基于TRIZ理论的塑料成型模具设计课程教学探索

1、基于TRIZ理论的塑料成型模具设计课程教学探索黄春曼广东白云学院机电工程系，广东广州，510450摘要：塑料模具设计是模具类专业一门重要的专业课程，教学过程与培养学生的创新思维息息相关。本文针对传统的塑料成型模具设计课程教学体系存在的问题，依据本专业人才培养目标及课程教学体系改革的要求，将TRIZ理论应用到模具设计课程教学中，引导学生开拓创新，设计性价比更高的模具，并推动模具设计技术水平的提高。关键词：塑料成型模具设计，TRIZ理论，创新思维 Research of teaching Plastic Mold design Basic on TRIZ Theory Huang Chun_man

2、(Guangdong Baiyun University， Guangdong Guangzhou 510450) Abstract. “Plastic Mold Design” is an important professional courses in mold major. The teaching process is closely related with the cultivation of innovative thinking of students. In view of the some problems in teaching system of traditiona

3、l course for “Plastic Mold Design” and the professional personnel training target and the request about curriculum reform of the education system, this paper apply TRIZ theory in teaching“Plastic Mold Design”. Direct students to develop and innovative, design cost-effective mold, and promote technic

4、al ability of molding design.Keywords: Plastic Mold Design, TRIZ theory, innovative thinking1 TRIZ理论与创新思维开发TRIZ是“发明问题解决理论” 的俄文简称，它是前苏联G. S. Ahshuller及其同事们在分析研究了世界上近250万件高水平发明专利，综合多个学科领域原理、法则的基础上提出的创新方法理论体系。主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，它是一种建立在技术系统进化规律基础上的问题解决系统，同时也是一个创新能力培养体系理论1。创新思维是指人所具有的特殊

5、认识活动过程，即能敏锐而正确地吸收、储存、整理、运用瞬息万变的信息，从客观事物中有所发现或有所突破的一种思维能力。创新思维能冲破旧框框，不盲从，喜欢质疑，大胆发表自己与众不同的意见，或创造新的形象。创新思维是在一般思维基础上发展起来的，是后天培养和锻炼的结果，应用TRIZ理论将加快创新思维能力的培养。目前，世界范围内的经济，军事及科技的激烈竞争，实质上就是知识创新和技术创新的竞争，从根本上说是创新人才的竞争。开发学生的创新思维已成为目前我国教育改革的主旋律，如何使高校学生具有创新意识和创新能力，适应经济时代的要求，在企业的生产和经营实际中担当技术方面的组织者和带头人，是教学改革的根本目标，贯穿

6、于教育的全过程2, 3，而培养学生的创新思维需要系统的理论体系指导，TRIZ是创新思维培养的手段之一，本文将TRIZ理论与学生创新思维培养相结合，进行塑料成型模具设计课程创新性教学的实践，进一步提升塑料成型模具设计课程教学的效果。2 TRIZ理论的主要内容及在教学中的应用2.1 TRIZ理论的主要内容作为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，其主要内容包括:技术系统进化法则、40 个发明创造原理、39 项技术特性、冲突矩阵、物质场分析、76个发明问题标准解决方法、发明问题解决算法（ARIZ）以及工程效应知识库等。在产品设计过程中，上述各内容都能从不同方面对设

7、计人员提供创新方案的指导，应用TRIZ理论求解产品设计的创新解是一项系统的工程。TRIZ认为，一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述得越清楚，问题的解就越容易找到。TRIZ中，发明问题求解的过程是对问题不断地描述、不断地程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚地暴露出来，能否求解已很清楚，如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学或技术的进一步发展，该过程是靠ARIZ算法实现的4。2.2 TRIZ理论与模具设计课程教学的融合TRIZ理论作为创新思维培养的理论体系，引入到塑料成型模具设计课程教学中，能系统地改善创新性教

8、学过程，帮助学生树立创新思维，提高塑料成型模具设计课程的教学效果。塑料成型模具设计是一个重要的工程应用学科，需要创新思维支撑，学生掌握创新思维的技法，有助于提高学生塑料成型模具设计、塑料成型模具制造工艺能力。TRIZ理论与塑料成型模具设计课程教学的融合具体从以下几个方面入手。（1）更新教学内容，强化创新意识的培养塑料成型模具设计课程的设计性、实践性较强，有必要更新教学内容，强化学生创新意识的培养。实质上，课程基础理论的灵活运用就是创新，所以在讲授这些课程时，要积极启发学生思维，引导学生思维发散，即一个原理或一个方法举出不同的应用实例，甚至相反的例子，使学生的思维更活跃些。例如，在介绍型腔尺寸计

9、算的基本概念时，要解决思维的惯性，先描述为什么会出现型腔尺寸与产品尺寸有差别，列举实例帮助学生发散思维，最后列出计算公式，让学生有水到渠成的感觉，以加深学习印象。讲述排气系统时，可让学生回忆前面学过的分型面的设计、定出机构与模板的间隙，分析一般排气系统的设计要点，有助于学生理解排气系统的必要性和简单可行的排气方式设计。更新教学内容的关键是与学生的实际情况相关，并与实践相结合。塑料成型模具设计是实践性很强的学科，整堂灌输书本理论，比较抽象，使学生产生畏惧心理，并对这些课程学习失去信心。加大教学的实践性，是学生在视觉、感性认识得到充分利用，激发他们的创新激情。如在进行塑料成型模具构造的教学，采用一

