《TRIZ创新应用与创新工程教育研究》将TRIZ理论引入高等教育领域,研讨TRIZ理论在教育领域的应用问题,特别是为地方性高校创新人才培养的具体方案提供参考思路。研究了TRIZ创新教育理论,TRIZ创新教育应用案例,TRIZ理论与研究性教育、CDIO教育模式的融合,地方性高校师生特征与创新教育环境,地方性高校创新人才培养体系等内容。
《TRIZ创新应用与创新工程教育研究》适合创新学、教育学、机械工程、工程教育等领域的教师和研究人员,以及热衷于教学改革、创新方法研究的教师和科研人员。
在进入21世纪的10多年里,知识经济让我们强烈地感受到创新的重要性及培养创新性人才的重要性。创新及创新人才的培养都离不开创新方法或创新工具的支撑。创新方法很多,其中,应用较多且较系统的是TRIZ理论和可拓学。本书将TRIZ理论引入高等教育领域,研讨TRIZ理论在教育领域的应用问题,特别是为地方性高校创新人才培养的具体方案提供参考思路。
本书首先研究了TRIZ理论的创造性原理、技术特征、矛盾矩阵、物质场分析和问题解决算法在创新教育中的应用及延伸,建立了基于TRIZ理论的创新思维与创新能力有机结合的体系框架、基于TRIZ理论的工科创新教育知识库、基于TRIZ理论的创新思维教育规则、基于TRIZ理论的游离逼近手段、基于TRIZ理论的灵感支持系统等,初步构建了教学技术TRIZ理论体系和教学管理TRIZ理论体系,并给出了应用机制及实例。对TRIZ理论应用于工程创新教育进行了全过程的研究,同时还进行了TRIZ理论自身课程化的研究。
接着调查研究了地方性高校师生特征及创新意识,建立了地方性高校创新教育环境构建模型、地方性高校教师和学生的激励机制模型、地方性高校创新环境有利因素激发和不利因素修正策略、创新思维激发环境构建模型,建立了创新教育体系与师生特征、创新环境、思维训练环境的关系模型,获得了师生特征和创新环境协同作用的创新教育体系适应方案。提出了地方性高校产学研创新平台搭建思路。
最后建立了地方性高校创新人才培养问题的TRIZ求解模型,建立了“I+T.CDIO”创新人才模型。研究了基于TRIZ创新教育理论的培养目标、专业设置、课程体系、教学方式。
在本书的写作过程中,得到项目组成员王一军副教授、区嘉洁博士、吴青凤老师、萧仲敏老师等的大力支持。同时,在TRIZ机械工程案例方面也得到研究生杨鹏海的支持。
江帆,湖南慈利人,1974年1月出生。2006年毕业于华南理工大学,获得博士学位,后在华南理工大学、南洋理工大学从事博士后研究,现为广州大学机械与电气工程学院副教授、硕士生导师。一直从事机械创新设计、TR亿应用、数值模拟研究工作,讲授机械原理、TRIZ理论与机械创新、数值模拟技术等多门课程。主要研究领域:基于TRIZ与可拓学的机械创新设计方法及应用、计算流体动力学数值模拟、环境材料与装备等。主持和参与了全国教育科学规划项目、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等各级项目10余项,获得发明专利12项,发表论文40余篇。
第1章 绪论
1.1 创新方法与创新教育的意义
1.2 TRIZ应用研究进展
1.3 创新教育及TRIZ在创新教育中的应用研究
第2章 TRIZ创新教育理论的研究
2.1 TRIZ理论工具在创新教育中应用及延伸思路
2.2 TRIZ理论教育方法学研究
2.2.1 TRIZ理论创新教育模型研究
2.2.2 基于TRIZ理论的创新思维和创新能力有机结合的体系框架研究
2.2.3 基于TRIZ理论的机械创新教育知识库
2.2.4 基于TRIZ理论的创新思维教育规则
2.2.5 基于TRIZ理论的游离逼近手段
2.2. 6 基于TRIZ理论的灵感支持系统
2.3 TRIZ教育理论体系构建
2.3.1 耦合式TRIZ工程创新教育理论体系初步构建
2.3.2 融人式TRIZ工程创新教育理论体系初步思路
2.4 TRIZ理论自身课程化的研究
2.4.1 TRIZ课程化建设
2.4.2 TRIZ理论知识点传授方法研究
第3章 TRIZ创新教育应用案例研究
3.1 TRIZ创新教育理论应用案例
3.1.1 在教学技术中的应用实例
3.1.2 在教学管理中的应用实例
3.2 TRIZ理论在机械专业教育中的应用案例
