TRIZ(萃智)理论与高校创新教育
林岳  博士
(北京亿维讯同创科技有限公司,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(Theory of Inventive Problem Solving,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(Computer Aided Innovation)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 亿维讯同创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同创公司合作推出了以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同创公司的支持下,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,学校采用亿维讯同创公司提供的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<