基于TRIZ理论视阈下的大学生创新创业翻转课堂研究

吴丹青，王倩

（徐州工程学院 创新创业教育学院，江苏 徐州）

一 引言

互联网时代的到来对高校人才培养提出了全新的要求，社会的人才需求突出指向“应用型人才”。尤其是地方应用型本科院校更应调整办学定位，使之与新时代人才需求相匹配。创新创业是高校与企业最直接的结合点。创新创业教育是高校提高学生实践能力的有效举措，是大学生自身发展的需要。如何开展创新创业教学，培养创新创业思维是高校在本科教学中需要深入思考的问题。在过去的十年间，国家不断提倡教育改革，要求采用一切方式提高教育质量。虽然高等教育的改革取得了一些成效，但是，高校教育模式的改变始终集中在教师与专业课程结构的调整，对于基础教育的教学过程很少涉及。课前、课中、课后的教学安排与顺序没有改变[1]。随着现代电子信息技术的发展，传统的教学模式已无法满足学生个性化的需求，对于不同特点和学习程度的学生，一堂式的教学使得学生失去学习兴趣，而创新创业教学的重点并不是理论知识的传授，更多的是对创新理念和创业意识的培养，因此学生的兴趣至关重要，这就是为什么时至今日，大学生上课的模式仍然是“被动灌输式”的，“台上上课、台下玩手机”的现象屡见不鲜，大学生普遍认为“上课学不到什么”、“老师上课只会念PPT，太枯燥”等等。在这种情况下，“翻转课堂”教学模式吸引了国内教育专家的广泛关注，并在全国高校教学中迅速普及。然而，由于翻转课堂在我国实行的时间并不长，大部分教师对于新的教学模式理解不够深刻，导致学生参与度不高，教学效果不佳。而TRIZ理论，即：发明问题解决理论，正是通过其对矛盾问题的具体分析，成为当前能比较有效的开拓创新创业教学思路、提高创新创业教学质量的新方法，非常值得我们去研究和实践[2]。运用TRIZ理论，深入探讨翻转课堂教学模式下，大学生创新创业课程基本架构和教学模式，形成一套能够科学反映翻转课堂教学效果，提升大学生创新能力与自我学习能力的新型翻转课堂教学体系[3]。

二 大学生创新创业翻转课堂与TRIZ理论

（一） 大学生创新创业翻转课堂

翻转课堂，英文翻译为 “Flipped Class Model”，是一种先自学后教授、重视师生互动、生生互动的教学模式。它以现代信息技术为支撑，以短视频教学为载体，以激发学生学习兴趣、培养创造性思维为目标，促进高校教学高质量发展。这与大学生创新创业基础课程的开展不谋而合，翻转课堂在创新创业课程中的应用，不但突出了学生的主体地位，锻炼了自主学习与协作学习的能力，同时拓展了教学深度和广度，让学生从实际问题理解知识，加强了实践能力的培养。然而这种从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变在实施阶段出现了困难，多数教师反映课堂效果不佳，只学其形未学其神是教学实践效果没有明显提升的主要原因。为了翻转课堂模式在大学生创新创业基础课程中的有效应用，本文引入TRIZ理论，帮助提高教学质量，解决实际操作中的课堂问题，构建新的创新创业课程体系，激发大学生创新思维，培养创新技法。

（二） TRIZ理论

TRIZ理论源于百万个专利汇总而来，是一种帮助提高创新思维、解决实际问题的创新方法，主要应用于生物、工程、机械等技术专业领域，近年来，国内外学者发现其在管理、创新实践方面也具有重要作用。TRIZ理论作为一套成熟的理论和方法体系，其内容包含矛盾矩阵表、发明原理、技术系统进化法则、解决物理矛盾的分离原理，知识库等。TRIZ理论将矛盾分为技术矛盾和物理矛盾，技术矛盾指的是一个系统中两个子系统之间的矛盾，即改善一个功能会恶化另一个功能。物理矛盾是一个产品或性能同时有两种相反的状态存在，即同一参数特性相互矛盾。技术矛盾可以转化为物理矛盾，且解决物理矛盾的核心思想是实现矛盾双方的分离，TRIZ理论总结出空间分离、时间分离、条件分离以及整体与局部分离四大分离原理来解决物理矛盾[4]。

