TRIZ理论在过程流体机械课程教学中的应用

耿海洋，张晶淼，代佳鑫，王 磊

(1.哈尔滨石油学院，哈尔滨 150028； 2.中英人寿黑龙江分公司，哈尔滨 150000)

过程流体机械是过程装备与控制工程专业的一门主干课程，作为一门专业必修课，其具有一些显著特点。本课程教学内容繁多且涉及知识面较广，学习内容偏重实践，与工程实际紧密结合，既有理论计算，又有实际应用。课程内容呈现多学科交叉特点，涉及内容包含机械、化工、力学、工程热力学等学科。本学科由于与实际工程关系密切，因此需要较多实践教学环节，但由于总课时数较少，所以实践教学课时量也较少，缺少实践指导，单纯进行理论教学难免会出现理论与实践相脱节的问题，导致学生动手能力差，一旦亲手操作机器便会头脑空白、无所适从。学生在面对枯燥的课程内容时，其对教学内容的理解掌握，以及学习效率和学习兴趣都会大打折扣，无法激发学生的创新意识。

创新是进步的源泉，应不断加强创新人才建设，打造引领科学技术进步的队伍。应明确高等教育的目标，大力开展创新创业教育[1-4]，而TRIZ理论恰好为高校的创新创业教育提供了理论基础和技术支撑。针对过程流体机械课程自身特点，根据课程培养方案和教学大纲要求，将TRIZ理论应用到该课程的教学活动当中，利用TRIZ理论为教学实践提供理论依据。TRIZ理论模型图如图1所示。

图1 TRIZ理论模型图Fig.1 Diagram of TRIZ theory model

1 TRIZ理论概述

1.1 TRIZ理论创立简史

TRIZ是俄文单词“ТРИЗ”(发明问题的解决理论)的英文缩写，是由科学家根里奇·阿奇舒勒(G·S·Altshuler)于1946年提出的，因此阿奇舒勒又被成为TRIZ之父[5]，TRIZ创新理论不是发明方法，而是揭示创新发明的一般内在规律和原理，为创造发明提供思路，对得出的多种解决方法进行可行性评价，最终筛选出最佳解决方案。

1.2 应用TRIZ理论解决问题的一般流程

应用现代TRIZ理论解决问题一般包括四个步骤：定义问题、分析问题、解决问题和方案评价。定义问题阶段重点是要准确地找出需要解决的问题并罗列出来。在分析问题阶段是要对定义的问题进行全面地分析并正确识别，从而输出关键问题的集合。在解决问题阶段就是要对输出的关键问题最终转变为TRIZ理论问题模型，利用TRIZ理论得出解决方案。方案评价阶段是对得出的众多解决方案实行可行性及最优化筛选，评估出最佳解决方案。

1.3 TRIZ理论问题分析工具

TRIZ理论源于哲学的基本思想，经过阿奇舒勒及全世界的创新方法团体和组织不断丰富创新和努力发展，目前已经形成了比较完整的TRIZ理论体系。应用TRIZ理论进行问题分析的工具包括：九屏图法，应用九屏图法目的是克服惯性思维，从全局高度分析解决问题；因果链分析，运用因果链分析的目的是找到问题根本原因，以此确定解决问题的关键点和着手点；物质-场分析，通过物质-场分析可以发现存在的有害功能、不足功能及过度功能等问题；此外还有40个发明原理、76个标准解及矛盾冲突分析等方法工具。实践证明：TRIZ理论为研发人员创新设计提供了重要指导，具有很高的实用性，明显缩短了创新时间、突破了固有思维、解决了众多行业问题及关键技术矛盾等问题。

2 TRIZ理论在过程流体机械课程教学中的应用探索

2.1 将TRIZ理论用于教学内容中

过程流体机械课程内容涉及范围广，知识点繁多，各章节内容相互衔接性差，因此采用传统按部就班的按章节形式授课，学生很难想象出设备的工作过程及工作原理。此时就需要夯实本专业理论知识，以增加学生专业知识的宽度和广度。应用TRIZ理论对教学内容进行更新，需要在课堂教学中加入工程实例，使枯燥的理论知识和实际工程有机结合，激发学生学习兴趣，唤醒创新意识。例如，泵是在石油化工领域应用非常广泛的动设备，无论是在流体的输送还是压力提升中都必不可少，可在介绍泵的分类时补充一些实际工程领域中常用的典型泵，不仅使学生认识了基本类型的泵，还加强了其对典型泵设备的了解。

2.2 将TRIZ理论应用于教学方式中

过程流体机械是直接与工程实际相联系的，即运用理论知识指导生产实践。传统教学中往往只是采用板书的教学形式，无法满足日益发展的教学需求。依据TRIZ理论中的“联合”原理，按照教学内容，充分将讲授教学、启发式教学、多媒体教学及工程案例等多种形式相互融合，旨在充分调动学生的学习积极性、开拓思维、发掘创新潜力。例如，在讲解容积式空气压缩机理论工作循环和实际工作循环过程有哪些异同点时，可采用启发式教学法并允许学生展开讨论，这样不仅充分激发了学生的好奇心还活跃了课堂气氛。在教学手段上要充分利用现代化教学设备，实物展示、动画演示等直观教学方式。例如，在讲解离心泵的工作原理和工作过程时，可引入离心泵的工作原理动画，使离心泵的工作过程直观地呈现出来，加强学生对离心泵工作原理的理解程度，最终达到事半功倍的效果。

3 结语

将TRIZ理论应用于过程流体机械课程教学中，通过改革教学内容，丰富教学手段和方法，以激发学生的创新意识、突破思维定式、冲出知识壁垒，培养学生提出问题并解决问题的能力[6]。