时间:2023-03-15 14:56:28
导语:在triz理论论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
【关键词】triz;商业管理;电子商务;冲突
1.引言
在现实的产业现象中,大量企业导入新的生产技术却未必能取得成功,甚至行业技术领先者也未必一定能取得成功,反而有越来越多技术追随者成功的案例。鉴于此,管理研究中逐渐形成很多证据,认为只有技术创新是不够的,还需要其它元素来辅助,而这个需补充的要素逐渐聚焦在商业技术创新上[1]。然而,目前绝大部分有关创新的讨论都是针对工农业生产科技的研究,很少有商学管理创新的内容。
TRIZ是俄文中发明问题解决理论的词头。该理论是前苏联G.S.Altshuler及其领导的一批研究人员,自1946年开始,在分析研究世界各国250万件专利的基础上,提出的发明问题解决理论[2]。近年来,随着TRIZ理论的日趋成熟,其在工程技术领域得以较好的应用,商业管理领域的理论案例研究则相对较少;而在管理问题求解过程中,由于组织资源的有限性、问题的情景依赖性、技术工具的多样性,使得管理问题求解成为一个具有创新性特征的问题解决过程,完全可以利用TRIZ思想和方法解决管理问题[3]。本文以目前企业中存在的电子商务与传统营销方式之间的冲突为例,介绍了TRIZ理论解决管理问题的一般流程和解决方法。
2.TRIZ理论简介
2.1 理想解
TRIZ中的理想解以理想最终解(IFR)的方式在ARIZ中被介绍为:可能的解决方案以最简易的方法和无额外影响的方式获得。阐明理想解可在第一时间找到正确解决问题的方法,通过描述顾客需要或问题产生的根源,理想解可通过想象解决方案寻找到解决问题的突破口[4]。
理想解的提出给设计者提供了方向性的指导,设计者只能尽可能的去接近这一理想状态,但是却始终无法达到这一状态。理想状态模型如下式[6]:
通过该式可知,若增加有用功能和有用功能品质,同时减小有害功能及时间、成本等有害因素,可以使要实现的系统与理想状态不断接近。
2.2 六箱分析法
根据TRIZ理论的描述,整个问题解决过程可以分成3个阶段:问题定义阶段、问题分析阶段和创新性解决方案产生阶段。六箱分析法,是将使用者的特定问题,逐步抽象成TRIZ问题,分析出当前系统要达到理想系统的障碍;然后使用TRIZ工具,求出可以解决现存问题的新系统TRIZ概念,再将产生的概念解逐步具体成使用者需要的特定解。六箱分析法解决问题的一般流程如图1所示。
2.3 冲突理论
冲突是TRIZ理论解决发明问题的结构基础。TRIZ认为每个需要解决的问题都是冲突,当我们想使一些事物改善但同时一些事物会恶化时,问题就产生了,解决问题的常用方法是冲突的折中。TRIZ认为识别冲突是产生非折中创新解的基础。
TRIZ理论将冲突分为3类:技术冲突、物理冲突和管理冲突。技术冲突是指,当系统得一个技术参数改善时,会导致其他的参数恶化,从而影响整个系统功能的实现[7]。企业管理中也充斥着冲突,因此TRIZ中的冲突理论对解决管理创新问题具有特别重要的意义[8]。
技术系统研究的对象与管理系统研究的对象有所不同,前者主要是物的系统,尽管在现代设计理念中更强调人与物的结合;而后者更多的是人与物组成的系统,其中因为有了人的参与使系统变得更为复杂。但是从创新主要是解决冲突的原理来看,两者是有共性的,他们可以建立在共同的、或相似的思路、步骤和方法上,只是技术的创新主要依据的是自然科学的原理;而管理的创新则主要是依据管理科学的原理。
3.案例分析
3.1 问题的阐述
传统的企业销售模式一般为企业在各地拥有一批销售商,在他们的帮助下销售企业产品。每个销售商都拥有一片固定的区域,在这个区域内他们可以直接把企业的产品展示并出售给消费者。但这种销售模式同时也存在一系列的问题:
(1)产品销售渠道过于单一;
(2)若销售商减员了,新雇员很难迅速融入工作;
(3)伪造的企业产品有可能被销售商低价出售,从而损害企业的品牌利益;
(4)如果某位销售商迁移了,企业还有从那片区域失去生意的危险。
传统销售模式带来的这一系列问题,企业可以通过引进电子商务平台来进行解决。电子商务是一种商务活动的新形势,它通过采用现代信息技术手段,以数字化通信网络和计算机装置替代传统交易过程中以纸介质作为信息载体的存储、传递、统计、等环节,从而实现商品和服务交易以及交易管理等活动的全过程无纸化,并达到高效率、低成本、数字化、网络化、全球化等目的[9]。
相对于传统销售模式,电子商务平台的优势在于:
(1)可以联络更广泛的顾客基础;
(2)可以让顾客在他们方便的时候随时订购产品;
(3)节省了中间环节的费用开支;
(4)可以保障企业的品牌效应;
(5)企业可保证完全控制它的供应链。
但是,电子商务平台的实施却会损害销售商的利益。新销售渠道建立意味着销售商生意的转移;再者,如果企业因节省了中间环节费用而使产品降价,销售商将再也难以赢得顾客。
3.2 问题抽象化
由问题的阐述可知企业的理想解是可以无成本的增加销售。
获得理想解的策略可以为:
(1)增加销售额、更低的销售经营成本、基于电子商务策略发展新的顾客基础;
(2)扩大销售商可获利的区域;
(3)降低对单一销售渠道的依赖(仅仅当前销售者);
(4)更好巩固现有的顾客基础。
但阻止企业实施这些策略的原因有:
(1)目前企业大多仅仅使用销售商销售;通过电子商务方式发展新的顾客将会在现有的销售商中产生看法,认为企业抛弃了他们的忠诚、放弃了对他们的支持;
(2)由于原来的顾客基础是基于销售商建立起来的,经由他们的现行销售方式并不能终止;
(3)即使在销售商目前无法涉及的区域使用电子商务平台,也会损害销售商开发潜在新客户的利益;
(4)降低对单一销售渠道的依赖性需要选择电子商务销售渠道,但是电子商务的实施却需要通过销售商基于个人的方式使用,破坏了现行的收入模式;
(5)巩固现有的顾客基础需要销售商与顾客的直接接触和交流;
(6)发展另一个销售渠道可能导致销售商将企业看作竞争者。
经由分析可发现从此商业案例中企业需要提高的有:
(1)扩大他们产品的销售、使用区域;
(2)减少对销售商的依赖;
(3)巩固现存的产品市场。
如果以上的因素提高了,同时会恶化的有:
(1)销售商退出;
(2)如果企业失去了销售商,必将会从现有的基于销售商销售的渠道失去利益;
(3)减少了企业与顾客间的个人互动(目前由销售商影响)。
将上述的冲突映射到TRIZ的管理冲突矩阵中,在本质上与下列参数是相关的。
改进的参数:供应界面、支持界面和生产界面。
企业愿意在新的领域增加其产品销售(供应界面),减少其对销售商的依赖(生产界面),并且巩固现有市场(供应界面)。新系统的支持系统对新系统的成功实施和维持也很重要(支持界面)。
恶化的参数:竞争压力,系统产生有害影响和链稳定性。
执行电子商务系统的结果会影响到的因素:销售商退出(竞争压力);企业从现行市场基础中失去利益(系统产生有害影响);企业减少了与顾客的个人互动,导致顾客流失(链稳定性)。
3.3 问题具体化
将分析得出改进和恶化的管理技术参数导入管理系统冲突矩阵,可得出TRIZ给出的解决问题提示解。针对具体问题选择发明原理1(分割)、3(部分改变)、4(不对称性)和5(组合)进行详细阐述,以提出可能的解决方案,如表1所示。
4.结论
对使用TRIZ理论解决管理方面的问题进行了探讨。介绍了TRIZ理论六箱法解决问题的一般流程和TRIZ分析问题、解决问题的常用工具。利用TRIZ工具对传统企业销售模式和电子商务平台销售模式间所存在的问题进行分析研究,提出了可行的解决方案。
参考文献
[1]贠晓哲.论商业技术的创新基础[J].商业时代,2001, (19):12~13.
[2]檀润华,王庆禹,苑彩云,段国林.发明问题解决理论:TRIZ—TRIZ过程、工具及发展趋势[J].机械设计,2001,7:7~12.
[3]井辉,郇志坚.基于TRIZ的复杂管理问题求解模式研究[J].企业管理,2005,11:155~159.
[4]Ellen Domb.The Ideal Final Result:Tutorial[J].TRIZ Journal,1997,02.
[5]Vladimir Petrov.Progress and Ideality[J].The TRIZ Journal,2006,02.
[6]Toru Nakagawa.A New Paradigm for Creative Problem Solving:Six—Box Scheme in USIT without Depending on Analogical Thinking[J].The TRIZ Journal,2007,01.
[7]田昕,任工昌.基于TRIZ理论的管理系统冲突研究[J].机械设计与制造,2006,11:160~162.
[8]张东生,徐满,袁媛.基于TRIZ的管理创新方法研究[J].科学学研究,2005,12(23):264~269.
[9]顾穗珊,毕新华.电子商务与现代物流管理[M].北京:机械工业出版社,2007.
