TRIZ理论用于制图课程尝试

张涛陈萍

（中国人民解放军海军工程大学动力工程学院，湖北 武汉430033）

TRIZ理论用于制图课程尝试

张涛陈萍

（中国人民解放军海军工程大学动力工程学院，湖北 武汉430033）

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)是俄文发明问题解决理论的词头。该理论作为系统的方法论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理。现在将其融合在机械制图课程教学之中，使学生掌握TRIZ理论并在机械制图的实践中加以实践，可很大程度上提高的机械制图课程教学的效率，有利于课程教学方法的创新，同时有助于提高学生的分析能力及实践经验，在工程教育中具有很强的理论和实践价值。

TRIZ理论；机械制图课程；教学方法

0 绪论

在机械设计制造、土木建筑等工业工程中，图样是指导生产、加工和制造、检验等全过程最重要的技术文件之一。工程图样与文字、数字一样，是人们表达设计思想、交流设计意图、记录创新灵感的重要工具。因此，能够准确读懂图纸信息，熟练绘制工程图纸是工程技术人员必备的一种技能。《机械制图》课程是机械及相关工程类专业的一门必修的专业基础课，具有很强的实践性和技术性。它也直接影响了学生后续课程的学习以及相应的课程设计、毕业设计，是同学们毕业后从事设计生产、科研项目必备的基础知识之一。因此，如何开展机械制图课程的教学，实现教学方法的创新，以使工程专业学生熟练掌握机械制图的理论和方法，就变得越来越重要了。对于这一问题，TRIZ理论作为一种有效的发明问题解决算法，将会为我们提供很多的方法论上的启发。基于TRIZ理论，开展机械制图课程教学实践，非常有助于提高教学效率，实现教学方法的创新。

1 TRIZ理论

所谓的TRIZ，是俄文单词“解决创新性问题的理论”首字母的缩写，对应的英文为TIPS(Theory of Inventive Problem Solving)，它的中文意思为：发明问题解决理论。该理论是在1946年由前苏联著名发明家阿利赫舒勒及其同事提出的，其目的是把它作为研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。他们通过研究分析世界近几百万件高水平的发明专利，并综合运用了多学科领域的原理和法则后，建立起TRIZ理论体系。该理论认为，创新并不是灵感的闪现和随机的探索，它存在解决问题的一般规律，这些规律和原则可以告诉人们按照什么样的方法和过程去进行创新并对结果具有可预测和可控制性。人们如果掌握了这些规律，就可以能动地进行创新并能预测创新。该理论进而阐述了解决问题的一般规律，即将已有解决方法建立知识库，问题可通过选择类似的方法得到解决（类推）。而对于一些可能从未遇到过的问题（创新性问题），也可以从现有专利中总结出设计的基本原则、方法和模式，通过应用这些方法和原则进行解决，同时反过来它又可以扩展类似问题的知识库。通过对这些规律的综合运用，人们创造发明的进程就大大加快了，与此同时，创新产品的质量也大大提高了。如果将TRIZ理论推而广之，运用到其他学科和领域当中，那么它对指导其他学科实现研究方法创新“自动化”，推进学科向更高更深层次的发展将具有重要意义。下面将讨论TRIZ理论在机械制图课程教学实践中的运用。

2 基于TRIZ理论的机械制图课程教学方法

工科类学生进入大学接触到的第一门具有工程性质的课程就是画法几何及机械制图课程。它是本科新生的学科平台课，是一门具有较强理论性和实践性的专业基础课。这一课程主要侧重于培养学生的空间逻辑思维能力，空间分析问题和空间解决问题的能力。在传授理论知识的同时，还要注重培养学生的工程意识、创新意识和综合设计能力。因此培养学生的空间逻辑思维能力，正确的思维引导方式是至关重要的。画法几何与机械制图课程的最大特点是将三维空间的几何模型在二维平面上表达，这就要求学生具备很强的空间想象能力。但是对于大部分学生来说，初进大学，刚刚接触机械制图，空间模型以及三维到二维的转化的思维才开始建立，所以学习起来比较吃力，导致作业无从下手，时间一长就会觉得课程比较枯燥，对学习失去兴趣。因此教师在讲授的过程中，如何将这些枯燥的原理以学生容易理解的方式讲授出来，最大限度的调动学生的积极性和主动性就显得异常重要了。教师在授课过程中，必须注意培养学生的空间逻辑思维能力，建立空间的概念。画法几何与机械制图课程具有很强的实践性，不仅要求培养学生的空间逻辑思维能力，同时还要求培养学生的工程意识、创新意识和综合设计能力。TRIZ理论作为一种极为有限的发明问题解决方法，正好适应了这一需求。教师在课程的讲授和学生的学习中穿插TRIZ理论，可以有效地激发学生对专业课的学习兴趣，培养学生自主创新能力，从而使学生在科学发明探索中灵活快速地掌握专业课程。TRIZ也是培养大学生创新意识与创新思维的重要方法，可提高大学生分析和解决实际问题的能力。以下就从空间逻辑思维的培养、TRIZ创新思维与创造性教学、TRIZ创新思维与空间问题解决 等几个方面进行阐述。

