TRIZ理论在高职教育中的应用

程学勋+何敏+黄百祺

TRIZ是“发明问题解决理论”的俄语缩写，是由前苏联发明家G.S.Altshuller在1946年提出。经过众多国家、企业的实践验证，TRIZ已成为目前世界上最具吸引力的推动国家科技进步的理论方法之一。该理论方法重在创新思维模式的训练，对个人的知识理论储备要求相对较低。高职教育定位在技术技能型人才培养，此类型人才将是企业基层技术主体，而创新能力提升对我国企业技术应用非常重要。因此，TRIZ理论应用到高职层次教学对人才培养质量具有明显的提升作用。

TRIZ理论是世界上广受重视的理论方法之一，应用于教育中有利学生开拓思维，提高科技素质。但该理论起源于工程领域，对生物食品涉及较少。本文以实例介绍我校《畜产品加工》课程教学中的TRIZ理论应用，以期为该理论在高职教学中的推广和食品专业人才培养提供参考。

一、TRIZ简介及在高职食品专业教学的前景分析

TRIZ理论在发展中不断完善，但始终都是围绕着最初始的三个最基本的理论基础目标：（1）在解决发明问题的实践中，人们遇到的各种矛盾以及相应的解决方案总是重复出现。（2）用来彻底而不是折中解决技术矛盾的创新原理与方法，其数量并不多，一般科技人员都可以学习、掌握。（3）解决本领域技术问题的最有效的原理和方法，往往来自其他领域的科学知识。

TRIZ理论起源于工程领域，未能涉及生物、食品领域，但发明创造、技术发展的规律是相通的，TRIZ指导思想在生物食品领域仍然有明显的指导意义。

食品加工是一个应用型工程，涉及物理、化学、微生物、生理、营养、添加剂、机械等多学科，高职生因在校时间相对较短，遵循理论够用技能熟练原则，在学习各学科时理论学习压力较大，往往停留在被动接受知识经验介绍，却难以做到知识迁移和灵活应用，在需要综合运用专业背景来解决实验或生产实际问题表现出基础不牢固无所适从的状态。

随着我国对教育的持续投入，教学资源大幅度丰富起来。而高职教育问题的解决并不是需要多少新资源，而是需要对现有资源进行良好的组织和整合。TRIZ理论优势在于启发创新和交叉引用，笔者认为，该理论的优势与高职技能应用的定位非常吻合，将TRIZ理论应用到高职教育中，在各个方面重构教学内容、教学过程和教学方式，在高职自身要求的学习内容岗位对接基础上，启发学生大胆创新，有助于提高学生以实践思维为主的科学思维能力和符合技术技能要求的实践动手能力，提高学生自主学习能力。目前，我国已有多名学者将该理论引入大学本科教育和职业教育。

TRIZ理论能帮助使用人跳出当前问题迷雾，突破惯性思维瓶颈，对引导学生发挥主观能动性，从多角度分析实际问题并借鉴相关领域经验技巧来解决问题有较大的可行性。《畜产品加工》是食品专业的主干课程，笔者尝试应用TRIZ理论中物——场分析法和技术进化法则来引导学生应用食品学科基础知识来分析问题和解决问题，以期为该理论的推广和食品专业人才培养提供参考。

二、物——场分析法教学应用实例

1.物——场分析法简介

产品是功能的载体，功能是产品的核心和本质。物质——场分析方法建立在产品功能分析基础上，通过建立现有产品功能模型的过程，可以发现有害作用、不足作用及过剩作用等小问题，产品或系统中小问题存在的区域是设计冲突可能存在的区域。落实在具体解答问题冲突时，物——场分析法是通过建立系统内结构化的问题模型来正确地描述系统内的问题，用符号语言清楚表达技术系统（子系统）的功能，正确地描述系统的构成要素及构成要素之间的相互联系。

物——场分析法所构造的每个系统是为了完成某些功能要求而存在的，或者说系统的功能都可以分解为两种物质（或部件）和一种场（或作用），即一种功能由两种物质及一种场的三个要素组成，一般用S1表示目标或被作用对象，S2表示工具，F表示场，从而将技术系统的功能模型用一个完整的物质——场的三角形表示，如图1所示。

