triz理论应用实例论文范文第1篇
但现实环境中, 管理类大学生毕业论文的实际完成情况却与期望目标之间存在着较大的差异。针对这一问题, 目前大多数研究主要从学生的角度, 分析了论文质量难以令人满意的成因, 并提出了对应的解决策略。而在本文中, 基于质量功能展开 (Quality Function Deployment, QFD) 和TRIZ理论, 试图从教师的角度, 探讨如何通过对毕业论文的有效指导, 促进学生对基础理论知识的综合运用, 以及多重能力的培养。
1 QFD和TRIZ理论
1.1 QFD理论
QFD是由日本学者赤尾洋二于1966年首次提出的一种质量管理系统。它是通过多层次演绎分析方法, 将顾客需求转化为产品开发设计过程的一系列质量特性, 体现了以市场为导向, 以顾客需求为依据, 在开发初期阶段就对产品实施全方位保证的指导思想, 即以“满足顾客需求为宗旨”来改善“质量追求活动”, 从而达到理想的质量要求。
QFD理论目前已经成功的推广应用到建筑行业、软件产业、服务行业和教育行业。以质量屋为载体, QFD为产品设计提供了一个全生命周期的框架, 把产品开发过程中的所有活动连接成一个有机的整体, 通过定量与定性相结合的分析, 规范的定义出每一阶段活动应该满足的质量特性和标准。基于这一思想, 可以将QFD引入到毕业论文的指导过程中, 将学生的培养目标类比为顾客需求, 将论文写作的各个环节类比为产品的设计、生产过程, 以“满足培养目标为宗旨”来改善我们“知识运用和能力培养的追求活动”, 从而达到理想的论文质量要求和人才培养要求。
1.2 TRIZ理论
TRIZ是由前苏联著名发明家G.S.Altshuller及其同事, 通过对全世界约250万件高水平的发明专利的分析研究, 归纳总结了各类技术系统发展进化所遵循的规律模式, 以及解决各种技术矛盾和冲突的科学原理和法则, 所提出的一套完整的理论体系, 包括突破思维惯性方法、功能资源分析、技术系统进化法则、物-场模型分析、76个标准解、40个发明原理等。
TRIZ理论不仅为发明创造提供了一种有效的工具和方法, 更重要的是, 它将创新提升到了方法论的高度, 揭示了系统进化的一般性客观规律。在毕业论文指导过程中, 依循TRIZ理论规划出的规律性的思维方式和系统性的工作方法, 不仅可以提高论文的创新质量, 还可以促进学生科学思维的形成, 以及创新能力和实践能力的提升。
1.3 QFD和TRIZ的集成运用
QFD能够为毕业论文的指导过程提供一个系统性框架, 将定性的培养需求转化为定性与定量相结合的知识运用和能力培养的质量特性, 即实现了“需要什么”到“应该做什么”的转化。但是QFD只是建立了需求问题和质量特性之间的必然联系, 并没有系统的提供如何解决技术和管理问题的方案, 如何用理想化的方法解决具体的问题, 缺乏方法论的指导。
为了解决上述QFD的缺陷, 就需要与其他方法相结合, 而TRIZ理论恰好弥补了系统解决方案的问题。它通过规范化处理方式和一整套完整的、科学的、规律性的进化法则, 在毕业论文指导的思想层面, 实现“应该做什么”到“如何做”的转化。
2 基于QFD和TRIZ的毕业论文指导策略
2.1 细化论文指导的能力培养目标
粗略的来看, 毕业论文各个主要环节中, 论文选题是培养学生发现问题的能力, 文献综述可以培养学生收集、甄别、筛选、阅读和消化资料的能力, 具体的写作过程更是考验学生逻辑思维能力、知识运用能力和语言能力的途径。但实际上, 各个环节对能力的培养是一种交叉螺旋递进的多层次关系。同时, 管理类大学生的毕业论文主要分为知识综述型、理论研讨型和实证应用型三种形式, 对能力的需求和培养具有较大的差异。因此, 我们可以根据QFD理论, 利用质量屋, 准确的识别出不同类型的毕业论文在不同环节应该培养的能力及其期望的程度, 建立毕业论文的培养质量规划矩阵。这样, 一方面教师在指导过程中能够有明确的能力培养依据;另一方面, 学生可以参照培养质量规划矩阵, 选择合适的论文方向。
2.2 建立论文选题的知识结构体系
