推广“技术创新方法”(TRIZ理论),提高学生的创新能力.doc
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1、推广“技术创新方法”(理论),提高学生的创新能力文献标识码:B 前苏联发明家阿奇舒勒(G.S.Altshuller)是一个传奇式的人物,他在14岁时就获得了首个专利证书。从1946年开始,阿奇舒勒对世界各国250万份高水平发明专利进行了系统地分析,总结出人类进行发明创造解决技术问题过程所遵循的40个原理和法则,建立了一个由解决技术问题,实现创新开发的各种方法、算法组成的具有完整理论体系的创新方法,即“TRIZ理论”(TRIZ是Theory of Inventive Problem Solving的缩写)。国内的正式名称为“技术创新方法”。 阿奇舒勒将问题分为常规问题与发明问题。所谓问题,就是技
2、术系统的初始状态与理想状态之间存在距离。解决问题的过程就是使技术系统的初始状态通过一个步骤或多个步骤的变换实现或接近理想状态的过程。如果实现变换的所有步骤都已知,则要解决的问题属常规问题;若至少有一个步骤未知,则该问题属发明问题。“TRIZ理论”关注的是解决发明问题。 “TRIZ理论”引入我国只是近几年的事,但已经逐渐得到国内诸多科研结构、公司和专家的重视。国家科技部于2007年8月13日下发文件(国科发财字2007479号)批准黑龙江省、四川省为“技术创新方法试点省”。 实现自主创新,关键在人才。培养造就大批高素质的具有蓬勃创新精神的人才是高等教育的一个重要目标。因此,推广“技术创新方法”高
3、等院校责无旁贷。 1“TRIZ理论”的基本概念和基本观点 “TRIZ理论”认为:问题来源于矛盾。解决矛盾有两个方法:一是在冲突参数间寻找折衷方案,二是消除矛盾。“TRIZ理论”就是通过消除矛盾来解决问题。 “TRIZ理论”的基本概念有两个:技术矛盾和物理矛盾。所谓技术矛盾,是指在一个技术系统中,当一个参数被优化时,另一个参数就变差,例如计算机中微处理器的工作频率提高(处理速度加快),但产生的热量增多。物理矛盾则是指同一个参数的两个互相对立的特性,如温度的冷与热,几何尺寸的长与短,计算机指令格式是定长的与非定长的。 运用“TRIZ理论”进行发明/创新的关键就是找出矛盾,并分析矛盾是技术矛盾还是物
4、理矛盾,然后利用不同的TRIZ工具,通过类比思考的方式,找到解决矛盾的思考方向,技术进化的过程就是不断解决存在矛盾的过程。 通常一个矛盾将被分解为若干层次的子矛盾,然后再自底向上地解决这些子矛盾。在对矛盾进一步分析的基础上,“TRIZ理论”提出了四个基本观点:(1)较好的技术系统应是在构造和使用维护中消耗资源较少,而能完成同样功能的系统,这是“TRIZ理论”追求的理想目标。(2)在冲突的解决中采用缩小的方法,致力于在系统不变甚至简化的基础上消除系统缺点,完成改进。(3)发明是系统矛盾的解决过程,要避免改进系统的某一部分属性时,使其他某些属性恶化。(4)物理矛盾是“TRIZ理论”需要研究解决的关
5、键矛盾。 对于第一个观点,TRIZ的一个基本观点是“系统是朝着不断增加的理想状态进化的”。技术系统理想状态包括3个方面内容:系统的主要目的是提供一定功能。传统思想认为,为了实现系统的某种功能,必须建立相应的装置或设备;而TRIZ则认为,为了实现系统的某种功能不必引入新的装置和设备,而只需对实现该功能的方法和手段进行调整和优化。任何系统都是朝着理想化方向发展的,也就是向着更可靠、简单有效的方向发展。系统的理想状态一般是不存在的,但当系统越接近理想状态,结构就越简单、成本就越低、效率就越高。理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。 阿奇舒勒将他研究过的20万个发明专利所涉及的发明问题分成五个
6、级别: 第一级“具有明确的解”:利用已知方法继续发展现有技术系统(例如:增加壁的厚度以提高强度)。这个级别的专利占总数的32%。严格来说,这些专利不算发明。 第二级“对现有技术系统的少量改进”:这种改进往往是妥协的折衷解决方案(例如:可调整倾斜角度的方向盘)。这个级别的专利占总数的45%。 第三级“根本性的改进”:运用现有技术实现现有技术系统的重大改进(例如:用鼠标来操作计算机)。这个级别的专利占总数的18%。 第四级“全新的概念”:运用新的技术产生新的一代技术系统(例如:内燃机车取代蒸汽机车,集成电路取代分立的晶体管)。这个级别的专利占总数的4%。 第五级“基础性的发现”:发现新的自然现象(
7、例如:发现X光射线、激光、青霉素、DNA、超导材料等)。这个级别的专利占总数的1%。 阿奇舒勒认为:目前77%的专利属于一级和二级发明。“TRIZ理论”作为可普遍运用的原理和可定义的思维模式,帮助发明者将发明提高到三级和四级的水平。 2TRIZ工具体系 通过对大量发明专利的研究,阿奇舒勒提出了有关发明创造的基本规律。首先,不同领域的发明涉及的理论大部分是被反复利用的;其次,发明的原理和方法往往是融合了各个工程领域的内容;第三,类似的矛盾与解决原理在不同工业及科学领域交替出现;第四,技术系统进化模式在不同科学领域交替出现。 因此,阿奇舒勒设计了一套工具来解决发明问题,具有很强的可操作性。经典的T
8、RIZ工具是:40个发明创造所遵循的原理,表述系统性能的39个通用参数,物场分析法及发明问题的76个标准解法,解决物理矛盾的4大分离原则和11种分离方法等。其中40个发明创造所遵循的原理,是解决技术矛盾的关键。 3教学中推广“技术创新方法” “计算机组成技术”课程为非计算机专业的本科学生开设的一门重要的技术基础课,教学内容主要包括计算机的产生和发展、计算机的基本结构与工作原理、计算机中信息的表示与运算、存储器与存储系统、输入输出技术与外部设备、汇编语言程序设计等。 “TRIZ理论”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。在以往的教学工作中,我们比较重
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