周 麟

(廣州醫(yī)科大學(xué)，廣東 廣州 511436)

前蘇聯(lián)專家阿奇舒勒(G.S.Altshuler)及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員，自1946年開始研究250萬件高水平專利基礎(chǔ)上，提出解決創(chuàng)新性問題的理論。該理論(俄語簡稱 ТРИЗ)用英語標(biāo)讀為 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch，簡稱 TRIZ。自TRIZ理論公開以來得以迅速推廣運用，幫助世界許多大公司獲取了優(yōu)厚的經(jīng)濟利益。如美國福特汽車公司因采用TRIZ創(chuàng)新產(chǎn)品每年獲利超過10億美元、韓國三星公司的7年間節(jié)約相關(guān)成本15億美元。另據(jù)不完全統(tǒng)計，我國企業(yè)利用TRIZ解決技術(shù)難題2800個，僅2012年因采用TRIZ企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟效益達62094萬元［1］。阿奇舒勒總結(jié)出的“超級發(fā)明術(shù)”TRIZ創(chuàng)新理論是一種“方法論”，理論核心關(guān)注人的創(chuàng)造性思維，不僅對企業(yè)十分有益，而且具有普適性的意義，對于肩負(fù)著培養(yǎng)創(chuàng)新人才為使命的高校教育有著重大的現(xiàn)實指導(dǎo)價值。

一、TRIZ的基本內(nèi)核和主要方法

TRIZ理論建立了一個龐大的解決問題的系統(tǒng)方法知識庫，對于某些需要解決的舊問題比照類似的方法得到解決，對于從未遇到過的問題參照現(xiàn)有專利總結(jié)出的系統(tǒng)原則、方法和模式加以解決，繼而反過來豐富、完善、擴展類似問題的知識庫，使之達至理想水平。

(一)TRIZ的基本內(nèi)核

TRIZ理論內(nèi)核是由一些基本的要素構(gòu)成，主要包括問題系統(tǒng)、矛盾、技術(shù)進化、理想水平等。

其一，問題系統(tǒng)。TRIZ理論主要解決技術(shù)性難題，所有運行的某個事物對象都是以系統(tǒng)形式存在，該系統(tǒng)中又是由一個或多個子系統(tǒng)共同組成，其中的每個子系統(tǒng)都執(zhí)行著自身功能，而且每個子系統(tǒng)又可分為若干更小的子系統(tǒng)。因此，解決問題時，要分析并求解每個子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)與更上層系統(tǒng)之間的關(guān)系，從而試圖改變某個子系統(tǒng)的作用來影響整個系統(tǒng)，進而考究各系統(tǒng)在整個事物對象中發(fā)揮的功用。

其二，矛盾。TRIZ理論認(rèn)為創(chuàng)新主要是解決事物對象包含的矛盾問題。任何一個事物出現(xiàn)新的問題，是因為該事物運行系統(tǒng)存在各種難以有效解決的矛盾，這種矛盾主要指的是內(nèi)部系統(tǒng)存在沖突導(dǎo)致的。阿奇舒勒把系統(tǒng)矛盾分為兩種類型，一類稱為“技術(shù)矛盾”，指的是因為系統(tǒng)內(nèi)某一子系統(tǒng)的特性或參數(shù)發(fā)生了變化，其新特性或新參數(shù)與其它既有子系統(tǒng)或整個系統(tǒng)無法兼容;另一類稱為“物理矛盾”，突出強調(diào)系統(tǒng)中某一要素呈現(xiàn)矛盾或相反要求。前一種類型主要是綜合多個子系統(tǒng)或參數(shù)，從中尋求折衷的解決標(biāo)準(zhǔn)，并不一定能夠確保實現(xiàn)每個參數(shù)最優(yōu)化;后一種類型則主張采用分離的方法，依循相近的創(chuàng)新原理解決沖突。

其三，技術(shù)進化。阿奇舒勒把事物發(fā)展歷程看成技術(shù)的進化過程，TRIZ理論中技術(shù)進化分為四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期。其中，嬰兒期和成長期可理解為事物對象的胚胎期，也是事物發(fā)展矛盾盡顯期，這個時期系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)之間的矛盾凸顯，因此加大力度解決突出矛盾成為這一階段的主要任務(wù);處于成熟期階段的事物，矛盾逐步得到解決，事物對象有條不紊向前推進;退出期階段，事物的發(fā)展與新的要求產(chǎn)生差距呈現(xiàn)衰敗現(xiàn)象，事物內(nèi)部系統(tǒng)出現(xiàn)了新的矛盾，需要有新的技術(shù)或方法來對治系統(tǒng)沖突。

