赵志芳
(南京信息职业技术学院,江苏 南京 210023)
高职院校大学物理课程中融入TRIZ理论初探*
赵志芳
(南京信息职业技术学院,江苏 南京 210023)
TRIZ是一种基于知识的、面向人的、系统化的解决发明问题的方法.物理学往往是解决技术发明问题的有力工具.将TRIZ理论融入物理课程中,为培养学生创新能力提供了一个新的思路.本文探讨了在高职院校大学物理课程中融入TRIZ理论的意义和策略.
TRIZ理论;高职院校;大学物理课程
我国实施创新驱动发展战略,需要培养大批创新型人才.学校应按照建设创新型国家的要求,将创新理念贯穿于教育的全过程.高职院校中大学物理课程是面向工科专业开设的一门职业素质课程,该课程包括理论和实验,所涉及的内容是工程技术应用型人才应具备的基本知识.如何在物理课程中,培养和提高学生的创新意识和创新能力,需要我们不断地探索,将TRIZ理论引入到物理课程,以提高学生的创新能力,是一种有益的尝试.
1.1 当前高职院校大学物理课程中存在的问题
目前高职院校的大学物理课程主要是以“教”为中心,传授物理知识,比较重视知识在量上的积累,而忽视知识的应用,对学生创新能力关注不足.传统的教学模式对学生的吸引力不大,学生的学习只是为了应付考试,而不是以积极应用知识为目的,很少有人将所学的知识应用于实践中,甚至学生在学习过程中还有疑惑:为什么要学习物理学?知识的重要性在于应用,当人们运用知识并将其付诸实践时,才能正地掌握知识和领会知识学习的意义.
知识与能力、基础与创新之间存在着转换的可能性,但知识并不意味着一定能够转换成创新能力,现代教育家杰罗姆布鲁纳(JeromeSeymourBruner)提出:能力=知识+技能+科学方法.笛卡儿说过:人类历史上最有价值的知识是关于方法的知识.显然方法是能力的核心,是联系知识与能力的桥梁.在物理课程中应该突出方法,除了物理学本身的方法,还可融入一些创新方法,从而提高学生应用知识和创新的能力.
1.2TRIZ理论概述
TRIZ理论是一种基于知识的、面向人的、系统化的解决发明问题的方法,由前苏联科学家阿奇舒勒于1946年创立,他的团队在研究了250多万份不同领域发明专利的基础上,揭示了工程系统的演变规律,以及人类进行发明创造、解决技术难题过程中可遵循的科学原理和法则.TRIZ理论包含了一系列的工具,有基于科学知识运用的工具,也有指导科学创新的工具,这些工具既可以单独使用,也可以组合使用.TRIZ理论为解决“创造性问题”提供了一种可操作的方法,TRIZ理论在上世纪80年代中期开始广泛应用于工程技术领域,如今TRIZ理论已发展成为一套成熟的解决技术创新问题的理论和方法,随着TRIZ理论的广泛应用,已出现成千上万项重要发明,取得了良好的经济效益和社会效益.目前很多国家已在大学开展TRIZ培训,并扩展到中小学,这一技术创新理论在学校的推广,对培养创新型人才有着积极的影响.
1.3 融入TRIZ理论,培养创新人才
创新能力是人的一种潜能,是一种人人都可具有的能力,而且这种能力可以通过一定的学习和训练得到激发和提升.物理学中有一套全面而有效的科学方法,把这套方法运用到很多领域,都是卓有成效的,物理效应对解决技术创新问题具有超乎想象的、强有力的帮助.
TRIZ理论解决发明问题的方法很多是在宏观水平上占优势,而在微观水平上占优势的那些方法,差不多总是用到物理效应,对于技术创新和发明来说,两者都是必需的.为工程技术人员提供关于物理学的系统知识,可以大大提高他们将物理效应用于创新的可能性,大学物理课程对工科学生创新能力的培养有着得天独厚的优势,在课程教学中,加强物理知识的应用,适当地融入TRIZ理论,可让学生在系统学习物理知识的同时,提升创新意识和创新方法.
教师是教育的执行者,只有教师本身有创新意识,掌握创新方法,才能更好地培养出创新人才.TRIZ理论传入我国时间不是太长,一部分先接触到TRIZ理论的教师开展了一些创新教育实践,下面介绍我们将TRIZ理论融入到物理课程的探索实践,以期抛砖引玉.
