基于TRIZ理論的塑料成型模具設計課程教學探索

1、基于TRIZ理論的塑料成型模具設計課程教學探索黃春曼廣東白云學院機電工程系，廣東廣州，510450摘要：塑料模具設計是模具類專業(yè)一門重要的專業(yè)課程，教學過程與培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維息息相關。本文針對傳統(tǒng)的塑料成型模具設計課程教學體系存在的問題，依據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)目標及課程教學體系改革的要求，將TRIZ理論應用到模具設計課程教學中，引導學生開拓創(chuàng)新，設計性價比更高的模具，并推動模具設計技術水平的提高。關鍵詞：塑料成型模具設計，TRIZ理論，創(chuàng)新思維 Research of teaching Plastic Mold design Basic on TRIZ Theory Huang Chun_man

2、(Guangdong Baiyun University， Guangdong Guangzhou 510450) Abstract. “Plastic Mold Design” is an important professional courses in mold major. The teaching process is closely related with the cultivation of innovative thinking of students. In view of the some problems in teaching system of traditiona

3、l course for “Plastic Mold Design” and the professional personnel training target and the request about curriculum reform of the education system, this paper apply TRIZ theory in teaching“Plastic Mold Design”. Direct students to develop and innovative, design cost-effective mold, and promote technic

4、al ability of molding design.Keywords: Plastic Mold Design, TRIZ theory, innovative thinking1 TRIZ理論與創(chuàng)新思維開發(fā)TRIZ是“發(fā)明問題解決理論” 的俄文簡稱，它是前蘇聯(lián)G. S. Ahshuller及其同事們在分析研究了世界上近250萬件高水平發(fā)明專利，綜合多個學科領域原理、法則的基礎上提出的創(chuàng)新方法理論體系。主要目的是研究人類進行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則，它是一種建立在技術系統(tǒng)進化規(guī)律基礎上的問題解決系統(tǒng)，同時也是一個創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系理論1。創(chuàng)新思維是指人所具有的特殊

5、認識活動過程，即能敏銳而正確地吸收、儲存、整理、運用瞬息萬變的信息，從客觀事物中有所發(fā)現(xiàn)或有所突破的一種思維能力。創(chuàng)新思維能沖破舊框框，不盲從，喜歡質疑，大膽發(fā)表自己與眾不同的意見，或創(chuàng)造新的形象。創(chuàng)新思維是在一般思維基礎上發(fā)展起來的，是后天培養(yǎng)和鍛煉的結果，應用TRIZ理論將加快創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。目前，世界范圍內的經濟，軍事及科技的激烈競爭，實質上就是知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新的競爭，從根本上說是創(chuàng)新人才的競爭。開發(fā)學生的創(chuàng)新思維已成為目前我國教育改革的主旋律，如何使高校學生具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，適應經濟時代的要求，在企業(yè)的生產和經營實際中擔當技術方面的組織者和帶頭人，是教學改革的根本目標，貫穿

6、于教育的全過程2, 3，而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維需要系統(tǒng)的理論體系指導，TRIZ是創(chuàng)新思維培養(yǎng)的手段之一，本文將TRIZ理論與學生創(chuàng)新思維培養(yǎng)相結合，進行塑料成型模具設計課程創(chuàng)新性教學的實踐，進一步提升塑料成型模具設計課程教學的效果。2 TRIZ理論的主要內容及在教學中的應用2.1 TRIZ理論的主要內容作為解決技術問題和實現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系TRIZ理論，其主要內容包括:技術系統(tǒng)進化法則、40 個發(fā)明創(chuàng)造原理、39 項技術特性、沖突矩陣、物質場分析、76個發(fā)明問題標準解決方法、發(fā)明問題解決算法（ARIZ）以及工程效應知識庫等。在產品設計過程中，上述各內容都能從不同方面對設

7、計人員提供創(chuàng)新方案的指導，應用TRIZ理論求解產品設計的創(chuàng)新解是一項系統(tǒng)的工程。TRIZ認為，一個問題解決的困難程度取決于對該問題的描述或程式化方法，描述得越清楚，問題的解就越容易找到。TRIZ中，發(fā)明問題求解的過程是對問題不斷地描述、不斷地程式化的過程。經過這一過程，初始問題最根本的沖突被清楚地暴露出來，能否求解已很清楚，如果已有的知識能用于該問題則有解，如果已有的知識不能解決該問題則無解，需等待自然科學或技術的進一步發(fā)展，該過程是靠ARIZ算法實現(xiàn)的4。2.2 TRIZ理論與模具設計課程教學的融合TRIZ理論作為創(chuàng)新思維培養(yǎng)的理論體系，引入到塑料成型模具設計課程教學中，能系統(tǒng)地改善創(chuàng)新性教

