摘要：以“计算机网络”这一课程教学为典型案例，探讨了TRIZ理论应用于创新人才培养的可行性与重要意义。
关键词：创新；人才培养；TRIZ理论；计算机网络
0 引言
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。面对当前国际金融危机带来的大学生就业困难的挑战，为了提高大学生的就业能力，如何高速、高质量地培养学生的工程意识、技术应用能力、职业适应能力、社会适应能力、创新意识和科技创新能力，使之既具备专业知识，又具有较强的实践动手能力、职业适应能力和科技创新能力，成为我国高等教育界研究的一项重要内容。
创新来源于创新能力和创新思维，它反映了事物本质属性和内、外在联系，是一种新颖的、广义模式的、可物化的心理活动，可通俗理解为人们从事创新时头脑中发生的思维活动，具有主动性、目的性、预见性、求异性、发散性、独创性、突变性等特征。创新教育是以培养人的创新精神和创造能力为基本价值取向的教育，是素质教育的一项重要内容，同时也是实现素质教育的基本途径和有效方法。在创新教育过程中，创新能力的培养至关重要。授之鱼、不如授之以渔。在创新能力的培养方面，向学生们传授并使之掌握一套相对系统科学的创新理论，对开拓学生的视野、提高创新能力会大有帮助。
探索提高和培养创新能力的方法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、奥斯本检核表法等。但这些方法在实际表现中并没有预期的好，其主要原因是人们在发明创新中所使用的手段大多是手工的、无正式方法的、不协调的，虽然这些手段可有效地借用跨专业的知识、思维导向和集体智慧，但实质只是一种最好的试错法，所提供的管理模式也不能确保成功，所产生的效果不可避免地要受到团队成员个性和环境的影响。人们在寻找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，只需遵循一定的科学方法和法则，就能迅速实现新的发明创造或解决技术。在这种背景下，创新原理系统体系——TRIZ理论应运而生。
1 TRIZ理论的基本概念与基本观点
TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)由前苏联著名发明家G.S.Altshuller及其同事提出，目的是找出人类在发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。他们研究分析了世界近250万件高水平的发明专利，综合了多学科领域的原理和法则后，建立起TRIZ理论体系，发现了其中一条重要规律：将已有解决方法建立知识库，问题可通过选择类似的方法得到解决(类推)；而对于一些从未遇到过的问题(创新性问题)，也可以从现有专利中总结出设计的基本原则、方法和模式，通过应用这些方法和原则加以解决，同时反过来又可扩展类似问题的知识库。综合运用这些规律，可大大加快人们创造发明的进程，还能得到高质量的创新产品。
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，另一个参数就会变差，例如计算机网络的可靠性与有效性这两个参数，当信息传输所占用的有效资源减少(有效性提高)时接收信息的正确率(网络的可靠性)会降低。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，计算机指令的定长格式与非定长格式。
运用TRIZ理论进行发明创新的关键是找出矛盾，分析矛盾是技术矛盾还是物理矛盾，然后利用不同的TRIZ工具，通过类比思考的方式，找到解决矛盾的思路。技术进化的过程就是不断解决矛盾的过程。
TRIZ理论提出了求解创新问题的工具和方法：
