机械系统设计论文：ＴＲＩＺ理论在《机械.doc

机械系统设计论文：理论在机械系统设计课程教学中的应用摘要：TRIZ是发明问题的解决理论。本文着重阐述了TRIZ原理及TRIZ原理通过教学内容、教学方法、课程设计应用到机械系统设计课的教学、实验、课程设计等之中。培养学生独立思考、判断思维的能力、严密分析的能力、从不同视角看问题和创新能力。提高了学生的创新意识，激发了创新兴趣。 关键词：TRIZ；创新；机械系统设计 提高自主创新能力，建设创新型国家，是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。为此，我省也提出建设创新型省份的战略设想。作为高校承担着培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才，发展科学文化，促进社会主义现代化建设的重要任务。为了更好地实施创新教育这一国家长期发展的战略，科技部于2007年下半年将黑龙江、四川两个省作为开展创新方法（TRIZ理论）研究试点省份，而我校有幸成为黑龙江省14个首批创新方法（TRIZ理论）试点单位。下面就我校所采用的方法介绍如下： 一、TRIZ原理及课程简介 TRIZ是发明问题的解决理论，1946年起源于前苏联，由G. S. A1tshuller及其领导的一批研究人员，在分析研究世界各国数以数十万著名专利的基础上，发现了人类在进行发明创造过程中解决工程问题时所采用的方法和思路，揭示了创新设计的基本规律。国际著名TRIZ专家Savransky博士给出了TRIZ的如下定义：TRIZ是基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学。经过60多年的发展, TRIZ已成为解决发明问题的强有力的一种系统化方法学，该方法学已在前苏联、美国、欧洲、日本等许多国家的企业应用，解决了成千上万个新产品开发中的难题。TRIZ是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系。TRIZ理论的精髓是39条基本技术矛盾特性参数和40条创新原理组成的矛盾矩阵。TRIZ的基本原理是：企业和科学技术领域中的问题和解决方案是重复出现的；企业和科学技术领域的发展变化也是重复出现的；高水平的创新活动经常应用到专业领域以外的科学知识。因此技术系统的进化遵循客观的法则群，人们可以应用这些进化法则预测产品的未来发展趋势，把握新产品的开发方向。在解决技术问题时，如果不明确应该使用哪些科学原理法则，则很难找到问题的解决对策。TRIZ就是提供解决问题的科学原理并指明解决问题的探索方向的有效工具。我校在不断完善教学培养方案的基础上，不断加强学生创新能力的培养。已购入亿维讯公司基于TRIZ理论的创新能力拓展平台CBT/NOVA和高校版单机计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator。 CBT/NOVA是世界最强的创新能力拓展平台，它的核心理念是：激发潜能，感悟创新、体验成功。其独特之处就在于，它提出了一套全新、完整的创新思维训练法，激发学生的创造性思维，即以TRIZ理论为代表的发明创造方法学及其他常用设计方法学的理论阐述，案例讲解、练习巩固、实战演练和水平测试。通过系统科学的方法，用掌握创新技能、运用创新思维和创新能力持续、快速且有效地发挥自己的创新潜能，是提高学生创新素质的有效手段。这一创新能力培训模式不再把灵感、顿悟作为发明创新的要素，彻底改变了“发明创新只能是天才的专利”这一传统的错误观念，使得发明创新成为常人就可以掌握的本领。 计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator将发明问题解决理论TRIZ、本体论、现代设计方法学、自然语言处理技术、以及计算机软件技术集为一体。是独一无二的创新问题求解系统，为企业、高校和科研院所的项目研发、关键技术预研、产品研制、技术改造、创新设计等提供直接、具体的和抽象、启发式的两类创新问题解决方案，可用于产品或系统的全新设计，已有产品或系统的降低成本和性能改进。是基于世界各国发明专利和集系统科学、自然科学于一体的领域本体构建强大的创新方案知识库。综合基于专家经验的主观评价和基于专利引证的客观评价两类方式，对备选创新方案进行全面地可行性和适用性评价。