针对具体的论文选题, 教师要引导学生将以往所学的基础理论知识联系起来, 进行系统的研究, 寻求创新性的突破。但在实际的论文研究过程中, 学生往往选择临渴掘井的方式, 当遇到某一具体问题时, 才会想到查阅相关的理论资料。这样分散的、孤立的、临时的对论文研究所需的知识进行学习和应用, 无法保证论文整体的连贯性, 也有碍于理论知识的综合运用。因此, 借助QFD“在开发初期阶段就对产品实施全方位保证”的指导思想, 在确定选题后, 教师应该协助学生设计论文的知识运用规划矩阵, 准确的识别出论文研究各个阶段涉及到的理论知识及其运用的深度和广度。围绕论文选题, 形成系统的知识结构体系, 让学生对这些理论知识预先进行全面的巩固复习。
2.3 规范论文研究的系统思维方式
管理类大学生毕业论文的一般结构可以总结为“现状分析—问题归纳—对策建议”, 但在实际的论文研究过程中, 各部分相互脱节, “通过现状分析不出所归纳的问题, 提出的对策建议也无法解决这些问题”的怪相屡见不鲜, 其主要原因就在于学生没有形成科学的系统思维方式。因此在指导论文过程中, 教师应当让学生依循和掌握TRIZ理论中包含的完备性法则、向超系统升迁法则、向微观系统升迁法则、子系统非一致性进化法则、协调法则等思维方式。显然, 掌握了这些规律, 学生就可以在论文研究上, 确认研究对象所处现状, 发现其缺陷和问题, 并预测其未来发展趋势, 制定其发展战略和规划, 提出相应的对策建议, 对于规范论文的研究思路, 提高论文的质量, 具有重要意义。
2.4 重构论文质量的评价标准
在目前的教育体系中, 已经有一套比较成熟的论文质量评价标准。但这套标准主要是从论文本身的角度进行评价的。在这样的评价导向下, 教师在整个指导过程中可能会忽视学生对基础理论知识的综合运用, 以及多重能力的培养。因此, 要在毕业论文环节实现学生能力的全面提升, 就需要重新构建与之相适应的质量评价体系, 获得自上而下的教育环境支持。评价体系的调整关系着教育价值观念的转变, 教师可以在目前论文质量评价标准的基础上, 结合人才培养的实际要求, 借助TRI理论中的突破思维惯性方法、技术系统进化法则、物-场模型分析等, 创造性的提出更加科学合理的、以能力为导向的论文质量评价标准, 引导学生向多元化方向发展。
摘要：管理类大学生毕业论文的实际完成情况与期望目标之间存在着较大的差异。针对这一问题, 基于QFD和TRIZ理论的综合运用, 从细化论文指导的能力培养目标、建立论文选题的知识结构体系、规范论文研究的系统思维方式、重构论文质量的评价标准等方面, 探讨如何通过有效的指导, 促进学生对基础理论知识的综合运用, 以及多重能力的培养。
关键词：QFD,TRIZ,论文指导,管理类大学生
参考文献
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triz理论应用实例论文范文第2篇
企业产品创新技法(TRIZ)理论应用
高级研修班专题介绍
创新技法(TRIZ)理论是当今创新设计领域研究中最有影响力的理论方法之一，包含了许多系统、科学而又富有可操作性的创造性思维方法和发明问题分析方法，能有效地打破我们传统的思维定势，扩展我们的创新思维能力，同时又为我们提供了科学的问题分析方法，保证我们能按照合理的途径寻求问题的创新性解决办法。创新技法(TRIZ)理论已经在欧美和亚洲某些国家、地区的企业得到广泛应用，大大提高了创新的效率。据统计，创新技法(TRIZ)理论方法与应用，可以增加80%―100%的专利数量并提高专利质量，提高60%―70%的新产品开发效率。国内许多大型企业集团如中兴通讯、中国一航、南车机电等，已开始建立基于创新技法(TRIZ)理论的创新体系，以期迅速提升本公司的创新能力和核心竞争力。本次研修旨在帮助我省的专业技术人员挖掘和开发自己的创造潜能，使之具备解决各种创新设计性课题的能力，培养具有各种发明创造才能的人才，提高企业的自主创新的能力。 主要内容：
一、创新思维训练：本单元将讲授知识生产、思想创新的系统知识以及创新思维能力培养的一些主要方法。通过本单元的培训可以有效地提高研修人员的创新思维能力，从而有效地提高创新能力。
(一)创新和创新思维
(二)创新思维训练的几种主要方法
(三)创新思想的生产——如何想点子
二、企业创新的法宝——TRIZ：本单元将讲授世界级的创新理论——TRIZ(发明问题解决理论)的基本原理及其在企业创新中的应用，使企业高层次技术与管理人员把握创新的根本规律与技法，从而在创新思维训练的基础上进一步提升创新能力与素质。
