TRIZ创新理论在材料冶金学科教学中的应用研究

庞启航，李维娟，刘 坤，赵雪，郭 菁

（辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁 鞍山 114051）

冶金工程与材料加工工程是我国高等教育中开展较早的优势学科，几十年以来，为国家的现代化建设培养出数以万计的复合型人才。在传统的教学过程中，钢铁冶金专业涵盖若干复杂的数学、物理学、化学等基本原理，尤其是实际的工程经验更让学生在课堂教学学习过程中感到吃力。为了更好地提升教学效果，作者所在的教学团队通过引入TRIZ创新理论，通过混合式教学模式，不断改善、改进教学方法，将复杂难懂的知识点，通过TRIZ系统地归类和阐述，赢得了学生的普遍欢迎。本文从本专业的学科特点、TRIZ创新教学方法相比于传统课堂教学的优势、基于“点-线-面”的TRIZ创新理论在材料冶金专业课程教学中的应用研究三个方面予以论述，希望通过我们的研究，为TRIZ的进一步应用，为更好地提高课堂教学做出贡献。

1 材料与冶金学院的专业学科特征

1.1 以数学、物理化学、无机化学等基础自然科学为机理

钢铁冶金专业作为传统的工科专业，相比于其他工科专业或者文科、理科专业，其原理性、系统性更强。比如对于钢铁冶炼过程中的物理和化学变化，就需要通过相对复杂的模型，通过若干学科的综合讲解，才能让学生理解，从矿石到钢铁演变的全过程。作为一名材料与冶金专业教师，不仅要具有扎实的材料科学、冶金科学专业知识，更要熟知相关的数学、物理学和化学基本原理，这样才能自己有一盆水，授人一碗水[1]。

1.2 以钢铁冶金专业为主要课程和研究对象

几十年来以钢铁冶金和材料科学为背景的产出层出不穷，从小小的螺丝钉，达到隐形飞机涂层，再到国产航母用钢，再到港珠澳大桥建设，都凝结着钢铁冶金专业的学科贡献。我们在教学过程中，主干课程是材料科学和钢铁冶金，辅助课程是机械设计、电工学、分析化学等，也包括一些创新创业课程和其他选修课程。

1.3 重视生产实践和技术经验

钢铁冶金专业是理论性和实践性相结合的一个学科。要求在教学过程中，不仅要介绍基本的原理、组成、构造等，更要将这些理论应用到具体的生产实践中。因此，除了必要的课堂教学，实验、实践教学必不可少。也要求学生能够走进企业和工厂进行生产实习，不断增加阅历，丰富技术经验，为将来能够服务社会做好前期准备工作。

2 TRIZ创新教学方法相比于传统课堂教学的优势

2.1 TRIZ理论的案例式教学能够提供学生学习兴趣，提升教学效果

TRIZ起源已经有几十年时间，以TRIZ创新理论来申请的专利不计其数。在课堂教学过程中，将真实的、具体的应用案例，在课堂教学过程中对学生进行讲授，所取得的教学效果是非常好的。面对着真实的情景式例子，学生在教师的引导下，激发了学习热情，有的学生甚至课下加入了教师的课题组，在教师的指导下，通过使用TRIZ创新理论来申请了专利，再通过学生之间的相互介绍，就会营造非常好的学习氛围，也会带来巨大的科研产出[2]。

2.2 TRIZ理论的逻辑性思维使学生更容易消化知识难点

材料与冶金专业教学过程中，有许多难理解的知识点，对于这部分讲授，有的教师采用思维导图等新方法，取得了不错的教学效果。然而对于如何进一步将知识点予以分解，是许多一线教师面临的难题。使用TRIZ逻辑思维方法，可以让学生了解知识点的由来、构成及后续的学习方法，知其然，更知其所以然。

2.3 TRIZ理论的互动性使师生之间密切了联系，锻炼了学生独立思考能力

传统的课堂教学是以教师为主的，课堂气氛比较沉闷，同学更缺乏动手动脑锻炼的机会。TRIZ案例式课堂，气氛非常活跃，教师通过引导、启发、解释等手段，使学生能够积极融入课堂教学全过程。同时紧张的师生关系也得到缓解，新型师生之间朋友关系也得到确立。

3 基于“点-线-面”的TRIZ创新理论在材料冶金专业课程教学中的应用研究

笔者所在的教学团队一直致力于将TRIZ创新理论应用于课堂教学中，通过近年取得的一些非常好的经验，我们梳理后，概况为如下几个方面：

3.1 基于一个创新思维“灵感点”的TRIZ创新理论设计

在平时课堂教学过程中，我们善于启发学生进行科学问题的思考，有的时候围绕某一个知识点，经常让学生进行发散式思维，同时借助于TRIZ理论中不同的模块，将这些小想法、某个灵感点与模块相对应，探究是否能带来新的科学发现。对于平时不愿意动手动脑的同学，我们也积极鼓励其进行模仿。如果遇到某个比较有创新性的想法时，我们会积极进行后续探讨和验证，争取把想法变成现实，实现教学产出[3]。

3.2 以若干条学习主线贯穿的TRIZ混合教学模式设计

在专业课教学过程中，教师是以一条教学主线来开展的。为了激发学生的创新性，在课堂教学之前，我们为每位同学分配了一定的学习任务，几个同学同时又构成了学习训练小组，小组以一条学习主线为引导，不同组间的学习任务存在一定不同，但相互间有着密切的联系。通过学习互助、学习激励、学习竞争等模式，激发了每位同学的学习积极性，同时也赢得了非常好的学习反馈和教学效果[2]。

3.3 针对于学生学习特点，以扩展学生知识面为目标的综合性创新设计

在教学过程中，教师发现每个同学的学习进度和学习能力是不尽相同的。针对于学习基础差的同学，教师在课前为其布置了准备练习，使其上课的时候能够跟上班级总体学习进度。对于学习能力强，有更多学习热情的同学，在课后为其布置一定的扩展题目。同时在课下，专业教师也会结合自己的科研课题，对有意愿的学生进行辅导和培训，通过多种多样的创新设计，诸如创新创业项目、挑战杯等国际国内比赛，同学们收获了学习的乐趣，也为自己积累了更多的成绩和阅历。

3.4 对TRIZ创新理论应用与实践的审视和反馈

将TRIZ创新理论融入课堂教学过程，经过多年的教学实践取得了非常好的效果。通过不断地总结经验，认为首先TRIZ创新理论非常好，但是要灵活使用，要与具体的教学情境相结合。同时重视对教学产出的总结和反馈，不断提高对TRIZ创新理论的掌握程度和对课堂教学的掌控及对学生的后续帮扶。

4 结语

做好人才培养不仅是高校的责任，更是一线教师的神圣义务。在教学过程中一定要多总结、勤思考，用更好的方法、最新的理论来提高课堂教学效果，为学生的成长成才，贡献自己的一份力量，为社会的进步履行自己的使命和责任。