创新理论TRIZ与电子类课程的融合研究

2022-09-10

近年来, 信息技术中的智能硬件得到了飞速的发展, 在国家大力提倡“大众创业, 万众创新”的氛围下, 创新能力被推到了教育的风口浪尖, 如何在电子技术类课程中引入创新思维, 成为一个新的课题。

电子技术类课程是电子技术方面的基础课、专业课的总称, 该类课程既有自身的理论体系, 又有很强的实践性, 学习起来有一定的难度。TRIZ理论是发明问题解决理论, 总结了创新的规律和方法, 针对电子技术课程教学环节中的具体问题, 将创新教育理论与专业课程相融合, 将TRIZ理论与学生创新能力培养相结合是开展创新教育的一个重要途径, 能极大地提高学生的学习兴趣和创业创新的热情。

1 TRIZ理论的基本内容

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄文简称。其核心思想认为:1、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;2、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;3、以往不同领域的发明和创新中所用到的原理方法并不多, 类似的问题与解在不同的工业及科学领域交替出现, 不同行业中的问题, 采用了相同的解决方法 (创新原理、解决方案模型) 。

TRIZ理论总结了技术系统进化的法则, 在前苏联科学家根里奇·阿奇舒勒的带领下通过对世界近250 万份发明专利所做的长期分析、归纳和提炼, 发现了人类进行科学研究和发明创新的背后所遵循的客观规律, 类似于数学中的设未知数解方程的过程, 该理论通过将待解决的问题抽象为问题模型, 通过中间工具找到解决方案模型, 最后演绎为最终的解决方案。如表1 所示, 目前该理论在工业、建筑、微电子、教育等领域得到广泛地应用。

2 TRIZ理论与电子类课程融合的必要性

简单而言电子类课程是智能硬件的基本课程, 在信息技术飞速发展的今天, 很有学习的必要, 而创新是国家大力提倡的, 是一个民族进步和发展的有效动力。两者融合具有一定的必要性。

2.1 两者融合有利于激发课程的学习兴趣, 激发专业的创业热情;

电子技术的不断发展使得电子一个门类下产生了不同的方向, 如果没有强烈的兴趣和方向指引, 学生往往不知所措, 无从下手。通过TRIZ理论讲清产品的发展趋势, 以及在理论讲解过程中的智能硬件的创业案例, 将极大地促发同学的学习兴趣, 让他们意识到自己的学习是有用的, 将来可能能成就一番事业, 创业热情也被点燃, 这样的融合符合教育教学需要。

2.2 两者融合有利于帮助学生建立成长发展的思路

电子类学生在学习过程中迷茫时, 可以通过创新人才的成长之路建立自己的发展思路, 他们可以在积累基本硬件技术的基础上关注两个方向:首先在大的产业动向上进行关注并记得结合专业, 利用大破大立的思想在适当的时候创新技术, 引领发展, 成就自己;其次在小的方面, 时刻不忘记思考小技术小创新, 有时虽然是小打小闹也可能大作为, 如此两种帮助学生建立起成就自己的希望和方向。

2.3 两者融合符合国家大力提倡的创新教育的要求

创新教育是国策, 最早是在2014 年9 月的夏季达沃斯论坛上, 李克强总理在公开场合发出“大众创业、万众创新”的号召。此后, 他在首届世界互联网大会、国务院常务会议和各种场合中频频阐释这一关键词。2015 年李克强总理在政府工作报告又提出:“大众创业, 万众创新”。推动大众创业、万众创新, “既可以扩大就业、增加居民收入, 又有利于促进社会纵向流动和公平正义”。让人们在创造财富的过程中, 更好地实现精神追求和自身价值。将创新教育理论TRIZ引入电子类专业课程符合“大众创业、万众创新”的国策。