(一)系统创新技术TRIZ(发明问题解决理论)-当今世界上最具价值的技术创新“点金术”。
(二)技术系统的进化模式-学习8种技术系统进化理论。
(三)发明创新冲突分析原理及39个标准工程参数。
(四)发明创新原理及矛盾矩阵-40个创新原理及利用冲突矩阵进行发明创造的案例分析。
三、企业知识产权保护——专利：本单元通过典型案例分析企业创新设计与知识产权战略问题;传授专利申请过程的技巧与策略。
(一)专利文献的解读和分析
(二)国外专利发展简介
(三)企业专利的申请策略
triz理论应用实例论文范文第3篇
一、 名词解释(20分，每题4分)
技术系统技术矛盾物理矛盾理想度矛盾矩阵
二、 判读下列的叙述是否正确，并简述理由(20分，每题2分)
1、发明就是创新，创新就是发明。
2、解决发明问题是有规律可循。
3、TRIZ是来源是科学知识。
4、TRIZ理论认为，产品创新的标志是解决或移走设计中的矛盾，而产生新的有竞争力的解。
5、物-场模型中的完整系统能够实现设计者追求的效应。
6、技术进化过程有其自身的规律与模式，是可以预测的。
7、解决发明问题的程序是一种组织人们思维的有效程序。
8、TRIZ理论是针对技术系统的发明理论，完全不适用于社会科学和管理科学。
9、S-曲线只定性描述技术系统的进化过程，不能定量描述。
10、TRIZ理论可以解决所有发明问题。
三、 简答题(30分，每题6分)
1、简述理想化的涵义及提高理想化程度的途径。
2、简述技术冲突的解决原理。
3、简述物理冲突的解决原理。
4、简述物-场模型分析方法的涵义及其物-场模型的分类。
5、简述技术系统的具体进化模式。
四、 论述题(30分，每题10分)
1、阐述TRIZ的40个发明原理中的两个原理，并各举出2种应用实例。
2、阐述解决物理矛盾的分离原理，并针对四种类型的分离原理各举一个应用实例。
3、阐述解决技术矛盾的一般过程，并举出一个实例加以说明。
triz理论应用实例论文范文第4篇
15. 抛弃或再生原理的具体措施包括哪些内容? (简答 )
答：1.已完成自己的使命或已无用的物体部分应当被剔除(溶解、蒸发等)或在工作过秤中直接变化。
2.立即修复一个物体中损耗的部分。
15. 头脑风暴法定实施步骤包括哪些? (简答 )
答：
1、准备阶段
2、热身活动
3、正式开会
4、自由畅谈
5、会后收集
6、未达目的
7、最后评价
15. 应用空间分离原理解决物理矛盾的步骤是什么? (简答 )
答：1.定义物理矛盾时，首先确定矛盾的参数，在此基础上对矛盾的参数相反的要求进行描述。2.对在什么空间上需要满足什么要求进行确定。3.对以上两个空间段是否交叉进行判断，如果两个空间段不交叉，可以应用空间分离，否则不可以应用空间分离。
16.科学效应和现象的应用的步骤 是什么
首先根据所要解决的问题，定义并确定此问题所要实现的功能; 根据功能从《功能代码表》，确定此功能相对应的代码，此代码是F1~F30中的其中一个。 从《科学效应和现象清单》查找此功能代码下TRIZ所推荐的科学效应和现象，获得TRIZ的科学效应和现象的名称。
筛选所推荐的每个科学效应和现象，优选适合解决本问题的科学效应和现象。
查找优选出来的每个科学效应和现象的相关信息，并应用于问题的解决，形成解决方案。
17.颜色改变原理的具体措施包括哪些内容?172页 改变物体或环境的颜色;改变物体的透明度或改变某一过程的可视性;采用有颜色的添加物;通过辐射加热改变物体的加热辐射性。
15. 利用技术矛盾矩阵解决技术矛盾的基本流程是什么? (简答 )
答：(1)在通用工程参数表中选择与最应该改善的特征最为接近的标准特征。(2)在通用工程参数表中选择与在这一情况下变坏的特征最为接近的标准特征。(3)在技术矛盾矩阵中找到改善的标准特征的标号。(4)在技术矛盾矩阵中找到变坏的标准特征的标号。(5)行与列相交处的单元格内的数字是被推荐发明原理的标号。(6)在40个发明原理中查找这些原则并且利用它们去创造那些解决问题的创意。
15. 智慧小人法的应用步骤包括哪些? (简答 )
答：
1、找出矛盾。
2、建立小人问题模型。
