基于TRIZ理论的医学物理学实验教学方法研究探索*

邢 娟 秦 丹 战丽波 闫 鹏

(滨州医学院基础医学院 山东 烟台 264003)

1 TRIZ理论和创新理论的重要意义

TRIZ，即“发明问题解决理论”(TRIZ是俄语含义的单词首字组成，英文译作Theory of Inventive Problem Solving，简称TIPS)，是前苏联天才阿奇舒勒与其他科学家一起，经过50多年对数以百万计的专利文献和自然科学知识进行研究、整理和归纳，建立起来的一整套系统化的、实用的、解决发明问题的理论和方法体系，同时也是一个创新能力培养体系理论[1～4].TRIZ理论是具有科学性和实践性的解决问题的方法，在很多领域的改革创新以及重大问题的解决中发挥重要作用.起初只是应用于传统的工程领域，在当代已经扩展到理学、医学、管理学、教育学、文学等各个学科领域,在教育领域也被很多理工类学科专业应用到教学改革中[5,6].

其次，尽管将基金目标限定在基础设施建设等领域体现了方向明确的特点，但是也应当兼顾收益性的考量。一些高新技术、高附加值、高产能的项目也应当获得该基金的支持[23]。为了提高投资效率和回报率，可以围绕重点行业设立子基金，组建专业性较强的子基金运营团队，并建立有效的激励机制。

基于TRIZ理论的教学新模式有利于学生创新思维的开发和创新能力的培养，为创新人才培养提供新的思路[7].

2 医学物理学实验教学的特点和存在问题

医学物理学实验是一门严谨的科学，在培养学生创新能力及动手能力等方面有着不可替代的作用[8].作为大一新生最早开设的实验，教学过程存在许多问题：

停车供需失衡是各大医院普遍存在的问题，医院工作人员通勤出行和就医人员出行选择私家车的比例越来越大，再加上医院内部空间有限，停车问题本身就很突出。省人医西侧道路十分狭窄且毗邻住宅区，北面紧邻高校区，东面紧邻医院，都没有通行条件，南面的出口又是城区主干道。医院的停车需求加上周边的日常停车需求，导致周围道路停车位的紧张，路边随意停车现象严重，极大地阻碍了道路的交通通畅。

(1)学生学情发展使得他们对深奥的原理、概念理解和接受有一定的困难.

以单独附件形式进行碳信息披露的企业碳信息指数要显著高于以年度报告形式进行碳信息披露的企业。在进行了碳信息披露的696个样本中，有364个样本是以企业社会责任报告等单独附件的形式对外披露节能减排信息，有332个样本是以企业年度报告的形式对外披露节能减排信息。以单独附件形式进行碳信息披露的企业碳信息指数的平均值为0.3997，而以年度报告形式进行碳信息披露的企业碳信息指数的平均值为0.2503。进一步，从独立样本t检验的结果看，其显著性（双尾） 为0.01，即P=0.01＜0.05，表明以单独附件形式进行碳信息披露的企业碳信息指数要显著高于以年度报告形式进行碳信息披露的企业。

3.2.1 在预先作用原理指导下，对实验教学预先作用

(3)学生对实验的重要性认识不够，积极性不高.

3.3.1 利用反馈原理，凸显考核的意义

我校医学物理学实验教学自2017年独立设课，学分1，30学时/周学时2，实验考核独立进行.实验课程如何更好地在培养学生综合素质、科学思维能力和创新精神等方面发挥作用，是实验室面对的新课题.实验室基于TRIZ理论的研究，对医学物理学实验教学方法进行了积极的探索.

3 基于TRIZ理论的实验教学改革研究

在分析实验教学的现状、存在的问题以及学生的学情发展的基础上，根据医学物理学实验课时和教学大纲的要求，遵循TRIZ理论解决问题的方法，以创新原理分析和解决问题，对实验教学内容的设置、实验教学过程的实施及考核办法等方面，进行了研究和探索，如图1所示.