3 TRIZ理论与课程融合的基本思路

经过梳理, TRIZ理论可以归纳为1141 理论体系:分别是:“1”是一个技术系统进化法则;“1”是一个最终理想解;“4”是四种分析工具;“1”是一种万能ARIZ算法。电子类课程有自身的课程体系, 融合过程中以课程体系为纲, 对1141 体系进行简要介绍之后, 结合电子技术发展的实际情况以及技术产品研发设计生产的整个流程来进行创新原理应用的实例分析, 并将相关的问题解决小工具通过穿插、交叉呈现的方式融入课程的自身体系。

如图1, 呈现为triz理论与电子产品调试课程融合的研究路线图。

整体呈现:1、在电子类课程中选择在基础课程中设置一个章节重点简要阐述TRIZ理论的基本内容, 包括核心思想, 问题模型以及中间工具的基本构成、解决方案的具体内容等等;以附件形式将40 个发明原理、矛盾矩阵、通用技术参数的概念等予以呈现, 并附上典型实例;2、以TRIZ理论指引下的技术创新为主题, 介绍不同的技术创新实例, 展示triz理论在指导产品研发、助力产品创新方面的具体成就, 激励同学进行创业创新;3、针对电子产品的研发步骤, 举一个实例从产品定位、专利申报、产品设计、模拟仿真、样品设计、测试烧机、优化调整、量化生产等步骤中TRIZ理论的综合、单独应用的体现进行阐述, 让学生意识到创新可以贯穿在产品的整个生命中。

交叉呈现:1、在前言中讲述技术系统进化发展的根本原因, 将电子类产品的发展进化的过程和规律从TRIZ理论中的技术系统进化法则的角度进行阐述, 通过最终理想解的不断追求与实现, 引出下一代产品的展望和发展方向的构思;2、将40 个发明原理涉及的部分, 对应于电子类课程的不同方面进行表格化呈现, 并在不同的章节讲解时予以特别说明, 并对应于电子产品的发展的不同阶段;例如40 个发明原理中的“分割原理”与电子电路的pcb分层设计的对应关系;针对电子电路设计中模拟、数字电路的电源和地的设计要求进行“抽取”原理的应用;等势原理在电路的初始化中的应用等等;3、单个工具应用的交叉呈现:将金鱼法、9 幕法、小人法、STC算子、最终理想解、物理矛盾、技术矛盾等工具穿插到不同的章节予以呈现, 并加深学生对相关创新工具的理解。例如:对于具体章节中的例如共射极放大电路的演化, 各个器件的添加带来的变化, 从技术矛盾、物理矛盾等角度进行分析, 讲清楚这两类矛盾工具的特别应用。

例如针对产品智能化的进化规则的讲解:项目组成员了解到以往钓鱼时通过彩色鱼漂浮在水里面, 钓鱼者需要时刻盯着鱼漂, 有一群电子爱好者在思考鱼漂的发展时想出鱼漂如何智能化呢?如何解放使用者呢, 即考虑到可以通过电子的方式, 让鱼漂被鱼咬住一上一下时自动发蓝牙信息给手机的方式, 进行智能化创新, 并因此申报专利, 同时创业成功, 这个故事很好地展示了产品进化的趋势又为学生进行专业化的学习提供了动力, 受到了良好效果。

结束语

在介绍TRIZ理论的基础上, 分析了TRIZ理论与电子课程融合的好处, 并对融合的具体实施思路进行了的阐述, 针对两套体系 (triz理论体系、电子类课程自有体系、产品研发生产的流程体系) , 进行了整体嵌套和交叉呈现的不同形式, 既保全了TRIZ理论和电子类课程的完整体系性, 又完整地覆盖了两大体系的必要内容, 在不矛盾的情况下又对TRIZ理论的重点工具的应用进行了有重点的讲解, 为创新教育和专业教育的深度融合提出一种新的见解。

摘要：介绍了TRIZ理论的基本内容, 分析了TRIZ理论与电子类课程融合的优点, 提出了TRIZ理论与电子技术类课程融合的具体思路, 并举例加以说明, 最后通过一个电子类学生利用TRIZ理论进行创新的实际故事指出了融合研究教育的重要性。

关键词：TRIZ理论,创新教育,电子技术,课程融合