）理论和CAI软件的《创新思维培养暨创新能力拓展》课程传递给学生的是发现问题的能力和解决问题的方法，思维模式的改变，让大学生提升了发现问题解决问题的能力，而这正是学生可以用来敲开用人单位大门的法宝。

很多面临毕业即将寻找工作岗位的学生都曾对求职有着强烈的恐惧，因为他们在学校学习的理论知识都是死记硬背的，而且随着考试的结束也已经忘得所剩无几了。

创新课程虽然也有理论，但是它主要帮助我们刷新、整理思维模式，把针对发现的问题的想法整合在一起，并通过TRIZ软件平台将凌乱的思维变成具体的解决问题的思路、措施。

且能够帮助论证所提出的思路是否具有可行性，并筛选出较合理适行的思路。

实践表明，创新课程很受同学们的欢迎，大家都希望通过一段时间的学习改变自己的思维模式，对今后求职就业也会有很大的帮助。

北京工商大学教授创新思维课程的老师闫晓玲表示：

创新课程打破了学生们以往的思维定势，让学生的思考方式受到不同的启发，对于有社会经验的学生来说，创新课程还鼓励学生针对同一问题不停地提出新的想法。

也许同学们的创新概念在很多方面还禁不起仔细揣摩，但与看到一个完美的概念相比，学校更乐于见到的是同学们通过学习能够成功表达自己的创新思维，学会创新的方法，树立勇于创新的信心。

5计算机辅助创新软件在高校创新教育中的作用

5.1与国内制造业的发展有机结合，完善高等院校教学体系。

放眼全中国，制造业信息化的浪潮席卷全国各地，以信息化带动工业化已经成为国内制造业的共识，作为肩负培养人才的高等学校不可例外地融入其中，因此从20世纪90年代起，高等工科院校陆续开设了CAD、CAE等计算机辅助类的课程，但是我们认为，自从进入新世纪以来，相关课程的教学已经走到了一个十字路口。

十年前，我们提倡甩图板，因此开设了AutoCAD课程，图板甩掉后是CAD二维转三维，由此高等院校也开设了Pro/Engineer等课程，再其后是CAE等课程，那么，我们下一步要做什么？

我们目前面临一个很重要的问题，就是今天我们用很多的CAD软件，但是CAD技术都还没有走到生成设计概念这个阶段。

目前CAD只能做到表达设计概念，CAD解决的问题，是借助数字化技术完成产品建模，表达几何意义上的产品，但是做得再好，也只能产生产品几何概念的表达，不能生成概念。

产品改进的概念是要靠人去思考的，因此，CAD工具再好，但是不懂专业的人，或者是没有研发经验的人是解决不了问题的。

仅靠CAD做创新的话，不是说不能创新，但是创新的几率很低，完全是靠人去想，想的出来就有，想不出来就没有了，并没有带来根本性的问题解决。

CAE解决的问题，是借助数字化技术完成产品工程分析，表达力学意义上的产品定义，进行应力分析，模态分析、流体分析，电磁兼容等等，重点是产品工程仿真概念的表达，这对于产品创新有一定的促进作用，但是概念生成的问题仍然没有解决。

创新从创意开始，没有对创意、经验这些信息的管理，对概念设计是无法支持的。

计算机辅助创新是将发明问题解决理论、本体论、现代设计方法学、语义处理技术与计算机软件技术融为一体的一门高科技技术，它对于企业的产品可以起到的作用是，生成具有突破意义的定性方案和促进原始的技术基础。

计算机辅助创新有输入和输出，其输入是一些问题，比如说曲轴断了、噪声过大、电子产品信号接收不好、机器过热等等，这些问题如果解决了，就是一个创新的结果。

和CAD不一样，CAD只解决了概念表达的问题，CAE也不过是在确定的概念基础上，让它达到最优最佳。

而计算机辅助创新做的事情在原理上，在实现的机制上可能完全不同。

比如一个键盘，一般情况下就是一个长方板上有若干个键，但是实际上可以把它设计成带铰接的、能够卷曲的、甚至是完全没有物理键盘的。

计算机辅助创新会生成新的设计概念，用新的原理来替代实现原来的功能，这个才是真正的创新。

最近的20多年里，中国的制造业信息化发展也一直在经历这样的阶段，从过去的基于图纸、以图纸为基础、以样件为驱动的研发流程，发展到以三维建模设计为基础、以仿真为驱动的并行协同方式，实现了从产品快速上市逐渐地过渡到了现在的产品正确上市，以及未来的产品增值上市。