3、寻找解决方案。
4、从解决方案模型过渡到实际方案。
15. 阿利赫舒列尔通过对功能的研究，发现并总结哪3条定律? (简答 )
答：(1)所有的功能都可以分解为3个基本元素(S
1、S2和F);(2)一个存在的功能必定由3个基本元素组成;(3)将相互作用的3个元素进行有机组合将形成一个功能。
15. 特性列举法的一般过程可以分成哪两步? (简答 )
答，第一步是选择一个明确的发明课题，这个课题一般讲不宜过大，对于较大的课题，应该分解成若干较小的课题来进行。 第二步是从列举的各方面特性出发，进行详细地分析并提出问题，然后通过自由联想，看看各种特性能否加以改善，诱发出创造发明的设想。
15. TRIZ理论解决问题的基本步骤是社么? (简答 ) 答：(1)先将我们遇到的具体问题或特殊问题进行分析，对这个问题进行非常清楚的定义; (2)利用因果分析和系统模拟问题具体化，找到问题出现的根源，然后将这个问题抽象成一个一般性的问题即TRIZ问题;
(3)根据已经归结出来的规律即TRIZ工具，如标准解、发明原理、科学效应库、技术发展趋势等赵处一般性问题的解决方案即通用解;
(4)将这些通用的解决方案引入到具体项目中，转化成我们自己的解决方案即特殊解。
15. 在一般的工程技术发明中，往往从哪几个方面进行逆向思维? (简答 )
答：(1)从事物自身的功能的反面进行探索，扩大技术的应用范围。 (2)从事物结构的空间位置的反面探索出路。 (3)从事物运动发展过程的逆过程进行研究。 (4)在探求方法上突破习惯性思维的束缚。
15. 物—场模型分析一般解法应用步骤包括什么? (简答 )
答，1，确定相关的元素。2，联系问题情形，确定并完成物-场模型的绘制。3，选择物-场模型的一般解法。4，开发设计概念。
15. 技术系统的理想状态包括哪三个方面的内容? (简答 )
答：(1)系统的主要目的是提供一定功能。
(2)任何系统都是朝着理想化方向发展的，也是朝着更可靠、更简单有效的方向发展。 (3)理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。
15. TRIZ理论的不足有哪些? (简答 ) 答：1，理论松散，结构复杂
(1)很多TRIZ工具没有集成为一个整体系统;
(2)不同的创新问题需要不同的处理方式，但是如何选择TRIZ特定工具来解决特定问题，并没有给出清晰的建议;
(3)TRIZ工具不支持创新问题解决的某些手段; (4)各种方法和工具之间存在大量重叠交叉现象等。
15. TRIZ的工具有哪四种? (简答 ) 答： TRIZ的工具有四种，分别为矛盾矩阵、 分离原理、知识与效应库 和标准解法系统1.TRIZ的问题模型共有哪四种形式?(简答 )P185 答：技术矛盾、物理矛盾、物质——场问题，知识使能问题。
1、 提高理想度的四个方向是什么?P122(简答)
答：增加系统的功能;传输尽可能的功能到工作元件上;将一些系统功能移转到超系统或外部环境中;利用内部或外部已存在的可利用资源。
triz理论应用实例论文范文第5篇
海水泵是浙江LNG接收站生产装置的重要设备之一, 它通过两条90寸的并联GRP总管 (一用一备) 供应海水至中间介质气化器 (IFV) , 作为LNG气化所需热量的来源。IFV是以丙烷为中间介质来气化LNG的气化器, 该气化器共包括3段换热器。在第一段换热器中, 用海水加热丙烷, 通过被加热后的丙烷在第二段换热器中加热液化天然气 (LNG) , 气化后的LNG变成天然气 (NG) , 在第三段换热器中海水直接加热NG, 使输出的天然气达到要求的温度。
在日常生产过程中, 若IFV的气化外输量与海水泵运行能力不匹配, 比如当高压外输量小于175t/h时, 用于热交换的海水将过剩, 会造成大量海水浪费, 海水泵将做大量无用功, 从而造成单位产值能耗和生产成本增加, 因此降低海水泵的用电消耗, 是实现接收站节能降耗的重要措施之一。
1海水泵运行现状
浙江LNG接收站共有五台海水泵, 遵循四用一备的原则定期切换运行, 防止海水泵因长期未运行而被淤泥淤住。接收站海水泵运行的数量根据中间介质气化器运行数量变化, 需要海水泵在保证供水压力不小于0.2MPag的同时调节输出海水流量。