关键词:TRIZ理论;毕业设计;最终理想解;技术矛盾;物理矛盾
作者简介:刘训涛(1975-),男,山东鄄城人,黑龙江科技学院机械学院,副教授;吴卫东(1967-),男,江苏沛县人,黑龙江科技学院机械学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150027)
基金项目:本文系黑龙江省高教学会“十二五”规划课题“TRIZ理论在本科教学中的应用与大学生创新能力培养的研究”(项目编号:HGJXHC110906)、黑龙江省新世纪教改项目“TRIZ理论在机械工程专业毕业设计中的应用与实践”(项目编号:6621)、黑龙江科技学院青年才俊资助项目的研究成果。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)07-0170-02
随着高校扩招,大学招生人数逐年增加,但是教师的人数却变化不大,指导毕业设计的师生比逐年降低,教师一般一年要指导6~8个本科生,高职称的教师甚至要指导13~14人的毕业设计。由于机械设计的自身特点,指导教师很难每年均给出全新的课题,导致很多毕业设计题目、设计内容雷同甚至与前两年完全一样。同时由于传统的毕业设计过程管理松散,学生毕业设计又与找工作时间重叠,还有些学生利用最后一学期上驾校、考驾照,学生实际投入到毕业设计的时间有限,所以学生毕业设计存在一定的突击、抄袭、拷贝,甚至花钱请人完成的现象。虽然各高校先后开展了论文工作,但是仍然无法保证学生毕业设计的创新性、独立性。学生毕业设计质量逐年下降,甚至有些人认为应该取消本科生毕业论文答辩。针对本科毕业设计存在的问题,尝试将TRIZ理论引入到毕业设计中,在师资队伍、毕业设计选题、开题答辩、结构设计与过程管理中采用TRIZ理论融入模式开展教学,经过三年多的教学试验,取得了一些成绩。
一、TRIZ理论师资队伍建设
教师在毕业设计中与学生接触最多,既是学生毕业设计质量的监督者,又是设计方法、绘图技巧的直接传授者,所以教师在本科生毕业设计中起着至关重要的作用,教师的业务能力和专业水平在很大程度上决定了学生毕业设计的质量与成败。学校鼓励教师逐步提高自身学术修养,在职完成博士研究生学习,积极参加省内重点高校精品课程的盯课任务,积极到工厂、实验室挂职锻炼,积极开展各种教研与科研活动。利用黑龙江省优越的TRIZ理论学习与推广环境,有计划的开展教师TRIZ理论培训,聘请亿维讯的TRIZ理论讲师为教师进行软件及理论培训。选派多名教师参加国家科技部、黑龙江省科技厅组织的由俄罗斯、德国以及国内TRIZ理论专家讲授的师资培训班,并利用教研室活动时间,不定期的开展TRIZ理论学习与实践情况交流,共同探讨学生创新能力形成发展的规律,为创新教育提供最直接、最深刻的体验。[1]组建起一支业务素质高、爱生、敬业,同时又了解TRIZ、喜爱TRIZ、研究TRIZ的教学团队,为TRIZ理论在本科毕业设计中的应用奠定师资基础。
二、TRIZ理论在毕业设计中的应用
毕业设计过程是实现本科培养目标的重要阶段,是学生毕业前的最后学习阶段,是对学生大学四年学习的总体检验与综合运用,是学生综合素质与工程实践能力培养的最后一里路程,也是本科生毕业及学位资格认证的重要依据,更是衡量高等学校教育质量与办学效益的重要评价内容。[2]毕业设计过程一般包括课题选择、任务书下达、毕业实习、开题答辩、中期答辩、图纸绘制与说明书撰写、毕业答辩几个过程。通过TRIZ理论融入式教学法的实施,将TRIZ理论融入到毕业设计的各个环节,提高了学生毕业设计的质量。
1.TRIZ理论在选题中的应用
选题是做好本科毕业设计的第一步,选题是否正确得当,将直接关系到学生毕业设计知识的学习量、实践与创新能力的培养水平,是关系到学生毕业设计成绩的重要步骤。由于教师指导的学生多,同时参与指导毕业设计的青年教师比重大,实践经验较欠缺,导致许多教师无奈之下选用陈旧的课题或者兄弟院校的毕业设计题目,毕业设计选题缺乏创新,有的甚至不科学,更无法发挥学生的潜能,无法开展学生实践与创新能力的培养。为了克服以上困难,在选题时力争密切联系科研、生产、实验室建设实际,力争产、学、研结合,努力增加课题的实用性。尽量选择教师自身熟悉的科研、学术研究课题,力求将教师承担的国家、省(部)、厅(局)级科研课题,以及企事业单位委托课题、校内基金课题和自拟课题与学生的毕业设计挂钩,让学生参与到教师的科学研究中,早一步体验科研实际。[5]在课题选择时,应用TRIZ理论进行产品S进化曲线分析,研究机械产品的发展阶段,寻找机械产品现阶段存在的矛盾,从而确立待选课题,并尽量使课题处于TRIZ理论1到4级发明阶段,力争做到选题科学、合理、新颖、先进。另外,要激发学生开展毕业设计的兴趣,培养学生独立自主创新的能力。通过三年的实践,本科毕业设计题目更新率、题目可操作性、对学生自主创新能力培养均有显著提高,如图1所示。
黑龙江科技学院机械设计专业有学生152人,有专任教师16人。通过TRIZ理论在选题阶段的应用,毕业设计题目更新率由原来的53.6%增加到了93.5%,课题和教师的科研与研究课题相衔接率逐年增加,由2009年的35.6%增加到63.4%。毕业设计知识点逐年增加,涵盖了机械设计中的理论知识与实践知识,设计包括机械结构设计、方案选择、结构力学分析。使学生通过毕业设计学会了方案制定、材料选择、结构设计、零部件强度校核、电机选择、手册查找、工艺及热处理方案制定等多方面知识。毕业设计的可操作性明显提高,教师指导难度降低,毕业设计中创新设计题目由4.35%提高到36.7%。通过科学选题增加了学生毕业设计的信心和动力,让学生在综合知识运用上更加自如,更能够激发学生潜在的创造能力。
2. TRIZ理论在开题中的应用
开题报告的撰写是学生在毕业实习后,依据教师给定的设计题目和实习阶段收集的资料,对毕业设计课题国内外发展现状的综述、机械产品结构设计方案选择、课题开展计划制定、设计目标及参考文献的撰写。[4]鼓励和引导学生在开题阶段使用TRIZ理论。应用TRIZ理论进行九屏法分析,研究课题的系统、子系统、超系统,以及系统、子系统和超系统的过去、现在与未来系统,查找整个系统以及操作区中可利用的资源,找出要解决的问题,通过对问题的抽象,运用TRIZ理论建立矛盾。如果是技术矛盾(即一个参数改变引起另一个参数的“恶化”),依据矛盾矩阵表和40个创新原理查找解决方案;如果是物理矛盾(对一个参数提出两种不同的要求),采用时间分离、条件分离、空间分离、整体与部分分离原理进行解决,或者通过对结构进行物-场分析,应用标准解查找解决方案,并利用PRO/Innovator的专家评价系统或者机械系统设计中学到的方案选择原则对各个方案进行打分,选择最优的设计方案。各年开题报告撰写中技术创新方法的应用情况如图2所示。随着黑龙江科技学院TRIZ理论选修课程的开设,学生对TRIZ理论的了解逐渐增加,在开题报告中应用TRIZ理论的数量逐年增加,开题报告的质量也有明显的提高。[2]
3.TRIZ理论在结构设计中的应用
TRIZ理论的核心思想是通过重新定义问题,建立最终理想解;通过系统思考来充分利用系统内部和外部的资源,不折中、不妥协,创造性地解决问题;通过工具和方法来寻找创新规律。[3]在结构设计阶段,学生首先对设计中遇到的问题形式进行描述,并将其转换为技术形式与发明形式;然后应用功能分析对关键部件结构进行分析,通过鱼骨图查找当前结构的问题节点,应用小人法、金鱼法对结构进行分析,通过S进化曲线的分析,确定产品所处的技术进化阶段,选择相应的TRIZ理论工具,确定结构的最终理想解(ideal final result,IFR),明确努力方向,保证在问题解决过程中沿着此目标前进并获得最终理想解,从而避免传统创新设计方法中缺乏目标的弊端,提升创新设计效率。应用ARIZ(Algorithm for Inventive Problem Solving)算法、进化法则、知识库、效应库、结构库、专利地图(国内专利库、欧美专利库),从专利规避角度出发,开展机械运动、机械动力、机械结构及机电结合等详细设计,[1]具体应用过程如图3所示。
通过TRIZ理论的应用激发学生的联想思维、想象思维、灵感思维,进而提升了本科毕业设计的质量。学生毕业设计图纸、说明书中重复率明显下降,创新点逐年增加,部分学生还将毕业设计成果申请了实用新型专利,通过毕业设计不仅锻炼了学生的工程实践能力,激发了学生的创新热情,同时还发掘了学生自主创新的潜能。
三、TRIZ理论在毕业设计管理中的应用
传统的毕业设计均是在设计初规定好最后答辩时间,学生只要在答辩日期前提交毕业论文和图纸就可以,但由于现代科技的发展,以及往届生的口口相传,很多学生在网上购买毕业设计、或者直接拷贝工厂图纸和往届毕业设计。而在整个毕业设计期间,很少有学生进行认真的设计、甚至很少有人思考与毕业设计有关的内容。有的指导教师甚至在整个毕业设计周期都见不到学生,学生也都是在毕业设计的最后几天连夜突击,毕业设计质量可想而知。学生在毕业设计中知识的学习,创新思维能力的培养更是无从谈起,毕业设计甚至成为教师和学生的共同心病。
课题组应用TRIZ理论动态化、周期化和分割原理,将毕业设计的考核分割量化,将毕业设计考核由一点单一考核变成多点分段动态考核。教研室教师集体制定各考核点,学生最后的毕业设计成绩由各个考核点成绩组成,改变了过去一次答辩定成绩的做法,加强了过程管理。用分割法将毕业设计成绩分割成毕业实习、开题答辩、中期答辩、教师定期指导、最后答辩几部分(见表1)。在毕业设计之初就列出每一部分考核的具体时间,让学生根据阶段考核时间表自动校正自己的毕业设计进程,同时每个阶段考核都由教研室组织教师进行成绩评定,并将成绩立即公布,任何一部分成绩不合格均不允许参加毕业答辩。通过两年的实践,学生技术文件质量普遍提高,学生毕业设计进程普遍加快,学生参与毕业设计的热情普遍增强,学生应用到毕业设计中的精力和时间增加,创新的结构增多,抄袭现象减少,学生集中突击情况不复存在,学生毕业设计质量明显提高。
四、结论
毕业设计既是对学生大学四年学习知识、实践动手能力的检验,又是学生自主创新能力、工程素质的集中综合培养。毕业设计囊括了实习、开题、产品结构设计计算、图纸绘制、论文撰写、论文答辩等过程。通过在本科毕业设计中引入TRIZ理论强调了学生的主体地位,激发了学生的创新热情,培养了学生的创新能力,避免了学生毕业论文的抄袭现象,克服了毕业设计题目雷同问题,提高了学生毕业设计的效率和质量。部分学生还将毕业设计内容申请了国家实用新型专利,也提高了学生的就业率。通过毕业设计实践,机械设计专业连续三年在学校毕业设计专项评估中名列第一,就业率连续三年名列学校前茅,2012年黑龙江科技学院亦荣膺“全国高校就业50强”,毕业生受到了用人单位的一致好评。
参考文献:
[1]马苏常,王健民,王宪成.应用TRIZ理论提升职技高师学生毕业设计创新能力的探索[J].职业技术教育,2009,(32):79-81.