当系统中某一物质所特定的机能没有实现时，即表明该系统内部各部分未发挥相应功能，系统存在的基础不稳定，系统失去平衡，从而系统内就会产生各种矛盾。为了解决系统产生的问题，可以从外界引入新的物质（部件）或改进物质（部件）之间的相互作用，并伴随能量（场）的生成、变换、吸收等，为系统提供功能稳定基础。在这个变换过程中，物——场模型也从一种形式变换为另一种形式。TRIZ理论认为，各种技术系统及其变换都可用物质和场的相互作用形式表述，将这些变换的作用形式归纳总结后，就形成了发明问题的标准解法。其解题的具体流程如图2所示：首先，针对存在问题的系统建立问题的物——场模型；其次，运用相应的TRIZ工具——标准解法系统，找到解决方案的物——场模型（标准解）；最后，依据模型提供的思路，结合相关的知识提出具体的解决方案。在物——场分析法指引下，研究人员可以摆脱低效的试错法，通过将问题抽象转化，利用标准解来类比解决冲突，并且只要冲突问题所建立的物——场模型相同，那么解决方案的物——场模型也相同，与这个问题来自哪个领域无关，非常便于实现跨领域的综合应用。

2.教学应用实例

常温酸奶是最近非常流行的一类奶制品，但一般的教科书中都未作介绍。应用物——场分析法引导学生设计该产品的工艺流程。

酸奶是乳酸菌通过发酵作用利用牛奶中的成分，产生乳酸，从而制造出酸奶特有的口感和风味特征。乳酸菌和酸奶特征之间存在发酵关系，即技术系统中的场。在这个过程中，通常的问题是，乳酸菌发酵容易造成乳酸过多，酸奶特征过于强烈降低产品质量；转换为物——场分析法来描述，待解决的问题是，两个物质（乳酸菌和牛奶）之间存在有效的作用（乳酸菌通过发酵向牛奶提供乳酸），但是这种有效的作用可能过渡（发酵过多乳酸过渡）。用物——场模型表示如图3所示，其中波浪线表示过渡作用或者有害作用。

TRIZ理论中根据不同物——场模型，创始人阿奇舒勒提出了76种标准解法。针对产生有害作用的常用解法有以下解法：a）引入S1或者S2变形的第三种物质S3或引入超系统中的物质S3；b）引入抵消有害作用的场F2。其表示如图4所示：

标准解给出的提示，可以采取第三种物质的形式来回避有害作用发生。学生由此展开思维发散，提出和分析可行方法，比如：牛奶（S1）是生产原料，在此无法变动，乳酸菌（S2）在这个过程中是通过产生乳酸来提供酸奶的口感，并产生一定风味，可以设想采取人工添加乳酸和酸奶香精成分（S3）代替乳酸菌，从而避免乳酸菌的过渡发酵作用。但该方法违背了酸奶的产品定义和食品添加剂的使用原则，不适宜采用。标准解给出的第二种提示，可以采取其他场阻止有害作用进行。比如，在发酵完成后，利用热场对发酵酸奶进行杀菌处理，即目前市场上常温酸奶实际采取的工艺。

三、技术进化法则的应用

按照TRIZ理论，任何系统的发展最终都是走向提高理想度的目标。对于杀菌处理的常温酸奶而言，通过引入其他场解决了S2（乳酸菌）的过渡作用，但却造成了营养成分受损和生产成本提高的不利，系统（常温酸奶生产）尚存在更理想的解决方案。

提高理想度的途径包括：提高有益的参数或者降低有害的参数。根据提示，降低有害的参数可以表述为降低生物场（发酵）作用或者降低热场（杀菌）作用。由此，学生提出多种具有可行性的改良途径，比如，针对微生物特点、特定条件可以抑制微生物生长，可以设计改良乳酸菌菌种或者混合配比，使得乳酸菌的生产繁殖在达到所需酸度后自行受到抑制；如采用低强度的热场杀菌方法，即各大品牌所推出的巴氏杀菌热处理风味酸奶；如采用无营养损失的高压杀菌方法，采用选择性加热的微波介电杀菌方法。

四、结束语

尽管TRIZ理论中针对生物食品类的研究尚不多，但该理论可以用于指导学生突破惯性思维，将不同领域的知识点按需借鉴，达到灵活运用，提高综合解决问题的能力。本文以《畜产品加工》课程为尝试，应用TRIZ理论来训练学生的思维方式。从单个教学项目来看，学生的思维一经提示打开后，各种奇妙想法都可能提出，然后学生会主动将其他学科知识应用起来分析方法手段的可行性，教学效果良好。目前限于该方法在食品课程教学中刚开始起步应用，还需更多的开发利用才能形成有效的训练和推广。

责任编辑 何丽华