基于TRIZ理论的产品设计课程开发

摘要：文章研究TRIZ理论导入产品设计课程的可行性和优越性，设计开发以TRIZ为主要创新工具的课程构架：将TRIZ与普适性设计方法相结合，解决常规设计问题;以TRIZ为核心工具，分析产品技术矛盾或物理矛盾，结合发明原理和产品进化法则，解决创新设计问题。开发基于TRIZ理论的创新课程，目的在于帮助学生将单纯依靠灵感的不稳定的创意产生过程转变为灵感与逻辑相结合的稳定可靠的创意产出，从而提升可持续创新能力，达到产品设计职业岗位要求。

关键词：TRIZ;产品设计;课程开发

中图分类号：G423.02 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2020）21-000-02

0 引言

发明问题解决理论（TRIZ）在20世纪40年代由苏联学者阿奇舒勒率先提出，该理论揭示了发明创造的原理、产品进化规律以及分析、解决发明问题的途径[1]。具体而言，就是利用产品进化规律，帮助人们有效预测产品发展趋势，提出符合时代发展及用户需求的创新产品;通过分析“待开发产品”的“技术矛盾”和“物理矛盾”，明确发明问题症结所在，结合矛盾矩阵和创新原理，快速获取问题的标准解，继而提出解决实际问题的具体方案。

实践中，发明问题解决理论应用于产品设计确有其优势：第一，有利于学生在感性思维中整合理性思维，开源创新途径;第二，有利于设计思维聚焦，避免创意发散盲目无序;第三，有利于缩小试错范围，减少试错成本;第四，有利于提高学生技术预测能力和创新方案判断力。

产品设计课程是高职院校产品艺术设计专业的综合性创新实践课程，对学生综合运用所学知识和技能，提出创新思路，解决设计问题具有重要意义。因此，国内一些职业院校相继开展了产品设计教学改革和研究，主要涉及创新实践项目开发、课堂组织教学、改革考核方式等。但在实践中也发现了一些问题，如基于“灵感”的创新方法无助于提升学生的可持续创新能力、激发集体智慧的“头脑风暴”过于依赖个体经验和感性思维[2]、“试错法”时间成本高，设计产出效率低等等。

针对上述问题，通过对产品设计课程教学目的、内容、特点及发明问题解决理论对比研究，发现该课程教学目标与发明问题解决理论具有很高的契合度。因此，将发明问题解决理论导入课程具有意义和可行性。

1 基于职业岗位要求，提出课程目标

本专业毕业生主要面向产品创新设计职业岗位，该职业岗位要求设计师具有可持续的设计创新能力。其原因在于：第一，基于中國设计行业的现实情况，设计方案一方面要达到客户的设计要求，另一方面还要在同行的“比稿”竞争（竞标）中胜出，这对设计师的创新能力和设计水准提出了更高的要求，只有可持续地产出高品质创新方案，才能适应中国设计行业的高竞争性;第二，基于一个合理的假设：学生22岁大学毕业开始做设计直到60岁退休，其设计师生涯为38年，在此期间，每年产生设计方案100件，由此可知，设计师一生大约要出3800个方案，才能给职业生涯画上句号，而如此数量庞大的创新产出，只有可持续的设计创新能力才能支撑起学生日后的设计师职业生涯。基于产品设计师职业岗位要求，产品设计课程的目标应为培养学生可持续的产品设计创新能力。

2 基于产品创新层次，整合教学内容

现代产品设计实践和设计教育实践发展已逾百年，总结的设计理论和方法颇多，头脑风暴法、戈登分合法、发明问题解决理论、价值工程分析法等都是设计方法学的重要成果。然而，现实种类繁多的产品设计并不适合照搬上述设计方法：一方面，某些设计方法本身存在短板，如头脑风暴法在创意阶段有利于激发团队集体智慧，但不受限制的思维发散方式无助于提升方案可行性;另一方面，某些所谓的设计方法本质上是有关思维过程的管理法，并非创意产出手段，如鱼骨图、九宫格、思维导图等。因此，有必要对充实到教学内容的设计方法仔细甄别和优化整合，从而具有解决产品设计问题的实用性。笔者根据TRIZ创新等级理论，将设计问题归纳为两类——常规设计问题和创新设计问题，将TRIZ与诸多设计方法进行整合与提炼，使教学内容兼顾实用和效率，切实解决不同层次的产品设计问题。具体如下：

2.1 将TRIZ与普适性设计方法相结合，解决常规设计问题

基于TRIZ创新等级理论[3]，对技术系统的简单改进可归纳为常规设计。常规设计问题主要来源于用户体验。从用户体验到产品解决方案，本质上是“发现问题、分析问题、解决问题”的过程，具体步骤如下：第一，安排产品用户（或设计者本人）参与“产品信息获取—产品物流—产品使用—收纳摆放—耗材及维护—后期处置”的产品全流程体验;第二，通过上述场景发现用户痛点;第三，转化用户痛点为产品需求;第四，分析并提炼出核心需求;第五，思维聚焦TRIZ发明原理，提出解决方案。