[2]刘训涛,赵存友,徐鹏.TRIZ理论与大学生创新能力的培养[J].高教论坛,2011,(3):29-30.
[3]刘训涛,曹贺,陈国晶.TRIZ理论及应用[M].北京:北京大学出版社,2011.
关键词 机械设计基础;创新能力:TRIZ理论
中图分类号 G642.0
文献标识码 A
文章编号 1005-4634(2012)05-0081-03
0 引言
《机械设计基础》是天津城市建设学院非机类专业学生所学的一门专业基础课,主要研究机械的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法,具有较强的理论性、实践性和应用性。现代社会需要具有创新能力的人才,所以结合天津城市建设学院非机类专业特点,并针对本课程特点,提出具体的改革方式来加强学生创新能力的培养。
1 《机械设计基础》课程中存在的问题
《机械设计基础》课程通常采用课堂教学、实验和课程设计方式实施教学。如今的教学中存在以下问题。
1)教学内容多,课时少;
2)教学模式比较陈旧,现代教育手段得不到正确使用;
3)学生的自主性和创新性差;
4)实验教学环节重理论、轻实践;
5)学生对课程设计的重视度不够、依赖性强,无创新性。
总体而言,现在的学生会背书、有技能,但缺乏创新能力。因此,在《机械设计基础》课程教学中,培养学生掌握设计的基本原理和最新方法,还应注重培养学生的创新能力。创新思维的探索在国内外从没有停止过,并已取得许多可喜的成果,如试错法、头脑风暴法、形态分析法、焦点对象法、多角度思考法、检核表法等。但上述创新方法基本以心理机制为基础,且逻辑性不严密。TRIZ是前苏联G.enrich S.Altshuller和他的同事,经过50多年对数以万计的专利文献和自然科学知识进行研究、整理和归纳,最终建立的一整套系统化的、实用的、解决发明问题的理论和方法体系。TRIZ理论的原理、法则、程序、步骤、措施等,来源于人类长期探索与改造自然的实践经验的总结,具有严密的逻辑性,而且应用的有效性较高。ZLOTIN把知识从0级到4级分为了5个等级(0级最低,4级最高),不同级别的知识可以用于解决不同级别的问题,如表1所示。使用TRIZ理论解决问题时,其步骤如图1所示。
2 《机械设计基础》课程改革措施
充分考虑天津城市建设学院教学的实际情况和本课程特点,基于TRIZ,对《机械设计基础》课程提出具体的改革措施。
1)优化教学内容,构建培养创新能力的教学体系。(1)选取来源于现实生活的教学素材,并使教学内容贴近非机类各专业方向;(2)传统和现代技术手段相结合,注重教师的引导作用,采用学生的融入式教学;(3)融入TRIZ理论,如讲解齿轮机构在当今国内外的发展状况时,引导学生采用TRIZ理论中40个发明原理中的问题模型进行分析:应用最广的是直齿渐开线齿轮,但其寿命短、承载能力有限。因此,人们尝试在同样厚度的齿轮上,增加接触线长度的斜齿,即斜齿轮。但斜齿轮在传动过程中,易产生对传动系统不利的轴向分力,所以,诞生了人字齿轮,可是人字齿轮的加工复杂。同时,讲解齿轮机构的设计及其在生活中的应用时,穿插TRIZ理论及其有关的创新实例,并让学生在课堂及课后应用TRIZ理论进行思考,启发学生在原有基础上不同角度的创新。
2)优化实验内容,培养学生创新能力。(1)组织学生拆装与专业相关的机器,为学习专业课打下良好基础;(2)开设创新性和综合性实验…,如机构创意设计实验,主要对常见的机构进行创意组合,由学生自己设计机构用途和机构简图,再根据其机构简图搭建机构,并分析其合理性。在实验中,学生可使用TRIZ理论中的合并、分割、嵌套、替代等发明原理,解决设计的机构如何达到机构功能的要求;(3)从各自专业出发,鼓励学生构想出一些新的机构、机器或对现有机器的不合理部分提出改革设想,然后进行设计并付诸实施。
3)改革课程设计的教学模式,加强学生创新设计能力的培养。(1)组成兴趣设计小组,让学生在设计过程中对现有的问题提出创新性解决方案;(2)TRIZ理论中的39个标准工程参数与机械产品有着非常密切的关系,所以,课程设计中要以学生为主,教师只起指导作用,引导学生将TRIZ理论中的39个标准工程参数应用到课程设计中,为以后的实践性工作打下基础;(3)重视答辩。
4)构建第二课堂,培养学生的创新能力。结合专业优势,鼓励学生积极参与教师课题和各级挑战杯及创新大赛。(1)参与教师课题,使学生接触学术发展的尖端知识,并增加他们的求知欲和探索欲;(2)对于各种竞赛活动,采用自主研究模式,即由教师指导学生应用TRIZ理论提出问题和解决问题,搜集资料制定研究计划,最后提交研究成果(论文或生产成品)。自始至终,指导教师不应直接参与其中,更不应把自己的观点强加给学生,只在必要时给予一定的技术指导。
在参加天津市高校第二届机械创新设计大赛的时候,学生提出问题:出门需带东西多时,只有拉杆箱和塑料袋为伴,可是塑料袋提东西重了手会疼,拉杆箱拖东西轻松,但是不方便携带。这个问题属于TRIZ理论中的物理冲突,即为了实现某种功能,一个子系统或元件应具有一种特性,但是同时出现了与该特性相反的特性。现在要求既能载重物,又要携带方便。在TRIZ理论中,Mann曾经提出:解决物理冲突的分离原理与解决技术冲突的发明原理之间存在关系,对于一条分离原理,可以有多条发明原理与之对应,如表2所示。
所以,上述问题属于时间分离,根据表2中的发明原理15动态化:使一个物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整,以达到优化的性能。按照此原理,学生设计了多功能小拖车,铝合金材料,折叠前尺寸为95×35cm,折叠后尺寸为40×35cm,如图2所示。小拖车功能如下:
(1)拉杆的伸缩设计(如图3)。伸缩设计可自由调节拉杆长度,当老人使用时,调节到拐杖的长度,用于老人暂时的站立休息;
(2)底板旋转设计(如图3)。底板沿水平面旋转90度与拉杆成一条直线,拖车可被折叠;
(3)底板腿的伸缩设计(如图4)。底板腿的伸缩设计使拖车折叠成小板凳,走路累的时候可以坐在上面休息。
3 结束语
将上述改革措施应用到天津城市建设学院各专业的《机械设计基础》课程教学中,经过近两年的实践,取得了良好的效果。
1)充分调动了学生学习《机械设计基础》课程的积极性和求知欲,提高了教学质量;
2)提高了学生分析问题与解决问题的能力,为专业课程的学习打下了良好的基础;
TRIZ创新方法是目前我国正在大力推广的一种以解决技术矛盾为基本手段,以实现技术系统进化为目标的结构化技术创新方法。为有效解决技术系统中面临的矛盾,TRIZ创始人Althsuller及其团队在分析40000份高水平专利的基础上,总结提炼了当时领先行业中常用的发明诀窍,即矛盾矩阵和40条发明原理[4-5]。作为TRIZ的核心工具之一,矛盾矩阵和发明原理的应用备受关注。人们将其面临的具体问题抽象成通用技术矛盾之后,查询矛盾矩阵即可找出有效解决当前矛盾的发明原理,将发明原理具体化便得到问题的最终解决方案。然而,由于冲突参数的确定需要很高的分析能力,选取的参数往往存在歧义,而且每条发明原理的具体实施方式多种多样,因此有效应用发明原理并非易事[6]。需要多年的训练和经验积累。
文献[6]通过对TRIZ的矛盾矩阵和40条发明原理的深入分析,认为TRIZ发明原理的精髓就是进行某种变换。但已有研究均未直接探讨40条发明原理所包含的核心变换,这就导致它们无法准确剖析各条发明原理涉及的本质变换过程,致使发明原理在操作对象、变换方法等方面仍然存在很大的模糊性。利用可拓学中的可拓变换方法刻画和分析TRIZ发明原理所包含的关键变换,较之现有研究,该方法可以直观地描述发明原理所涉及的变换过程,从而为人们提供实施发明原理的切入点。从形式化的角度分析和研究40条发明原理包含的核心变换,对于推进TRIZ理论体系的规范化、形式化进程及基于形式化的创新软件开发工作而言也是不无裨益的。该文从可拓变换和基元两个角度准确而详细地描述各条发明原理的核心信息,以便为人们寻找实施发明原理的切入点提供一定的参考依据。部分发明原理在本质上就是标准的可拓变换,而其他发明原理,则要么是对多种可拓变换的组合,要么是对某种可拓变换的特殊应用。
文献[7]从矛盾分类与研究对象的差异、理论基础的差异、方法体系的差异对TRIZ和可拓学进行了比较,并从解决矛盾问题的哲学思想、物质-场理论与基元理论、创新原理与可拓推理等方面分析了TRIZ与可拓学的内在联系,认为可拓论关于矛盾的分类是抽象的,更具一般性,研究对象是一般意义上的主客观矛盾问题与主观矛盾问题,研究目标是描述事物拓展与创新规律,抽象人类解决矛盾问题的过程和方法,提高计算机人工智能水平;从研究对象和研究目标来看,可拓创新方法具有较TRIZ更为宽广和系统化的理论基础;从解决矛盾问题的方法上看,可拓创新方法更具一般性、概括性。