目前, 浙江LNG接收站在天然气外输流量小于25万Nm3/h时, 运行一台海水泵和一套IFV;外输流量大于25万Nm3/h, 小于50万Nm3/h时, 运行两台海水泵和两套IFV, 外输流量大于50万Nm3/h, 小于75万Nm3/h时, 运行三台海水泵和三套IFV。根据实际情况, 接收站在一台IFV外输流量为175t/h时, 供应7500t/h的海水完全已足够, 但通常海水泵在出口流量8500t/h时, 也能够保持海水管道压力在0.3MPag以上, 完全满足IFV的海水需求, 随之带来的是过剩海水的浪费, 导致海水泵做大量无用功, 而变频海水泵的运行恰恰能在一定程度上减小海水泵的无用功。
2海水泵变频运行节能效益分析
由流体传输设备水泵的工作原理可知:水泵的流量与其转速成正比, 水泵的压力 (扬程) 与其转速的平方成正比, 而水泵的轴功率等于流量与压力的乘积, 故水泵的轴功率与其转速的三次方成正比。
水泵电机转速n=60f (1-s) /P,
式中f——频率;
s——转差率;
P——极对数。
根据上述原理可知:降低海水泵的转速, 那么其电机功率可以下降得更多。可以设想将海水泵P-1101D供电频率由50Hz降至46Hz, 从而可得知P46/P50= (46/50) 3=0.779, 即P46=0.779P50 (P为电机轴功率) 。
当海水泵P-1101D在额定工况下工频运行时, 其电机功率约为1200KW, 电机功率为0.779×1200KW=934.8KW。换而言之, 海水泵P-1101D在46Hz频率下运行可节能约265.2KWH, 节能率达到了22.1%。
根据上述计算可以知道理论上海水泵运行频率越低, 节能效果越好。但事实上在使用变频海水泵时需根据实际工况及海水泵的运行状况来确定运行频率, 方能保证泵与下游用户均正常运行。
3变频海水泵运行测试过程及结果分析
3.1单台变频海水泵测试
当下游用气量较少, 外输需求量不大时, 只需要一台IFV和一台海水泵, 即可满足外输需求。
测试过程
在外输任务只需一台海水泵运行时, 生产人员对变频海水泵P-1101D进行了测试, 测试过程中保持管道特性不变, 逐渐降低海水泵P-1101D的运行频率, 观察并记录海水泵P-1101D的运行参数, 并最终绘制成泵的性能曲线。
如图1所示, 曲线A50、A48、A46分别为海水泵P-1101D在50Hz、48Hz、46Hz频率下运行时的流量—功率曲线, 曲线B50、B48、B46分别为海水泵P-1101D在50Hz、48Hz、46Hz频率下运行时的流量—扬程曲线。
3.2一工一变海水泵并网测试
当下游用气量较大, 外输需求量较大时 (天然气外输小时流量大于25万Nm3) , 需要运行多台IFV和多台海水泵方能满足外输需求。
测试过程
在外输任务需要两台海水泵运行时, 生产人员对工频海水泵和变频海水泵进行了并网测试, 测试过程中, 首先使工频泵与变频泵均处于50Hz频率下运行, 保持管道特性不变, 逐步将变频泵P-1101D的运行频率由50Hz降低至46Hz, 观察并记录变频泵与工频泵的运行参数及能耗。
图2为两台海水泵初始总流量15000t/h, 在未改变海水管道特性、只降低变频泵运行频率的情况下测试得出的参数绘制而成, 测试过程中当变频泵频率降至46Hz时, 两台海水泵总的海水流量只降低了近600t/h左右。
3.3测试结论
单台变频海水泵测试结论
(1) 海水泵的出口压力及流量随着运行频率的减小同步下降;
(2) 当运行频率为46Hz时, 海水泵运行状况能够满足IFV的需求;
(3) 海水泵工频运行时功率约为1200KW, 在频率降低至46Hz运行时功率约为950KW, 降低了约250KW, 每小时节能约250KWH, 大约降低了20%, 节能效果较为突出。
4.3.2一工一变海水泵并网测试结论
(1) 随着变频海水泵频率降低, 海水管网的压力及流量同步降低, 但流量及压力均能满足IFV正常工况要求;
(2) 当变频海水泵频率降低时, 其功率降低了约20% (46Hz情况下) , 工频海水泵功率基本不变, 综合两台海水泵的功率变化, 可得出总功率减小了大约10%, 节能效果良好。
4结语
