工科工业设计创新人才培养模式结合TRIZ理论的应用研究

工作计划 |

时间:

2021-10-01 09:44:23

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摘 要: 结合TRIZ理论构建工科工业设计创新人才培养平台,探索创新人才培养的模式,即不断发现并解决传统教育矛盾,推动教育方式向理想化方向进化,以推行创新理论和方法的创新教育为基础,以信息交互为媒介,以教学实践、竞赛实践、科研实践为纽带,以专利保护和产品孵化为目标,在有效进行资源整合的前提下,提高教师、学生和企业参与创新、实践创新的热情,营造出更好的创新环境。

关键词: 工科工业设计专业 创新教育 创新人才培养模式 TRIZ理论

工科工业设计专业的教育模式突出了工业设计专业的科技含量,它面向更真实的制造业,让工业设计师摆脱了与工艺美术师之间的模糊概念。然而,受教学模式和招生范围的限制和影响,这类学生在创新思维的构建与实现上遇到了一些特殊的问题,不仅在于学生的美术基础、不完善的教学体制,而且在于课程设置与教学过程中的交流障碍等方面[1]。本文就工业设计创新人才培养模式中存在的问题进行探索性分析,结合TRIZ理论中的创新理念力求在教学应用中找到解决模式。

1.创新教育与创新人才培养

创新人才培养的前提是教育模式和教育主体的创新,创新教育就是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育,着重研究与解决如何培养学生的创新意识、创新精神和创新能力的问题[2]。创新教育已成为当前各级学校教育学生的共识,如今,实施创新教育的渠道包括课堂教学和互动网络教学。其中课堂教学是一种较为传统的面授形式,学生可以在较为固定的场所接受教师的现场教授,教与学的活动人员、场所及环境相对固定,信息接收主体较为单一化。另一种互动网络教学尤其是现在提倡的大规模在线开放课程(Massive Open Online Course简称MOOC)作为一种新型在线教学模式给在线学习、高等教育带来了巨大影响。MOOC的理念是通过信息网络技术将优质教育传送到世界各个角落,它将传统课堂与单向网络课堂融合,大部分课程由世界著名学校的教授提供,学员来自世界各地,教授采用教学引导性授课,课程中老师与学员、学员与学员之间都能产生互动讨论,其中也引入设计作业及考试机制[3]。这种创新型教育模式将对传统的课堂教学提出新的挑战,加速高等教育创新化国际化的发展进程。

2.TRIZ理论的应用

TRIZ理论是前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒及其团队在研究世界各地超过250万份专利的基础上发现的这些发明背后的规律。TRIZ理论认为,发明问题的核心是解决矛盾,为解决矛盾的设计不是创新的设计,设计中不断发现并解决矛盾,是推动产品向理想化方向进化的动力[4]。TRIZ理论以自然科学、系统科学、思维科学为支撑,形成了技术系统进化法则、最终理想解、40条发明原理、39个工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾的分离原理、物—场模型分析、发明问题的标准解法、发明问题标准算法(ARIZ)、物理效应和现象知识库为主的理论体系。TRIZ理论是一种解决发明问题而最终实现创新的方法,也是一种分享无数发明家的知识与经验增强工程人员创新能力的方法[5]。

TRIZ理论不仅为发明创造提供了一种行之有效的思维方法,更重要的是TRIZ理论为进行创新思维活动的主体即接受课堂教育的学生设计了一种有利于创新的重要思路和工作方法,学习、熟悉、领悟并应用这种方法将对培养大学生创新能力起到积极作用。

3.结合TRIZ理论的创新人才培养模式构建

结合TRIZ理论创新人才培养模式构建目标是推广和应用以TRIZ理论为导向的创新方法,化解传统的教育教学模式中存在的矛盾,构建新型的理想解的创新型教育教学模式,为培养多元化的技术型和技能型创新人才奠定坚实的基础。在整个模式构架中主要包括五大平台即教学培训平台、信息交互平台、实践创新平台、知识产权平台和产品孵化平台,整个培养模式以整合人力资源、信息资源、应用资源、专利资源和社会资源为基础,以培养在校师生创新能力为目标,探索工业设计创新人才培养的模式,基本结构如图1所示。

图1

(1)教学培训平台

教学培训平台中培养对象包含教师、学生及企业相关技术和设计人员,结合TRIZ理论推广创新型的教育理念、教学方法。其中,高校的教学培训主体主要是教师群体,尤其是分专业进行创新思维训练教学法设计,TRIZ理论与创新思维等专业性较强的学术研讨和课题研究,同时,结合目前热门的MOOC的资源,总结出一套可持续性的创新思维训练方法,让教师在教中学,学中教,真正做到教与学互补。其次,学生群体是创新思维训练方法的直接受益者,学生通过系统的理论及方法学习能更快理清设计的思路,梳理设计的脉络,突出设计的目标,明确设计的定位。此外,面向企业相关人员的培训主要是传递TRIZ中创新设计及创新人才培养的先进方法和理念,为校企合作的顺利开展打下坚实的基础。