3.2. 1 TRlZ机械专业创新教育的具体应用
3.2.2 TRIZ理论在课程教学中应用机制实例
3.2.3 TRIZ理论在机械工程应用实例
3.2.4 TRIZ理论应用于工程创新教育全过程的研究
3.3 TRIZ理论与可拓学融合案例
第4章 TRIZ理论与研究性教学、aDIO教育模式的融合研究
4.1 TRIZ理论与研究性教学各个阶段的融合研究
4.1.1 TRIZ理论与研究性教学各个阶段的融合模型构建
4.1.2 TRIZ理论与研究性教学各个阶段融合的实例分析
4.2 TRIZ理论在CDl0教学模式各个阶段的融合研究
4.2.1 TRIZ理论在CDIO教学模式各个阶段的融合模型构建
4.2.2 TRIZ理论在CDIO教学模式中的融合实例分析
4.3 TRIZ理论与研究性教学、CDIO教学模式的相互融合研究
第5章 地方性高校师生特征与创新教育环境研究
5.1 地方性高校师生特征及创新意识调查研究
5.2 地方性高校创新教育环境研究
5.3 地方性高校师生特征及创新环境有利因素激发和不利因素修正机制研究
5.3.1 地方性高校师生特征有利因素激发和不利因素修正机制研究
5.3.2 地方性高校创新环境有利因素激发和不利因素修正机制研究
5.4 创新思维激发环境建立、创新思维的转换条件的研究
5.5 师生特征与创新环境协同作用下创新教育体系适应性研究
5.6 地方性高校产学研创新平台搭建思路研究
第6章 地方性高校创新人才培养体系研究
6.1 基于TRIZ理论的地方性高校创新人才培养体系总体研究
6.2 TRIZ创新教育理论下的培养目标、专业设置、课程体系、教学方式的研究
6.2.1 TRIZ创新教育理论下的培养目标、专业设置的研究
6.2.2 TRIZ创新教育理论下的课程体系、教学方式的研究
6.3 基于TRIZ的项目化教学研究
6.4 创新培养方案的教学实践
6.5 TRIZ理论传授方法实践
6.6 地方性高校创新人才培养体系建设的建议
参考文献
3)基于TRIZ的教学手段创新
机械原理实验的教学手段要尽可能采用现代教育技术手段,如多媒体课件、虚拟实验软件系统、多功能组合实验器件等,但针对不同问题,仍需要设计新的实验手段,如机械虚拟实验系统。在设计这些实验手段时,可利用TRIZ获得较好的方案。例如,在研制齿轮加工仿真实验系统时,就遇到加工工艺数据库的主键冲突问题,这是一个物理冲突,可采用TRIZ理论的分离原理找到解决方案。
TRIZ理论自身教材化。在实验中,将TRIZ理论本身作为一种实验手段,给学生介绍TRIZ理论的解题思路和使用方法,引入TRIZ创新求解软件系统,让学生掌握这种创新解题手段,通过案例教学、课堂讨论与上机实验等环节,获得一些创新的实验方案和实验结果,提高学生的创新能力。
评价手段的创新。应用管理TRIZ理论的形式变化原理,在评价学生成绩时,不局限于实验报告和实验数据,而要全面考察学生的创新能力,在实验指导书简化的情况下,着重考察学生的实验设计方案和实验步骤的创新性、实验结果的创新性等,收集学生动手实验证据,全方位公平合理地考核学生,从而有助于鼓励学生创新思维。
4)TRIZ理论实例库的建立
通过建立TRIZ理论实例库,帮助学生学习、使用TRIZ理论解决实际问题。主要是查阅学位论文库、期刊论文,将TRIZ应用案例收集起来,采用数据库整理、存储,便于学生查询。例如,食品烘干机的设计中存在两方面的问题,一方面,新型食品烘干机应既能有效利用能源,同时又能提高产品的质量和产量。从有效利用能源的角度考虑,应采用废气循环的干燥系统,但是,随着废气循环量的增加,干燥速率降低,湿物料的干燥时间增加进而使干燥设备的费用增加。另一方面,从提高产品质量的角度来讲,要求所设计的食品烘干机有较高的干燥速率。由于物料干燥时,湿含量是逐渐减少的,在降低至临界湿含量以前,干燥速率最高,因此,采用低临界的湿含量方法,可缩短干燥时间,提高产品的质量。
对于食品烘干机中存在的问题,用TRIZ理论选择工程参数(用经典TRIZ),要求设计的烘干机有较高的热效率,即能量损失最少,这是欲改善的特征。对应到通用工程参数中,选择22作为改善的参数。欲改善热效率降低的状况,就要充分利用干燥后的尾气中的余热,并确保湿物料的干燥时间不增加,这就是被恶化的特征。
……