其四，理想水平(Ideality)。阿奇舒勒提出公式Ideality=ΣUi/ΣHi，其中 U是指系統(tǒng)的有用功能，涵括了系統(tǒng)所有的有價值的功能，而H指的是系統(tǒng)中存在的有害功能，這些有害功能是指系統(tǒng)運行過程中不希望產(chǎn)生的費用、能量的消耗、污染和危險因素等。［2］該公式顯示理想化水平越高，那么系統(tǒng)的有用功能越多，有害功能越少，創(chuàng)新的級別則越高。盡管系統(tǒng)的理想狀態(tài)并不一定能夠完全實現(xiàn)，但讓系統(tǒng)朝著理想化方向發(fā)展卻大有可為。阿奇舒勒認(rèn)為“系統(tǒng)是朝著不斷增加的理想狀態(tài)演化的”，其優(yōu)點在于理想化水平得以量化，清晰了創(chuàng)新的級別和質(zhì)變的量度?；诖耍摾碚撜J(rèn)為要實現(xiàn)系統(tǒng)的某種功能則需對其方法和手段進行調(diào)整和優(yōu)化。

(二)TRIZ的主要工具和方法

其一，功能分析:40項創(chuàng)新原理。阿奇舒勒指出，無論是一個簡單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)代TRIZ理論核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進化規(guī)律和模式。阿奇舒勒將這些共同的規(guī)律歸納成40項創(chuàng)新原理，強調(diào)在解決具體的技術(shù)矛盾時，要以這些創(chuàng)新原理為基礎(chǔ)，結(jié)合某系統(tǒng)的客觀實際求具體的解決方案。

其二，矛盾矩陣分析:39個參數(shù)。阿奇舒勒認(rèn)為在解決系統(tǒng)問題的過程中，當(dāng)改善系統(tǒng)內(nèi)某一子系統(tǒng)的特性或參數(shù)時，系統(tǒng)內(nèi)其它子系統(tǒng)特性或參數(shù)往往會發(fā)生改變，甚至導(dǎo)致惡化，于此就產(chǎn)生了技術(shù)沖突。阿奇舒勒從諸多系統(tǒng)沖突中抽出了具有典型系統(tǒng)特性的39個參數(shù)，也即39項矛盾，創(chuàng)造了沖突矩陣，清晰呈現(xiàn)了系統(tǒng)沖突的關(guān)系。

其三，物質(zhì)場的分析。在阿奇舒勒的TRIZ理論體系中，“物質(zhì)”是個既包含簡單技術(shù)的物體，也是個包含復(fù)雜子、孫系統(tǒng)的龐雜的大系統(tǒng)，“場”則用來專門描述能量在兩個物質(zhì)之間發(fā)生作用、互相影響的過程。阿奇舒勒提出的物場分析工具就是用符號來表達各物質(zhì)間系統(tǒng)變換的過程，從而為解決矛盾問題提供建模技術(shù)。

其四，創(chuàng)新解決問題的算法。任何一個復(fù)雜的問題要得到解決，必須要找到問題的矛盾存在，因此分析問題之后，必要對問題進行清晰地描述，包括矛盾方面的相互作用、各系統(tǒng)之間發(fā)生作用的程序。問題描述越清晰則越有利于找到解決問題的工具和方法，更有利于從已有的知識體系中對該問題做深入闡析，從而在錯綜復(fù)雜的沖突中找準(zhǔn)初始問題，這有利于尋求強大的知識庫支持。事實上，把復(fù)雜問題簡單化的求解過程就是對問題不斷細(xì)致描述、不斷程序化的過程，通過分析與比對發(fā)生效用的結(jié)果。如果該問題仍然無解，則有兩種可能，一方面是我們對初始問題定義有誤，需要對問題重新進行更一般化的定義;另一方面是此問題需要等到科學(xué)技術(shù)或人類認(rèn)知水平進一步發(fā)展后才能謀求解決。

二、TRIZ解決創(chuàng)新問題的操作流程

在傳統(tǒng)意義上，解決創(chuàng)新的主要流程始于經(jīng)驗摸索，接著在豐富的經(jīng)驗中進行總結(jié)，進而在實踐中反復(fù)試驗，最終形成新的知識體系。這個過程有一定的盲目性，成功往往有賴于實驗者勤奮與“頓悟”，其耗時長，成本高，效率低下。阿奇舒勒倡導(dǎo)的TRIZ創(chuàng)新理論主張通過分析確定功能和選擇工具，選取相對應(yīng)的成熟原理解決矛盾沖突，繼而依循系統(tǒng)進化模式設(shè)計發(fā)展路徑，再對關(guān)鍵性因素采用交叉學(xué)科和成熟的理論解決設(shè)計中的問題，最后對理想結(jié)果和所求解結(jié)果進行比較，直至滿足預(yù)期理想水平為準(zhǔn)。

