基于TRIZ创新理论的雨课堂设计与实践
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作者:刘萍
摘要：雨课堂是将课前、课上以及课后等教学环节有机连为一体的信息化教学平台，是对传统课堂教学的有益补充。文章借助雨课堂教学平台，将TRIZ创新理论应用于《C语言程序设计》教学，实现以学生為中心的教学，提升教学质量，同时培养了学生的科学思维能力、实践能力、合作精神及科学创新能力。
关键词：TRIZ理论;雨课堂;C语言程序设计
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2020）12-0200-02
随着计算机、多媒体和互联网等信息技术的发展，以网络和新媒体技术为依托的信息技术正改变着人们的生活、学习以及工作方式，同时也为人才培养提出全新挑战。2012年，《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》[1]指出：推进信息技术与高等教育的深度融合，促进教育内容、教学手段和方法的现代化，建立信息化教学与学习方式，提升个性化互动教学水平是培养学生自主学习、自主管理、自主服务的意识与能力，提高高等教育质量不可或缺的动力与支撑。为了更好地利用信息技术推动课堂教学，让师生互动更多、教学更为便捷，2016年，清华大学在线教育办公室和学堂在线共同推出新型智慧教学工具“雨课堂”[2]。“雨课堂”不仅为师生提供自主管理和自主服务的切入点与数据支持，也为“互联网+”环境下的工程教育提供了很好的教学平台。
《C语言程序设计》[3]是许多工科专业的必修课程之一，是《数据结构》《面向对象程序设计》等后续课程学习的基础，也是提升工科学生创新精神、创业意识和创新创业能力的训练课程之一。
一、TRIZ创新理论简介
TRIZ创新理论[4]是伟大的发明家根里奇·阿奇舒勒通过研究许多高水平发明专利成果得出的一套完整的发明创新方法与创新理论，是目前为止世界上先进而实用的发明创新方法，在工程技术领域和管理领域有着广泛的应用。TRIZ创新理论包含许多创新原理、创新思维工具、技术系统进化法则、发明创新问题的标准解法、科学效应和现象以及系统功能分析、系统简化等内容，它说明发明和创新有法可循。正是由于TRIZ创新理论提供出的突破惯性思维和解决发明问题的多种方法，国内许多高校开设了TRIZ创新理论课程，许多高校教师[5，6]也将TRIZ理论应用于课程教学模式的改进，有效地提高教学质量。
二、基于TRIZ创新理论的雨课堂教学设计与实践
雨课堂教学平台将课前、课上、课后的各个教学环节赋予全新的意义：课前，教师将本节课要预习的内容、教学目标和要求通过微信发送到学生手机，并通过公众号查看到学生的预习的情况;课上，教师把课件上传到学生的手机，学生实时反馈听课情况;课后，学生查看课堂内容进行复习，完成作业，同时教师依据实时采集的课堂数据，进一步改进教学设计，提升课堂教学质量[7，8]。需要注意的是雨课堂教学平台的功能[2]和TRIZ创新理论在技术创新中广泛的应用。本文讨论了基于TRIZ创新理论的雨课堂教学设计以及在《C语言程序设计》课程教学中的实践，教学实践表明，TRIZ创新理论与雨课堂结合，可极大地提高课堂教学效果，培养学生的创新能力。具体设计与实践如下。
课前，通过雨课堂平台，将基于TRIZ创新理论的预习内容、与预习相关的视频和课堂教学目标发送给学生。利用TRIZ创新理论中介绍的创新原理和原则，将预习内容设置成包含一个或多个矛盾问题的形式，让学生通过预习发现这些矛盾问题，通过观看相关视频，引导学生体会这些矛盾问题解决带来的技术和社会进步。同时，利用雨课堂的弹幕或者留言，要求学生发表自己认为仍存在矛盾的问题以及描述自己期望矛盾解决后的结果，利用TRIZ创新理论给出解决这些矛盾的思路及方法，从而促进学生积极思考，化被动学习为主动学习，培养学生的创新能力。
课上，雨课堂的任务提醒、实时答题、多屏互动、答疑弹幕、分组讨论、数据统计等功能，为将TRIZ创新理论应用于课堂教学提供了众多途径。例如，根据雨课堂的任务提醒、答疑弹幕、数据统计等功能，教师能够在课前掌握每个学生预习情况和自己设定的学习目标，及时结合授课内容和教学目标，针对性地采用TRIZ理论中介绍的多种技法进行教学。对涉及逻辑推理容的教学，多采用TRIZ理论中的演绎法、归纳法、类比法、类推法、形态分析法、信息交合法等。对非逻辑推理的教学内容，我们采用TRIZ理论中的联想法、逆向思维法、形象思维法、特性列举法、缺点列举法和期望点列举法等。因而，基于TRIZ创新理论的雨课堂教学有效地激发了学生的主动参与和自觉学习，拓展学生分析问题的思路，发挥课堂教学的引导作用。另外，课堂教学过程中，利用雨课堂的多屏互动、答疑弹幕、分组讨论等功能，采用TRIZ创新理论中的40个发明原理指导学生程序设计、编写代码、编译、运行程序、调试程序、维护和修改程序的学习，激发学生交流合作、共享思路和不断进步的精神，培养学生的逻辑推理、解决问题的实践能力和创新能力。
课后，根据雨课堂平台反馈数据对教学情况和学生状态进行分析，反思教学任务的设计、教学辅助资料和视频的选取，积极调整授课的重难点，改进教学方法，进而完善课程教学的再设计。另外，利用雨课堂平台可以实现课程面对面教学的特点，类比于TRIZ理论中技术系统进化法则和解决产品设计技术矛盾的方法，向学生推送多维度、多层次的课后测试及反向设计课后作业，使学生更牢固地掌握课程内容，实现教学相长，提升教学效果。
2018—2019学年，笔者对我校自化171-4班采用基于TRIZ创新理论设计的课前、课上、课后的雨课堂教学方式，通过查看分析后台数据，学生普遍认为这种教学方式激发了他们主动参与和自觉学习的积极性，感受到通过自身努力能够获得进步，体会到TRIZ创新理论在程序设计教学中的重要价值。对比未采用基于TRIZ创新理论的课前、课上、课后的雨课堂教学授课班级机械中韩171-4，通过《C语言程序设计》期末考试试卷分析，可以发现自化171-4班学生的成绩优秀率、良好率、中等率、及格率和平均分明显高于机械中韩171-4班。而且，通过计算学习成果的课程达成度[9]可以看出自化171-4班的《C语言程序设计》课程达成度高于中韩171-4班该课程的达成度。因此，基于TRIZ创新理论的《C语言程序设计》雨课堂教学打破了学生固有的思维束缚，教会了学生如何思考、探索、创造，培养了学生自主学习科学的思维和创新能力。
三、结束语
雨课堂强调学生学习的主导地位，提高学习的参与度。依据雨课堂的功能，将TRIZ创新理论应用于《C语言程序设计》的教学，改变了学生被动接受知识的局面，培养了学生多维度科学思考C语言程序设计、计算机工程与技术中存在的问题能力以及能够利用TRIZ创新理论介绍的原理和方法科学地解决这些问题的能力，进而培养学生的创新能力、实践能力和创业精神。
参考文献：
[1]教育部.教育信息化十年发展规划（2011-2020年）[S].2012.
[2]清华大学，学堂在线.雨课堂[Z].2016.
[3]谭浩强.C语言程序设计[M].北京：清华大学出版社，2005.
[4]檀润华.TRIZ及应用——技术创新过程与方法[M].北京：高等教育出版社，2010.
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