要实现产品增值上市，必须获得高额的产品附加值以及有效地降低成本，而这些都必须依赖技术创新才能实现，因此高校也必须紧跟市场的发展，在培养人才方面与时俱进，着力开展创新教育，完善高等工科院校专业教学体系，和国内制造业的发展紧密结合，真正实现为国家储备和培养人才的目标，计算机辅助创新软件正可以帮助我们完成这一宏伟的历史任务。

5.2普及计算机辅助创新软件，提高大学生的创造能力。

2006年10月，中国共产党第十六届六中全会通过了《中共中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定》[3]，这是一个划时代的决定，决定强调指出：

要注重增强学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。

这个决定为我国高等教育人才培养提出了明确的目标，也为高校的改革与发展指明了前进的方向。

自1999年高校扩招以来，我国高等教育实现了跨越式发展，为现代化建设培养了大批人才。

但同时也应看到，当前高等教育在学生能力培养上还存在一些问题，高校创新教育薄弱，培养的人才创新意识不足，创造能力能力不强，不能适应当今经济社会发展的需要。

质量是大学的生命，创新是大学的灵魂。

二十一世纪是知识经济和信息的时代，是一个全面创新的时代。

我国建设创新型国家的战略目标对大学的人才培养提出了新的挑战，高校既要注重思想道德素质、科学文化素质和健康素质的全面提高，又要注重传授知识、培养能力、提高素质的协调发展，特别强调大学生能力的培养。

党的十六届六中全会作出的决定中强调的增强大学生四种能力是落实科学发展观、促进高等教育协调发展的需要，是培养高素质人才、提高自主创新能力、建设创新型国家的需要，是促进教育和谐、构建社会主义和谐社会的需要。

高等工科院校是工程师的摇篮，应当根据培养创造型人才对教学提出的要求，必须转变教育教学思想，更新教学内容，改革教学方法，加强教学的各个实践环节，注重学生的素质教育，在传授知识、加强培养学生能力的同时突出创造能力的培养。

对于当代大学生来讲，基本矛盾是知识增长的无限性与在校学习时间的有限性之间的矛盾，要使学生在有限的时间内掌握创新的科学文化知识，学会猎取新知识的科学方法，就必须精选教学内容，选用适合的教学手段。

目前我国高等院校采用的灌输式教学方法严重影响了大学生创造能力的培养，因此必须下大力气改革教学方法，采用启发式教学，推广人机交互式教学，将以教师为中心、以讲授为主的教学变为以学生为主体，充分调动和发挥学生的积极性和创造性。

我们认为开设计算机辅助创新课程，普及计算机辅助创新软件，可以有效提高大学生的创造能力。

6结论

创新是人类社会永远向前的动力，是民族兴旺的不竭之泉，创新的能力和水平又深深依赖于创新教育能否得以顺利实施。

在当今的中国，以信息化带动工业化已经成为广大企事业的共识，以计算机辅助创新带动企事业的技术创新是制造业信息化今后的发展方向，也是未来企事业研发中不可或缺的一环。

高等院校作为国家的人才储备和培养基地，必须紧跟时代的发展步伐，及时开展创新教育，完善高等院校专业教学体系，促进高校信息化教学建设，普及推广TRIZ（萃智）理论等先进的创新理论，提高大学生创造能力，完成教书育人的历史使命，从而走出一条具有当代中国特色并且切实可行的高校创新教育之路。

参考文献:

[1]赵敏，创新的方法，当代中国出版社，2008年版。

[2]胡菊芹，用萃智理论冲破自主创新屏障，《科技日报》，2008年3月8日两会特刊。

[3]《中共中央关于构建社会主义和谐社会若干重大问题的决定》，人民出版社，2006年11月版。

TRIZMethodologyandUniversityInnovativeEducation

Dr.YueLin（Alp）

（IWINTInc,Beijing100026）

Abstract:

Innovativestrategymustconsidereducationfirst.Cultivateinnovativemulti-skilledtalentsinuniversitiesisoneofthemostimportantstrategiesinChina.ThispapersummarizestheeducationalapplicationpracticesbyTRIZmethodologyusedinChina.ItshowsthecontributionofTRIZmethodologyindevelopinganinnovativeeducationalsysteminmodernChinaaswellasdigsoutapracticablewayinuniversityeducationinnovation.

Keywords:

TRIZ:

TheoryofInventiveProblemSolving;University;InnovativeEducation