综上对比研究可见,可拓创新方法与TRIZ方法是在不同的国度,都经过长期的努力分别发展起来,它们具有互补性。可拓创新方法比TRIZ创新方法更具一般性,不但包括可拓变换方法,还有拓展分析、共轭分析、可拓集合等方法,应用领域更广,适合于解决各领域创新中的矛盾问题。可拓创新方法比TRIZ方法有更广泛的应用范围、更多的使用方法和更坚实的理论基础。本文将介绍可拓创新方法的方法体系及其基本特征,并综述其应用研究进展。
1可拓创新方法体系及其基本特征
可拓创新方法特别适合于解决各种类型的创新(如产品创新、技术创新、组织创新、管理创新等)中遇到的矛盾问题。近年来,可拓学研究者们探索建立了可拓创新方法体系[3],分析了其基本特征。
1.1可拓创新方法体系
可拓创新方法体系如图1所示。
1.1.1拓展分析方法
在创新过程中,会遇到各种各样的矛盾问题,只有把问题所涉及的事物看成可以拓展的,才能找到解决矛盾问题的多种途径。为使解决矛盾问题的过程形式化、模型化,在此用基元作为描述物、事和关系的形式化工具,建立了表达事物拓展规律的拓展分析方法。该方法可以使人们摆脱习惯领域的束缚,更是利用计算机解决矛盾问题、提高机器智能的重要方法。1)发散分析方法。一个对象有多个特征,一个特征又可以为多个对象所具有,一个量值也可以为同一对象的多个特征所具有或多个对象的同一特征所具有。其要点是从一个基元拓广到一个基元集合。该方法把人的创造性思维的发散过程形式化,为发散思维的形式化研究提供了合适的工具。
2)相关分析方法。任何研究对象都不是孤立的,都会与其他对象有着千丝万缕的联系。相关分析方法是一种把系统中的基元及其相关关系作为整体进行分析的方法。相关性是基元间产生传导作用的原因,只有进行充分的相关分析,才不至于在解决矛盾问题的同时,引发新的更严重的矛盾。
3)蕴含分析方法。蕴含分析方法是利用对象间的蕴含性,研究对象间的传递关系的有效方法。当某些对象间具有相关关系时,其变换间具有蕴含关系。如果对象间形成相关树,则其变换间必形成蕴含树。这是对对象间关系的复杂性和相关性的一种形式化、定量化分析。
4)可扩分析方法。研究对象可分解、可扩缩,两个以上对象可组合的性质称为可扩性。可扩分析方法用于研究某对象组合、分解或扩缩的各种可能性。从创造学的角度,组合、分解、扩缩都是创造。在解决矛盾问题的过程中,巧妙地运用这些方法,可以为解决矛盾问题提供更多的思路。
1.1.2共轭分析方法
无论是产品创新,还是技术创新、组织创新等,都离不开对事物的分析。从不同角度分析事物,会得到不同的创新方案。在可拓学中,建立了从物质性、系统性、动态性和对立性(统称为共轭性)4个方面分析物的方法,称为共轭分析方法。该方法利用物元和关系元作为形式化工具,可以对物的“虚部、实部与虚实中介部”、“软部、硬部与软硬中介部”、“潜部、显部与潜显中介部”、“负部、正部与负正中介部”进行形式化分析,通过对物的各共轭部及其相互关系和相互转化的分析,可以得到解决矛盾问题的多种策略。共轭分析方法为人们全面分析物的结构提供了新的视角,也是某些解决矛盾问题的奇谋妙计的源泉。共轭分析方法立足于整体论与还原论相结合的思想。
1.1.3可拓变换方法
可拓变换是创新的工具和手段。在对变换的研究中,既要讨论其变换的形式,也要讨论变换的主体,变换的方法、工具、时间和地点,即需要从定性和定量两个角度去研究变换的形式和内涵;既要研究直接的变换,也要研究间接的传导变换;既要研究数量的变换,也要研究特征的变换和对象本身的变换;基于研究对象间的相关性,还必须研究传导变换的形式、内涵和传导效应。从变换的方式考虑,可拓变换方法包括基本可拓变换方法、变换的运算方法、变换的复合方法和传导变换方法。从变换的对象考虑,可拓变换方法包括论域的变换方法、关联准则的变换方法和论域中的元素的变换方法。如果变换的对象是物,根据物的共轭分析,可拓变换方法还包括共轭部的变换和共轭部的传导变换,称为共轭变换方法。对可拓变换方法的研究,结合关联函数的建立方法,为把解决矛盾问题的过程形式化、定量化提供了可操作的工具。
1.1.4可拓集合方法
可拓集合方法是从动态的、转化的角度对研究对象进行分类、识别和聚类的方法。可拓集合是以可拓变换和关联函数为基础的集合。针对不同的可拓变换,可拓集合有不同的可拓域和稳定域,就有不同的分类、识别和聚类形式,它形式化、定量化地揭示了矛盾问题的转化过程和转化结果,使分类、识别、聚类具有动态性和可转化性,更符合人类的思维模式和实际情况。
1.1.5优度评价方法
优度评价方法是综合多种衡量条件对某一对象、方案、策略等的优劣程度进行综合评价的实用方法。优度评价方法用关联函数来计算各衡量条件符合要求的程度,由于关联函数的值可正可负,因此这样建立的优度可以反映一个对象利弊的程度,使得评价更符合实际。优度评价方法包括一级优度评价和多级优度评价。一级优度评价方法中,衡量指标不分级;多级优度评价方法应用于衡量指标很多的情形,首先要对衡量指标进行分级,再对各级衡量指标赋予权重,从而对评价对象进行的综合评价。
1.1.6可拓创意生成方法
创意的产生是一个创造性的思维过程,它遵循“菱形思维模式”,即“先发散,后收敛”的模式。对于其发散的过程,一般人认为是比较难以把握的,似乎没有规律可循。实际上,在进行了恰当的问题界定之后,利用拓展分析、共轭分析和可拓变换,可以用形式化的方法,甚至借助计算机形成多种创意思路。这是发散过程的一种非常可行的形式化方法,对创意的产生有极大的帮助[8]。
对创意生成的研究,目前重点研究了解决不相容问题的创意生成方法和解决对立问题的创意生成方法,提出了创意生成的“三部曲”,即“拓展-变换-评价”,可以告诉人们创意从何而来、如何获得以及如何确定满意可行的创意[9]。可拓创意生成方法首先用可拓学中的基元形式化体系把问题用规范的形式表达,然后按照一定的程序进行拓展、变换和评价,可以借助计算机辅助完成,可操作性强。
1.2可拓创新方法体系的基本特征
可拓创新方法体系是在可拓学的思想和理论指导下产生和形成的,其基本特征如下。
1)形式化、模型化特征。为了使人们能够按照一定的程序进行创新,为了让计算机帮助人们生成创新方案,可拓创新方法采用形式化语言表达事、物、关系和问题,建立问题的可拓模型,表达解决问题的过程,表达量变和质变的过程以及临界状态,表达生成策略的过程和奇谋妙计。它是用符号方式反映研究对象内在关系的模型,因而是一种抽象模型。
2)可拓展、可收敛特征。在一定条件下,任何对象都是可拓展的,拓展出来的对象又是可收敛的,这是可拓创新方法体系的重要特征,它符合人类解决矛盾问题的“发散收敛”的思维模式,称为菱形思维模式。多级菱形思维模式表达了“发散收敛再发散再收敛”的过程。由于人们的创造性思维过程包括发散性思维和集中性思维,所以它将可以作为研究思维过程,特别是创造性思维过程的形式化工具。
3)可转换、可传导特征。可拓创新方法可用于研究事物的质与量的可变性、“是”与“非”的可转化性,不仅研究直接变换和变换的形式化,而且研究变换的传导作用。用形式化、定量化的工具研究化不相容问题为相容问题的创意生成、化对立问题为共存问题的创意生成,以及传导矛盾问题求解,是可拓创新方法体系的重要特征。
4)整体性、综合性特征。可拓创新方法体系中的共轭分析方法,既体现了中国古代的系统观和整体论的思想,也结合了还原论的分析方法;基元概念体现了质与量的有机结合,利用全征基元又可从整体的角度分析事物;在可拓集合中,用关联函数值的变化表达了量变与质变的过程,而对论域的变换又体现了从整体的角度处理矛盾问题的思想。因此,该体系具有整体性、综合性特征。
2可拓创新方法应用研究情况
经过多年的研究,可拓创新方法已逐步成熟,目前已在工程技术领域、信息科学与智能科学领域、经济与管理领域等得到广泛的应用,已在机械、建筑、日用品等的产品创新、技术创新、管理创新、组织创新等方面发挥重要作用,承接了相关的863项目、国家自然科学基金项目、各省市基金项目及科技计划项目等多项,发表了多篇论文论著,取得多项著作权和专利。
2.1论著情况
据不完全统计,国内有375家期刊发表了关于可拓学的论文,作者单位包括中国科学院、清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学、浙江大学等200多家;仅2008年和2009年,有关可拓学的国内期刊论文共发表679篇;有关可拓学的博士、硕士学位论文共257篇。这些论文中,约90%是可拓创新方法在各领域应用研究的成果,包括在机械产品智能化设计、建筑设计、产品创新概念设计、智能控制、智能检测、管理等众多领域的应用[10-20]。详见可拓学网站http:∥web.gdut.edu.cn/~extenics/的“学科成果”栏目。研究者已将可拓创新方法应用于多个领域的矛盾问题处理与创新研究,据不完全统计,已在科学出版社等出版了30多部相关专著,如文献[3]、[8]、[21-32]等。
2.2承接项目情况
