融合TRIZ创新原理的专业课程体系及课程开发路径探析

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  摘  要:高等职业教育的培养目标将从培养“技术技能型人才”提升到培养“技术技能型创新人才”,这给高职教育提出了新的要求:创新能力培养。为此,通过分析创新思维与创新能力的特点,调研TRIZ创新原理的应用成效,实施校企合作共同开发专业课程体系的方案,践行工作过程系统化方法的专业课程开发理念,最终探索总结出了一套融合TRIZ创新原理的基于工作过程系统化方法的专业课程开发路径,为培养“技术技能型创新人才”提供支撑和参考依据。
  关键词:TRIZ创新原理;创新能力;创新思维;课程体系;课程开发
  中图分类号:G710         文献标志码:A         文章编号:2096-000X(2021)20-0052-05
  Abstract: The training goal of higher vocational education will be upgraded from the training of "technical and skilled talents" to the training of "technical and skilled innovative talents", which puts forward a new requirement for higher vocational education: innovation ability training. Therefore, by analyzing the characteristics of innovative thinking and innovation ability, investigating the application effect of TRIZ innovation principle, implementing the joint development of professional curriculum system, practicing the professional curriculum development concept of systematic working process, the paper finally explores a set of professional curriculum development path based on the systematic method of working process, providing support and reference basis for cultivating "technical and skilled innovative talents".
  Keywords: TRIZ innovation principle; ability to innovate; innovative thinking; curriculum system; curriculum development
  随着人工智能技术进入第三次发展浪潮,从传统制造业,到自动驾驶,再到医疗、金融、律师、餐饮等行业,人工智能技术进入的领域越来越多。据工信部的数据显示,预计机器人全面应用后,中国将有超过2.4亿的工作岗位面临被替代的风险。这一次的人工智能技术革命将给社会带来的冲击与以往几次工业革命相比有四点不同:冲击范围更广;冲击力度会更大;冲击持续性会更长;将会面临很强的极化作用,对于一些创新能力强的高技能人才有利,对于创新能力差的低技能人才不利,从而造成社会的两极分化。
  习近平总书记指出,“我国科技队伍规模是世界上最大的,主要问题是水平和结构,世界级科技大师缺乏,领军人才、尖子人才不足,工程技术人才培养与生产和创新实践脱节,人才政策需要完善,教育方面也需要进一步改革,以更好培养青少年的创新意识和能力”。为此,在当今时代,我们需要进行教育改革,创新教学方法,培养出时代急需的创新人才。同样,习近平总书记还指出,“当今全球科技革命发展的主要特征是从‘科学’到‘技术’转化,基本要求是重大基础研究成果产业化。”高等职业教育的培养目标将会从“技术技能型人才”提升到“技术技能型创新人才”,这就给我们培养的人才提出了新的要求:创新能力培养。国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》中强调:专科高等职业院校要密切产学研合作,培养服务区域发展的技术技能人才。因此,未来需要校企协同培养创新人才。