8、學過程，幫助學生樹立創(chuàng)新思維，提高塑料成型模具設計課程的教學效果。塑料成型模具設計是一個重要的工程應用學科，需要創(chuàng)新思維支撐，學生掌握創(chuàng)新思維的技法，有助于提高學生塑料成型模具設計、塑料成型模具制造工藝能力。TRIZ理論與塑料成型模具設計課程教學的融合具體從以下幾個方面入手。（1）更新教學內容，強化創(chuàng)新意識的培養(yǎng)塑料成型模具設計課程的設計性、實踐性較強，有必要更新教學內容，強化學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。實質上，課程基礎理論的靈活運用就是創(chuàng)新，所以在講授這些課程時，要積極啟發(fā)學生思維，引導學生思維發(fā)散，即一個原理或一個方法舉出不同的應用實例，甚至相反的例子，使學生的思維更活躍些。例如，在介紹型腔尺寸計

9、算的基本概念時，要解決思維的慣性，先描述為什么會出現(xiàn)型腔尺寸與產品尺寸有差別，列舉實例幫助學生發(fā)散思維，最后列出計算公式，讓學生有水到渠成的感覺，以加深學習印象。講述排氣系統(tǒng)時，可讓學生回憶前面學過的分型面的設計、定出機構與模板的間隙，分析一般排氣系統(tǒng)的設計要點，有助于學生理解排氣系統(tǒng)的必要性和簡單可行的排氣方式設計。更新教學內容的關鍵是與學生的實際情況相關，并與實踐相結合。塑料成型模具設計是實踐性很強的學科，整堂灌輸書本理論，比較抽象，使學生產生畏懼心理，并對這些課程學習失去信心。加大教學的實踐性，是學生在視覺、感性認識得到充分利用，激發(fā)他們的創(chuàng)新激情。如在進行塑料成型模具構造的教學，采用一

10、個真實的塑料成型模具實物，講述它的運動過程及結構不同形式，鼓勵學生對現(xiàn)有的產品的模具結構進行改進，特別是澆注、頂出系統(tǒng)的改進，達到經濟、功率、環(huán)保的統(tǒng)一。（2）改善教學方法與手段，實施對學生的創(chuàng)新思維的訓練課程教學通過教學方法和手段實現(xiàn)，實施對學生的創(chuàng)新思維訓練就需要積極改善教學方法和教學手段。計算機輔助技術的應用，為學生創(chuàng)新思維訓練提供良好的教學手段，例如制作并合理運用電子課件，特別是將CAI技術（Computer Assisted Instruction）引入到塑料成型模具設計學科教學中去，大幅提高教學形象性，增強學生感性認知，激發(fā)學生創(chuàng)新思維5。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，特別是計算機多媒

11、體技術和網絡技術的日臻完善與成熟CAI技術以其互動和直觀的效果特征，在課堂教學中發(fā)揮著越來越大的作用。計算機具有真實、準確、快捷和新意無窮的高超能力。將其運用到機械教學中?？梢宰寧熒p方都充分感受到教學成功的歡樂，有利于培養(yǎng)和激發(fā)學生勇于探索、不斷創(chuàng)新的精神。在塑料成型模具設計教學中要充分利用CAI，采用三維、動畫的形象描述方式，加深學生對知識的印象，引導他們對模具設計課程的學習興趣，要加多視頻，讓學生直觀看到這些裝置的運動過程，有助于學生對基本原理、結構等理解。采用論文作業(yè)引導學生的創(chuàng)新思維。在講授各課程基礎理論的課后布置一個論文作業(yè)，要求他們對基礎理論進行發(fā)散思維，指出他們想象中的結構形式

12、和應用，激活他們的創(chuàng)新意識。進行創(chuàng)新思維技法和思維方法的訓練。每講完一個基礎理論，可以采用TRIZ理論中40個發(fā)明創(chuàng)造原理中的一個方法，讓學生相互啟發(fā)，激發(fā)他們的聯(lián)想思維、想象思維、靈感思維，進而得到創(chuàng)新的成果。（3）重視實踐環(huán)節(jié)，提高學生實踐創(chuàng)新能力課程設計的改革。模具設計學科中有許多課程有課程設計，如塑料成型模具設計、沖壓模具設計等，這個實踐環(huán)節(jié)對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力有著重要作用。這些實踐課程采用興趣組合、團隊合作、相互幫助和啟發(fā)的方式，使學生在實踐過程中激發(fā)對模具設計學科的興趣，對現(xiàn)有的問題提出創(chuàng)新性解決方案。實驗內容的改革。我們將實驗課程分為驗證性、綜合性、設計性等幾類，加強綜合性和設計