据不完全统计,截至2011年,国家自然科学基金资助的有关可拓学的研究项目50项,涉及信息科学部、工程与材料科学部、管理科学部、医学科学部、地球科学部、生命科学部等,研究者们将可拓创新方法与自己的研究领域相结合,取得多项创新性成果,同时也发展了可拓创新方法。如清华大学李健的“产品和工艺设计协同问题求解研究与实现(1996)”,广东工业大学蔡文的“可拓营销方法(1999)”,浙江工程学院李仁旺的“基于可拓学的CPC产品开发过程族建模理论与方法研究(2002)”,浙江大学徐保根的“基于可拓工程的土地可持续利用策略集生成方法研究(2002)”,中国科学院杨国为的“基于物元动态系统分析的智能化模型化概念设计研究(2003)”,浙江工业大学赵燕伟的“基于可拓逻辑的产品族适应性设计理论与方法(2005)”,哈尔滨工业大学邹广天的“可拓建筑策划与设计的基本理论及其应用方法研究(2006)”,广东工业大学杨春燕的“获取变化知识的可拓数据挖掘理论、方法及其实证研究(2006)”,东北大学于亚新的“面向案例的跨媒体信息检索技术的研究(2007)”,武汉大学胡宝清的“可持续水资源管理的可拓模糊量化方法研究(2007)”,中国科学院研究生院李兴森的“数据挖掘获取的知识的智能化管理研究(2008)”,南昌大学邓群钊的“循环农业模式可拓生成理论与应用研究(2008)”,大连理工大学徐凌的“基于SD-EBC及可拓分析的战略环境评价方法研究(2008)”,中国科学技术大学卢荣德的“霍山石斛光声智能检测及其光合过程最适化控制(2009)”,中国科学院研究生院张玲玲的“领域知识驱动的深层知识发现研究(2010)”,南京航空航天大学王体春的“面向大型复杂产品概念设计的知识可拓重用关键技术的研究(2010)”,华南理工大学靳学舟的“基于可拓Petri网络的复杂动态城市公交调度建模及仿真(2011)”等。从这些项目可以看出,可拓创新方法已得到广泛应用。另外,研究者还承接了相关的863项目(如青岛大学杨国为教授承接的“鞋类产品和谐智能计算机辅助概念设计(CACD)系统研究”)、多项各省市基金项目和科技计划项目等。
2.3取得的软件著作权和专利情况
可拓创新方法是形式化定量化研究各领域创新过程中的矛盾问题处理的有效方法,这恰是可拓创新方法可以软件化的前提。随着可拓逻辑研究的进行,自2005年召开第一次可拓软件研制研讨会至今,已有多领域的可拓软件面世,如可拓策略生成系统软件、可拓数据挖掘软件、可拓设计软件等。另外,随着可拓控制、可拓检测等研究的开展,很多学者也开始应用可拓创新方法研究硬件产品的开发,也获得不少相关专利。在可拓软件研制研讨会上演示过的部分可拓软件如表1。据不完全统计,已获得的软件著作权情况如表2,已获得(或已申请)的专利情况如表3。
经过多年的发展,玉柴集团打造了发动机产品和工程机械产品两条产品链的优势,构筑了发动机、工程机械、物流汽贸、零部件、能源化工、专用汽车等六大优质板块。集团位列中国企业500强排行榜第215位,中国制造业企业500强第108位,中国500最具价值品牌第107位,中国机械500强企业第19位。2011年,玉柴集团销售收入429.21亿元,为“十二五”打造“千亿元玉柴”提供了坚实基础和保证。
玉柴集团科协现有委员39人,会员1500多人,下设学术部、培训部、外联部、发展部、财务部等职能部门,并根据玉柴产业布局,细化协会板块、细分职责管理。
多年来,玉柴集团科协在自治区、玉林市科协的指导下,在集团党政领导和广大科技工作者的大力支持下,紧紧围绕企业技术进步、经济效益提高,广泛开展“讲理想、比贡献”活动,大力推进创新方法推广应用工作,积极开展各类学术交流活动、学习考察活动等,为企业培养了大批专业技术人才,逐渐成为推进企业技术创新的重要载体,为企业的生产发展和科技进步做出了积极的贡献。
一、周密部署 精心组织
成立于2011年4月26日的玉柴集团科协以技术创新为动力,以促进企业持续发展为目标,把“讲、比”活动作为工作切入点,制订了活动总体方案,出台了《项目管理奖励办法》,确保活动有序、有效开展。
玉柴集团每年除拨专款作为科协日常活动经费外,还拨款200万元作为科协“讲、比”活动的项目奖励基金,鼓励科技工作者主动发现问题,积极组织项目攻关,使玉柴科技人员的创新工作岗位化、常态化,充分激发了广大科技工作者的热情和积极性。
二、全力推进 硕果累累
1.瞄准重点难点抓立项
玉柴集团科协对立项工作非常重视, 2011年至今共立项157项,至今已完成121项,各项目的攻关或提升了产品质量,或降低了劳动强度,或提高了劳动生产率等。其中上报72项广西装备工业先进工艺工装及优秀设备改造成果,获先进工艺工装项目一等奖11项、二等奖16项、三等奖27项,获优秀设备改造成项目一等奖3项、二等奖7项、三等奖8项。
2.应用创新方法增效益
从2011年开始,自治区和玉林市科协向玉柴集团导入创新方法TRIZ理论。一年多来,玉柴集团科协组织举办了一系列创新方法理论培训、宣讲活动,通过创新理念、规律、方法和工具的引入,组织科技人员结合生产实践分析在产品研发过程中存在的技术难题,寻找造成这些技术难题的根本原因。在专家的指导下,由浅入深将创新方法运用到实际工作中,指导技术难题的解决。
目前,创新方法导入已进入关键的运用实施阶段,16个课题虽然还在实施过程中尚未取得明显经济效益,但已有12个项目产生了39项概念方案,其中已开始实施方案18项,已获批和正在申请专利6项,已发表了论文和规范6篇。16个课题中有一些属于行业性难题,如活塞积炭、机油耗高、国4尿素射结晶等,如能运用TRIZ创新方法取得突破性的成果,必将使玉柴产品的质量再上一个台阶,从而带动整个行业的知识发展。
3.小改小革提效率
根据玉柴《合理化建议小改小革管理办法》,玉柴集团科协组织广大科技工作者为企业生产经营、精准制造、质量攻关等献计献策,并对采纳的建议组织实施,一批项目取得了突出成效。2012年集团共收集合理化建议和小改小革项目8128条(项)。
4.讲座搭建交流平台
玉柴集团科协结合玉柴的发展和新项目的需要,不定期、有针对性地邀请国内外专家、学者到玉柴做学术报告。
玉柴集团科协的技术专题讲座分两个层级开展,集团层面由科协办公室每月组织一期,安排技术总师以上专家主讲,每年参加人数约1000人次。讲座全程录像并刻成光盘上传到集团培训服务系统内网络共享,其他科技人员可随时通过网络进行学习。
第二层级的技术讲座由各学会、分科协自行组织,每年参加技术专题讲座人数超过2600人次。
5.以赛促学师徒传帮
玉柴集团科协不断创新科技人员的岗位练兵和技能比赛活动。如2012年组织了设计大赛、试验大赛、UG比赛、计算机编程比赛、设计质量大赛等活动,约500名科技人员参加。每项赛事都要做好赛前强化培训,效果显著。
导师带徒一直是玉柴集团科协主推的活动品牌,玉柴集团科协不断创新带徒形式,抓好每月同专业的师徒间的技术交流和经验材料的充分共享,使“一对一”变成“多助一”。2011年至今,共安排导师带徒65对。
6.重视理论提升和专利保护
玉柴集团科协重视培训和指导科技人员提高论文写作水平,鼓励科技人员积极撰写论文。据不完全统计,集团科协每年向外投稿80多篇。
集团科协所属的铸造学会创办了内部期刊《新铸造》,每年四期,全部发表学会会员的原创论文。为保证论文质量,学会组织对全体会员进行论文写作培训。
自2010年创刊至今,《新铸造》累计收录学会原创论文85篇,其中多篇论文在各种行业交流会议上获得优秀论文奖。经学会推荐,大部分被国家、各省和地区组织的行业交流会论文集收录,并在《铸造》、《现代铸铁》、《中国铸造装备与技术》、《铸造工程》等期刊上发表。
专利拥有量是衡量一个企业自主创新能力的关键因素。玉柴集团科协一直把专利申报作为主要工作来抓。至2012年,玉柴共获得国家知识产权局授权(受理)1500多项,其中5项发明专利填补了全国、全行业技术空白;1项专利突破了国外发动机企业对玉柴的技术封锁,解决了德国发动机研发专家长期没有突破的技术难题,成功攻破多年来玉柴四气门缸盖裂的故障问题,成为行业首创技术,被评为“第十届中国专利优秀奖”。
多年来,通过“讲、比”竞赛活动的开展,玉柴集团科协在集团广大科技工作者中已营造了钻研技术、自主研发、奉献智慧的良好氛围,极大地推动了玉柴的技术进步。
[关键词]研究生 创新能力 创新思维 专业课教学 教学改革
[中图分类号] G643 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)13-0011-02
党的十报告提出要“实施创新驱动发展战略”,并指出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置”[1]。这就向我们指出,作为大学教师,重视对学生创新能力的培养,是一项重要任务,也是义不容辞的社会责任。
如何培养研究生的创新能力?