  然而在当前高职教育中,受传统观念的惯性影响,部分人依然认为高职教育就是为了学生就业,因而在教学活动中将主要精力都用在了技术技能的培养上,从而忽略了对学生创新思维以及创新能力的培养[1]。因此,当前高职创新教育存在着创新师资缺乏、创新环境和配套设施不完善、创新氛围不浓厚等问题,特别是融合创新思维以及创新能力培养的课程更加稀缺。
  无论培养什么样的人才,最重要的是课程。甚至可以说“课程比专业重要”,客观讲,专业就是课程的有机组合;同样,也可以说“课程比教材重要”,当今的技术革新周期越来越短,而教材一旦编写完成,可能就滞后于技术的发展了,且教材只不过是课程的一段记录,然而课程就不一样,它是有生命的,且会与时俱进和不断生长。因此,要做好高职学生的创新思维以及创新能力培养工作,首要任务是建设适合他们的融合了创新思维以及创新能力培养元素的课程。
  如何建设融合创新思维以及创新能力培养元素的课程呢?最好的思路是:首先,需要界定清楚创新思维是什么,以及划分出明确的创新能力层级;其次,确定当前应用最广泛且得到大家一致认可的成熟的创新理论和方法;再次,创新思维以及创新能力的培养不是一蹴而就的,它必須经过长期系统培养才可获得,因此需要将创新思维以及创新能力的培养分阶段、分层次融入到专业课程体系里的不同课程中去;然后,专业课程体系是由一门门课程有机组合而成,在开发课程前需要摸清高职课程开发的发展历程,再对比分析出效果最佳的课程开发模式;最终,将确定使用的创新理论和方法融入到课程开发中,使课程不仅具备培养学生专业技术技能的作用,还有培养学生创新思维和创新能力的作用。   一、创新思维与创新能力
  创新,即利用已存在的自然资源或社会要素创造新的矛盾共同体的人类行为;或者如经济学家约瑟夫(Joseph Alios Schumpeter)所说,创新就是实现新的组合,是对旧有的一切所进行的替代和覆盖;当然也有学者认为,创新是指以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向,利用现有的知识和物质,在特定的环境中,本着理想化需要或为满足社会需求,而改进或创造新的事物、方法、元素、路径、环境,并能获得一定有益效果的行为[2-4]。总之,創新是人类特有的认识能力和实践能力,是人类主观能动性的高级表现。从本质上说,创新是创新思维蓝图的外化、物化、形式化,创新思维是创新人才创新能力的核心。因此,培养创新人才创新能力的关键就是创新思维的培养。
  创新思维主要包括:发散思维与聚合思维、求异思维、系统思维、横向思维与纵向思维、逆向思维与正向思维等。创新思维是一种复杂的、高层次的和独特的信息加工过程。创新思维是复合的、多元的活动过程与活动阶段,目前在创新思维的明确定义上尚没有达成统一认识,不过对于将创新思维的整个过程分成准备阶段、酝酿阶段、明朗阶段和验证阶段已达成共识[5]。
  准备阶段。该阶段主要是收集、整理资料,在已掌握的知识技能和经验的基础上,准备必要的设备和有关条件。
  酝酿阶段。该阶段主要对第一阶段所获得的各种资料进行分门别类,梳理吸纳并总结,从而找出前人尚没有完成或做到的事物,并制定如何解决这个问题的各种方案和假设。
  明朗阶段。该阶段一般被称为狭义的创造阶段或真正的创造阶段。经过前两个阶段长期的思索、充分的酝酿后,思维会突然豁然开朗,从而领悟到解决问题的办法,这在心理学上称为“顿悟”和“灵感”。需要说明的是:“顿悟”和“灵感”的出现不是偶然的,而是靠大量的积累和学习才可获得的,因此,没有前面两个阶段的认真准备和不断思索,明朗阶段是不会出现的。
  验证阶段。该阶段就是把前面一直酝酿的想要解决的问题,通过理论推导或者实际操作来验证它的科学性、前沿性和可操作性。在此阶段,很有可能把原以为找到的解决问题的方法,通过验证全盘否定,也可能做部分的修正或补充。当验证成功后,可以进行大面积的推广和运用。
  创造学认为:评价一个人创新思维能力,主要观察其思维活动的流畅性、灵活性和独创性,因此,我们可以根据思维活动的流畅性、灵活性和独创性来将创新思维能力划分成四个等级,即初级、中级、高级和超级。
  创新思维能力初级阶段。思维活动具备的特征是:流畅性较强,灵活性弱,独创性弱。初级创新思维能力能够解决某个专业领域里不同具体技术的创新问题,需要对具体技术的知识和背景信息有详细的了解,有一定的实践经验。
  创新思维能力中级阶段。思维活动具备的特征是:流畅性强,灵活性较强,独创性较弱。中级创新思维能力能够解决某个专业领域里的创新问题,需要对本专业已有的理论和知识有深刻的理解,并具有丰富的实践经验。