10、个真实的塑料成型模具实物，讲述它的运动过程及结构不同形式，鼓励学生对现有的产品的模具结构进行改进，特别是浇注、顶出系统的改进，达到经济、功率、环保的统一。（2）改善教学方法与手段，实施对学生的创新思维的训练课程教学通过教学方法和手段实现，实施对学生的创新思维训练就需要积极改善教学方法和教学手段。计算机辅助技术的应用，为学生创新思维训练提供良好的教学手段，例如制作并合理运用电子课件，特别是将CAI技术（Computer Assisted Instruction）引入到塑料成型模具设计学科教学中去，大幅提高教学形象性，增强学生感性认知，激发学生创新思维5。随着计算机技术的飞速发展，特别是计算机多媒

11、体技术和网络技术的日臻完善与成熟CAI技术以其互动和直观的效果特征，在课堂教学中发挥着越来越大的作用。计算机具有真实、准确、快捷和新意无穷的高超能力。将其运用到机械教学中。可以让师生双方都充分感受到教学成功的欢乐，有利于培养和激发学生勇于探索、不断创新的精神。在塑料成型模具设计教学中要充分利用CAI，采用三维、动画的形象描述方式，加深学生对知识的印象，引导他们对模具设计课程的学习兴趣，要加多视频，让学生直观看到这些装置的运动过程，有助于学生对基本原理、结构等理解。采用论文作业引导学生的创新思维。在讲授各课程基础理论的课后布置一个论文作业，要求他们对基础理论进行发散思维，指出他们想象中的结构形式

12、和应用，激活他们的创新意识。进行创新思维技法和思维方法的训练。每讲完一个基础理论，可以采用TRIZ理论中40个发明创造原理中的一个方法，让学生相互启发，激发他们的联想思维、想象思维、灵感思维，进而得到创新的成果。（3）重视实践环节，提高学生实践创新能力课程设计的改革。模具设计学科中有许多课程有课程设计，如塑料成型模具设计、冲压模具设计等，这个实践环节对培养学生的创新能力有着重要作用。这些实践课程采用兴趣组合、团队合作、相互帮助和启发的方式，使学生在实践过程中激发对模具设计学科的兴趣，对现有的问题提出创新性解决方案。实验内容的改革。我们将实验课程分为验证性、综合性、设计性等几类，加强综合性和设计

13、性实验的开设，这些实验不再是书本知识的简单重复，而是加入自己的创新思维，才能完成实验内容。实验过程中要放手让学生去做，并寻找尽可能多的工厂实际问题的设计性实验让学生们去做。如塑料成型模具的拆装、冲压模具的拆装、压铸的拆装等实际动手实验，强化学生的动手能力的同时，使他们能在实践中发现原来装备的不足，并提出改进意见。（4）积极开设第二课堂，鼓励学生参与创新活动积极创造条件和环境，构建第二课堂，鼓励学生参与创新活动。结合本系的教学优势，成立塑料成型模具创新设计实验室作为开放性实验室，供学生在课余进行创新活动。积极鼓励学生参加各级挑战杯、创新设计大赛的竞赛活动，并组织本院的创新设计竞赛，通过这些第二课

14、堂活动，在丰富学生生活的同时，增强他们的实际创新思维。3 TRIZ理论在塑料成型模具设计中的创新教学实践塑料成型模具设计是模具设计制造专业的重要专业课，在教学中培养学生的创新思维，使学生能设计制造出具有自主知识产权的新型模具，振兴我国装备业，因而具有重要的意义。作为教师，在教学过程努力创造一切有利条件，为学生提供创新思维的空间，激发他们的创新意识和创新行为。采用三维、动画的CAI课件。塑料成型模具设计对于一个没有接触过塑料成型模具的学生来说比较难，因为该课程涉及机械原理、机械设计、工程制图、工程材料等相关课程，内容比较复杂，而且许多学生没有见到过，所以采用三维、动画的CAI课件有助于学生理解。

15、应用TRIZ理论进行发明式教学，启迪学生的创新思维和求异思维6。塑料成型模具设计主要讲授塑料成型模具各个组成部分的具体设计方法及相关技术，比较抽象，不容易理解。针对这种情况，在塑料成型模具设计课程教学中采用发明式教学，将本课程分为几个关键点（例如以设计步骤为关键点），对关键点鼓励学生自己思考，并对他们的思考结果给予鼓励，培养他们思考的成就感，进而激发他们的创新思维和求异思维，改善课堂教学效果，提高学生对知识的掌握度。积极强化实验教学，课程教学中穿插7个模块的实验教学，让学生动手验证书本的知识，并对现有塑料模具结构进行改进，发挥学生的创新意识。在以后教学中还将开设综合实验和设计性实验，如日常用品

16、的模具结构的设计实验、现有模具结构改进设计实验等。通过强化教学实践中对学生创新能力的培养，学生的学习兴趣浓厚、创新意识比较强，在课堂上非常活跃，积极发表自己的见解。4 结束语塑料成型模具设计是一个创新思维过程，与TRIZ理论结合，在课程教学中加大对创新思维的训练，提高学生的创新能力，关系我们塑料成型模具创新设计的未来发展，因此，需要根据TRIZ理论原理改善教学内容，加大创新能力的培养作为塑料成型模具设计课程教学重要任务之一。本文结合对TRIZ理论的理解，应用到塑料成型模具设计课程教学中，进一步提升塑料成型模具设计教学效果，提高学生创新设计能力。参考文献：1 江帆，王一军，刘晓初等. TRIZ理论在汽车电子技术课程教学中的应用. 理工高教研究，2007，26（3）：96972 徐起贺，吴昌林. 基于TRIZ理论的机械产品创新设计研究. 机床与液压，2004.7：32333 张志远，何川，张荀. TRIZ