2.1 空间逻辑思维的培养

画法几何与机械制图要求学生要有一定的想象力，要求学生对以往形成的物体，进一步加工改造而建立新的形象，要求培养学生的形象构思能力。传统的教学方法重教轻学，重理论轻实践，而将TRIZ理论应用于课堂的创造性教学却是教与学、传授知识和提高能力并重，教、学、做三合一的一种新型教学方法。而且要使学生掌握计算机绘图技术，通过软件把自己的构思准确快速表达出来。而徒手绘图又可以训练学生对投影关系、投影规律的掌握和巩固，加强了空间想象能力和分析能力的培养，快速表达设计思想。逻辑思维的过程是创造的过程，因此课堂中要注重有意识地训练学生的逻辑思维能力。多媒体课件的应用，能生动和的相对位置、组合体三视图、形体的表达方法，装配图等章节的内容中，运用多媒体教学集声、像、动画和文字于一身，图文并茂，使得以往以教师为中心的单向交流式教学法转变为交互式、形象化的教学方法，这就可以使学生的空间想象能力被最大限度地激发出来，从而使他们的学习兴趣大大提高,教学效率也会相应的大幅度提高。同时，运用多媒体工具演示教学，生动的Flash动画、视频等紧密地与绘图和识图相联系，既可以使学生的空间逻辑思维和形象思维得到很好地训练，培养了空间想象能力，也会使学生想象的难度大大降低。

2.2 TRIZ创新思维与创造性教学

TRIZ理论在画法几何与机械制图的教学中具有鲜明的特点和优势。这首先表现在它成功地定义了空间几何模型以及内在的拓扑关系，快速确认和解决几何元素之间的联系和矛盾，而且它是在空间逻辑规律及思维发散的发展过程中运行的。因此，将TRIZ理论要点应用到课堂中，可加快空间思维的进程，提高模型建立的速度。具体来说它可以帮助我们：准确定义空间问题模型和待解决的拓扑关系；对复杂问题模型或复杂的几何拓扑关系提供更合理的解决方案和更好的创意；打破思维定势，激发创新思维。画法几何与机械制图的教学，有助于培养学生的空间想象能力。但是传统的教学、制图实践强调投影表达，制图表达唯一，限制了学生的创新意识和创新思维。在画法几何与机械制图的教学中，通过一题多解等练习，让学生多角度全方位去思考、建立不同的空间模型，进而获得不同的解法，有助于培养学生的发散思维，从而达到培养学生创新能力的目的。而发散性思维创新思维的是第一个阶段，思维发散可以使空间分析稳步有序地进行，使学生掌握正确的逻辑关系，学会空间分析方法。在画法几何与机械制图的课程后，通过设置专门的工程制图实践训练，可以让学生在最短的时间内将投影制图的理论知识转化为实际的制图能力，并且能很好地从发散性思维进行收敛，正确分析空间几何问题。

2.3 TRIZ 创新思维与空间问题解决

TRIZ理论中的创新思维方法有很多，教师在每传授完一个基础理论知识便可进行创新思维方法的训练，可以采用TRIZ理论创新的具体方法来启发学生，激发学生的空间思维、联想思维、发散思维，拓宽学生的思维，激发学生思维的创新。九屏幕法就是一种 TRIZ理论实践中常用的一种方法。它的具体内容是，从当前系统出发，找到当前系统的超系统和子系统；当前系统过去和未来；超系统和子系统的过去和将来。由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕。这是是一种全面分析问题的方法。在绘图教学中，在图形复杂学生难以形成正确有效的空间想象的情况下。教师可以尝试根据TRIZ创新思维，利用九屏幕法，考虑问题的超系统。比如多边形表示的平面，可以利用另有一种多边形表示，线段的延长线，这些都是当前系统资源的超系统，我们可以考虑应用超系统资源进行解题。九屏幕发是分析问题的一种十分有效地方法，可以使我们在分析问题之初便能牢牢地把握住解题的方向。可以将我们能够利用的解题资源全部分析出来，克服了传统思维方法的惯性，从而摧毁传统思维方式的屏障，使学生空间思维形成的进程大大加快，机械制图的教学的效率大大提高，进而为以后的创新打下坚实的基础。

3 结论

在当前教育改革的大背景下，创新教学方法，改革课程模式势在必行。机械制图课程作为工科学生的一门基础课程，更应顺应这一趋势，以期实现自身形式和内容的改革。TRIZ理论为机械制图课程教学方法的创新提供了很好的理论基础。在这一理论的指导下，机械制图课程教学将会一改传统枯燥僵化的教学模式，实现方法与内容的突破和创新，这对学生的发展是有很大的积极意义的。而其他专业教学活动的开展是否也可以借鉴这一经验，也是一个值得思考的问题。

［1］杨秀娟,裴金萍.画法几何课堂教学若干问题的探讨[J].中国教育技术装备, 2013(3).

［2］蔡萍,孔松涛,等.在工程制图教学中培养学生创新能力的探索[J].重庆科技学院学报,2013(3).

［3］杨廷双.TRIZ理论入门导读[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社,2007.

［4］龚益明,丁明芳.TRIZ－解决创造性问题的理论[J].研究与发展管理,2004(6).

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