Triz理论在工业设计专业产品设计课程教学中的应用
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作者:刘靖 张春雨 乔印虎 李会芳 蒋忠愉
【摘要】为了解决目前产品设计课程存在的问题，对现有的教学体系进行合理优化，将Triz理论中的创新方法和工具引入其中。运用Triz理论中的资源利用、分离原理解决专业中教师资源和实验室资源不足的问题。在教学内容中加入Triz理论，引导学生运用Triz理论中科学的创新方法，完善整个产品开发流程。运用分离原理优化目前的教学评价模式。为Triz理论在教学环节中的优化提供新思路。
【关键词】Triz理论 工业设计 课程研究
【基金项目】安徽省校级人才引进项目（RCYJ201901）安徽省特色（品牌）专业（2017ppzy32，xj201703）;安徽科技学院校级教研课题（xj201742、X2015064、X2017080、X2017023）。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）03-0253-02
1.引言
产品设计课程作为工业设计专业学生必修的核心课程，其对于学生的创造性思维、动手能力、实践能力的培养至关重要[1]。在产品设计课程学习过程中，学生需要将创意性成果通过项目实践转化成具体的设计作品，从而在设计能力和设计思维方向获得质的提升。据调查，目前高校产品设计课程仍存不完善、不合理之处，基于此，本文提出将Triz理论运用到产品设计课程的教学研究中，对课程教学管理和教学组织形式进行初步探索。
2.产品设计课程现状及问题
2.1产品设计课程现状
目前产品设计课程由学生自主完成概念产品开发流程，教师从旁引导，时长一般为32学时，教师会将学科竞赛或设计项目贯穿其中[2]。该课程大致包括选题阶段、设计阶段、成果提交阶段。在选题阶段，老师会介绍较为热门、含金量较高的大赛给学生，学生根据比赛的要求选择相应主题，进行市场调研、竞品分析等前期调研工作。在产品设计阶段，学生会经历草图绘制、建模、渲染等阶段。在成果提交阶段，一方面学生将设计成果撰写成产品报告书，交由教师进行打分评价，另一方面学生将设计作品排版，投至相关设计竞赛中。
2.2存在的主要问题
经调查目前产品设计课程主要存在以下问题：（1）教学体系不完善。目前高校产品设计课程教学体系存在一定的问题。第一，由于课程时间较短，学生进行设计调研时一般会从网上查阅各种资料，而很少进行实地调查，这样总结出的用户需求大多带有强烈的主观臆想成分，很难挖掘出用户真实需求。第二，学生在进行产品设计时缺乏系统的理论指导，设计作品存在缺乏一定的创造性和合理性。评价方式不合理。学生考核成绩大多由教师根据设计作品展示效果打分，教师很难对学生的创造性技法进行准确评价。（2）教学资源短缺。由于我校工业设计专业开设较晚，教学资源方面存在一定的短缺和不足，具体表现如下：师资力量不足。专业教师大多是毕业后任教，无设计工作经历， 因此在产品设计过程中缺乏实际的项目经验;实验室资源不合理，模型室场地和设备之间矛盾较为突出，学生很难将设计概念图制作成实际模型。
3.Triz理论
Triz理论是发明问题解决理论，由前苏联发明学家家阿奇舒勒提出。阿奇舒勒及其团队在研究勒上万件高水平专利后发现，只有1%是有突破性的想法完成，其余都是在前人研究的基础上，利用创新方法或工具实现[3]。该理论认为在进行问题解决的过程中，創新性的技法或发明并不是随机的灵感突发，而是在系统理论方法的指导下完成的。Triz理论提供了一套完整的创新方法，包括技术冲突解决原理、系统进化理论、创新思维方法与问题分析法、物质-场分析法、ARIZ算法等。实践证明，Triz理论在解决创新问题时发挥巨大作用，因而在许多国际知名企业中广泛使用。如波音、三星、宝马、等公司利用Triz理论解决核心工程技术问题并取得了巨大的经济效益。自发明以来，Triz理论从最初的机械制造、生物制药、微电子技术等自然科学领域逐步蔓延至经济、人文、哲学等社会科学领域，成为各行各业广泛运用的创新工具[4]。运用Triz理论解决产品设计课程中的矛盾冲突问题，实现课程教学体系的优化与创新。 Triz理论在产品设计课程教学管理中的运用：
3.1完善教师资源
