張濤陳萍

（中國人民解放軍海軍工程大學(xué)動力工程學(xué)院，湖北 武漢430033）

TRIZ理論用于制圖課程嘗試

張濤陳萍

（中國人民解放軍海軍工程大學(xué)動力工程學(xué)院，湖北 武漢430033）

TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)是俄文發(fā)明問題解決理論的詞頭。該理論作為系統(tǒng)的方法論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理?，F(xiàn)在將其融合在機(jī)械制圖課程教學(xué)之中，使學(xué)生掌握TRIZ理論并在機(jī)械制圖的實(shí)踐中加以實(shí)踐，可很大程度上提高的機(jī)械制圖課程教學(xué)的效率，有利于課程教學(xué)方法的創(chuàng)新，同時有助于提高學(xué)生的分析能力及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在工程教育中具有很強(qiáng)的理論和實(shí)踐價(jià)值。

TRIZ理論；機(jī)械制圖課程；教學(xué)方法

0 緒論

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造、土木建筑等工業(yè)工程中，圖樣是指導(dǎo)生產(chǎn)、加工和制造、檢驗(yàn)等全過程最重要的技術(shù)文件之一。工程圖樣與文字、數(shù)字一樣，是人們表達(dá)設(shè)計(jì)思想、交流設(shè)計(jì)意圖、記錄創(chuàng)新靈感的重要工具。因此，能夠準(zhǔn)確讀懂圖紙信息，熟練繪制工程圖紙是工程技術(shù)人員必備的一種技能?！稒C(jī)械制圖》課程是機(jī)械及相關(guān)工程類專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和技術(shù)性。它也直接影響了學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，是同學(xué)們畢業(yè)后從事設(shè)計(jì)生產(chǎn)、科研項(xiàng)目必備的基礎(chǔ)知識之一。因此，如何開展機(jī)械制圖課程的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新，以使工程專業(yè)學(xué)生熟練掌握機(jī)械制圖的理論和方法，就變得越來越重要了。對于這一問題，TRIZ理論作為一種有效的發(fā)明問題解決算法，將會為我們提供很多的方法論上的啟發(fā)?；赥RIZ理論，開展機(jī)械制圖課程教學(xué)實(shí)踐，非常有助于提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新。

1 TRIZ理論

所謂的TRIZ，是俄文單詞“解決創(chuàng)新性問題的理論”首字母的縮寫，對應(yīng)的英文為TIPS(Theory of Inventive Problem Solving)，它的中文意思為：發(fā)明問題解決理論。該理論是在1946年由前蘇聯(lián)著名發(fā)明家阿利赫舒勒及其同事提出的，其目的是把它作為研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則。他們通過研究分析世界近幾百萬件高水平的發(fā)明專利，并綜合運(yùn)用了多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則后，建立起TRIZ理論體系。該理論認(rèn)為，創(chuàng)新并不是靈感的閃現(xiàn)和隨機(jī)的探索，它存在解決問題的一般規(guī)律，這些規(guī)律和原則可以告訴人們按照什么樣的方法和過程去進(jìn)行創(chuàng)新并對結(jié)果具有可預(yù)測和可控制性。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就可以能動地進(jìn)行創(chuàng)新并能預(yù)測創(chuàng)新。該理論進(jìn)而闡述了解決問題的一般規(guī)律，即將已有解決方法建立知識庫，問題可通過選擇類似的方法得到解決（類推）。而對于一些可能從未遇到過的問題（創(chuàng)新性問題），也可以從現(xiàn)有專利中總結(jié)出設(shè)計(jì)的基本原則、方法和模式，通過應(yīng)用這些方法和原則進(jìn)行解決，同時反過來它又可以擴(kuò)展類似問題的知識庫。通過對這些規(guī)律的綜合運(yùn)用，人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程就大大加快了，與此同時，創(chuàng)新產(chǎn)品的質(zhì)量也大大提高了。如果將TRIZ理論推而廣之，運(yùn)用到其他學(xué)科和領(lǐng)域當(dāng)中，那么它對指導(dǎo)其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)研究方法創(chuàng)新“自動化”，推進(jìn)學(xué)科向更高更深層次的發(fā)展將具有重要意義。下面將討論TRIZ理論在機(jī)械制圖課程教學(xué)實(shí)踐中的運(yùn)用。