（三) TRIZ理论与大学生创新创业翻转课堂

我国高校将翻转课堂引入大学生创新创业课堂的时间并不长，在实际运用的过程中，仍然存在着诸多问题。TRIZ理论是基于全世界大量科学技术专利数据总结出的一般经验性结论，对于解决大学生创新创业翻转课堂中出现的具体问题具有指导性的作用。在高校开展大学生创新创业课程的过程中，一方面，大多数高校教师仅仅从外围来理解“翻转课堂”的教学模式，认为直接将教与学的顺序进行简单调换就达到了翻转课堂的目的，而很多学生因为习惯了传统的“先教后学”的教学模式，不能自觉地或不知道如何进行课前自学，导致学生上课跟不上老师的教学节奏，产生恶性循环，学习效果不佳。在这一过程中，高校老师对翻转课堂生搬硬套，以及没有去深入研究如何保证学生学习质量，是造成这种结果的主要原因。TRIZ理论一个重要的特点之一就是运用积极地思维突破思维障碍，九屏幕法作为系统分析最有效的工具，能够帮助学生摆脱传统教学模式观念的束缚，重新调整学习方法，提高自主学习的能力。另一方面，由于翻转课堂将大量的时间留给学生自主安排学习，这实际上也是对学生自制力的考验。翻转课堂采用的上网看视频的学习形式，可能会受到网络信息的影响，使得学生无法集中精力学习，在看教学视频的过程中进行网页浏览或打网络游戏。而在现有翻转课堂考核模式下是无法对课外学习的状态进行考试和监督的，而通过运用TRIZ理论中的发明原理，可以在课堂教学开始前预先设计好教学大纲，对翻转课堂课前课后进行任务和考核设置，让教师和学生紧密围绕大纲和考核进行学习，这对于提高学生的学习质量起到了重要作用[5,6]。

在翻转课堂教学模式改革中，高校应对“如何提高教师的教学效果和学生的学习质量，如何综合开展翻转课堂的即时教学和长远教学”进行重点研究。本文主要是运用TRIZ理论中解决物理矛盾的分离原理，针对创新创业翻转课堂中的教学模式和课堂效果进行提高和改善，不仅使每个学生能够“开口说话”，保证所有学生都在思考，活跃了课堂气氛，提高了教学质量。

三 基于TRIZ理论的创新创业课程基本架构思考

高校在设计大学生创新创业课程内容时，根据学生不同阶段掌握的TRIZ知识，将TRIZ理论分为初级、中级、高级三个层次进行授课，每一层次又有不同的教学内容。该课程为选修课程，设置1个学分，16个课时，8课时理论、8课时实践，理论与实践教学相融合，并根据不同专业、不同学科的专业内容与特点，设计不同的教学案例，帮助学生真正掌握理论知识，打破思维定式，提高创新能力。

（一） TRIZ理论初级创新创业教学体系

这一层次主要以理论普及为主，主要包括创新思维与创新方法教学、TRIZ基础理论的教学和案例教学。以TRIZ理论起源发展、发明级别、重要概念、核心思想为主要内容，传统与现代创新方法对比为辅，并佐以案例分析帮助学生理解TRIZ理论基础。借助视频公开课、网站、视觉教具等教学手段，提高学生学习兴趣，使学生对整个TRIZ理论创新创业课程的内容与流程有所了解，为中级课程的学习打下基础。

（二） TRIZ理论中级创新创业教学体系

这一层次的教学内容包括TRIZ中级课程教学和实验教学。TRIZ中级课程包括TRIZ理论中技术系统的进化法则、发明原理、系统分析、四类矛盾问题及解决方法，这是本阶段学生需要掌握的重点内容，除此之外，为了更好地提升学生动手实践能力，本阶段将让学生通过实验教学解决一些简单的技术难题，高校要提供TRIZ实验室进行中级阶段的教学与实验[7]。

（三） TRIZ理论高级创新创业教学体系

这一层次是整个教学体系中最难理解与掌握的阶段。它主要包括TRIZ高级课程教学、项目教学、实践教学与专利教学。TRIZ高级课程主要是对ARIZ算法的教学，它集成多种TRIZ工具和规则，对于一些复杂问题、矛盾不明显的发明问题更有效。基于对TRIZ理论初级与高级创新创业课程的理论学习，本层次设计了项目教学和实践教学阶段。项目教学指的是学生根据不同的专业，通过分组参与到教师的专业项目中，在完成项目的过程中巩固TRIZ理论。实践教学包括创新实践、创业实践和社会实践，通过对这一课程的全部学习，经过理论考试获得相应的等级认证[8]。专利教学是这一层次最重要的模块，TRIZ理论实际上是从50个专利中总结出的发明问题解决规律，因此，学生掌握专利的相关知识和申请流程，可以增强对知识产权的保护意识，规避专利侵权问题。