解决常规设计问题的课程内容及要求如表1所示。

2.2 以TRIZ为核心工具，解决创新设计问题

基于TRIZ创新层次理论，能解决产品技术矛盾或物理矛盾，并使产品趋近最终理想解的设计可视为创新设计。

可利用矛盾矩阵来解决技术矛盾，以实现产品性能或功能的优化和创新。其步骤如下：

第一，分析问题，发现矛盾。分析产品各个组成元素在参数、特性、功能等方面的情况，并在整体上分析产品各个元素之间的相互作用以及它们对产品整体性能、功能实现等方面的作用[4]，如果对产品中某一方面的提升会导致其他方面的恶化，就表明产品存在技术矛盾。第二，根据TRIZ定义矛盾。结合TRIZ“39个通用工程参数”，将具体设计问题转换为技术矛盾。第三，对照矛盾矩阵列表，得到通用解法。根据上一步骤定义的技术矛盾，使用矛盾矩阵寻求解决问题的思考方向。具体做法是：在矛盾矩阵的竖轴上找到要改善的产品参数，在横轴上找到被恶化的参数，分别作水平线和垂直线，两线交点所在的单元格，其中的数字即为所推荐的发明原理。第四，针对实际问题，构思设计。将TRIZ解（发明原理）具体化为针对该设计问题的具体解。

产品设计中的物理矛盾，可将分离法与发明原理相结合，找到解决问题的办法。

首先需要定义物理矛盾，可分4个步骤进行：第一，进行产品技术系统的因果分析;第二，从因果分析中定义技术矛盾;第三，提取物理矛盾;第四，定义理想状态。

然后利用分离方法（时间分离、空间分离、条件分离、系统级别分离）将产品在参数、特性、功能上相互矛盾的需求分离开，从而使矛盾的双方都能得到完全的满足。

TRIZ理论提出，解决物理矛盾的4种分离方法与解决技术矛盾的40个发明原理之间存在一定的关系。对于每种分离方法，可以有多个发明原理与之对应。当设计者明确物理矛盾和分离策略后，可以在对应的发明原理中思考针对实际问题的具体解决方案。

2.3 解决创新设计问题的课程内容及要求（如表2所示）

3 创设设计情境，以学生为中心实施课程

美国教育家罗杰斯提出“非指导性”理论，认为项目情境的设计、课堂氛围的营造、充分发挥学生主观能动性是课程教学中的重要方面[5]，教师有必要以学生为中心实施课程，创造条件让学生参与实践和积极思考，在设计实务中综合运用TRIZ等创新工具，解决设计问题，同时检验和发展创新理论，锻炼设计能力。

以学生为中心进行课程的前期准备有利于达成教学目标。教师需要将诸多创新方法，如TRIZ-40个发明原理、TRIZ-八大产品进化法则等内容制作成网络课程，将抽象和枯燥的理论知识通过案例、图表、视频等形式直观地呈现出来，引导学生在课前进行自主学习。同时，有必要设计一些“微项目”，让学生针对概念理解、单项工具等进行实操练习，巩固和检验所学。

有了前期准备，课堂就具备了实施项目化教学的理论基础。教师需要根据“从简单到复杂”“从感性到理性”“从具象到抽象”的认知规律安排好实践项目，预设多种设计情境，引导学生以设计师的身份参与到设计创造活动中，在行动中探索解决问题的办法，在实践中应用和巩固所学理论。期间，教师需要适时运用鼓勵、引导、点评等方式启发学生的思维，激发他们积极探索的热情，使学生全身心融入设计情境，在创新产出中获得成就感，增强自信心，并将感受和发现内化为自己的知识，逐步提升创新能力。

4 综合设计思考过程与成果，合理评价课程成绩

从教师角度而言，学生课程成绩是反映课程设计、授课计划、实训安排等是否科学合理、积极有效的指标，是教师教学效果的标尺;从学生角度而言，课程成绩反映出其特定阶段自身技能水平和学习效果，是其劳动（作业）的回报。

针对设计课程而言，综合学生的设计思考过程及成果，是合理评价课程成绩的有效途径。首先，学生的创新能力提升过程不是一蹴而就式的阶跃，而是具有螺旋上升规律的动态过程。对设计思考过程（学习过程）的考核评价及反馈，有利于学生即时感知并调节学习状态，促使学生保持积极的思考或行动。对设计思考过程的考核内容包括多个方面，如主动发言、参与讨论、作业自评、展演展示等。对设计成果的考核也十分必要，因为创新设计的过程本质上是解决问题的过程，问题解决得怎么样关键看成果。对设计成果的考核有利于促使学生在设计目标的指引下进行发散性思考，从多角度、多渠道寻求解决问题的办法。

5 结语

基于产品设计师职业岗位要求，产品设计课程目标为培养学生可持续的设计创新能力，而以TRIZ为主要创新工具有利于将单纯依靠灵感的不稳定的创意产生过程转变为灵感与逻辑相结合的稳定可靠的创意产出，可显著提升可持续创新能力。在课程开发中，需要明确设计对象的产品创新层次，将TRIZ与普适性设计方法相结合，解决常规设计问题;以TRIZ为核心工具，分析产品技术矛盾或物理矛盾，结合发明原理和产品进化法则，解决创新设计问题。创设设计情境，以学生为中心实施课程。综合学生的设计思考过程与成果，合理评价课程成绩。

参考文献：

[1] 檀润华，张瑞红.基于TRIZ的产品创新设计[J].河北工业大学学报，2004，33（2）：90-91.

[2] 刘江南，姜光，卢伟健，等. TRIZ工具集用于驱动产品创新及生态设计方法研究[J].机械工程学报，2016，52（5）：12-13.

[3] 刘勇谋，刘元博.系统创新度及其应用[J].中国质量，2016（10）：15-16.

[4] 张丽娜，陈敏玲.创新思维与TRIZ创新方法[M].北京：清华大学出版社，2018：158.

[5] 林静，王玲玲，康著言，等.基于互动体验式教学模式的课程教学方案设计[J].教育教学论坛，2019（47）：199-200.

作者简介：尤太权（1979—），男，湖北宜都人，工业设计工程硕士，毕业于广东工业大学，研究方向：产品设计方法。