2 基于TRIZ理論的機(jī)械制圖課程教學(xué)方法

工科類學(xué)生進(jìn)入大學(xué)接觸到的第一門具有工程性質(zhì)的課程就是畫法幾何及機(jī)械制圖課程。它是本科新生的學(xué)科平臺課，是一門具有較強(qiáng)理論性和實(shí)踐性的專業(yè)基礎(chǔ)課。這一課程主要側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯思維能力，空間分析問題和空間解決問題的能力。在傳授理論知識的同時，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計(jì)能力。因此培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯思維能力，正確的思維引導(dǎo)方式是至關(guān)重要的。畫法幾何與機(jī)械制圖課程的最大特點(diǎn)是將三維空間的幾何模型在二維平面上表達(dá)，這就要求學(xué)生具備很強(qiáng)的空間想象能力。但是對于大部分學(xué)生來說，初進(jìn)大學(xué)，剛剛接觸機(jī)械制圖，空間模型以及三維到二維的轉(zhuǎn)化的思維才開始建立，所以學(xué)習(xí)起來比較吃力，導(dǎo)致作業(yè)無從下手，時間一長就會覺得課程比較枯燥，對學(xué)習(xí)失去興趣。因此教師在講授的過程中，如何將這些枯燥的原理以學(xué)生容易理解的方式講授出來，最大限度的調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性就顯得異常重要了。教師在授課過程中，必須注意培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯思維能力，建立空間的概念。畫法幾何與機(jī)械制圖課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，不僅要求培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯思維能力，同時還要求培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、創(chuàng)新意識和綜合設(shè)計(jì)能力。TRIZ理論作為一種極為有限的發(fā)明問題解決方法，正好適應(yīng)了這一需求。教師在課程的講授和學(xué)生的學(xué)習(xí)中穿插TRIZ理論，可以有效地激發(fā)學(xué)生對專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，從而使學(xué)生在科學(xué)發(fā)明探索中靈活快速地掌握專業(yè)課程。TRIZ也是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維的重要方法，可提高大學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。以下就從空間邏輯思維的培養(yǎng)、TRIZ創(chuàng)新思維與創(chuàng)造性教學(xué)、TRIZ創(chuàng)新思維與空間問題解決 等幾個方面進(jìn)行闡述。

2.1 空間邏輯思維的培養(yǎng)

畫法幾何與機(jī)械制圖要求學(xué)生要有一定的想象力，要求學(xué)生對以往形成的物體，進(jìn)一步加工改造而建立新的形象，要求培養(yǎng)學(xué)生的形象構(gòu)思能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方法重教輕學(xué)，重理論輕實(shí)踐，而將TRIZ理論應(yīng)用于課堂的創(chuàng)造性教學(xué)卻是教與學(xué)、傳授知識和提高能力并重，教、學(xué)、做三合一的一種新型教學(xué)方法。而且要使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)，通過軟件把自己的構(gòu)思準(zhǔn)確快速表達(dá)出來。而徒手繪圖又可以訓(xùn)練學(xué)生對投影關(guān)系、投影規(guī)律的掌握和鞏固，加強(qiáng)了空間想象能力和分析能力的培養(yǎng)，快速表達(dá)設(shè)計(jì)思想。邏輯思維的過程是創(chuàng)造的過程，因此課堂中要注重有意識地訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力。多媒體課件的應(yīng)用，能生動和的相對位置、組合體三視圖、形體的表達(dá)方法，裝配圖等章節(jié)的內(nèi)容中，運(yùn)用多媒體教學(xué)集聲、像、動畫和文字于一身，圖文并茂，使得以往以教師為中心的單向交流式教學(xué)法轉(zhuǎn)變?yōu)榻换ナ健⑿蜗蠡慕虒W(xué)方法，這就可以使學(xué)生的空間想象能力被最大限度地激發(fā)出來，從而使他們的學(xué)習(xí)興趣大大提高,教學(xué)效率也會相應(yīng)的大幅度提高。同時，運(yùn)用多媒體工具演示教學(xué)，生動的Flash動畫、視頻等緊密地與繪圖和識圖相聯(lián)系，既可以使學(xué)生的空間邏輯思維和形象思維得到很好地訓(xùn)練，培養(yǎng)了空間想象能力，也會使學(xué)生想象的難度大大降低。