3.1 用TRIZ理论优化实验教学实验内容设置

独立设课后，实验课时增加，实验内容也做出相应的调整，实验室探索将TRIZ理论的分割原理和组合原理配合使用，对实验项目进行组合和分割，使知识贯通，易于知识的前后衔接和知识框架的构建.TRIZ分割原理其内涵核心是将分析对象的整体构成划分为具有独立功能的若干单元，或是理解为将一个完整的系统整体划分为若干独立的子系统;运用这种思维方式来分析目标对象，可以使分析更加具体而清晰，使解决问题的思路更加透彻[9]；同时，TRIZ创新原理认为，在空间和时间上，将相同的物体或相关的操作加以组合，可以提高系统的性能[10].根据课时和教学进度，分割和组合两种创新原理配合使用，将实验内容在近30个基本实验项目中精选15个，按理论学习顺序开设，同时增加了医学传感器相关的实验内容；基本将实验内容分割为力、电磁、光、综合4个模块，以1+4+1+4+1+4方式开展，即每个模块4个实验，每两个模块之间有1个综合性实验前后衔接；后一周的实验内容，在知识点和操作技术等方面很多是基于前一实验学习而得出的经验；例如电学模块的“示波器原理与使用”实验内容，对后续的“共振法测量声速”实验熟练使用示波器进行测量至关重要；“长度测量”实验需要学生掌握的各种量器测量读数、误差处理，是后续“液体表面张力系数测定”“液体粘滞系数测定”等实验中的基本操作内容.经过这样的分割组合，前后呼应，内容连贯，使知识和操作经验具有一定的系统性.

3.2 用TRIZ理论指导实验教学的开展和实施

根据实验教学过程中存在的问题，用TRIZ理论指导实验教学的开展和实施，实验室做出了一系列的尝试和探索.

(2)学生动手能力较差，实验操作很大程度依靠老师的讲解和指导.

预先作用原理指的是预先对物体施加必要的改变[10]，我们也重视预先作用给整个教学过程带来的事半功倍的作用，预先完成部分工作，使得实验教学能进入良好的开端.

想到年少的梦，竟然如此苍白。紫云瞧不起林志，女人味太浓了，生来就不是做大事的。林志没有正式工作，在学校做勤杂工，负责修剪校园里的花草。

(1)实行理论-实验集体备课制.理论教学与实验教学教师每周集体备课，便于授课统一和衔接，预作实验、分析误差并及时发现仪器问题.

实验考核是实验教学的重要组成环节，考核成绩由两部分组成：3次对分易成绩，占总分30%；期末实验操作考核成绩，占总分70%.

3.2.2 用局部性质原理指导分层次教学

一方面，需要找到造成医保费用增加或减少的根本原因，以此确认其变化是否为合理变化，例如由于病种的就诊人次增加导致的医保费用增长就属于合理增长，医疗机构对于此类病种费用的增长应予以支持和理解。如若医保费用的变化是由于不合理用药、重复检查等造成的，医院则应对责任科室和此类行为进行处罚和干预。此外，也不能仅以医保费用增长或减少作为医保控费的考核指标，还应从其他方面考虑医保费用增长的合理性，避免鞭打快牛打击科室对医保控费的积极性。

多用性的目的是使一个物体具备多项功能.理论教学与实验教学是教学系统不可分割的有机统一，实验室选择部分专业实行理论-实验一体化教学，将理论教学和实验教学安排在同一时段并且在实验室进行，4节课一个单位，2学时理论课后进行2学时实验.一体化教学，时间安排紧凑，学习效率高；且充分利用了实验室仪器进行演示实验；受限于实验室空间和时间，一体化教学仅限于个别小专业的小班授课，目前只在眼视光、影像技术、假肢矫形3个专业的3个小班展开.

农民集体成员代表诉讼的法律构造应当以增加诉讼激励为旨归，鼓励最为适格的集体成员拥有足够的激励完成制度预期，通过创设排除诉讼障碍的各种具体规则增加集体成员的预期净收益，从而提升集体成员提起代表诉讼的积极性，否则集体成员代表诉讼将形同虚设且难以实现保护农村集体财产的立法目标。

在教学过程中，打破传统学号顺序分组的传统，学生自由组合成立学习小组，每组3～4人，所有实验项目的开设均以学习小组为单位开展，要求小组成员相互协作，各尽所能，小组成员共同给出实验报告.经过一学期的共同实验过程，每位小组成员都尽力为小组共同实验发挥作用，以使整个小组达到最佳状态，取得最好结果.通过观察，学习小组为单位的实验过程，与以往学号分组的方式相比，前者成员能更好地投入实验过程，配合默契，协作友好，实验进度和效果、数据处理和实验报告的书写都有很大进步.