其一，系統(tǒng)分析階段。創(chuàng)新的首要問題在于清晰認(rèn)識整個系統(tǒng)，包括厘清問題、系統(tǒng)功能分析、理想解的確定，并分析可用的資源和確定矛盾沖突等。厘清問題是要對解決的創(chuàng)新性問題有清晰的界定，譬如問題的邊界、內(nèi)涵、范式、進化歷程以及該問題發(fā)展的方向等;系統(tǒng)功能分析在于分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)以及內(nèi)外部件在整個系統(tǒng)運行過程中發(fā)揮的作用和所處的地位;理想解的確定突出要求以具體專業(yè)的話語清晰闡述需要創(chuàng)新的原因，從而甄別那些與理想化水平關(guān)系不大的要素;可用資源的分析目的在于確定改善系統(tǒng)性能的可用資源，包括可用物品、信息、工具和材料等;確定矛盾沖突則不僅要了解矛盾雙方，而且要明確矛盾發(fā)生的區(qū)域，在矛盾的矩陣坐標(biāo)中確定沖突。當(dāng)然，如果通過分析找到解決問題的理想解，那么創(chuàng)新任務(wù)在分析階段就能夠得以實現(xiàn);但如果通過分析沒有找到解決問題的理想解，則需要擴大創(chuàng)新的領(lǐng)域，借助相應(yīng)的成熟原理、進化路徑和創(chuàng)新設(shè)計等來求解。

其二，選取理論階段。這個環(huán)節(jié)的困難體現(xiàn)在通過傳統(tǒng)的原理或模式雖確定了問題的實質(zhì)，但是囿于原有的理論無法解決問題，因而幫助問題解決者按標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)確定沖突，幫助他們挑選能解決特定沖突的原理成為難點。針對分析階段沒有解決的問題，TRIZ理論倡導(dǎo)從幫助解決問題的方面選取相對應(yīng)的成熟原理解決矛盾沖突。

其三，技術(shù)進化路徑。同上階段一樣，由于在分析階段沒能找到解決問題的理想解，那么有必要擴大創(chuàng)新領(lǐng)域，重新分析系統(tǒng)所處的矛盾沖突，依據(jù)系統(tǒng)的矛盾確定其進化的模式和演化階段，然后根據(jù)進化路徑進行系統(tǒng)設(shè)計，解決整個系統(tǒng)不斷發(fā)展過程中出現(xiàn)的設(shè)計問題，使系統(tǒng)、子系統(tǒng)等向預(yù)測的方向發(fā)展。

其四，新的創(chuàng)新設(shè)計。針對原問題領(lǐng)域設(shè)計的不足，TRIZ重新設(shè)計求解原理。因此，從相近或相關(guān)領(lǐng)域?qū)で蠼鉀Q問題的有關(guān)理論和原理成為主要任務(wù)，尤其是相關(guān)領(lǐng)域中的成熟理論和原理，都力求針對新問題的解決而有不同程度的創(chuàng)新。這反映了創(chuàng)新設(shè)計在工具和方法方面的復(fù)雜性。

其五，理想的水平。該階段包含了創(chuàng)新的兩個維度，一方面落腳在系統(tǒng)分析階段，該過程中所求解若與理想解相符合，則原問題依照原理得以解決;如果所求解與理想解有出入，尤其是不能達到理想水平，則需重新分析系統(tǒng)問題，重新確定沖突矩陣，并循環(huán)尋求解決新問題的對策，最終以所求解達到理想水平為止。

三、應(yīng)用TRIZ解決高校教育創(chuàng)新問題的模式

高校教育是人類的基本活動之一，教育環(huán)境、教育要素、教育手段、教育方法等都不同程度受到現(xiàn)實社會的影響，高校教育面臨的教育問題日益復(fù)雜，因此，這對高校常規(guī)教育的穩(wěn)定性構(gòu)成挑戰(zhàn)。阿奇舒勒提出的TRIZ問題解決方法學(xué)，對高校教育者解決復(fù)雜的教育創(chuàng)新問題是有力的借鑒。