2.2 TRIZ創(chuàng)新思維與創(chuàng)造性教學(xué)

TRIZ理論在畫法幾何與機(jī)械制圖的教學(xué)中具有鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢。這首先表現(xiàn)在它成功地定義了空間幾何模型以及內(nèi)在的拓?fù)潢P(guān)系，快速確認(rèn)和解決幾何元素之間的聯(lián)系和矛盾，而且它是在空間邏輯規(guī)律及思維發(fā)散的發(fā)展過程中運(yùn)行的。因此，將TRIZ理論要點(diǎn)應(yīng)用到課堂中，可加快空間思維的進(jìn)程，提高模型建立的速度。具體來說它可以幫助我們：準(zhǔn)確定義空間問題模型和待解決的拓?fù)潢P(guān)系；對復(fù)雜問題模型或復(fù)雜的幾何拓?fù)潢P(guān)系提供更合理的解決方案和更好的創(chuàng)意；打破思維定勢，激發(fā)創(chuàng)新思維。畫法幾何與機(jī)械制圖的教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。但是傳統(tǒng)的教學(xué)、制圖實(shí)踐強(qiáng)調(diào)投影表達(dá)，制圖表達(dá)唯一，限制了學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。在畫法幾何與機(jī)械制圖的教學(xué)中，通過一題多解等練習(xí)，讓學(xué)生多角度全方位去思考、建立不同的空間模型，進(jìn)而獲得不同的解法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。而發(fā)散性思維創(chuàng)新思維的是第一個階段，思維發(fā)散可以使空間分析穩(wěn)步有序地進(jìn)行，使學(xué)生掌握正確的邏輯關(guān)系，學(xué)會空間分析方法。在畫法幾何與機(jī)械制圖的課程后，通過設(shè)置專門的工程制圖實(shí)踐訓(xùn)練，可以讓學(xué)生在最短的時間內(nèi)將投影制圖的理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際的制圖能力，并且能很好地從發(fā)散性思維進(jìn)行收斂，正確分析空間幾何問題。

2.3 TRIZ 創(chuàng)新思維與空間問題解決

TRIZ理論中的創(chuàng)新思維方法有很多，教師在每傳授完一個基礎(chǔ)理論知識便可進(jìn)行創(chuàng)新思維方法的訓(xùn)練，可以采用TRIZ理論創(chuàng)新的具體方法來啟發(fā)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的空間思維、聯(lián)想思維、發(fā)散思維，拓寬學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生思維的創(chuàng)新。九屏幕法就是一種 TRIZ理論實(shí)踐中常用的一種方法。它的具體內(nèi)容是，從當(dāng)前系統(tǒng)出發(fā)，找到當(dāng)前系統(tǒng)的超系統(tǒng)和子系統(tǒng)；當(dāng)前系統(tǒng)過去和未來；超系統(tǒng)和子系統(tǒng)的過去和將來。由技術(shù)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、超系統(tǒng)以及這三個系統(tǒng)的過去和未來組成九個屏幕。這是是一種全面分析問題的方法。在繪圖教學(xué)中，在圖形復(fù)雜學(xué)生難以形成正確有效的空間想象的情況下。教師可以嘗試根據(jù)TRIZ創(chuàng)新思維，利用九屏幕法，考慮問題的超系統(tǒng)。比如多邊形表示的平面，可以利用另有一種多邊形表示，線段的延長線，這些都是當(dāng)前系統(tǒng)資源的超系統(tǒng)，我們可以考慮應(yīng)用超系統(tǒng)資源進(jìn)行解題。九屏幕發(fā)是分析問題的一種十分有效地方法，可以使我們在分析問題之初便能牢牢地把握住解題的方向。可以將我們能夠利用的解題資源全部分析出來，克服了傳統(tǒng)思維方法的慣性，從而摧毀傳統(tǒng)思維方式的屏障，使學(xué)生空間思維形成的進(jìn)程大大加快，機(jī)械制圖的教學(xué)的效率大大提高，進(jìn)而為以后的創(chuàng)新打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

在當(dāng)前教育改革的大背景下，創(chuàng)新教學(xué)方法，改革課程模式勢在必行。機(jī)械制圖課程作為工科學(xué)生的一門基礎(chǔ)課程，更應(yīng)順應(yīng)這一趨勢，以期實(shí)現(xiàn)自身形式和內(nèi)容的改革。TRIZ理論為機(jī)械制圖課程教學(xué)方法的創(chuàng)新提供了很好的理論基礎(chǔ)。在這一理論的指導(dǎo)下，機(jī)械制圖課程教學(xué)將會一改傳統(tǒng)枯燥僵化的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)方法與內(nèi)容的突破和創(chuàng)新，這對學(xué)生的發(fā)展是有很大的積極意義的。而其他專業(yè)教學(xué)活動的開展是否也可以借鑒這一經(jīng)驗(yàn)，也是一個值得思考的問題。

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