基于TRIZ理論的數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新性實(shí)踐

劉寶利

摘要：創(chuàng)新思維方法與問題分析方法是TRIZ理論重要內(nèi)容之一，數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)是知識(shí)運(yùn)用上的創(chuàng)新，二者共同之處就是他們?cè)谒季S上的創(chuàng)新和突破。以數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)為應(yīng)用對(duì)象，解析和實(shí)踐了triz理論的創(chuàng)新思維方法和問題分析方法的運(yùn)用，從而進(jìn)一步肯定了數(shù)學(xué)建模教學(xué)和競(jìng)賽在高職院校學(xué)生創(chuàng)新教育中的重要性。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；建模；創(chuàng)新思維

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672]3198.2018.27.087

1創(chuàng)新思維方法與問題分析方法

顧名思義，TRIZ理論指的是一種用來推進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，實(shí)施多項(xiàng)理論發(fā)展的科學(xué)性引導(dǎo)方法。它借助于創(chuàng)新發(fā)展的理論思想，推動(dòng)事物進(jìn)入更加開拓、新穎、全面的發(fā)展軌道。從創(chuàng)新的角度上說，TRIZ理論對(duì)于創(chuàng)新能力的激發(fā)源自先天、后天兩個(gè)方面，以更加平穩(wěn)科學(xué)的活動(dòng)規(guī)律，為事物的發(fā)提供了正確、精簡(jiǎn)、便捷的發(fā)展道道路。在TRIZ理論的轉(zhuǎn)化下，相關(guān)科學(xué)家和研究機(jī)構(gòu)，提出了多種演變程式和科學(xué)依據(jù)，融合力物理、化學(xué)、幾何等不同領(lǐng)域的價(jià)值思想。其中，最為常見的一種科學(xué)原理知識(shí)就是“矛盾矩陣法”，這一方法基于對(duì)事物的微觀轉(zhuǎn)化，為創(chuàng)新思維方法和思考問題提供了更加全面的發(fā)展基礎(chǔ)。以此增進(jìn)了TRIZ理論的深化拓展。從宏觀上說，盡管TRIZ理論中囊括了對(duì)思維方法和問題的多項(xiàng)創(chuàng)新，但是這一方法的提出仍然不僅僅只局限于技術(shù)拓展的領(lǐng)域，還在于對(duì)數(shù)學(xué)建筑領(lǐng)域模型的深化探討。

1.1加強(qiáng)教師對(duì) TRIZ 理論的學(xué)習(xí)和運(yùn)用

百年大計(jì)教育為本，教育大計(jì)教師為本。通過加強(qiáng)教師隊(duì)伍對(duì)TRIZ 等創(chuàng)新理論學(xué)習(xí)，能夠使職業(yè)教育煥發(fā)出新的生機(jī)和活力。數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)的優(yōu)勢(shì)能夠更好的延伸數(shù)學(xué)教育的發(fā)展成效，以TRIZ 理論，構(gòu)建更加立體的教學(xué)模式。

從這一理論體系中，我們可以看出，加強(qiáng)教師對(duì) TRIZ 理論的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，就是要圍繞學(xué)生的實(shí)際情況，從教育創(chuàng)造的角度上入手，以此實(shí)現(xiàn)全方位教育的各類教學(xué)目標(biāo)。從提升教師教育實(shí)踐能力的角度上看，提升學(xué)生的教育成交，就是要以 “創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式……注重學(xué)思結(jié)合。 倡導(dǎo)啟發(fā)式、 探究式、 討論式、 參與式教學(xué)， 幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。 激發(fā)學(xué)生的好奇心， 培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好， 營(yíng)造獨(dú)立思考、 自由探索、 勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境”。

1.2利用TRIZ 理論開創(chuàng)現(xiàn)代教育新模式

TRIZ理論作為現(xiàn)代教育模式中的一項(xiàng)代表性課程，是一個(gè)更加系統(tǒng)和全面的演化過程。這一理論系統(tǒng)成為了評(píng)價(jià)教師教育創(chuàng)新能力、學(xué)生創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力的重要標(biāo)桿。借助于探究不同層面的教學(xué)問題，教師能夠以此實(shí)現(xiàn)對(duì)創(chuàng)造性教育學(xué)習(xí)和應(yīng)用型教育學(xué)習(xí)的雙向研討，本著“競(jìng)賽+實(shí)踐”的教育模式，加速數(shù)學(xué)教育的推進(jìn)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生品性、深化現(xiàn)代教學(xué)的重要目的。從另一方面上說，作為TRIZ 理論和實(shí)際數(shù)學(xué)類教學(xué)活動(dòng)的新創(chuàng)新教育平臺(tái)，數(shù)學(xué)建模活動(dòng)平臺(tái)很好地承載了數(shù)學(xué)類公共課改革的理念和實(shí)踐過程。