高校教育問題指的是高校常規(guī)性教育問題。高校常規(guī)教育的理想解包括大學(xué)生創(chuàng)新能力目標(biāo)的實現(xiàn)程度、教師實施教學(xué)能力水平、教材內(nèi)容的知識性結(jié)構(gòu)、專業(yè)性實踐平臺的建立與運用水平以及科學(xué)知識和人文素養(yǎng)等領(lǐng)域的綜合發(fā)展水平等。高校教育問題則指高校常規(guī)教育系統(tǒng)在保持各個教育子系統(tǒng)有用功能正常運作，同時能夠自行各系統(tǒng)消除有害的、不足的、過度的作用。因此，高校常規(guī)教育的特點指保持原高校教育系統(tǒng)的特點，消除了高校教育系統(tǒng)運行過程中的不足，而正常運行的系統(tǒng)并沒有復(fù)雜化，且沒有引入新的缺陷因素改善教育效果。在這個教育過程中，高校系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)、孫系統(tǒng)和各部件能利用現(xiàn)有的教育資源和知識實現(xiàn)有用的功能，教育系統(tǒng)具有自我服務(wù)功能，教育各子系統(tǒng)能夠充分實現(xiàn)有用功能，并能夠合理、智慧的利用和選取教育材料或物質(zhì)，在運行過程中各個系統(tǒng)自我消除有害因素的影響。概言之，高校教育問題是指高校教育系統(tǒng)運行初始狀態(tài)空間與教育系統(tǒng)的目標(biāo)狀態(tài)空間基本一致，高校教育系統(tǒng)的未知知識空間趨近于零。事實上，這樣的預(yù)期與實際效果常常存在差異，高校教育系統(tǒng)中雜多子系統(tǒng)都可能存在變數(shù)，從而造成教育理想狀態(tài)被打破，使高校教育問題復(fù)雜化，也就是說產(chǎn)生高校教育創(chuàng)新問題。因此，高校教育創(chuàng)新問題意味著尋找教育系統(tǒng)內(nèi)使其內(nèi)在結(jié)構(gòu)、規(guī)律及影響因素產(chǎn)生變化的子系統(tǒng)或參數(shù)，并求解使之轉(zhuǎn)化為符合常規(guī)的答案。

其一，概括高校系統(tǒng)中用來解決教育問題的常規(guī)性工具和方法，歸納高校教育問題求解過程中經(jīng)常運用的原理和采用的標(biāo)準(zhǔn)(在TRIZ中概括為40條原理和39條標(biāo)準(zhǔn)沖突)［3，4］。針對高校系統(tǒng)，則需要從學(xué)生、教師、教材、專業(yè)課程、實習(xí)、教學(xué)載體、學(xué)校管理服務(wù)、文化建設(shè)等諸多子系統(tǒng)中概括出解決教育沖突且?guī)в泄残缘某Ｒ?guī)性工具和方法，可以參照TRIZ的分析策略，從而構(gòu)建適用于復(fù)雜教育問題求解的標(biāo)準(zhǔn)和原理，并用來指導(dǎo)實際的復(fù)雜教育問題求解過程(筆者目前尚未發(fā)現(xiàn)有此標(biāo)準(zhǔn)和原理)。

其二，特定環(huán)境下界定高校系統(tǒng)中存在的教育問題，建立相應(yīng)的矛盾矩陣，明確各矛盾間的關(guān)系。高校教育是個復(fù)雜的系統(tǒng)教育工程，界定教育問題包括厘清教育問題的演化階段、分析教育各系統(tǒng)的功能、確定理想解，并分析可用的教育資源和確定產(chǎn)生的矛盾區(qū)域等。所謂厘清教育問題是對需要改善的教育因素的邊界、核心內(nèi)含、話語體系、演進歷程，以及該問題預(yù)測方向等有清晰的界定;教育系統(tǒng)功能分析是突出分析發(fā)生改變的教育子系統(tǒng)與整個系統(tǒng)及其它各級子系統(tǒng)之間的相互作用和所處地位，如需要改變的教育子系統(tǒng)與高校教育主客體、載體和教育環(huán)境等子系統(tǒng)的關(guān)系;教育的理想解是指因為教育要素的改變可能引起的相關(guān)子系統(tǒng)發(fā)生變化，這一運行過程中有些子系統(tǒng)并不會受到影響，故要求用教育話語清晰描述與之相關(guān)的要素;可用教育資源的分析是對因改善系統(tǒng)功能而開支的器物、信息材料、使用工具和消耗資源等細(xì)致化、具體化;確定教育矛盾是解決教育問題的焦點，教育系統(tǒng)中一般矛盾和特殊矛盾符合對立統(tǒng)一的規(guī)律，特殊矛盾分布在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。借鑒TRIZ理論(縱向區(qū)域為需要改善的參數(shù)或系統(tǒng)，橫向區(qū)域為惡化的參數(shù)或系統(tǒng)，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)對應(yīng)的區(qū)域有成熟的通用原理，這個對應(yīng)解稱之為理想解)，設(shè)計教育問題需要改善和可能惡化的子系統(tǒng)或要素，對應(yīng)找到矛盾發(fā)生的區(qū)域，從而明確教育創(chuàng)新問題需要解決的主要矛盾，繼而找到理想解。