3.2.3 动态特性原理指导下，注重学生自主学习能力培养

小米以“高配置、低价格”的概念迅速吸引大众眼球，形成小米的竞争优势。低价高品质符合手机发烧友的胃口，这一新的理念也让小米手机在市场上迅速占有一席之地，获得了可观的利润。

TRIZ理论认为，调整物体或者环境性能，使其在工作的各个阶段都达到最优状态[11].基于专业、个体在实验的理解能力、操作能力和解决问题的能力存在很大差异的实际，在动态特性原理指导下，根据学生的实际情况及学习意愿，积极鼓励学生进行探索性的学习，提高学生自主学习的能力，为不同专业、不同层次学生提供了更多的资源.例如，在“液体黏滞系数测定”实验中，除了规定使用的测量仪外，实验室又额外提供了两种液体黏滞系数测量仪，学有余力的学生可在完成规定实验内容后，选作多光电门和变温测量等其他方式的实验，并对实验结果进行对比，分析各种实验方法的优劣、产生误差的原因和解决方法并修正，使这部分学生更好地掌握了激光光电门的原理及调节技巧.

3.3.2 利用分割原理，严格实验操作考核

1.2.4 血压测定方法:受试者座位安静休息5 min后使用水银柱式血压记测量右上臂血压。间隔1~2 min后测量2次,若2次测量结果差别比较大(5 mm Hg以上),再次测量取后2次均值。

所有实验项目全部实现多媒体教学，充分利用慕课、优质教学视频等中介物资源；实验室也自主拍摄了部分教学视频，用于指导学生实验和实验室开放.

3.2.5 利用多用性原理，使实验室和实验教学发挥更大的作用

TRIZ理论指出物体的不同部分各具不同的功能；物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件，处于完成各自动作的最佳状态[9].实验教学过程同样需要利用局部性质原理，重视学生的自我发展和自主学习能力的培养，使每个学生在教学过程中，均能通过合理的组合、引导、鼓励达到学习的最佳状态.

3.2.6 以反馈原理为指导，在教学系统中引入反馈

实验教学全过程，指导教师重视学生的提问，注重信息及时交流反馈[12]，及时发现教学中的问题并调整；学生各班级建有QQ学习交流群，学校也建有网络教学平台，在这些媒体上，师生可以即时沟通交流,教师答疑解惑的同时也有利于对自身教学水平的提升.

3.2.7 根据嵌套原理，注重加强物理学与医学的交叉融合

实验教学过程注意以医学应用为目标，将物理学与医学相互嵌套，让学生全方位地体会到医学与物理学的联系，极大激发学生学习兴趣,调动学生学习主动性和提高教学质量[13].

(1)注重与医学的交叉融合.实验项目讲解过程中加入医学应用和知识拓展，做到物-医融合，学有所用(图2，图3).例如，液体表面张力系数测定实验过程中，启发学生思考纯净水里加入了洗洁精后表面张力系数变化的原因，引导出表面活性物质的概念，再进一步关联临床引入肺泡表面活性物质与表面张力关系，进而引入医学案例——新生儿呼吸窘迫综合征，分析肺通气过程中如何维持肺泡的正常功能，以巩固加深对表面张力性质的理解；杨氏模量测量实验中，注重引入杨氏模量与骨科学以及人造骨相关知识的结合，通过图片和动画展示临床中胫骨中段骨缺损内固定治疗方案、脊柱侧弯的矫正以及利用应变指标衡量药物对骨质疏松的治疗效果.

(2)注重学生临床知识的积累.培养和引导学生加强对临床应用等知识的积累，打好临床基础.例如由实验所学内容进而引入临床常用检测方法和仪器的相关知识，又如“医学传感器”实验，2学时的实验安排了心电传感器和温度传感器2个模块，同时，实验室另外提供了4套传感器实验仪，为学生开放了肺功能参数测试、脉搏波波速测试、握力测试、血压测试等项目；实验室正积极筹建虚拟实验室以开设更贴合专业、联系临床的虚拟实验项目，如静脉穿刺虚拟实验、空气栓塞等实验(图4).

3.3 用TRIZ理论改变实验考核实践方式

(2)学生预习实验，写出预习报告.为避免学生盲目实验，做到有的放矢，实验室要求学生每次实验前两天，上交该次实验的预习报告；报告中可针对预习过程中不理解的知识点以及分析预见可能影响实验结果的问题，向教师提出疑问，教师批阅，对比较集中的问题记录，并于实验课时给予重视和解答.