  创新思维能力高级阶段。思维活动具备的特征是:流畅性强,灵活性强,独创性较强。高级创新思维能力能够解决学科领域里的创新问题,需要对本学科领域已有的理论和知识有深刻的理解,并具有大量丰富的实践经验。
  创新思维能力超级阶段。思维活动具备的特征是:流畅性强,灵活性强,独创性强。超级创新思维能力能够解决跨学科领域的创新问题,不仅需要对本学科领域已有的理论和知识有深刻的理解,还需对其他相关学科领域有深入的了解,并具有丰富的跨学科解决创新问题的经验。
  创新理论和实践都证明,创新思维能力是人人都具有的一种潜在的能力,而且这种能力可以通过一定的学习和训练得到激发和提升。同时,创新是有规律可循的,且人们在解决技术问题时所采用的方法是有规律的,这些规律可以通过总结和学习加以掌握和应用[6]。
  二、TRIZ创新理论和方法
  为了找到创新方法的规律,发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)和他的同事们,在研究来自世界各国的上百万个专利的基础上,提出了一套体系相对完整的“发明问题解决理论(TRIZ:Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch)”[7]。该理论于上世纪80年代中期被引入中国,后来得到了国家的支持,迎来了大量研究者参与到该理论的研究当中。2008年,国家科技部、发改委、教育部、中国科协联合发布了《关于加强创新方法工作的若干意见》,明确了推行TRIZ创新方法的工作任务。
  传统的创新方法大多停留在对创新的外围认识和创新技法技巧水平上,从心理因素方面尽可能激发个人的创新思维能力,而没有转化为真正的问题解决方法。它们在一定程度上显得比较抽象,可操作性差,创新效率比较低,无法面对当前各种各样大量的技术难题和创新需求。而TRIZ则成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,并将创新思维过程转换成发明求解过程。
  TRIZ已应用到很多领域,其解决各类实际问题通用思路主要分三个步骤:步骤一,根据TRIZ理论体系将需要解决的实际问题抽象为TRIZ理论中某一类的问题模型;步骤二,利用TRIZ的工具来对应查找处理该类问题的方案模型;步骤三,将TRIZ的方案模型还原并转换成解决具体问题的解决方案。当前,很多国家已将TRIZ理论列为工程设计方法的核心课程,国内有部分学校也在开展TRIZ理论课程,然而有关融入TRIZ理论元素的专业课程鲜有报道。
  三、融入创新思维与创新能力培养元素的课程体系开发方法
  高职培养的技术技能型人才主要从事生产、建设、管理、服务等一线工作中那些技术含量及劳动复杂度都较高的岗位工作,他们需要依据具体问题并结合复杂的工作场景来积极、主动、及时地改进制造工艺,进行技术创新,从而提高产品的性能和服务能力。随着社会的发展,纯粹的技术技能型人才已无法满足需求了,因为传统技术引进型模式正在向技术创新型模式转变,传统单一岗位正在向多工种复合化、一专多能、多工序轮换的方向发展。因此,培养具有创新思维和创新能力的技术技能型人才已成为高职院校人才培养的改革方向。   创新思维能力大致可以分为四个等级,因此创新思维能力的培养是一个循序渐进的过程,需要制定一套完整且具有长远思考的培养策略。又因为现代工作岗位所需技术的复杂性和演进速度越来越快的特点,导致由学校单方面培养学生的创新思维能力越来越不现实,为此需要学校与企业结合在一起发挥各自的优势来共同培养学生的创新思维能力。因此,在设计专业课程体系时既要考虑创新思维能力培养策略的长远性,还要考虑与企业联合来共同培养学生创新思维能力的现实要求。
  基于以上分析,设计出了校企协同培养技术技能型创新人才的模式框架。首先,把初级创新思维能力的培养放在1-5学期,培养的主体是学校,企业辅助,培养的抓手就是融合在不同专业课程里的40条创新原理(包括分割原理、抽取原理、局部质量原理、增加不对称性原理、组合原理、多用性原理、嵌套原理、重量补偿原理、预先反作用原理、预先作用原理、事先防范原理、等势原理、反向作用原理、曲面化原理、动态特性原理、未达到或过度的作用原理、空间维数变化原理、机械振动原理、周期性作用原理、有效作用的连续性原理、减少有害作用的时间原理、变害为利原理、反馈原理、借助中介物原理、自服务原理、复制原理、廉价替代品原理、机械系统替代原理、气压和液压结构原理、柔性壳体或薄膜原理、多孔材料原理、颜色改变原理、匀质性原理、抛弃或再生原理、物理或化学参数改变原理、相变原理、热膨胀原理、强氧化剂原理、惰性环境原理、复合材料原理)[8],然后通过专业实践项目来检测学生对于创新原理的掌握程度。其次,把中级创新思维能力的培养放在第6学期,培养的主体是企业,学校辅助,培养的抓手就是融合在顶岗实习中的TRIZ问题模型的解法,TRIZ问题模型包括技术矛盾、物理矛盾、物质-场问题、知识使能问题,解决上述问题模型的工具分别是矛盾矩阵、分离原理、知识与效应库和标准解法系统,然后通过企业实践项目来检测学生对于问题模型解法的掌握程度。最后,至于更高级的创新思维能力的培养需要等到高职毕业后,由学生在工作中习得。