针对产品设计课程中存在的师资力量不足、教师缺乏实践经验等问题，可运用Triz理论中的资源利用及技术进化理论进行解决，如加强高校和企业的产学研合作。首先，鼓励企业中有实践经验的设计师担任外聘教师，参与指导产品设计课程。一方面可以优化课程选题，学生可直接参与实际项目开发，真正做到学以致用，而不是单一的以设计竞赛为方向进行概念设计;另一方面，学生能学习到客户需求研究、产品加工工艺和模型制作等专业实践知识，为后期走向工作岗位做准备。其次，引导教师走向企业，参与实际产品研发，鼓励成为“双能型”教师。教师在企业中可积累丰富的产品开发经验和专业知识，运用课堂教学中从而丰富教学内容和教学方法。
3.2 优化模型室资源
在产品设计课程中，部分产品由于设计竞赛评选或实际项目需提交实物模型，但存在专业模型室空间较小、工具设备少等问题，难以容纳所有学生同时制作模型，该问题可以概括为学生人数增加，从而需要增大模型室空间、增加制作模型的工具设备、增加教学管理难度的问题[5]。因此技术矛盾为：运动物体的体积VS物体产生的有害因素。根据Triz理论中的分离原理可得出如下解决方案：（1）时间分离。引导学生将使用模型室的时间错开，如将学生分成两组，一组在教室先行撰写产品报告书，另一组进行模型制作，完成之后两者再交换任务。（2）空间分离。充分利用企业资源。如我校与安徽省后青春工业设计研究院签订产学研合作协议，部分学生可利用后青春研究院的陶瓷实验室进行模型制作，从而缓解学校实验室的压力。 4.Triz理论在产品设计课程教学组织中的运用
4.1 创新教学内容
在产品设计课程的教学内容中引入Triz理论。首先用1-2节课向学生介绍Triz理论，应做到有选择性和侧重性。重点介绍创意设计过程中实用的模块，如最终理想解、小人法、九屏幕法、40条创新原理等，引发学生对于Triz创新工具的浓厚兴趣。引导学生Triz理论运用到实际产品开发阶段，如在设计选题阶段，运用Triz理论进行产品进化曲线分析，寻找出目前产品存在的矛盾，挖掘出真实的用户需求，从而确定合理严谨的选题;在产品开发阶段，运用冲突解决理论和76个标准解等方法获得设计突破点，凝结出创意来源进行设计。运用Triz理論能够帮助减少设计作品中的主观臆想成分和不确定成分，并且学生在解决实际问题的过程中锻炼了创新思维能力和问题解决能力。
4.2 优化评价模式
课程成绩是教师对于学生在产品开发过程中具体表现的直接评价，合理的评价能够充分调动学生积极性，引导学生发现不足并加以完善[6]。但由于目前评价模式单一，学生无法获得客观合理的成绩认定。在现有评价模式中运用Triz理论中的抽取、分离原理，打破单一效果图评价模式。首先确定产品开发各阶段的分数权重，其中选题（30%）、设计（40%）、产品报告书（30%）。同时为了减少单个教师在评价过程中的主观因素，引入学生组和教师进行共同评价，最终成绩为加权评价分数。学生组由高年级的优秀学生组成，评价权重占（30%），教师个人评价权重占（70%）。将Triz理论应用到教学评价模式中，学生在获得更客观、公正的评价同时发挥了主观能动性。
5.结语
产品设计课程是工业设计专业应用型本科教育中的核心课程，对培养学生创造性思维和创新技法至关重要，文章将Triz理论引入其中以寻找优化和创新路径。首先对产品设计课程现现状进行分析，找出教学管理和教学组织中存在的问题，并提出运用Triz理论中的创新方法和工具进行解决。本文为产品设计课程中教学问题提供优化思路，同时为Triz理论在教学研究中的应用提供借鉴和参考。
参考文献：
[1]徐晴.产品设计教学中创造性思维的培养分析[J].大众文艺，2018（11）：187.
[2]王沈策，毛征宇，肖冬明.学科竞赛导向的工业设计专业实践教学体系研究[J].当代教育理论与实践，2016（03）：96-98.
[3]任工昌，张魏，张强，杨悦欣.TRIZ理论综述及在轻工装备领域研究展望[J].包装工程，2019（07）：156-161.
[4]孙奇.基于TRIZ理论的高职院校英语基础教学模式研究[J].黑河学院学报，2018（10）：103-104.
[5]陈荣妃.TRIZ理论在实验教学中的应用——以《土木工程材料》课程为例[J].四川建材，2018（09）：232-237.
[6]杨子江，潘向宁，王飞，宋岩.TRIZ理论在机械基础实验教学中的应用[J].机械设计，2018（S2）：277-279.
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