2基于TRIZ理論的創(chuàng)新思維方法在數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)中的實(shí)踐性滲透

在理論性教學(xué)作為教育實(shí)踐的基礎(chǔ)，通過探究“量變到質(zhì)變”的教育推進(jìn)模式，能夠在當(dāng)代科技和教育、文化等不同的領(lǐng)域，凸顯創(chuàng)新思維教學(xué)法在數(shù)學(xué)教育中的重要層面。從數(shù)學(xué)這一學(xué)科特點(diǎn)上看，教師要讓學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)能力，讓學(xué)生能夠在對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的歸納、總結(jié)、對(duì)比、創(chuàng)新、操作等各項(xiàng)能力中，積累更加全面的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。逐步激發(fā)學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)課程的思考能力，加強(qiáng)他們對(duì)于數(shù)學(xué)這一應(yīng)用型技術(shù)課程的表達(dá)性和邏輯性。從數(shù)學(xué)教育的發(fā)展走向上看，創(chuàng)新思維方法在數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)中的運(yùn)用，為應(yīng)用型人才的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了更多的機(jī)遇，也在相互的知識(shí)滲透、實(shí)踐提升等方面，激勵(lì)更多的成效。推動(dòng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維更加敏捷精確，使得應(yīng)用數(shù)學(xué)人才的培養(yǎng)向創(chuàng)新型方向發(fā)展。當(dāng)前，廣大教育工作者在實(shí)施數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的訓(xùn)練上，主要可以分為前期、中期、后期三大方面。在不同的階段，教師所側(cè)重的人才培養(yǎng)模式也應(yīng)該有所區(qū)別，尤其是在對(duì)具有創(chuàng)新性、實(shí)用性技術(shù)人才的培養(yǎng)下，更加實(shí)施不同的滲透方法。這樣才能夠使數(shù)學(xué)建模教學(xué)活動(dòng)具備更加強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。

2.1課堂教學(xué)中的數(shù)學(xué)素養(yǎng)提升

在數(shù)學(xué)課堂教育中，提高數(shù)學(xué)課程對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要。因此，在數(shù)學(xué)創(chuàng)新思維方法的推進(jìn)中，教師要著重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合素質(zhì)和能力。在教學(xué)中，教師要在引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生的綜合意識(shí)。要讓學(xué)生能夠明白對(duì)于問題的思考應(yīng)該是多方面的。教師要鼓勵(lì)學(xué)生通過不同的邏輯思維角度，提供對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)和題目的觀察問題，通過對(duì)比、創(chuàng)造、反思、總結(jié)、推斷等不同的解題思路和模式，使更多的數(shù)學(xué)知識(shí)能夠?yàn)閷W(xué)生所用。增加學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)實(shí)踐知識(shí)的領(lǐng)會(huì)深度，在思維活動(dòng)的整體結(jié)構(gòu)上，要通過一系列的數(shù)學(xué)課題激勵(lì)，使學(xué)生能夠在教師所教授的證明、命題、運(yùn)算等步驟下，感受到數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的趣味所在，提高他們的積極參與能力意識(shí)。

2.2學(xué)期中的知識(shí)模塊拓展培訓(xùn)

在數(shù)學(xué)知識(shí)模塊的建立中，數(shù)學(xué)競(jìng)賽中所涉及到的問題大部分都和現(xiàn)實(shí)情況息息相關(guān)。為了提高學(xué)生的數(shù)學(xué)競(jìng)技能力，教師要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新性的思考，通過“化整為零”“化繁就簡(jiǎn)”的知識(shí)模塊形式，利用學(xué)期內(nèi)的周末時(shí)間對(duì)初選學(xué)生進(jìn)行教學(xué)培育。教師可以給予學(xué)生不同的數(shù)學(xué)知識(shí)案例，讓學(xué)生能夠在不同的數(shù)學(xué)題目中，積極探尋其中尋找的思維特點(diǎn)和解題規(guī)律，以此提高學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情。同時(shí)鼓勵(lì)不同階段的學(xué)生集中學(xué)習(xí)，共同參與到解題過程中來，以“一題多解”的思維模式，使學(xué)生的數(shù)學(xué)創(chuàng)造能力得到充分的提升。