13、性實驗的開設，這些實驗不再是書本知識的簡單重復，而是加入自己的創(chuàng)新思維，才能完成實驗內容。實驗過程中要放手讓學生去做，并尋找盡可能多的工廠實際問題的設計性實驗讓學生們去做。如塑料成型模具的拆裝、沖壓模具的拆裝、壓鑄的拆裝等實際動手實驗，強化學生的動手能力的同時，使他們能在實踐中發(fā)現(xiàn)原來裝備的不足，并提出改進意見。（4）積極開設第二課堂，鼓勵學生參與創(chuàng)新活動積極創(chuàng)造條件和環(huán)境，構建第二課堂，鼓勵學生參與創(chuàng)新活動。結合本系的教學優(yōu)勢，成立塑料成型模具創(chuàng)新設計實驗室作為開放性實驗室，供學生在課余進行創(chuàng)新活動。積極鼓勵學生參加各級挑戰(zhàn)杯、創(chuàng)新設計大賽的競賽活動，并組織本院的創(chuàng)新設計競賽，通過這些第二課

14、堂活動，在豐富學生生活的同時，增強他們的實際創(chuàng)新思維。3 TRIZ理論在塑料成型模具設計中的創(chuàng)新教學實踐塑料成型模具設計是模具設計制造專業(yè)的重要專業(yè)課，在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，使學生能設計制造出具有自主知識產權的新型模具，振興我國裝備業(yè)，因而具有重要的意義。作為教師，在教學過程努力創(chuàng)造一切有利條件，為學生提供創(chuàng)新思維的空間，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新行為。采用三維、動畫的CAI課件。塑料成型模具設計對于一個沒有接觸過塑料成型模具的學生來說比較難，因為該課程涉及機械原理、機械設計、工程制圖、工程材料等相關課程，內容比較復雜，而且許多學生沒有見到過，所以采用三維、動畫的CAI課件有助于學生理解。

15、應用TRIZ理論進行發(fā)明式教學，啟迪學生的創(chuàng)新思維和求異思維6。塑料成型模具設計主要講授塑料成型模具各個組成部分的具體設計方法及相關技術，比較抽象，不容易理解。針對這種情況，在塑料成型模具設計課程教學中采用發(fā)明式教學，將本課程分為幾個關鍵點（例如以設計步驟為關鍵點），對關鍵點鼓勵學生自己思考，并對他們的思考結果給予鼓勵，培養(yǎng)他們思考的成就感，進而激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和求異思維，改善課堂教學效果，提高學生對知識的掌握度。積極強化實驗教學，課程教學中穿插7個模塊的實驗教學，讓學生動手驗證書本的知識，并對現(xiàn)有塑料模具結構進行改進，發(fā)揮學生的創(chuàng)新意識。在以后教學中還將開設綜合實驗和設計性實驗，如日常用品

16、的模具結構的設計實驗、現(xiàn)有模具結構改進設計實驗等。通過強化教學實踐中對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，學生的學習興趣濃厚、創(chuàng)新意識比較強，在課堂上非?；钴S，積極發(fā)表自己的見解。4 結束語塑料成型模具設計是一個創(chuàng)新思維過程，與TRIZ理論結合，在課程教學中加大對創(chuàng)新思維的訓練，提高學生的創(chuàng)新能力，關系我們塑料成型模具創(chuàng)新設計的未來發(fā)展，因此，需要根據(jù)TRIZ理論原理改善教學內容，加大創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為塑料成型模具設計課程教學重要任務之一。本文結合對TRIZ理論的理解，應用到塑料成型模具設計課程教學中，進一步提升塑料成型模具設計教學效果，提高學生創(chuàng)新設計能力。參考文獻：1 江帆，王一軍，劉曉初等. TRIZ理論在汽車電子技術課程教學中的應用. 理工高教研究，2007，26（3）：96972 徐起賀，吳昌林. 基于TRIZ理論的機械產品創(chuàng)新設計研究. 機床與液壓，2004.7：32333 張志遠，何川，張荀. TRIZ