  四、高职课程开发模式发展轨迹
  课程开发由课程编制、课程建构等词发展而来,1935年,美国卡斯韦尔和坎贝尔在出版的《课程开发》一书中首次提出。经过多年的发展,形成了很多成熟的课程开发模式。目前,国外成熟的课程开发模式主要包括国际劳工组织MES(Modules Employable Skill)课程、加拿大CBE(Competency Based Education)课程、英国BTEC(Business & Technology Education Council)、澳大利亚培训包、德国学习领域课程等[9]。其中德国的学习领域课程开发模式对我国职业教育课程开发影响深远,它强调工作过程的重要性,以工作领域为指导构建学习领域,理论与实践密切结合,更有利于提高职业行动能力。德国的学习领域课程开发模式为我国学者姜大源提出工作过程系统化课程开发范式奠定了基础。
  近些年,国内关于职业教育课程开发方面的研究逐渐增多,出现了几种具有代表性的课程开发模式。蒋乃平提出了“宽基础、活模块”的课程开发模式,“宽基础、活模块”课程从学生认知和技能习得规律出发进行课程开发,培养学生关键能力和从业能力,但该课程开发模式的课程教学与岗位实际工作之间的联系不够紧密[10]。赵志群提出了工学结合一体化课程开发模式,强调学习内容就是工作,目的是使学生学会工作,该理念对职业教育课程改革具有重要意义[11]。周文根提出项目课程开发模式,强调“做”与“做的成果”的重要性,把“做”变成职业教育教学的主要形式,以工作任务为中心,通过项目设计进行整合,体现出完成一项工作任务的完整程序,做到课程内容与岗位任务关联度高[12]。姜大源提出工作过程系统化课程开发,以工作过程为参照系,将陈述性知识与过程性知识进行整合,从行动领域中获取学习领域内容,强调能应用知识,培养学生的做事能力[13]。吴全全等学者认为工作过程系统化课程开发是一种课程开发范式[14]。我国职业教育课程开发逐渐呈现出校企合作深入、开发主体多元、工作过程导向、注重综合职业能力发展的趋势。在不断地实践中,工作过程系统化课程开发范式越来越受到重视,并在我国职业教育课程开发领域取得了很多重要的成果。
  五、融合TRIZ创新原理的基于工作过程系统化方
  法的专业课程开发路径
  具体的课程体系构建与课程开发主要有以下步骤:(1)进行专业相关工作岗位群的典型工作任务分析,即从不同企业的专业相关岗位里筛选出典型工作任务;(2)整合典型工作任务,依据所需行动能力的复杂程度,将典型工作任务整合形成行动领域;(3)根据职业成长规律及学习认知规律,对行动领域进行重构后转换为课程体系,即形成学习领域;(4)将学习领域(对应课程)分解为主题学习单元,每个学习单元对应于一个学习情境,再依据完整的行动过程(资讯、决策、计划、实施、检查、评价)完成每个学习情境的设计与开发;(5)针对每个学习领域设计出三个以上同一范畴的并有逻辑关系的工作过程(学习情境),每个工作过程相对独立,其相互之间又存在着平行、递进或包容的关系。具体逻辑关系如图1所示。
  分析已构建完成的专业课程体系,依据行动领域的特点和所需行动能力复杂度的不同,将课程分为承载初级创新能力培养的课程和中级创新能力培养的课程。再依据承载初级创新能力培养课程的技术特点,从TRIZ40条创新原理中选择合适的创新原理融入到相应课程里;依据承载中级创新能力培养课程的技术特点,将TRIZ问题模型的解法融入到课程里。具体逻辑关系如图2所示。
  六、结束语
  首先,文章分析了创新思维与创新能力的特点,并创新性的将创新思维能力分成了四个等级,并确定了不同等级创新思维能力能够解决什么样的问题。其次,分析了TRIZ创新理论和方法的特点,得出将TRIZ创新理论和方法融入到专业课程中去培养学生的创新思维能力是当前最合适的方法结论。再次,基于高职教育的特点,探索总结出了一套融入创新思维与创新能力培养元素的课程体系开发方法。然后,分析了当前高职课程开发模式,得出基于工作过程系统化方法是最优高职课程开发模式。最后,探索總结出了一套融合TRIZ创新原理的基于工作过程系统化方法的专业课程开发路径。
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