而在數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新性活動(dòng)的互動(dòng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行邏輯思維的培訓(xùn)，能夠使學(xué)生更加?jì)故斓恼莆战忸}步驟、邏輯規(guī)律和語言表達(dá)。以全方位的深化研討，培養(yǎng)學(xué)生具備應(yīng)用型數(shù)學(xué)技術(shù)人才的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。使學(xué)生能夠在不同的教學(xué)情境下，感受更加出色的數(shù)學(xué)應(yīng)用技能。使知識(shí)模塊拓展培訓(xùn)在優(yōu)化學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、提高學(xué)生思維意識(shí)的過程中，具備更多的特點(diǎn)。增進(jìn)數(shù)學(xué)教育人才的深度和廣度，進(jìn)一步解決傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育中存在的各項(xiàng)問題。

2.3暑期集訓(xùn)的賽題模擬

利用暑期學(xué)生放假期間，對(duì)校內(nèi)賽選拔學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一集中的培訓(xùn)，并進(jìn)行循環(huán)式的數(shù)學(xué)建模實(shí)例及歷年賽題模擬。每次賽題模擬最后一個(gè)環(huán)節(jié)是教練團(tuán)隊(duì)對(duì)學(xué)生提交論文進(jìn)行集中答辯，通過多次模擬答辯提高學(xué)生的參賽能力。在國(guó)內(nèi)和國(guó)際的各類數(shù)學(xué)建模舉辦對(duì)抗聯(lián)賽的過程中，教師要在建立模型結(jié)構(gòu)的過程中，要對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作能力具備深化培養(yǎng)。通過提高學(xué)生對(duì)MATLAB、LINGO、SPSS等統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案的軟件，使學(xué)生能夠發(fā)揮主觀能動(dòng)性，使學(xué)生能夠?qū)W會(huì)利用計(jì)算機(jī)智能設(shè)備，在競(jìng)賽期間，準(zhǔn)確的得出賽題模擬。通過培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)參賽意識(shí)，以良好的團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽配合能力，提升學(xué)生對(duì)于賽題模擬的掌握深度。

同時(shí)，積極引領(lǐng)參賽隊(duì)員學(xué)會(huì)進(jìn)行積極進(jìn)行解題之間的合作交流。使自己能夠明白團(tuán)隊(duì)協(xié)作的優(yōu)勢(shì)所在，更加出色的完成各項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù)。同時(shí)，在實(shí)際的數(shù)學(xué)建模創(chuàng)新性活動(dòng)的塑造下，教師要鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)揚(yáng)長(zhǎng)避短，以不同的合作交流方式，吸取團(tuán)隊(duì)的協(xié)作能力，促使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)的深度探討，在數(shù)學(xué)知識(shí)競(jìng)賽中，發(fā)揮創(chuàng)新合作能力，以此提升團(tuán)隊(duì)的協(xié)作和優(yōu)化能力，為學(xué)生全方面發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3結(jié)論

綜上所述，數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽作為全國(guó)高校中規(guī)模最大、影響力最大的大學(xué)生課外科技活動(dòng)，很好地體現(xiàn)了TRIZ理論的實(shí)踐過程。在TRIZ理論的優(yōu)化下，借助于不同形勢(shì)的深化探究模式，教師能夠以引導(dǎo)學(xué)生以綜合性數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽，提高學(xué)生的創(chuàng)新精神、協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。使學(xué)生能夠感受到數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽中蘊(yùn)含的學(xué)習(xí)樂趣。在這個(gè)過程中，學(xué)生能感受到一個(gè)從未接觸到的實(shí)際問題，通過數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和研究的創(chuàng)新能力。使學(xué)生的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)更加豐富，為應(yīng)用型數(shù)學(xué)人才的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽的形勢(shì)，加速優(yōu)化學(xué)生的數(shù)學(xué)技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)學(xué)創(chuàng)新思維突破。

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