(4)部分实验教师缺少医学知识背景支持，在教学过程中医学知识的联系和渗透比较少，对学生将物理原理与医学的应用融合的引导不够.

通过对分易系统，给学生3次平时答题的机会，每次对分易成绩为10分，3次成绩累加.这种答题方式，基于促进学生自主学习的目的，针对实验的重点，要求学生及时系统、归纳所学知识并检测知识的掌握.对分易系统在学生提交答题后能立即统计分析出学生答题情况，教师可根据系统给出的反馈找出教学过程的问题，及时给予解决和纠正.经过对分易答题检测，学生既能巩固所学知识，及时查缺补漏，又能将最终考试成绩的压力分散，重视平时学习和积累.

3.2.4 基于借助中介物原理，重视传统教学方法和辅助教学手段的结合

期末实验操作考核部分成绩70分，由学生抽取实验项目，在规定时间内完成考题要求操作,监考教师当场给出成绩并记录.考核监考、评分的教师与授课教师有效分离，即在考核过程中教师与学生是非对应授课关系的师生.这种将考核系统主要元素分割的方式，严格了考试过程，公平公正.

3.3.3 利用自服务原理，激励学生进步

自服务原理又称为自服务法，指物体在执行一项有益的辅助功能时必须实现自助服务[2],即通过辅助或维护功能，为自身服务[9].实验考核的根本目的，就是为学生服务，我们把帮助学生发现自身存在的问题、促进学生的全面发展作为考核的终极目标[14].通过考核这一手段，激发学生学习的积极性和主动性，辅助学生通过考核，树立学习的动力和自信.

3.4 课余创造条件利用TRIZ理论促进学生的创新思维的培养

在大学生培养中，引入基于TRIZ的创新理论，培养大学生的创新思维，提高大学生对创新活动的认识和对创新方法的把握，对提高大学生创新能力具有重大意义[15].基于TRIZ创新理论，实验室在课余做了以下尝试：

3.4.1 实验室开放和实验技能拓展

尽可能保证实验室开放的时间并且注重综合性实验的开设，为学生提供仪器设备和实验耗材，学生以自主学习为主，选做感兴趣的项目；对学习能力比较强的学生，可以很大程度起到拓展技能的作用，例如，针对“液体表面张力系数测定”实验，学生可以自主制定实验方案，探究通过以硅压阻力敏传感器测量数据的过程中，吊环水平对实验结果的影响，以及研究数字电压表读数变化与对应的力的变化关系.

写这点时，伟翔有异议，他说：“我哪敢啊？养活老婆孩子可是我应尽的义务。”我满意地亲了他一下，说：“这种心态就对了。还有，不能动不动就提离婚，不能有当陈世美的心思，想也不行！”

课程导师制由牛津大学首创，目的在于培养全面发展和综合能力的人才队伍。大学生在大学的求学生涯中，接触到同一个专业任课教师的时间往往较为短暂，很难与教师们建立长期和谐的融洽关系，尤其是大一新生，他们的课程多以基础课为主，甚至接触不到专业教师，导致学生们的专业认同感较差，因此有必要全面实行课程导师制度。

目前关于“三新”经济统计方面，由于起步较晚，相应的制度体系尚不健全，人员配置不足，对“三新”经济行业了解不深入，经费支持不够，组织力量相对薄弱，在统计规范、指标、标准、流程和方法等制度建设方面缺乏统一完善的规定，从而影响开展规范化程度。在统计调查方面，调查技术相对滞后，调查成本较高，调查方法创新性不足，造成增加了很多基层压力，调查对象配合程度不够，对“三新”统计内容缺乏深入了解，部门之间配合衔接度不够，从而增加了重复统计负担，加大了统计核算难度。

3.4.2 支持大学生科技创新及参与科研

实验室积极承担了多项学校大学生科技创新和团队活动，为这些学生提供创新平台的仪器支持和实验指导；鼓励学生积极参与教师的科研团队，培养初步的科研素质.实验室教师在实验教学过程中，积极发现和吸纳有求知探索精神的各专业学生加入自己的科研团队，并在科研项目中指导、分配给学生部分科研工作任务，以培养学生严谨踏实的学习心态和科研素质.例如，获得多项发明专利的实验室教师吸纳多名学习参与专利的研发工作，并在研发过程积极以TRIZ理论为基础，引导学生创新思维，使这些学生的思维方法和解决问题的能力都有了很大提升.