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大学生创新制作能力的培养模式探索
作者：齐向阳 郭树军
关键词：大学生；创新思维；创新制作；培养模式
“创新”从广义上可分为科技创新、制度创新和意识创新（见图1），创新制作属于科技创新中的技术创新。
对学生来讲，什么是创新制作呢？首先来看“技术创新”的概念。
技术创新，即创新的狭义概念，是1912年由熊彼特在《经济发展理论》一书中提出的。他认为，创新就是“建立一种新的生产函数”，是把一种从来没有过的关于生产要素和生产条件的“新组合”引入生产体系。熊彼特所说的创新，包括引进新产品、引用新技术（即新的生产方法）、开辟新市场、控制原材料的新供应来源和实现企业的新组织等五种情况。可见，创新制作就是制作本来没有的东西。
熊彼特的“创新理论”所说的“创新”，是指一个过程，既包括新产品、新工艺的开发，也包括将这些开发成果转化为生产力并在市场上得到实现的全过程。由于这种创新概念能够较好地体现技术变革在经济发展中的作用，有利于纠正科学技术与经济相互脱节的弊端，促进技术与经济的结合，故这种创新概念已经在联合国经合组织、欧盟等一些有影响的国际组织中得到广泛的认同和使用。
熊彼特的技术创新理论是科技与经济结合的概念，或者说它首先是一个经济学概念，然后才是科学技术方面的概念。因此，必须从技术与经济的结合上才能深刻理解技术创新的内涵。技术创新是使发明成果向产品化、商品化转化的过程。这说明创新制作只有以商品化为目的才有意义。
由上面的理论可知，创新制作就是以商品化为目的，制作本来没有的电子、电气、通讯等产品。对学生来说，至少是自己的创新，而不是从教材里来的实验电路。
遗憾的是，大学的创新制作培养往往流于制作而没有创新，培养过程流于制作过程而非创新过程，大量的创新制作教材只是告诉读者一个产品或装置的设计制作流程，而不能启发读者的创新能力。因此，我们在大学生创新制作能力的培养模式上进行了一些探索。
创新理论在实践教学中的应用
创新理论内容较多，有的比较深奥，如何提炼、归纳，并且与适合学生的实际制作结合，是一个主要研究内容。
（一）各种创新理论
前苏联的TRIZ理论TRIZ是俄文创新性问题解决理论（теории решения изобретательских задач）的词头。系统冲突是TRIZ的一个核心概念，表示隐藏在问题后面的固有矛盾。如果要改进系统的某一部分属性，其他的某些属性就会恶化，就像天平一样，一端翘起，另一端必然下降，这种问题就称作系统冲突。典型的系统冲突有重量—强度、形状—速度、可靠性—复杂性冲突等。TRIZ认为，发明可认为是系统冲突的解决。而一个问题解决的困难程度取决于对该问题的描述或程式化方法，描述得越清楚，问题的解决办法就越容易找到。TRIZ中，发明问题求解的过程是对问题不断描述、不断程式化的过程。经过这一过程，初始问题最根本的冲突被清楚地暴露出来，能否求解已很清楚。如果已有的知识能用于该问题则有解，如果已有的知识不能解决该问题则无解，需等待自然科学和技术的进一步发展。
在教学中，把一些典型的利用TRIZ的创新制作实例拿来讨论，学生很有兴趣，表示这些创新思维的法则非常有用。学生渐渐意识到，创新是在一定的条件，如新颖、性价比、实用性等约束下解决矛盾的制作活动。经过讨论、实际应用，这些法则成为可以接受的、行之有效的创新工具。
美国公理性创新设计理论公理性设计（Axiomatic Design）是美国以Suh为首的设计理论研究小组所提出的设计理论。该理论认为，设计过程如图2所示。公理性设计理论的核心为：转换过程中的功能与设计参数应满足独立性与最小信息两条公理。如果这两条公理能满足，原理解是优化的解。公理性设计已有很多应用实例，美国一些企业及大学的学生采用该理论完成了一些产品的设计。
这一理论中的“独立性”告诉我们，创新制作的困难在于找到一个或多个独立的矛盾；“最小信息”告诉我们，尽管不同的人对同样的问题有不同的解决方法，但最好的创新制作是性价比最优的制作。在教学中发现，学生欠缺这方面的思想，习惯于认为创新制作就是运用所学所知做出来即可。