(2)信息交互平台

信息交互平台的目的是通过信息技术弥补教学过程中的不足,拓展教学领域的深度和广度。这无疑对教学者本身提出了最具挑战的课题,无论是微课堂、可汗学院还是MOOC,模式与传统教学完全不同,在新模式下,教师为一节课要花比传统课堂上更多的精力。互通教学理念可以改变专才教育专业划分过细,学生知识面太窄,难以适应急剧变化的市场需要,难以培养出杰出人才的现状。因此,在此基础上建立的通识教育是创新型人才培养的一个重要途径。学习过程需要互动的环境,网络互动式教学方式是需要打破地域,意味连接不同的空间,实现视频教室的概念,这是目前信息互动平台与传统教学互动方式互补的良好契合点。

(3)实践创新平台

在教学实践中的理论教学、实验教学、课程设计、毕业设计、认识及生产实习等环节应用TRIZ理论中的创新方法是教师不断进行创造性教学,学生不断进行创造性学习的过程。自2011年我系增设《创新设计》系列课程以来,围绕创新思维方法训练、机械创新设计等内容开展了一系列TRIZ理论应用的扩展培训,教学效果显示,改善了工科学生设计理念单一、设计思路狭隘、形象思维缺乏等诸多问题。通过学习,学生不仅找到了进行创新设计的突破口,而且提高了对工业设计的兴趣和信心,还激发了学习热情。尤其是在课程设计和实验教学过程中,学生更加重视设计主题的创新性,能创造性地提出解决方案,逐步实现从创造技法、创造观念到教育目标、教育方法、教学手段、课程体系等整个教育模式的创新。

自2009年以来,我校先后组织学生参加机械创新设计大赛、创新杯设计大赛、工业设计协会和企业品牌命名的工业设计大赛,取得了一定的成绩。通过竞赛,学生可以检验自己在创新理念学习上的效果,弥补在创新表现手法上的不足,促进对创新思维方法的进一步学习和应用。

在科研实践方面,自2010年以来,工业设计系先后申请立项了多个省部级科教研课题,独立承担了多项京山轻机等中大型机械制造企业的设计项目,在各项课题及项目的申请、立项、调研、资料整合、设计方向和思路的确定及设计方案的提出等各个环节中,一方面考验了教师在科教研及项目设计中的主体创新实力,另一方面采用以学代教、以学促教的方式向学生真实展示TRIZ创新设计理念在实际项目中的作用和重要性,由此带动产学研的协调发展。

(4)知识产权平台

TRIZ理论来源于专利、服务与专利。建立知识产权平台的目的是让教师和学生对自主研发和校企合作的创新设计项目通过专利申请的方式实现保护的目的。自2012学年开展创新思维系列课程训练以来,学生对专利申请的认知程度逐步提高,在我的指导下先后共申请了7项实用新型专利,为工业设计专业学生知识产权意识的增强和创新水平的提高提供了很好的契机和平台,也为校企的深度合作创造了机会。

(5)产品孵化平台

产品孵化是创新设计实现的利器,是增加设计体验的重要程序。通过校企合作,我们的设计可以缩短孵化周期,更高效地检验产品的性能,甚至可以接受市场的考验。产品孵化平台的构建能弥补在学校教育中理想设计模式中存在的不足,从更加理性和现实的角度重新审视产品设计开发过程中所涉及的各个环节,每个环节都是相辅相成、互为促进、互为补充的。产品孵化的顺利进行是构建创新型设计人才立体框架的重要举措,它为创新设计成果的转换和最终实现提供了更有力的载体,也为创新型人才的培养提供了有力的证明。

结合TRIZ理论工业设计创新人才培养模式的探讨是与时俱进、不断深入的,这种模式的可持续性体现在五个构建平台的相互促进、互通互动的特点上,以教与学为手段促进创新应用。而且以工科工业设计为例对其他相关专业创新人才培养模式探索也有一定的借鉴意义。

4.结语

通过构建与TRIZ理论相结合的工科工业设计创新人才培养平台,探索创新人才培养的模式即不断发现并解决传统教育矛盾,推动教育方式向理想化方向进化,以推行创新理论和方法的创新教育为基础,以信息交互为媒介,以教学实践、竞赛实践、科研实践为纽带,以专利保护和产品孵化为目标,有效地进行资源整合,让教师、学生和企业技术人员了解和掌握以TRIZ理论为先导的创新方法,培养解决问题的能力,提高教师、学生和企业参与创新、实践创新的热情,营造更好的创新环境。

参考文献:

[1]马兰.理工院校工业设计专业学生创新思维的培养模式[J].教学论坛,2010:161.

[2]迟晓星.课题是教学方法结合TRIZ理论在教学中的应用[J].教学实践研究,2012,10:241.

[3]蔡文璇,汪琼.2012:MOOC元年[J].中国教育网络,2013,4:16-18.

[4]杨清亮,发明是这样诞生的——TRIZ理论全接触[M].机械工业出版社,2009,6:8-9.

[5]韩彦良,曲芬霞.基于TRIZ理论创新人才培养模式的研究[J].大众科技,2011,11:157-158.

湖北工业大学2012教学研究青年项目:基于TRIZ理论的教学创新思维进化模式研究,项目编号:校2012006。

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