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2023年机械设计基础试卷【TRIZ在“机械设计基础”教学中的应用分析】 摘要：“机械设计基础”课程在讲授理论学问的同时，应注意培育学生的创新意识。目前，该课程中存在一些不利于培育学生创新实力的问题。TRIZ理论来源于人类长期探究与改造自然的实践阅历的总结，具有严密的逻辑性。因此，在“机械设计基础”的课堂上和课堂外引入并渗透TRIZ理论，有助于培育学生的创新实力，使学生建立创新理念。关键词：机械设计基础；TRIZ；教学改革作者简介：尤洪岭（1958-），男，上海人，天津城市建设学院理学院，试验师；王莉静（1974-），女，山西阳泉人，天津城市建设学院限制与机械工程学院，讲师。（天津?300384）基金项目：本文系天津城市建设学院2023年教改项目（JG-1106）的探讨成果。中图分类号：G642?文献标识码：A?文章编号：1007-0079（2023）26-0067-02“机械设计基础”面对的对象是近机类大三的学生，作为专业基础课，它在基础课程和专业课程之间起了承上启下的作用。本课程主要培育学生能综合运用传统和现代设计手段，发觉、分析和解决问题的实力。在课堂教学中，以设计为主线，在培育学朝气构设计和通用零部件工作、结构设计实力的基础上，重点突出学生创新意识的培育。一、“机械设计基础”课程中存在的问题“机械设计基础”课程所含内容较多，且各章节之间几乎没有联系。这对于学生来说有利的一面：不会因为没有驾驭某一章节的内容，而影响其余章节的学习。也有不利的一方面：学完本课程，学生的脑海里是零散的构件，没有一个完整性机器的概念，也就谈不上创新了。目前，各学校教学任务较繁重，只能不断压缩课时，在天津城市建设学院（以下简称“我校”），“机械设计基础”课程被压缩到48学时。面对这种现象，老师通常选择几个简洁模型讲解其认为重要的内容。课程的教学对象是不同专业的非机类学生，假如老师讲解的内容没有针对性，即使说得井井有条，学生听得却是一头雾水，并不能真正理解其中的奥妙。“机械设计基础”是一门实践性很强的课程，有些学校教学支配较混乱，课程学习阶段学生还没起先进行专业实践学习。由于学生缺乏生产实践阅历，在课程学习中感觉学问的抽象、难以理解，甚至课程结束后，有的学生还不知道为什么要学这门课。“机械设计基础”课程理论性比较强、概念较抽象。但某些老师讲解并描述原理多，结合实际偏少；讲解并描述常规原理多，介绍行业最新技术成果少；课堂讲授多，课外探讨少。同时，某些学生对本课程的重视度不够、依靠性强、无创新性。二、TRIZ在“机械设计基础”教学中的应用正是由于“机械设计基础”课程在教学中存在的一些问题，所以须要在教学上进行创新，提高教学效果。而创新须要创新理论的支撑，创新理论的探究在国内外从没有停止过，并已取得很多可喜的成果，如试错法、头脑风暴法、焦点对象法、多角度思索法、检核表法等。但上述方法基本以心理机制为基础，且逻辑性不严密，在实际运用中并没有预期想象的好。独创问题解决理论（Theory of Inventive Problem Solving，TRIZ）是诞生于前苏联的创新理论，TRIZ认为任何领域的产品改进和技术创新，都是有规律可循的。人们驾驭了这些规律，就可以能动地进行产品设计，并能预料产品的将来发展趋势。TRIZ包含用于问题分析的分析工具，用于系统转换的基于学问的工具和理论基础，可以广泛应用于各个领域创建性地解决问题。1956年，Altshuller提出了TRIZ中最强有力的工具ARIZ算法，1其主导思想为：1.冲突矩阵独创问题的特征是存在冲突。Altshuller将冲突分为管理冲突、技术冲突和物理冲突。首先，ARIZ将初始问题用管理冲突来表述，依据TRIZ实例库中的类似问题类比求解，无解则转化为技术冲突，采纳40条独创原理解决；如问题仍得不到解决，则进一步深化分析发觉物理冲突，如图1所示。而由志向解确定物理冲突的方法，一方面技术系统向着志向解的方向进化，另一方面物理冲突阻碍达到志向状态。2.克服思维惯性ARIZ强调在解决问题过程中必需开阔思路克服思维惯性，主要利用TRIZ已有工具和一系列心理算法克服思维惯性。三、TRIZ理论在“机械设计基础”教学中的应用在我校的问卷调查中显示：面对技术难题时，大多数学生表现得不够主动，45的学生在潜意识里回避冲突。在这种状态下，大多数学生是不会主动地参与各种创新活动的。创新实力作为人所具有的一种潜能，经过肯定的学习和训练，能够得到激发和提升，而创建意识是培育学生创新实力的关键。2TRIZ理论认为：解决技术系统中存在的冲突是促使技术系统进化发展的根本动力。因此，将TRIZ理论引入“机械设计基础”课程的教学中，有利于培育学生的创新意识，在解决冲突的过程中，增加学生主动发觉问题的实力。3主要从以下两方面考虑：1.课堂上，将“机械设计基础”课程中与不同专业相联系的学问点与TRIZ理论相结合在课程的理论讲解并描述中，应以与其专业相关的某一机器的设计为主线，每讲完一个基础理论，突出TRIZ创新方法的运用，进行每一章节机构的创新。例如，给设备专业的学生讲解并描述“机械运动速度波动的调整”的章节时，可联系地下车库中运用的通风设备（如图2），课后以小组形式提出改进方案。对通风设备提出的改进要求为：4叶片强度提高；修理简洁且降低修理成本；降低制造困难性，削减对工人技术的依靠性；对其外形不能有较大的改进。学生将上述要求概括为：提高强度，轮毂和叶片整体铸造；修理简便，降低修理成本，更换低成本轮毂。上述冲突转化为TRIZ理论中的冲突矩阵：“强度”的提高可能导致“便利性”的降低；“可修理性”的提高可能会导致“困难性”的上升。表1得到基于TRIZ的解决方案，表中的阿拉伯数字对应40条独创原理。综合考虑，选用表1中的独创原理1、2、10对轮毂做优化设计。5