2.1 教材建设中融入创新理念和方法
教材是课程的重要载体,有关课程的理念应充分体现在教材中,在物理教材的建设中,将TRIZ理论有机地融入其中,这样的教材为教师在物理课程中实施创新教育提供一个蓝本,同时也向学生开了一扇“创新方法”之窗.2015年我们对所用教材《应用物理基础》(笔者主编,2009年被评为江苏省高等学校精品教材)进行了修订,融入了TRIZ理论,让教材服务于物理教学和创新教育.
例如在教材主线内容中有机地融入运用该原理的TRIZ案例,在附录中介绍TRIZ理论的科学效应库,以知识的应用为目的,将物理效应与所对应的功能以组合的形式呈现出来,引导学生学会应用知识.教材专门安排了一些栏目(如“知识拓展”),系列地介绍了科学思维方法,以及与物理相关的TRIZ理论的创新方法,让学生对物理学的方法论和创新方法有所认识.另外,教材中设置专项课题:创新发明、实践活动和研究性学习,让学生接触到运用TRIZ理论和物理效应的创新案例,给学生一些可操作的实践和研究性学习项目,引导学生在课余时间进行各种研究性学习和实践活动,在实践中培养学生的创新能力.
2.2 教学过程中融入TRIZ训练
在教学过程中,教学方法对人才的培养起着重要的作用,教师要营造宽松、自由的氛围,鼓励学生思考、质疑、探究,培养学生的创新能力.
在物理教学中融入TRIZ理论,首先可在教学内容上融合,TRIZ理论中的创新原理是易于理解的,很多与物理学中的方法相通,在讲物理概念之后,可进行TRIZ训练.例如,建立“理想模型”,以理想模型为研究对象,来揭示自然规律.创新原理中有类似的方法:“抽取”原理,即从物体中抽取必要的、有用的部分或特性(也可从物体中抽出产生负面影响的部分或特性).有些创新原理就是物理效应的运用,如“机械振动”原理:(1) 让物体处于振动状态;(2) 对有振动的物体,则增加振动的频率;(3) 利用物体的共振.在讲授机械振动之后,介绍“机械振动”创新原理,再辅之以应用实例,这样自然地融入创新原理,不仅让学生加深对所学物理知识的理解,更让学生体会到物理效应的技术应用,同时掌握了创新原理,一举数得,事半功倍.
其次在教学方法上融合,在TRIZ理论中,问题解决的过程是对问题不断描述、程式化的过程.这种方法可运用到物理教学中,老师设计问题学习情境,从有趣问题引入,组织学生讨论,在讨论中学习掌握物理原理,可以不断发现、解析新问题,使学生在学习过程中更加主动探索未知,从而培养学生的创新意识和创新思维,同时还可锻炼学生多方面的能力,如口头表达、逻辑推理、归纳总结等能力.
TRIZ理论是一个庞大的理论和方法体系,在教学过程中融入TRIZ训练,一定要把握好尺度,视学情而定,量力而行,这就需要教师掌握TRIZ理论的基本内容和核心思想,有明确的目的性和计划性,精心地进行教学设计,以达到物理教育和创新训练的最优化.
2.3 改变学习方式,进行创新实践
创新在某种意义上就是超越和突破,它的显著特点是外向和开放,研究性学习以课题为学习载体,开放学习内容和学习空间,更便于开展创新实践活动,课题由学生根据自己的兴趣选择,可来源于学生的学习生活和社会生活,研究性学习主要是让学生在课余时间以个人或小组合作方式进行,老师有针对性地对学生进行指导,这样的学习过程让学生有时间进行深入思考,思考不受框框的限制,运用所学到的物理知识和TRIZ理论进行创新实践,学生在提出问题和解决问题的全过程中获得多方面的体验,学到创新方法和科学研究方法,学会运用知识,使创新意识和创新能力得以提高.
将TRIZ理论引入物理课程,提升了物理课程的功效,促进了创新型人才培养,其中掌握TRIZ理论的创新型教师是关键,渗透创新理念和方法的教材是依据,融入TRIZ训练的课堂教学,通过研究性学习的创新实践,使学生在创新思维上得到训练,在创新方法上得到提高.当然学业评价是创新价值取向的保障,要改变将考试分数作为唯一评价的标准,注重过程和实践,将研究性学习纳入评价体系,引导学生自主探索,创新实践.在我们的物理课程中能收到很多同学的创新作品,有的同学在老师的指导下申请了专利,创新教育的效果很明显.
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[3] 赵志芳.应用物理基础[M].杭州:浙江大学出版社,2015.
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*本文系江苏省教育科学“十二五”规划立项课题“将TRIZ引入高职学生研究性学习的实践研究”(批准号:D/2013/03/127)的成果之一.