一、培养计划的制订
研究生的培养计划,是导师接触学生的第一步,也是培养博士、硕士研究生的重要环节。首先,作为导师要熟悉自己的学生,要了解他本科(或硕士)阶段所学的课程,所作的论文情况,有哪些爱好,在哪些方面有潜力,哪些地方有可能创新和突破,再根据这些和学生协商制订培养计划。计划中要明确对学生的学习课程、各个环节的要求,特别在创新方面的要求。这样学生就能明白自己在研究生期间的任务和方向,有了学习的动力。
二、搞好专业课教学
研究生的专业课教学,是研究生(博士和硕士)培养的一个重要环节,也是研究生创新能力培养的重要步骤,主要通过导师的教学传授本学科(本专业)最新的知识和技术,并结合导师本身的科学研究进行。研究生专业课的教学对学生创新能力的培养,主要有以下几个方面:
(一)选好教材又不唯教材
研究生专业课教材的选取非常重要,一定要选用本学科最前沿的教科书。若没有这方面的教材,也可结合本校、本专业的特色进行自编,以讲座的形式进行讲解。由于教材上的知识有滞后性,在实际教学中不能唯教材,一定要结合本学科最前沿的技术进行讲解。同时在教学中,还要把自己的科研作为附件或实例进行讲解,这样,学生可了解导师所做的课题,激发其兴趣和创新精神。
(二)创新思维的培养
在专业课的教学中,培养学生的科技创新思维非常重要。科技创新包括三个方面的内容:原始创新,集成创新,引进、消化、吸收再创新。如何进行创新呢?一定要教育学生在学科的边缘找突破口,在学科的交叉处找切入点。培养学生创新思维,首先,要引导使他们树立学习和博览群书意识。因为创新需要长期的知识积累,需要深入思考,需要站在前人和巨人的肩膀上面对科技和社会的新发展、新需求,提出解决问题、推动科技发展的新原理、新思路、新方法和新工艺。例如,笔者的研究生在《颗粒学》和《现代复合材料》的学习中,利用薄壳理论、颗粒改性和材料复合等理论,完成了“新型注浆材料的开发和利用”河南省科技攻关课题,获得了河南省政府的科技进步二等奖。第二,要树立问题意识,即要带着问题学。笔者在讲课中教育学生学习专业课首先要把书读厚,即多问几个为什么,带着问题学,然后再读薄,即抽出精髓。所谓“学问”,既包含“学”也包含“问”。第三,要树立批判和大胆怀疑意识。知识是在不断进步的,以前的知识不一定符合发展的形势,只有树立批判意识才能有所发现,创新思维的幅度才大。第四,要树立逆向思维。逆向思维常常会创造思维上的奇迹,实际它本身就是创新思维的特殊表现形式。在很多情况下,我们做实验、解决问题可能受到一些思想的禁锢而很难从中出来,但若反向思维,可能问题容易解决。第五,要树立打破常规的勇气,要有强烈的好奇心和奇思妙想。有好奇心会产生创新动力,就会穷追不舍究其结果,会达到意想不到的成功。奇思妙想就是克服思维定式,在别人认为不能成功的情况下坚持进行。第六,要善于多视角认识问题和解决问题,要有不怕失败敢于冒险的拼搏精神,在旧理论及新观点的矛盾点上寻找新的学术突破口。第七,不能急功近利。创新是厚积薄发的结果,要耐得住寂寞,勇于坐冷板凳。2011年诺贝尔化学奖的得主Dan Shechtman教授对准晶的发现,一直不被人理解,但他一直坚持,终成正果。第八,树立创新永无止境意识,只有脑子中时刻装着创新。才有可能创新。
(三)广泛开展讨论和争论
按照TRIZ理论,人的创新能力在12岁到14岁达到顶峰,因受应试教育的摧残,后天被逐渐埋没。我国的研究生和国外的最大差别就在于在课堂上不敢大胆发言。为改变这种状况,在专业课的教学中,笔者在课堂上广泛开展讨论活动,每次课后都留有一定的思考题,第二次讲课前让每个研究生自由发言,老师也参与其中,互相的碰撞产生火花,产生创新,使问题明了。
(四)课外训练
对于专业课的教学,课外训练也是创新培养不可缺少的,老师要布置一些作业、指定一些参考书让学生阅读,并在课堂上进行心得交流。学生通过博览群书可以发现问题,从而产生新的见解,使创新性得到提高。
(五)考试
考试是检查研究生对专业课程学习掌握的情况,最好废除靠死记硬背的试题,而采用课程论文的形式进行。即主要考查学生做试验和创新的能力,为学生走向工作岗位进行科研和写高质量的论文奠定基础。
论文的评分标准主要根据论文和课程的结合程度、是否亲自做了专业课这方面的试验、有无创新性、格式是否符合的要求、对资料的掌握是否是学科的前沿、文字语句是否通顺、理论性是否强等综合考虑。这样,学生学习的专业知识变成活的和可应用的,达到了培养学生创新的要求。
三、研究生的日常管理
(一)制订规划和计划
研究生的日常管理对培养创新型人才非常重要。首先,导师应在研究生一入学就要求学生制订规划。制订规划要按照“坚持你能够做到最好的事情,坚持你最感兴趣的事情,坚持长远来看能够给你带来高效回报的事情”的原则。规划中要包括拟发表多少论文、创造多少专利、毕业论文如何做等,即要求研究生尽快地给自己一个准确合理的定位。
规划制订好以后,为实现自己的规划要制订年度计划、月计划、周计划、日计划。对规划和计划,导师要定期检查,要让学生明白,落实规划比制订更重要。说:“空谈误国,实干兴邦。”规划是空的,实干才能落实。
(二)发扬团队精神
众所周知,目前国内外可行的创新几乎都在一定程度上依赖于团队的力量去完成,通过组织跨部门的项目小组开展工作。研究生的创新离不开团队,因此,培养团队精神非常重要,只有在宽松的环境下进行学习和交流,实现知识共享,随时调整自己的发展方向和社会适应能力,构建创新型的同学和谐关系,才能有作为。
(三)定期开展学术活动
定期开展学术活动,是研究生创新日常教育不可缺少的环节,笔者一个月举行一次学术交流会。每次交流会有一个主题,先从高年级研究生开始,轮流作学术报告。学术交流会上,先让每个研究生汇报一个月的学习和收获情况,然后进行学术报告。在报告中报告人除了汇报自己的学术成果,还要找出存在的问题和困惑。然后,大家广泛开展讨论,每个人对学术报告作出评价,并提出自己对存在问题和困惑的解决办法。相互碰撞中产生火花,启迪思维,学生对存在问题的解决办法就明了了。
(四)教育学生以乐观态度待人处事
一个人的心态非常重要,只有乐观向上我们才能生活幸福,才能实现创新。有一句格言,值得玩味:“你把周围的人看作魔鬼,你就生活在地狱;你把周围的人看作天使,你就生活在天堂。”所以,我们要以乐观态度处人处事,要教育研究生珍惜缘分,珍惜岗位,凝心聚力,共聚辉煌。
四、试验和毕业论文撰写
试验和论文撰写,是检验研究生创新能力的最后一个环节,所以导师一定要把好这关。科学要求真,来不得半点虚假,研究生提出的实验方案一定要邀请其他教师进行论证,对学生提出的创新点一定要论证看是否真的是创新点,因为很多情况下学生把填补空白、小打小闹的技术改造当成创新。
在实验中若出现异常和偶发的情况,一定不要放过,要让学生做重复试验,分析原因,因为很多创新都是由偶然发现得到的。实验一定要以基础理论为指导,对采用的手段、方法、实验步骤一定要有理有据,对数据要进行理论分析和微观分析。
对研究生的培养,只有从入学到完成学业各个环节都注重创新培养,才能培养出合格的创新型人才,才能完成国家实施创新驱动发展战略的要求。
第一,基于传统,在教育方式上,高等工程教育主要是应试教育而非素质教育,高等工程教育本身仍然是单纯专业技能的教育。这一教育机制没有培养学生的自由独立思考能力,而容易使教育对象成为工具化的人、模式化的人、被套以种种条条框框的人,很难成就创新人才。
第二,学校教育偏重于知识和专业技能的训练而不是思考和探索的训练。假设知识和专业技能的训练也是一种有效的教育方法,那么创新能力培养的专业训练教育,是没有到位的。例如影响到创新能力的学习方法和创新方法的专业技能教育,在教学实践中并没有纳入正常的教学大纲;还有一些有利于创新能力培养的多学科交叉融合教育(例如工程技术学科和专利法律、竞争法则等融合教育)和案例实践学习(例如创新方法案例实践教育)等明显缺失。即便开展了第二学位教育的国内高校也莫过如此。
第三,事实上国内很多的高等教育院校已经认识到上述问题,然而囿于缺乏合格的学科交叉融合教育和创新方法教育师资和合适的教材,且这样的教师不容易从现有的大学体制内产生,使创新人才的教育举步维艰。
第四,已经开展了知识产权第二专业或知识产权学位教育的学校,其兴趣似乎是在培养为技术或其它类智力创新管理服务的知识产权专业人才上,而非把从事创新活动人才的培养作为其目标对象。因此在课程安排上将知识产权教育仅仅定义在法律层面或加上管理层面,而没有将它与创新方法或创新能力结合层面进行教育和培养。另外,从目前该方向的师资储备和参与教学的老师方面了解到的情况是法律教师、管理学教师、工程理科教师之间并没有很好地融合在一起,绝大部分发挥的仍然是单独作用,使学生没有机会从这样的教育中获得创新的能力,更何况还缺乏如上所述的创新方法教育,师资使问题更为突出。
第五,知识产权知识体系特别是专利知识体系不仅仅只是单纯的法律知识,更多地还包括专利文献应用和创新挖掘方法等方面的知识。即真实的知识产权教育还应该包括有创新能力提高和创新挖掘方法等内容。知识产权特别是专利实务工作者的实践被证明有助于发明人的创新,例如在专利文件的撰写中如何结合发明目的提出多种技术方案以扩大专利保护范围,专利反向工程中寻找等效替代手段时又能规避相关专利保护范围等貌似单纯的专利法律技巧,而实质上也是一种创新方法。创新在专利制度中其实被预见是有方法可循的,专利制度中的技术强制公开原则为创新指明了方向。针对要实现某个功能或目的,运用与选择相应的已经被强制公开的那些技术手段,或借鉴这些技术手段启发产生新的技术方案,或在已知的功能或目的及其技术手段的启发下提出新的功能或目的,如此反复研究与训练完全能提高创新能力。通过对专利文献这种技术竞争情报的分析,被实践证明确实能提高研发团队与个人的创新水平和能力。另外,根据国内创新系统理论研究表明,创新能力的培养与提高固然存在很多的先决因素,现代的发明创造学告诉我们,每个人都有创造能力,缺乏的是怎样把它挖掘并释放出来,也就是说创新能力是可以培养与提高的,关键在于方法与教育训练。创新只不过是利用一些原理将技术矛盾消除,如果发明者了解并运用这些原理或知道运用这样的技术手段,发明就水到渠成。或者是提出了具有创新意义的功能或目的,进而借鉴或选择已经公开的能实现该功能或目的的技术手段,创新发明也能水到渠成。这些创新方法理论又恰恰和知识产权中的专利实务工作实践相吻合。