使用者通过学习，能够有效地利用多学科领域的知识拓宽思路，正确地发现现有技术中存在的问题，找到具有创新性的解决方案。这种基于知识的创新工具能帮助设计人员在不同工程领域产品的方案设计阶段，正确地发现并迅速解决产品设计中的关键问题，高质量、高效率地提出可行的创新设计方案，将设计引向正确方向，为提高自主创新能力提供行之有效的方法和方便实用的创新工具。 机械系统设计是机械设计制造及其自动化学科专业必修的一门专业课。随着科学技术的发展和社会的进步，人们对机械系统及装备的要求越来越高，现代机械系统是机、电、光、液等高级一体化的复杂技术系统。是包括现代设计方法在内的多学科交叉课程。在机械系统设计的教学中应从整体的系统观点出发，培养学生的创新意识。因此，这门课程的学习对学生思维能力和创新能力的培养具有十分重要的意义。在教学中应从整体系统的观点出发培养学生的创新意识。在多年教学实践的基础上，将TRIZ理论及CBT/NOVA和Pro/Innovator有关内容融入教学、实验、课程设计等之中。 二、培养创新型教师团队 加强学生的创新意识、创新精神和创造能力的培养，这是教育理论与实践工作者已经形成的共识。首先应有一批具有创新型的教师队伍。我校所有担任机械系统设计课程的教师都参加了黑龙江省教育厅举办的TRIZ理论的学习，提高了教师的创新意识。同时组织教师进行TRIZ理论讲座（5位教师从不同的方面做了专题讲座），把所学的TRIZ传授给全院的其他教师和学生。 三、 改革教学方法 教学方法是制约学生创新能力发展的主要因素。不同的教学方法取得的效果大不一样。在教学中主要不是给予学生特点知识而是培养学生独立思考、判断思维的能力、严密分析的能力、从不同视角看问题的能力。在机械系统设计课程教学中多通过案例法讲解系统，并把案例系统进行解剖，从不同侧面进行分析，同时组织学生分组讨论，提出实现同一功能所采用的不同设计方法，并让同学间互相评价（写出评价报告）。 四、 改革教学内容，强化创新意识的培养 创新来源于创新能力和创新思维，探索提高和培养创新能力的努力从来就没有停止过，并已取得了许多可喜的成果，如头脑风暴法、6-3-5法等。但是以上方法在实际表现中没有预期想象得的好。这种现象产生的重要原因是人们在发明创新中所使用的手段大多是手工的、不协调的，如头脑风暴法不容置疑，使用这样的手段实质上是一种最好的试错法，它所提供的管理模式也是有效地借用跨专业的知识思维导向和集体的智慧，是一种不能确保成功的方法，它所产生的效果不可避免地要受到团队成员的个性和环境的影响。是否存在一种更加有效的创新方法，即当人们进行发明创造、解决技术难题时只要遵循一定的科学方法和法则，就能迅速地实现新的发明创造或解决技术问题这就应用TRIZ创新系统体系。在机械系统设计的教学中穿插讲解TRIZ原理的40个理论，39个技术矛盾等，并对所举的系统实例分析时列举出所遵循的TRIZ原理，用PRO/Innovator软件进行分析，大大地提高了学生创新思维。 五、 以实践为关键环节培养创新能力 大学生能否成为创新型人才，不仅仅取决于他掌握、拥有了多少知识，更取决于他能否通过实践超越旧知识体系和框架的束缚，利用已有知识开拓新的知识。在实验课的教学中每组学生一个系统，让学生对所给的系统提出存在的问题和需要改进的方向，增加系统的理想度，指导学生应用TRIZ理论中消除矛盾的规律找出可行性方案。同时增加了CBT/NOVA中TRIZ理论方法的学习和应用，使学生感悟创新体验成功。 为期3周的机械系统设计课程设计中，将学生分成若干小组（每组35人），每组一题。题目由教师在教学环节及实验环节中提炼出来。每名学生针对题目给出不同的设计方案，并对所设计的方案进行分析、说明所应用的TRIZ原理，画出系统原理图。每年课程设计题目要有适当的更新，这样一方面可提高学生的创新兴趣，同时也激发指导教师的创新意识，使学生和教师双赢。同时在学生的课程设计中，从中选出比较优秀的进行创新设计大赛，利用计算机辅助创新设计平台Pro/I和CBT/NOVA对所设计的系统创新设计实践。 六、 教学评价体系的改革 改革高校传统的考试内容，有意识地将能体现对学生科学态度、创新意识、创新技能考查的内容渗透到学科知识的考查中去。在机械系统设计课程考试实行“闭卷+开卷+口试+TRIZ理论”相结合的方式。实验中有TRIZ理论的应用的进行加分鼓励。同时在课程设计中必须有TRIZ原理的应用，能应用计算机辅助创新平台PRO/Innovator对所设计的系统进行创新实现的，有可能被评为优秀课程设计。这样大大提