(1)矛盾矩阵和40项创新原则。Altshuller从4万个发明专利中发现只有39个参数可以形成技术矛盾，将它们置于一张表的行和列中构成39×39的矛盾矩阵；并总结了40项创新原则，对每个矛盾分别给出了几项创新原则。研究人员只需根据矛盾直接选用相关原则就可找到解决问题的办法。对物理矛盾，TRIZ通过分隔矛盾加以解决。主要分隔原则包括空间分隔、时间分隔、部分与整体分隔、按条件分隔。
(2)物质场分析与76项标准解决方法。物质场分析是TRIZ对与现有技术系统相关问题建立模式的重要工具。技术系统中的最小单元由两个元素及元素问传递的能量组成，可执行一个功能(功能被定义为两个物质(元素)与作用于它们中的场(能量)之间的相互作用)。为了快速构造物质场模式并解决基于技术系统演化模式的标准问题，TRIZ提供了76个标准建模和解决方法。
(3)ARIZ算法与求解问题步骤。在TRIZ理论中，通过解决创造性问题的算法ARIZ逐步实现问题过程化求解。问题求解包括9个步骤：①分析问题；②分析问题的模型；③描述理想的最终结果；④利用外部物质和场外资源；⑤利用知识库解决物理冲突；⑥如果问题没有得到解决，改变或重新描述问题；⑦分析消除物理冲突的方法；⑧将所求出的原理解具体化；⑨分析全过程的合理性。
2 TRIZ理论对创新活动的支持
创新思维能力的培养与提高是一个漫长的过程，这决定了创造教育是一个由浅入深的实施过程，不能一蹴而就。在传统的创新技术法中，试错法效率低下，而且浪费惊人，其它如联想类推法、反向探求法、组合创新法、知识链接法等过于依赖人的悟性、灵感或个体的心智经验，具有很大的随机性和偶然性，可操作性不强，常人不易获得成功。与以往的传统创新技法相比，TRIZ理论是一种迥然不同的创新方法论，它把创新提升到了方法学的高度，在创新者寻找解决方案的过程中引导他们的思维，寻求简单有效的解决方案，尽快、尽早地剔除复杂而效率不高的解决方案，从而找出更高效的解决途径。因此，TRIZ理论不仅为发明创造提供了一种行之有效的工具和方法，更重要的是TRIZ遵循创新活动的客观规律，为创新思维产生的主体(人)规划一种有利于创新的重要素质和工作方法。学习和领悟这种方法对创新能力培养具有重要意义。
TRIZ理论对创新活动的支持主要体现在：引导设计人员进行创新思维、促使设计人员进行创新思维、帮助设计人员进行创新思维。
TRIZ理论具有以下几个特点：
第一，广泛的适用性。TRIZ理论具有普遍性的创新方法和规律，可广泛应用到多个技术领域。
第二，通用、统一的求解参数。TRIZ理论通过矛盾矩阵对不同问题中所包含的各种矛盾进行统一、明确的描述，在矩阵的每一个节点上找到与该对矛盾相对应的创新原理，然后应用40条创新原理来启发人们寻找解决方案。
第三，规范、科学的创新步骤。TRIZ创新原理提供了统一的创新步骤和思路，即将特殊问题归结为TRIZ的一般性问题，然后应用TRIZ带有普遍性的创新理论和算法寻求标准解法，并在此基础上演绎形成初始问题的具体解。
TRIZ理论已经在欧美和亚洲发达国家、地区的企业得到
广泛应用，大大提高了创新的效率。据统计，应用TRIZ理论与方法，可以增加38％～100％的专利数量并提高专利质量和高达60％～70％的新产品开发效率。韩国的三星电子2003年在67个研究开发项目中使用了TRIZ理论，节约了1.5亿美元，产生了52项专利技术。我国的中兴通讯公司作为国内首家引入TRIZ理论的企业，仅对来自研发一线的25名技术骨干进行了为期5周的TRIZ理论与方法培训，就在21个技术项目取得了突破性进展，6个项目已申请相关专利。
3 TRIZ理论在创新能力培养中的应用
创新理论和实践都证明，创新能力是人的一种潜能，是人人都具有的一种能力，这种能力可以经过一定的学习和训练得到激发和提升。与其他活动一样，创新也具有自身一套内在的规律和方法。熟知和掌握创新规律与原理对于提升创新水平和效率都具有重要的价值。相比其它创新理论，TRIZ理论更具有普遍性、实用性和可操作性。因此，在教学中以TKIZ理论指导创新，是创新教育改革中的一条值得探索的途径。将TRIZ理论应用于教学，可从以下两方面着手。
(1)课堂内，将现有学科知识点与TRIZ理论相结合。