通过本文上述分析以及接收站海水泵变频运行长时间的实践可看出, 海水泵进行变频运行后, 不仅节约了大量电能, 而且使电机实现了真正的软启动, 减小了海水泵启动瞬间对海水管道和IFV的水力冲击, 使整个系统的运行更加安全可靠, 由此带来的是大幅节省这些设备的维护费用, 降低接收站的生产成本。
摘要：本文通过分析海水泵变频运行可能对海水泵造成的影响以及变频运行为接收站带来的节能效益, 在实际生产中测试单台海水泵变频运行状况以及一工一变海水泵并网运行状况, 最终得出了海水泵变频运行的节能效果, 说明了海水泵变频运行是接收站节能降耗的重要途径。
关键词：海水泵,变频,节能
参考文献
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triz理论应用实例论文范文第6篇
十九大报告明确指出:“加快建设创新型国家, 培养造就一大批具有国际水平的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队。”由此可以看到科技创新在未来社会发展的重要战略地位, 迫切需要最大可能地提高人才的科技创新能力。高校是承担科技创新教育的重要场所, 是科技创新思想的孵化器。科技创新实践课程是高校机械类专业本科阶段以培养和提高学生创新能力为目的的必修课, 每个学生都要依据其所学知识在创新平台上进行创新实践。这门课程开展的形式多种多样, 有以设备或仪器为工具的实践课程, 也有传授创新思想的理论课程。
近年来机械专业的科技创新实践课程大多采用慧鱼拼装模型或乐高拼装模型进行组装和创新组合[1]的形式实施, 利用其标准化工业构件, 对模型进行分析研究和拼装组合, 也可以在拓展模块上进行结构设计、功能设计、程序设计等方面的创新。但是, 在这种模式实施课程的过程中, 通常存在以下问题:
(1) 缺乏创新思想的引导。学生仅进行简单的模型改进, 学生无法从系统、从应用等的深层次方面进行再构造。
(2) 创新能力不足。由于受限于模型本身, 学生仅参考拼装手册进行组装以理解结构设计、传动设计、程序设计的内容, 缺乏在机构、功能等方面的创新。
(3) 缺少创新量化目标及其评价。我们通常只谈培养创新思想, 但对创新思想的实际目标缺少量化的定义和测量, 对于课程开展的有效性缺乏评估, 进而无法对该课程的开展效果进行持续的改善。
科技创新实践课程是一门教学实践性课程, 该课程的重点与难点在于如何调动学生做研究的兴趣和积极性, 如何使理论知识进一步得到巩固并应用于实践, 如何激发学生的创意思维。针对教学难点与上述课程实践中的典型问题, 非常有必要改革课堂的组织形式, 重新组建创新平台, 以提高学生的创新意识和创新实践能力。
二、课程改革与探索
(一) TRIZ理论、创新平台及其结合
创新不是简单的功能再组合, 也不是无目标的拼凑, 更不是苹果砸中脑袋突然迸发的灵感。创新是创新的思维方式与技术理论及实践相结合的产物, 创新有方法。因此科技创新实践课程一方面需要教授创新的思维模式, 一方面需要巩固专业的理论知识, 并拓展实践技能。在工程实践过程中, 发明的过程实际就是冲突的解决过程。依据TRIZ理论, 系统技术冲突的解决可利用39个工程参数, 将特定问题转化为一般问题, 然后利用40条通用发明原则得到一般解, 再考虑实际工况得到特定解。因此TRIZ理论指导学生的创新思维是一种有效的手段。TRIZ课程理论训练的核心是培养学生的创造性思维, 它是一种思想武器和“方法论”[2]。课程中通过TRIZ理论的介绍及实践将会使学生掌握良好的创新思维。
创新不仅需要思维理论, 还需要实践的平台, 如果缺乏创新载体空谈创新理论, 那只会是纸上谈兵空无用处。这就需要建设创新平台, 在平台上实现自己的设计构思, 这是对创新思想的输出, 也是对创新成果的实践和检验。创新平台的建设主要包含两部分:
(1) 模型平台建设:首先需要配备多种组合模型, 如机器人综合训练、工业机器人、气动机器人、探索机器人等;再者需要建设创意组合平台, 配置大量的电子、机械、气动等标准或专用元器件, 以及常用的结构造型, 并进行归类放置 (如表1所示的部分电器元件的列表图) 。课程实施过程中, 学生可利用创意平台的元器件按照自己的设计构想进行拼装组合。该创意平台有大量的传感器及非标零件, 容易损坏和丢失, 需要依据具体情况进行及时的补充。实验室中放置优秀的科技创新成果, 一方面进行展示, 一方面激发学生的创意。