四 基于TRIZ理论的创新创业课程翻转课堂教学模式操作流程

鉴于翻转课堂教学中物理矛盾的存在，借助TRIZ理论提供的解决物理矛盾的四大分离原理，在课程实施阶段采取最终理想解，提高教学质量，具体操作流程如下。

（一） 课前准备阶段

备课作为教师上好一门课的重要前提，要求教师必须对教学目标和教学框架有整体的把握。在创新创业课程中，教师不仅要吃透教材，确立教学目标，根据教学内容将教学单元精细化并设计为相应的微单元，为微型课程的设计与制作做准备。必要时，根据学生特点设计不同层次的教学内容，方便学生选择。然而，一堂课的标准时间是90分钟，为了让学生对知识有全面的了解，需要对课程进行完整讲授，然而时间有限无法完成；而在有限的时间里，教师只能够讲解部分内容，这又会导致课程内容支离破碎。“完整讲述”和“部分讲解”这个物理矛盾的存在，使得教师无法知晓“讲解多少内容才合适”。最理想的结果是“既讲全部也讲部分”，为了实现这一结果，根据TRIZ理论中时间分离原理，找到两个不同的时间段分别满足两个矛盾的需求，便可以化解矛盾。例如，上课前和上课时两个时间段，课前讲解全部内容，课上讲解重点和难点、师生互动等。这样既实现了全部讲，也实现了部分讲，突出了学生的主体地位和教师的辅助作用。

（二） 微课制作与任务设计阶段

根据上一阶段细分的微单元内容制作精小的短视频，5-10分钟为宜，突出教学重点，一个视频讲解一个知识点，并配以课前练习检验预习效果。同时上传丰富的教学资源用以学生课前学习，拓展阅读，如国内外相关文献、网络视频公开课、PPT等，帮助学生拓展思路，全面把握学习重点。学生根据课程安排有选择性地下载或在线学习，不受时间限制，并能反复学习观看。根据每节课的教学内容和教学重点，设计不同的教学环节，如游戏法、案例分析法、头脑风暴法、角色扮演法、讨论法等，并根据不同的教学方法制定相应的教学用具。

（三） 教学实施阶段

在首次授课时，为学生讲解翻转课堂的实施过程，大学生创新创业通识课程的学习目标、任务、考核方式等内容，教师做好引导者的角色，引导学生根据创新创业课程目标接受任务、课外自学以及课内强化与答疑等环节，开展切实有效的翻转课堂教学。