日本的QFD（Quality Function Deployment）这个理论告诉我们，创新制作是来源于需求、并满足需求的一个制作过程。所以，在教学中，首先要求学生抛开参考书，独立思考，从生活中发现点子，发现能够改善生活、带来便利的新产品，然后按照设计过程来进行设计、制作。
德国的普适设计方法学德国的设计理论是优秀设计过程所积累的经验的总结。该理论的典型代表是Pahl及Beitz的普适设计方法学（Comprehensive Design Methedology）。该设计方法学建立了设计人员在每一设计阶段的工作步骤计划，这些计划包括策略、规则、原理，从而形成一个完整的设计过程模型。一个特定产品的设计可完全按该过程模型进行，也可选择其中的一部分使用。
在该方法中，概念设计阶段的核心是建立待设计产品或称技术系统的功能结构。产品首先由总功能描述，总功能可分解为分功能，各分功能可一直分解到能够实现为止。物料、能量、信号三种流作为输入与输出，将各功能有机地组合在一起就形成了产品的功能结构。
大学生与工程技术人员创新思维的差异
在教学中，我们体会到很多教师和工程技术人员容易理解的理论、方法，学生却不理解，原因既在于知识积累不一样，也在于创新思维与习惯不一样，培养学生养成严谨的思维、制作习惯，减小他们与工程技术人员的创新差距显得非常重要。
大学生与工程技术人员创新思维的差异主要在以下方面：首先，工程技术人员对市场了解，其制作面向实用的新产品，考虑性价比；而大学生往往把创新制作看成实验。其次，工程师有较广的知识面，包括人文方面，这对创新设计是有帮助的，有时甚至是必不可少的；但大学生知识面较窄，往往无从下手。再次，工程师有独立解决问题的意识；而大学生比较欠缺这种意识，习惯于向教师请教。最后，工程师有严谨的设计制作习惯，重视过程和记录，而大学生往往没有。明白了大学生在创新制作方面的欠缺，就可以有针对性地进行教学，严格要求并且有根有据。
中外大学生创新制作能力培养模式的比较
德国的大学生创新制作培养的一个侧重点就是制作实用的产品，大家协同作业，每个学生分担的部分不多。比如完成一辆具有实用价值的摩托车的制作，每个学生分担一个部件的设计制作。在这个过程中，学生的创新能力、制作能力都得到提高。现代社会分工精细化，要想有真正的创新，必须在自己的领域内精益求精，而不是什么都泛泛而谈。
日本的大学生创新制作培养的一个侧重点就是重视过程，严肃认真，从细节入手。我们在教学中发现，有不少学生认为创新就是创新思维。其实，从前面的创新理论可以知道，创新制作是把创新思维落到实处的费时费力的制作活动，不重视过程，不重视记录和归纳总结，没有对细节精益求精的态度，是不可能有好制作的。在教学中，很多学生的工作台面没有整理好，工具没有维护好，这些都影响到制作水平，需要教师纠正这些不良习惯。
《机电产品创新与制作》教材的编写思路
由于感到缺乏合适的创新制作类教材，我们考虑编写《机电产品创新与制作》教材，以创新思维理论为出发点来组织教材。比如，可以分析一些典型的、成功的制作实例，说明思维过程、创新之处、制作难点等。
目前，相关教材有《创新设计思维与技法》（机械工业出版社，2004）之类的图书，单纯讲解思维与创新方面的理论内容；有《机械创新设计》（机械工业出版社，2004）之类的图书，主要讲解基本机械结构设计的创新。这些书内容都很好，不过属于基础内容，不适合作为学生创新与制作的教材。教材应涉及机械、电气、电子、通信、综合装置和系统、产品外观等，应比较全面。在教材编写上应突出创新，虽然是理工类教材，但也应增加思维创新方面的一些研究理论和人文思想。该教材不像一般的以学科内容、知识技能体系为主的教材，所以应将本身的制作项目作为载体，挖掘创新思维的内涵。
参考文献：
[1]谢友柏，等，译．公理设计：发展与应用[M]．北京：机械工业出版社，2004．
[2]吕仲文．机械创新设计[M]．北京：机械工业出版社，2004．
[3]罗绍新．机械创新设计[M]．北京：机械工业出版社，2003．
[4]李瑞琴．机电一体化系统创新设计[M]．北京：科学出版社，2005．
[5]陈欢庆．电子制作理论与实践[M]．杭州：浙江大学出版社，2005．
作者简介：
齐向阳（1969—），男，河南南阳人，深圳职业技术学院副教授，研究方向为创新制作技术、楼宇设备及智能化技术。