(2) 创新实验室:模型拼装完成只是构想的一个预实践, 创新实物的落地, 需要在创新实验室进行样机的制造、装配及调试, 并通过大量的实验改进设计缺陷。创新实验室应配备各类用于组装和实验的仪器、设备, 也可通过各专业实验室的管理实现设备和仪器的共享。因此, 除了拼装模型的平台, 同时开辟了实践中心的平台, 用于将实验室的模型转化为实际的产品。实践中心配备有车、铣、刨、磨等机械加工设备, 也有焊接、钳工设备;此外各专业实验室也有相关测量仪器和设备, 3D打印设备及CAD、CAE工作站等, 能够为学生提供充足的实践场地[3]。
创新平台的建设需要学校领导的重视, 资金、人力和物力的大量投入, 以及工作的有效推动。科学的实验室管理也是实现创新的重要保障, 开放式管理能够使学校的硬件设备设施充分发挥其作用, 方便学生利用灵活机动时间进行装配调试, 有益于学生在创新实践中, 大胆地设想、积极的实践。此外, 创新平台的管理一定要符合创新的逻辑规律, 营造鼓励学生做实验的氛围, 允许创造中的失败, 在失败中总结经验教训。
TRIZ理论结合创新平台实施科技创新实践课程必须要在教师的引导下进行。教师的引导在高校的科技创新中启到关键的作用, 应重视教师能力的培养和创新团队的组建, 建立交叉学科的教师团队。教师需要重视该课程授课的组织过程, 大致分为以下六个步骤:第一步, 教师需要结合案例传授TRIZ理论的技巧和方法, 重点介绍40发明原则、矛盾矩阵、39工程参数;第二步, 介绍创新平台的构成、各系列元器件的功能和使用方法、如何进行拼装实践、拼装中常见的问题及处理方法等;第三步, 依据创新理论与实际问题进行设计构思, 设计构思可以依据问题的研究或典型产品的功能改进等方式开展, 填写设计思考画布 (如图2所示) ;第四步, 进行产品设计, 画出产品结构图、功能图及控制原理图;第五步, 进行产品模型的组装、模型功能的调试;第六步, 进行创新实验的总结。
创新是不断改善设计和工艺的过程, 并不是一蹴而就的, 教师需要不断鼓励学生, 增强其持续探索的信心和决心。课堂的授课应杜绝传统的说教方式, 可以采用小组互动式教学模式, 多应用启发式和小组讨论的方式, 增强师生之间的互动和学生之间的协作, 这有利于激发学生的创新思维, 同时能够提高学生的沟通能力, 提升其团队协作的意识。授课过程中还需要大量引入案例法教学, 引用工程中常见的设计问题及解决方法, 使学生更加融入课堂, 增强学生的感性认识。
(二) 目标量化设定与成果评价
科技创新课程的目标量化和成果评价是确保课程有效开展的重要环节。创新目标的设定可分为创新思想与实践能力两个部分。创新思想量化目标能够明确学生掌握创新思想和创新工具的程度, 实践能力量化目标能够明确学生掌握并运用的专业知识量。量化指标应依据学生的创意新颖性和创意数量进行设定, 依据技术创新所采用的专业知识点的掌握量进行设定。
创新成果评价是检验科技创新实践课程开展效果的有效手段, 是依据创新目标和结果进行相应技术指标的检查和评价。其中, 分析学生的设计构思和推理过程可以检验创新工具的掌握程度, 分析创新产品的结构图、功能图与产品模型可以评价出学生实践能力的培养情况, 并依据目标的量化指标进行相应的评判。
创新成果的评价需要遵循的原则是:不设限、不批判, 即不要用刻板的眼光去限制学生的创新思想, 这有利于培养学生的创新积极性和学习信心。实践课程结果的考评需要提升过程评价的比重, 比如成绩分配为两部分:平时成绩占70%、总结报告占30%, 这体现了实践课程重视动手能力培养和加强思维训练的长处。
课程的最终目的是使学生掌握综合运用数电模电、单片机、传感技术、自动控制、图像处理、计算机编程、电机拖动、机械设计等多门学科知识的方法, 使学生能够有能力进行机械传动、编程控制、电气技术等系统的创新设计。
课程的评价结果是教师调整课程结构以实现其最终目的的有力依据, 针对成果评价的低分、薄弱环节进行查漏补缺, 增设相应部分的引导和强调, 能够实现课程的进一步完善。
(三) 课程有效开展的关键因素