创新方法特别是技术创新方法及其创新思维训练方法,其中最有影响的有关发明创造方法理论大多出自于跟专利工作相关的审查员、发明人等,这绝不仅仅是巧合。例如,前苏联“TRIZ理论”的作者阿奇舒勒是在研究了大量的世界范围的专利后,依赖人类发明活动的结果,提出了不同的发明方法,即发明是从对问题的分析以找出矛盾而产生的,国际上以及国内已经开始的关于技术开发设计的软件也是基于该理论。还有美国专利审查员普林德尔写的《发明的艺术》的论文,最早提出对工程师进行创造力训练的建议,并以实例阐述了一些逐步改进发明的技巧和方法等等。
二、强化知识产权教育的创新人才培养模式探索
怎样的知识产权教育内容更符合创新人才培养?这样的人才培养教育模式探索在温州市科技局和知识产权局的支持下,以与浙江工贸职业技术学院通过校企合作的方式开始进行的。浙江工贸职业技术学院大力推行教学改革,使得创新人才培养的目标、组织方式、教材和内容选择或编写、毕业设计和考核等方面具有更多的自主性。这次的培养教育模式探索是把人才培养的教学目标定位在为企业培养“专利工程师”上,成为企业创新活动的参与者、创新成果的管理者和商誉的维护者。这也是以就业为导向的教育学校为了迎合国内大量企业的知识产权意识正在“生根发芽”,创新越来越成为企业发展的不二选择需要这样的人才的结果。本研究中的“专利工程师”与国内职称系列所称的“专利工程师”不一样,其中最主要的不同是为企业培养的“专利工程师”可以从事自主知识产权创新本身工作的专门人才,甚至可以说是把创新本身作为他们的职业;职称系列所称的“专利工程师”是将创新成果设定成知识产权并对该知识产权进行管理的专门人才,是把知识产权管理作为职业的一种,受目前专利工作专业人才培养中没有将创新方法列入其中的影响,职称系列所称的“专利工程师”并没有将受过创新方法等训练作为其必要条件和考核内容。在培养对象的选拔上,设置一定的标准和要求,根据理工科基础扎实、外语基础好、参加过知识产权选修课学习等条件,从汽车检测与维修技术、数控技术、模具设计与制造、机电一体化技术、应用电子技术、电子信息技术等8个理工科专业选拔近50名(实际是49名)对知识产权有浓厚兴趣的学生,组建专利工程师班,安排在第三学年实施为期半年的知识产权相关知识培训。
在师资方面,以兼职教师为主。校企合作方温州瓯越专利有限公司负责筛选与聘请教师,学校教学部门负责跟踪评价教学质量,针对教学中出现的问题及时与兼职教师进行有效沟通并积极改进。实际参与教学的教师主要来自专利人、知识产权法官,再辅以专利审查员、国内相关领域学者和专家客座教授。选择的兼职教师具有丰富的知识产权实务工作经验,既可以全面讲授专业的理论知识,又具备过硬的实践指导能力。在教材和教学内容的选择上,为了适应学生短期培训要求,完全采用自行编写的材料作为试用教材,其中常规的知识产权方面教材编写参考上海市知识产权局编写的专利工程师职称考试教材;新增的创新方法教材编写参考很多非教材类的发明创新方法和理论,包括前苏联的阿奇舒勒(Altshuller)所著TheoryofinventiveprobIemsolving发明问题的解决理论简称TRIZ理论,美国迈克尔•米哈尔科所著《思考的玩具:商业创新手册》等。课程设置上参考了国家知识产权局审查员培训以及技术创新系统理论等课程,最后编写完成的试用教材包括有《发明创新方法教程》、《专利工程师的专利文献信息检索与利用》、《专利工程师的法律应用与实务》、《专利工程师的专利实务操作教程》、《专利制度概论和企业专利战略》等。其中《发明创新方法教程》的内容主要包括有:发明创新其实并不难、创新发明有多种类型、创新思维、创新的挑战和动力、创新思维的影响因素、几种常见的创新思维、创新思维训练工具——思维导图、N种创新训练技巧、头脑风暴和开放式创新、TRIZ创新方法、技术系统理论等。《专利工程师的专利实务操作教程》的内容包括有专利规避设计等。毕业设计和考核主要采用创新发明撰写案例分析报告、专利技术分析报告、知识产权法律适用分析报告等实际项目操作方式,并进行现场答辩,主要考查学生表达能力、基于专利文献分析的实践技能、运用创新方法践行创新改进能力、专业知识、交流与沟通能力等。还结合实践工作岗位的训练,参与公司实际工作岗位并安排老师负责指导学生顶岗实习,安排学生从事原专业领域的专利实务和对发明进行专利性分析以及参与发明交底材料的撰写等工作。学习结束经考试合格的学生所学课程学分与原来专业要求的学分互换。
三、创新人才培养实践中存在的问题和对策思考
经过为期半年的强化知识产权教育,培养出来的学生在就业与人才招聘会上很受欢迎,在毕业生就业回访中还惊喜地发现,这种教育模式下培养出来的学生在用人单位也颇受重视,并且许多学生已经产生了以自己主导的创新发明的专利项目,但是也存在不足之处,例如由于教育培训时间较短、教学方式相对传统、定位为专利工程师与创新技术工作岗位发生冲突等问题,需要在以后的工作实践中加以改进,政府部门应予以支持。
(一)定位为“专利工程师”带来的困惑以就业为导向的教育本身就存在需要和社会对应的或者称流行的职业名称、岗位相符问题,不管这样的就业导向教育是否符合我国实际,目前就是个现实状况,我们的校企合作教育也不能免俗。所以这种教育模式的实践和探索把目标定位在为企业培养“专利工程师”上,就是这个目标定位也让学生和社会产生了一些错觉。可能是因为大家心目中的专利工程师本身属于新职业,对这新职业并不是很了解,这个职业是专利或知识产权法律职责多些?还是工程技术职责多些?或是管理职责多些?这个困惑对校企合作双方来说在选择课程的时候就产生了。后来的课程选择实际上偏向管理角色更多些,这样做的效果是加深了学生对自己定位为知识产权服务工作者角色印象,导致在毕业的招聘会上更多的学生没有选择包含有技术创新岗位的企业工作,而是选择知识产权服务行业工作。很多信心满满的大型制造业企业招不到他们心目中的专利工程师,而刚参加知识产权服务行业工作的学生一时又很难达到知识产权服务行业专业要求。尽管这批学生现在很多成长为一般知识产权服务机构的骨干,有的还考上了职业考试比较难的专利人。但是从一个专业的知识产权服务机构从业者来说,实际上更希望有企业专利工程师工作锻炼经历的从业者加入。所以在未来的创新人才培养的教育模式探索实践中需要重新定义教育目标和调整教学内容,例如培养企业“专利工程师”职业目标的,应该有更多的创新实践和创新案例分析教程等。
关键词:工业工程;实践教学;三螺旋理论;人才培养
doi:10.16083/ki.1671-1580.2017.03.017
中图分类号:G642
文献标识码:A
文章编号:1671-1580(2017)03-0057-04
工业工程起源于20世纪初的美国,它是一门将管理、工程技术融为一体的工程性、实践性和综合性都很强的学科,在企业降低成本、改善质量、提高生产效率与效益等方面具有广阔的应用前景。在工业工程教育方面,1908年,美国宾夕法尼亚州立大学首先设立工业工程系。在我国,1992年,国家教委批准西安交大、天津大学首批试办工业工程专业,经过20余年的发展,目前已有170余所高校设立工业工程专业,工业工程已成为近年来始终热度不减的专业。此外,根据《普通高等学校本科专业目录(2012年)》,工业工程已成为管理学门类下的一级学科,可见,工业工程专业正受到国内教育界和社会越来越高的重视。
目前,我国已成为世界制造中心,并逐渐由制造业大国向制造业强国转变,企业及社会逐渐意识到工业工程在工业现代化过程中的重要作用,因此,对工业工程专业人才的需求迅速增长。然而,高校工业工程人才培养与社会人才需求间存在着一定的结构性矛盾,一方面,企业越来越注重工业工程人才的实践能力及创新能力;另一方面,一般高校培养的工业工程专业毕业生缺乏较强的创新和实践能力,不能很好地满足社会对工业工程专业人才需求的期望。在此背景下,培养和造就一批工程能力强,具有创新精神和善于解决问题的实践能力的工业工程人才,成为工业工程专业教学与实践改革的方向,也是解决工业工程人才培养与社会对工业工程人才需求间矛盾的重要途径。
一、工业工程专业实践教学改革思路
实践教学在培养学生的实践能力和创新能力的过程中占有重要地位,但由于工业工程专业在我国的起步较晚,导致人们对工业工程专业的认知不够透彻,所以,国内一般高校的工业工程专业在课程体系设置中没能彻底摆脱重理论轻应用、重课堂教学轻实践、重学术轻工程的模式,在实践教学课程设置上没能更好地挖掘与识别企业需求,导致学生缺乏工业工程具体实践,工业工程知识应用与创新能力亟需提升。因此,传统的以教师为中心、以课程讲授为主要教学方式的教学模式难以体现工业工程的专业特色,毕业生工程化背景较弱,难以适应企业及社会对工业工程专业人才的需求预期。因此,积极推进工业工程专业实践教学改革,搭建完善的实践教学体系,强化创新与实践能力培养,培养符合社会需求的创新型、应用型工业工程专业人才是工业工程教育中急需解决的问题。
针对上述问题,本文提出了基于三螺旋理论的工业工程专业应用型、创新型人才培养的实践教学
基于三螺旋理论的工业工程专业实践教学体系强化了实践教学的出发点,即以社会及企业对工业工程专业学生的需求为目标,强化应用与动手能力,强化创新意识的培养,满足企业与社会对工业工程专业人才培养的需求;以课程实验与课外实习为关键过程,突出课程实验与实习实践环节的联动;以国家级、省级及校级三级联动的工业工程竞赛为手段,检验实践教学效果。三者之间相互协同,构建以“导向――手段――检验”为核心的工业工程专业实践教学体系闭环管理模式。
二、基于三螺旋理论的工业工程专业实践教学改革内容
(一)围绕企业需求凸显工程能力培养
应用性强、实践性强是工业工程的专业特色,这既为学生就业提供了广阔的前景,同时也对工业工程专业的实践教学提出了更高的要求,所以,工业工程教学单位应深度挖掘把握社会及企业对工业工程专业人才需求的预期,强调学生实践能力及创新能力训练,使工业工程专业毕业生在工作岗位上能学以致用。因此,深度推进校企合作,选取典型企业,形成密切的产学研关系,为学生实习提供良好的平台,在实践教学中具有重要的作用。此外,为切实把握企业需求,要深入分析近年来工业工程专业学生的就业质量与就业去向,切实挖掘并动态把握企业对工业工程专业毕业生的需求动态及专业素质要求,确定工业工程专业的重点培养方向,明晰工业工程专业实践教学体系的改革方向及目标,适应社会和企业对工业工程人才的需求期望。
(二)实验与实践环节一体化建设