其三，依循教育問題各矛盾的分析，解決教育的創(chuàng)新問題。如果在上述階段確定了高校教育主要矛盾，并鎖定了矛盾發(fā)生的區(qū)域，而且在既定區(qū)域內(nèi)查找對應(yīng)的成熟的教育原理和標(biāo)準(zhǔn)，能夠解決教育創(chuàng)新問題，則教育創(chuàng)新問題在分析階段就得到解決;但如果通過分析，在相對應(yīng)的教育區(qū)域內(nèi)沒有能夠找到解決問題的教育原理或成熟標(biāo)準(zhǔn)，則需要重新分析高校系統(tǒng)所處的矛盾沖突，并依據(jù)主要矛盾擴大引起變化的研究領(lǐng)域，借鑒其它相近或相關(guān)學(xué)科的成熟原理、系統(tǒng)進化路徑和創(chuàng)新設(shè)計等，尤其是選擇這些領(lǐng)域中與教育新問題的設(shè)計過程相符合的原理和標(biāo)準(zhǔn)，并把這些選擇的原理與成熟的教育原理、系統(tǒng)進化路徑和創(chuàng)新設(shè)計等進行類比，重新設(shè)計的教育創(chuàng)新問題求解的原理或標(biāo)準(zhǔn)，這個過程并不會一蹴而就，也是個不斷調(diào)試反復(fù)實踐的過程。

其四，設(shè)計教育問題進化路徑。高校教育系統(tǒng)是不斷發(fā)展變化的，需要解決的教育問題也會不斷變化，因此我們需要根據(jù)系統(tǒng)論的觀點，分析并設(shè)計教育系統(tǒng)功能實現(xiàn)的進化路徑。教育系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，我們把教育系統(tǒng)之外的高層次系統(tǒng)稱為超系統(tǒng)，教育系統(tǒng)之內(nèi)的低層次系統(tǒng)稱為子系統(tǒng)，而把教育問題正在發(fā)生的系統(tǒng)稱為當(dāng)前系統(tǒng)。整個系統(tǒng)中，超系統(tǒng)、當(dāng)前系統(tǒng)、子系統(tǒng)都有相對應(yīng)的功能(如教育載體從黑板到電子投影、再到多模態(tài)的使用)。因此，系統(tǒng)地思考教育問題的產(chǎn)生與發(fā)展歷程，需要突破原有的思維局限，需要系統(tǒng)地分析教育資源，從中選取最佳方案解決問題。根據(jù)教育系統(tǒng)以及教育問題的演化趨勢、路徑或模式，才可以預(yù)測下一時期需要解決的主要教育問題，一方面繼續(xù)利用已有的教育標(biāo)準(zhǔn)和原理;另一方面改進和充實教育標(biāo)準(zhǔn)和原理，推進并支持分析工具向高一級的方向發(fā)展。其五，教育理想水平的實現(xiàn)。通常情況下，僅通過現(xiàn)有的教育問題解決工具和方法，并不一定能夠完全有效地解決復(fù)雜的教育問題，也無法實現(xiàn)教育的理想狀態(tài)。無法實現(xiàn)教育理想狀態(tài)是多個層面共同作用的結(jié)果，從前面系統(tǒng)功能的分析、作用的分析、教育理想解的確定、教育資源的分析，以及教育矛盾及其區(qū)域界定等每個環(huán)節(jié)都可能存在錯漏，從而影響到后面的結(jié)果。這一階段確定的矛盾直接影響到后面建立的矛盾矩陣，以致于提出的對策。所以，教育創(chuàng)新過程中要實現(xiàn)教育理想需要回到原點界定問題階段，這個過程也促進了教育的創(chuàng)新。

［1］皮成功，別超，侯光明.創(chuàng)新方法的綜合評價及應(yīng)用決策的實證研究［J］.中國科技論壇，2011，(5):15 ～20.

［2］杜鑫，肖淼鑫.TRIZ理論及其設(shè)計方法的研究［J］.內(nèi)江科技，2007，(2).

［3］G S A ltshuller.And Suddenly the Inventor Appeared［M］.Technical Innovation Center，INC，Worcester，1996.

［4］張秋月，佘元冠.關(guān)于我國創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)的思考［J］.國家教育行政學(xué)院學(xué)報，2010，(1).