科技创新实践课程能够发挥好的实践教学效果, 主要有三个关键因素:
首先, 学生要具有机械学科相关课程扎实的基础知识。任何创新都不是完全的凭空想象, 而是建立在原有的知识积累基础之上。基础知识是进行实践及创新的根本, 机械原理、机械设计、机电一体化设计、理论力学、材料力学、控制理论等课程的知识需要学生做到融会贯通, 知其然知其所以然, 并掌握尽可能多的经典设计案例, 如寻踪车的设计、风车的设计、风干机的设计、单轴多轴机器人的设计、多功能生产线的设计等等。
其次, 学校的硬件设施和软件管理方面要配备完善。学校的实验室需配备相关的实验设备和仪器, 模型教具要及时补充, 实验室的管理模式要有利于创新的开展, 创新平台的多实验室融合和合理安排开放时间能够保证教师对学生的及时指导。
最后, 授课教师需掌握多个领域的、交叉学科的基础知识, 具有较多的实践经验。这门课是综合型课程, 所含的内容涉及创新理论、电气、控制理论、电脑编程、机械传动、液压气动、新能源等多个领域, 因此需要教师拥有足够广博的知识面以指导学生。
三、教学实践
海南大学机械工程系科技创新实践课程近年来一直采用慧鱼机器人模型作为实践工具, 该模型具有良好的兼容性和扩展性, 但课程效果并不够理想。通过对该课程组织形式的改革进行探索, 试采用TRIZ理论结合创新平台的新形式实施该课程, 并在2014级机械电子工程专业进行实践教学。课程内容主要分为两个阶段:第一阶段, 熟悉并模仿原有的设计例模型, 参照模型说明书进行拼装、程序编制和调试, 如进行气动管道机、踪迹搜寻机、烘手机、电梯等模型的拼装;第二阶段, 结合TRIZ创新理论, 进行创新设计, 完成设计思考画布、结构设计、控制算法设计, 并进行模型的拼装、调试及功能检验, 启发学生进行自动化生产线模型的设计组装、各类功能性机器人等的开发设计。课程以班为单位, 分小组完成。相对于机械类其他专业学生, 以该形式实施实践课程的机械电子工程专业学生所取得的成果中, 创新数量及创意新颖程度方面具有明显优势。典型的新设计有新型割草机、避障机、混合动力小车等多种模型。课程结束后, 对于调试成功或有实践价值的设计模型, 通过鼓励学生参加校内外的创新大赛或创业实践活动等途径, 为其开放实验室的设备仪器等资源, 帮助学生的创新想法实现成品化, 将成功的模型转变成实物, 以期能够有效促进更多创新成果的诞生。
四、结论
科技创新实践课程采用TRIZ理论与创新平台结合的课程实施形式, 能够将科技创新理论与实践平台有效地结合在一起, 既解决了只有平台设备无科技创新理论指导操作而不能充分发挥平台作用的问题, 又解决了仅有创新理论指导而缺乏可实现的实践操作平台的问题, 通过海南大学2014级机械电子工程专业学生在该课程实施方式下取得的创新思维开发和实践操作成果, 证明了该课程采用这一新方法实施能够比较快速有效地提升学生发现问题的能力、分析问题的能力、实践解决问题的能力、敢于创造的能力、协同沟通的能力和规划管理的能力等, 非常有利于培养“理论+技术实践+创新设计”[3]的研发类人员和“理论+技术实践+创业与市场能力”[4]的工程经营管理类人才, 应在未来的实践课程和专业范围上加以深入和扩展。
摘要：科技创新实践课程是机械类专业本科阶段的必修课之一, 本文针对该课程已有教学形式存在的缺少创新思想引导、创新能力不足、缺少创新量化目标及其评价等问题, 提出用TRIZ理论与创新平台结合的课程组织形式实施该课程, 并对创新课程的目标量化设定和评价方法做出新的阐述, 分析了科技创新实践课程能够有效开展的三个关键因素, 以促使创新实践课程能够更加系统地开展, 同时能更加有效地培养学生的技术创新思维和实践能力。
关键词：慧鱼模型,TRIZ理论,科技创新,实践
参考文献
[1] 肖晓萍, 廖青.“慧鱼”教具在大学生创新教育中的探索性研究[J].高教研究, 2006, 79 (2) :36-37.
[2] 付敏, 范德林.基于TRIZ理论的高校创新教育研究与实践[J].黑龙江高教研究, 2013, 31 (7) :104-106.
[3] 刘训涛, 曹贺, 徐鹏, 等.TRIZ理论实验与实践教学改革探索[J].实验室研究与探索, 2013, 32 (3) :150-152.