课程实验也是提升工业工程专业学生动手实践能力的重要方式,但以往的课程实设置没有从专业培养目标的高度进行统一规划,课程实验内容间的内在联系不强,存在交叉与重复,各课程实验往往以断点、碎片的形式存在,难以形成围绕专业培养目标的、有机联系的课程实验链条,因此,应围绕工业工程专业的培养目标,以动手能力、实践能力、综合素养培养为目标,统一制定课内实验指导书,明确相关课程实验内容,构建相互联系、有机互动的课程实验。实习环节是工业工程专业实践教学的重要组成,也是提升工业工程专业课堂教学效果的重要支撑,而形成面向全过程的实习管控机制是提高实习效果的重要保障,因此,加强校外实习基地建设,明确各实习与实践环节的目的、内容与方式,加强全过程化的课外实习管控,制定完备的课外实习考核机制,是提升课外实习实践环节效果与质量的关键点。
同时,课程实验与课外实践各有特点,对工业工程教学单位而言,应积极加强课程实验与课外实践的一体化建设,从专业培养目标的高度整合课内实验与课外实践环节间的关系,使两者互为补充、相互促进,在工业工程专业学生实践能力培养过程中发挥积极的协同作用。
(三)着力强化全过程管理
只有将全过程管理的理念应用到实习实践教学环节中,实践性教学环节才不会流于形式。为了保障实习、实践及课程实验环节的培养质量,需要在实践性教学实施前、实施过程中、实施后进行全方位的过程管控。实践性教学环节实施前要规范实验指导书模板、实验报告模板以及实习报告的撰写格式。在实践性教学过程中,要提高学生参与的积极性,挖掘学生的潜能,并以社会及企业需求为出发点,深化实践教学改革,强化专业软件的应用,同时增强教师的参与性与责任心。在实践性教学环节结束后,可结合实习讲习会、优秀案例展示等活动强化教学效果的检验。
(四)积极推进创新创业训练
在国家积极倡导“大众创业、万众创新”的背景下,高校应积极推进创新与创业训练计划项目,以提高学生的创新能力与意识,为社会造就创新与创业的生力军。对工业工程专业而言,创新与创业训练项目既是提升工业工程专业学生创新能力、实践能力的重要手段,也是检验工业工程专业实践教学效果的重要途径。因此,应积极鼓励学生参加工业工程学科及相关学科的各类大学生创新创业训练计划,如“清华IE亮剑全国工业工程应用案例”大赛等国家级、省级及校级相关赛事,通过参与各种赛事,提高学生的动手实践能力,激发学生的创新思维,发挥师生在创新创业方面的合作效应。此外,为了激发工业工程专业学生应用IE的兴趣,提高学生参与国家级及省级工业工程专业相关赛事的质量,可在保证正常教学的情况下,积极组织学生开展专业比赛,如学生制图竞赛、生产仿真建模比赛、精益生产应用案例比赛、工业工程课外作品竞赛等专业技能比赛,以促进工业工程专业学生实践应用能力的提升。
三、应用案例
安徽工业大学是安徽省内较早招收工业工程专业本科生的高校,2009年划为一本招生专业,目前为安徽省省级特色专业,拥有工业工程专业硕士点。经过多年的发展,该校工业工程专业已具备一定的实力,拥有“物流工程”国家级精品视频公开课,“生产管理”等省级精品视频公开课,“系统工程”“运筹学”“人因工程”等校级精品课程。该校工业工程专业教师学缘结构合理,教师队伍中既有省级教学名师和学术带头人,也有一批朝气蓬勃的青年骨干教师,40%的教师具有博士学位。近年来,先后建设了以生产系统实验室、物流系统仿真实验室、质量管理实验室、人因工程实验室等为主体的省、校两级实训示范中心。尽管如此,比对应用型、创新型专业人才培养要求,仍存在一定差距。基于此,在近几年的实践教学过程中,该系应用三螺旋理论对工业工程专业实践教学进行了富有成效的改革。
(一)明确培养定位
经过几年的建设,该专业已拥有马钢集团、南华集团、芜湖美的公司、安徽三力机床公司、富士康公司、马鞍山方圆材料工程有限公司等多家实习单位,各项实习活动都能够有条不紊地开展。同时,该系积极分析近年来工业工程专业毕业生的就业质量与就业去向,明确了社会及企业对工业工程专业毕业生专业素质的要求,确定了“生产管理”“质量管理”“设施规划”“人因工程”等重点培养方向,以使学生的就业及继续深造更具有方向性。
(二)加强实践教学地位
该系积极进行本科生专业培养方案的调整,形成了具有“时代特色,专业特色,地域特色”的实践教学体系(2015年版),该体系增加了实践及实验等环节的课时比重,其中,专业基础课、上机及实践课时达到58课时;集中性教学实践环节达到32周课时;专业选修课上机及实践课时达到114课时。其次,在实验课程结构方面,更加强调社会及企业的实际需求,增加了“管理统计学”“器夹具设计”“精益生产”“消费产品设计”等课程实验,实现了拓展学生知识面、拓展就业口径的效果。
(三)实验与实践联动推进
重新修订了工业工程专业课外实践指导书,从专业培养目标的高度整合了各课外实践环节间的关系。在具体课外实践过程中,深入推进实行“双导师”制,即带队老师与专业指导老师双导师制度,以提升实践环节的效果与质量。完善实习讲习会制度,针对认识实习,开展了“认识实习讲习会”;针对生产实习,开展了“创新案例交流会”;针对毕业实习,开展了“角色扮演活动”。这些活动的开展提高了学生校外实习的积极性。重点加强实验室建设,先后购置了生产仿真软件Flexsim、质量管理软件JMP及人因工程软件Jack等。
在设计各课程实验内容的过程中,该系以生产运作体系为主线,以仿真软件为实现工具,通过生产系统将各课程实验内容串联起来,借助仿真软件强化了各实验内容的可用性、可实现性。经过几年的建设,该系主干课程均已开设相关实验项目,见表1:
(四)创新创业训练效果明显
首先,在课程体系中增加了创造学、Triz等创新创业教育及社会责任教育等课程。同时,积极推进本科生导师制,并强化大学生积极参加校级学生科研训练计划、省级大学生创新训练计划项目及教育部国家级大学生创新创业训练计划,通过参与各种赛事,提高学生的动手实践能力,激发学生的兴趣,发挥师生在创新、创业方面的合作效应。近年来,该专业学生先后获得2013年中国大学生服务外包创新创业大赛二等奖、2013年全国Triz大赛一等奖、2014年全国大学生机械创新设计大赛一等奖、2015年安徽省首届“互联网+”大学生创新创业大赛金奖。学生就业率连续三届一直稳定在96%以上,稳居全校前列,考研学生中多人被浙江大学、上海交通大学、天津大学等知名大学录取,应用型与创新型工业工程专业人才培养的态势日趋形成。
围绕项目主题开展信息服务
科技项目管理系统是按照科技业务需求进行建设的,信息服务架构在该系统之上,或嵌入在某个环节。正确分析和定义创新主体,信息服务就有针对性。宏观来说,任何人都可能是创新主体,但具体到专业信息服务就太宽泛,无法开展主题跟踪、专利分析等定位的信息服务。在科技项目申报书中,企业或项目承担者已经明确表述了创新目标,这对信息服务来说就有针对性。按照创新现象分析,项目承担人是科研过程中始终“在场”的;按TRIZ创新方法研究,项目承担者是构成信息管理体系的“超系统”,信息服务和管理主要围绕项目主题和项目承担人展开。
获取项目申报书中的创新点进行分析,创新点和科研方向涉及的领域可能是多个,需要信息服务单位人工对申报书进行全面理解,以便确定若干主题词。
在提供信息服务时首先是能够实现信息整合,否则很难做好信息服务工作。信息整合的内容可包括期刊论文、专利库、标准库、产品样本库、互联网信息等;整合技术有多种,包括接口开放、分布检索、索引提取、网络爬虫等均可采用,事实上信息整合平台往往采取多种数据整合技术。
实现信息嵌入式服务模式
嵌入式服务是近几年提出的一种新型图书馆信息服务理念和模式,其核心在于有机融入用户的信息环境,充分发挥馆员在信息获取、加工、管理、分析方面的优势,挖掘信息需求,积极主动为用户的科研活动提供必需的信息服务。通过嵌入的方式,在个性化用户需求与高品质信息之间,构建起一条更快捷的知识传递通道,全力支持科研,促进科技进步。笔者认为嵌入式的信息服务是在原有信息系统之上,并围绕该系统要素开展的信息聚合和推送服务。
嵌入式信息服务可以分为机器分类和人工推送,以信息整合平台的数据为主,人工推送则需专业人员在机器分类的基础上进行精选,两者可以有机结合,在专业人员不具备的情况下以机器自动分类为主,把精选的过程交给用户完成。
理论上信息嵌入的表现应以轻量级方式,科技项目管理的信息化系统中主要突出的是项目管理功能,而不宜过分渲染信息服务的表现,避免出现喧宾夺主的现象。
科研项目过程管理的数据采集和分析
“重立项、轻管理”是科技管理部门存在的普遍现象,原因之一是科技管理部门管理的项目较多,没有人力、财力对个别过程进行监管。这就需要利用项目管理信息化平_,形成数据链,同时在项目管理的展开过程中仍需要融入信息服务的理念,使项目向着有序的方向进展。
在项目开展的时间段内设置若干个节点,在这些节点上要求项目承担人在信息管理系统中上报相关信息,应包括项目阶段性进展情况和相关数据、经费使用情况、研究人员及承担单位变更情况,存在的问题和下一步工作方向。
其中,获取问题信息,进行主动服务。专家对接和专利分析是这个阶段重要的信息服务内容。按时间进度和经费使用进度进行分析,判断项目是否按计划进展,形成报表。预警和提醒,进度和经费使用极其不匹配的项目理论上存在不合理性,对项目管理是预警,对项目承担人可作为提醒信息,以便合理安排。项目开展过程中上报的信息需是项目最终验收的补充材料。
在项目管理展开过程中与信息服务相结合,通过信息化手段解决项目数量多、管理跟不上的问题,能及时发现个别项目开展过程中存在的问题,并及时提供主动服务,同时经常性地与项目承担人进行信息交流,能提高项目承担人的自觉性和主动性,防止项目经费使用不当,对提升项目完成水平也有好处。
利用大数据分析项目绩效
地方财政投入资金支持科技创新,目的是促进社会进步和经济发展。从后者来看,其结果是在提升企业的自主创新能力的基础上提高企业效益从而获取更多税收。科技项目的绩效考核反映科技创新工作成绩。科技创新成果对经济的贡献有滞后性,从成果产出和应用到市场化需要时间证明,因此需要在项目结题后对相关数据进行跟踪,建立指标体系,以便反映项目实施后的实际情况,这是后验证过程。
这些数据的采集部分可以通过数据交换的方式获取,如税务数据、人事社保数据、专利数据等,部分采用科技统计的信息,如R&D数据和技术人员数据,进行汇总后合理分配指标权重进行统计分析,各种指标分别反映创新能力的各个方面。科技项目的投入产出比简化计算公式:
绩效= 新技术税收/项目经费
这里新技术税收为新产品存活期税收总数,或新技术带来的销售增加的税收增加值总数。这个计算方式没有考虑企业整体创新水平的提高,但从宏观数据来看,反映科技经费的投入对地方社会发展的贡献是有价值的。