（1）明确学习任务。对于每一门课程，学生应根据“课程指导”对一学期的课程目标、课程要求、课程任务、课程考核等有整体的把握，并标注时间节点，有条不紊地预习和复习。（2）课外自学。在上课前学生应通过短视频、拓展阅读等网络资源自学本节课的基础内容，并做好相关笔记，记录学习中的难点与问题。（3）课内强化训练。正式上课时教师默认学生已对本节课的教学内容有整体的学习与了解，重点讲解本章节的难点，并辅以案例分析更深入地掌握学习内容。翻转课堂上应让每个学生参与到课堂互动中来，但同样由于时间有限，无法让所有学生发言，但仅让部分学生开口又无法保证公平和整体的教学质量，因此，对于“全部发言”和“少数发言”这一物理矛盾，可以用TRIZ理论整体与局部分离原理来解决。整体与部分分离原理表明，只要在系统和子系统中分别满足矛盾的两个要求即可解决矛盾。也就是说，在全班（系统）进行讨论的时候，只让部分人发言；在小组（子系统）讨论时，要让每个小组成员都充分表达自己的观点。教师将学生分小组（子系统）组成团队（每组3-5人为宜），根据课上教师布置的不同任务，小组成员采用讨论、交流、争辩、总结发言等方式对知识进行深入探究，教师给予及时指导与引导，帮助学生完成本阶段的任务。这种分组讨论集中汇报的教学方法既实现了“全部发言”又实现了“少数发言”，活跃了气氛，调动了学习的积极性，提高了教学质量。但是，在大学的课堂上，少则30多人，多则上百人，小组讨论的质量很难保证，不可避免存在滥竽充数的现象，因此教师会采取课堂提问的形式让学生集中注意力，这就出现了和之前叙述的一组物理矛盾相同的问题，如何做到“提问每个人”又“提问少数人”的理想解呢？利用TRIZ理论中条件分离的原理，将一个参数的两个不同要求在不同条件下进行分离，即可解决矛盾。具体措施为：改变以往“会的同学举手”的提问方式，改为随机提问，让每个学生被提问的概率相等，尤其是小组讨论时，随机挑选一名学生代表小组发言，可以让学生积极思考问题，由于发言的小组成员代表的是整个小组，因此更能培养学生的集体荣誉感和责任感，提高团队协作能力。这里还有一点需要注意的是，课堂小组讨论的前提是学生的积极配合，面对教师与学生的互动，学生“必须配合”和“不配合”这个物理矛盾，是保证翻转课堂有效实施需要解决的。同样根据TRIZ理论条件分离原理，教师要在上课时改变一些上课的要求。例如，提前向学生说明翻转课堂上课的方式，不再是老师讲学生听的被动学习，而是改为主动地、互动地学习；规定上课必须配合老师参与到课堂问答和小组讨论中，并记录到相关考核指标中去，有效的惩罚措施也能提高学生上课的质量。（4）教师点评与答疑。根据团队成员在课堂上的完成情况进行点评，并将优秀的作品在网络平台上展示。对于课堂上的疑难问题，采用课上面对面答疑、线上答疑、课后答疑等方式，并布置课后习题，采用线上作答、线上提交、线上评分的模式。

（四） 教学评价阶段

对教学效果的评价是衡量教学模式优劣的重要指标。根据过程性和综合性原则，教师除了对学生创业理论知识的掌握程度进行考察外，还应关注学生在学习过程中的思维方式、解决问题的方式以及知识的运用能力，综合评价学习成果。同时，注重学生、同伴和老师等多客体的评价，对学生的自学情况、团队合作情况以及任务完成情况进行综合性评价。对于创新创业翻转课堂的教学效果，可以从课前预习评价、课上学习评价和课后作业评价三方面进行。

（1）课前预习评价

在翻转课堂的备课阶段，任课教师将制作的教学视频和阅读文献上传到网络上，并针对每节课的教学内容设计了相应的问题要求学生线上解答。因此，对于课前的预习效果评价，教师可以根据是否观看教师上传的学习视频和资料、是否完整观看没有偷工减料、观看的次数以及练习的正确率对学生进行打分。

（2）课上学习评价

在正式上课时，任课老师将针对课前基础内容的预习情况进行提问，每位学生回答的概率是相等的，这种随机性的提问方式可以让每位学生认真准备课程预习并思考问题。同时，在课堂上教师会分小组让同学们回答相应的问题，并根据小组成员的参与程度进行计分。

（3）课后作业评价

由于课程开设的周期性，对于学生完成的课后作业和课程要求的任务，教师的反馈可能存在滞后性。当堂做练习、当堂批改虽然可以及时对学习成果进行反馈，但是由于时间的有限性，这种方式是教师一个人无法实现的。因此，“何时批改作业比较合适呢”？最为理想的结果是既“现场批改”又“课后批改”，根据TRIZ理论整体与部分分离原理，教师（系统）课后批改，让全班同学（超系统）现场相互批改就可以解决这一矛盾。当然，这个方法可行的前提条件是学生在课前已对视频内容进行自学，课上就有时间完成练习和批改作业，并实施及时的教学反馈。

五 总结

高校对于培养应用型人才的呼声日益增强，越来越多的高校将翻转课堂模式引入到创新创业课程中来。TRIZ作为一种现代创新思维方法，提供了科学、系统的分析与解决问题的方法和理论，在与创新创业翻转课程的融入中起到了积极作用，不仅为创新创业课程构建了新的教学体系，促进了学生“学历教育+技能培训”的成长型教育方式，同时也改善了翻转课堂的教学效果，为教学改革提供了新的思路，增强了学生自主学习的能力。高校应积极设立TRIZ实验室，帮助教师与学生更好地开展创新创业翻转课堂，培养学生创新思维，提高教学质量。