每讲完一个基础理论，进行创新思维技法和思维方法的训练，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，要求学生对基础理论进行发散思维，指出他们想象中的应用，激活他们的创新意识，进而得到创新的成果。例如，“计算机网络”一课中，一个计算机网络应当有三个主要的组成部分：
①若干个主机，它们向各用户提供服务；
②一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；
③一系列的协议，这些协议是为在主机之间或主机和子网之间的通信而用的。
由此可见，计算机网络体系结构划分正好应验了TRIZ理论中40个发明创造原则中的第一个原则“分割原则”：(a)将物体分成独立的部分；(b)使物体成为可拆卸的；(c)增加物体的分割程度。
在讲解完计算机网络的组成时，可以利用第三个原则“局部性质原则”(a.从物体或外部介质(外部作用)的一致结构过渡到不一致结构；b.物体的不同部分应当具有不同的功能；c.物体的每一部分均应具备最适于它工作的条件)来分析计算机体系结构。计算机网络是一个涉及计算机技术、通讯技术等多个方面的复杂系统，网络体系就是为了完成计算机之间的通信合作，把每台计算机的功能划分成有明确定义的层次，并固定了同层次的进程通信的协议及相邻之间的接口及服务，将各层次进程通讯的协议及相邻层的接口统称为网络体系结构。
又如，宽带连接线水晶头制作时，为了避免发生错误，直通线缆的水镜头两端排序可以看到每对的颜色都不同。每对缠绕的两根芯线是由一种染有相应颜色的芯线加上一条只染有少许相应颜色的白色相间芯线组成。四条全色芯线的颜色为：棕色、橙色、绿色、蓝色。这就很好地体现了第32个原则“改变颜色原则”(a.改变物体或外部介质的颜色；b.改变物体或外部介质的透明度；c.为了观察难以看到的物体或过程，利用染色添加剂；d.如果已采用了这种添加剂，则采用荧光粉)。
(2)课堂外，开设第二课堂，强化实训教学。
重视实践环节，提高学生实践创新能力。为此，首先要深化课程设计的改革。实践环节对培养学生的创新能力起着重要作用。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学科的兴趣，对现有的问题提出创新性解决方案。其次进行实验内容的改革，将实验课程分为验证性、综合性、设计性等几类，加强综合性和设计性实验的开设，这些实验不再是书本知识的简单重复，只有加入自己的创新思维才能完成实验内容。实验过程中放手让学生去做，并寻找尽可能多的与实际问题相关的设计性实验，如《计算机网络》一课中的路由算法编程，复杂网络组网等。同时允许实验失败，帮助学生分析原因，结合TRIZ理论中的相关原理总结教训。
结合专业优势，构建第二课堂，积极鼓励学生参与创新活动，支持学生参加各级挑战杯的竞赛活动。例如由计算机网络方面的教师精心研制的创新性和探索性的实验项目，推荐参加项目立项、申报、审批、公示以及学生选修等方面工作，或吸收优秀的本科生参与到教师的课题中来，培养学生学会阅读外文资料，学会查阅和检索最新的文献，收集整理研究资料，在创新实践中培养学生的创新能力。通过第二课堂活动，可在丰富学生生活的同时，激发他们的实际创新能力。
4 结束语
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。以往的教学工作过于重视强调专业知识的传授，缺少科学思维、科学方法方面的引导和训练。因此，在强调创新人才培养、注重提高创新能力的今天，在教育和人才培养体系中推广TRIZ理论，对提高学生对创新活动的认识和对创新方法的把握上，提高自身的创新能力有着重要的意义。有理由相信，当越来越多的学校引入TRIZ理论时，创新型的学生会越来越多；当越来越多的企业运用TRIZ理论时，创新型的企业会越来越多；当越来越多的国人了解TRIZ理论时，创新型的思维会扩散到社会的各个角落。
