Развитие творческого мышления в обучении химии и биологии с применением ТРИЗ-технологии

«Конечно, научная истина
всегда пробьёт себе путь в жизнь,
но сделать этот путь скорым и более
прямым зависит от людей, а не от истины» (П. Л. Капица)

Современный мир динамичен. Мы часто видим, как новое, едва успевшее появится, превращается в историю.
Ещё в древние времена было известно, что умственная активность способствует и лучшему запоминанию, и более глубокому проникновению в суть процессов, предметов и явлений. Так характерной особенностью Сократа была постановка проблемных вопросов собеседнику. Этот же приём был известен в пифагорейской школе.
В новой истории стремление к активному обучению восходит к философским взглядам Ф. Бэкона, который критически относился к истинам словесного происхождения и требовал истины, добытой путём изучения действительности. В дальнейшем идею активного обучения развивали такие педагоги и философы как Я. А. Коменский, Ж.-Ж. Руссо.
В нашей стране идею развивающего обучения впервые выдвинул Л. С. Выготский.
По утверждению Л. С. Выготского, творчество – норма детского развития, склонность к творчеству вообще присуща любому ребёнку.
Внутренняя потребность в творческой деятельности рассматривается психологами и педагогами как объективная закономерность развития личности.
Согласно исследованиям И. Я. Сухомлинского, обучение творчеству – вооружение учащихся умением осознавать проблему, намеченную учителем, а позднее – формулировать её самим. Это развитие способностей выдвигать гипотезы и соотносить их с условиями задачи, осуществлять поэтапную или итоговую проверку решения несколькими способами; способностей переноса знаний и действий в нестандартную ситуацию или создания нового способа действий.
Теория Решения Изобретательских Задач (далее: ТРИЗ) – педагогика, как научное и педагогическое направление, сформировалось в нашей стране в конце 80‑х годов. В её основу была положена теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) отечественной школы
Г.С. Альтшулера. ТРИЗ – это определённая последовательность действий и различные методы образовательного процесса, такие как мозговой штурм, синектика, морфологический анализ, метод фокальных объектов применяемые с учётом активного мышления и воспитания творческой личности, для решения сложных задач в различных сферах деятельности.
Первоначально ТРИЗ, применялась только для решения инженерно-техни­ческих задач, но давно уже превратилась в универсальную технологию анализа и решения проблем в различных областях человеческой деятельности.
На уроках с использованием ТРИЗ знания, умения и навыки не транслируются от учителя к детям, а формируются в результате самостоятельной работы с информацией.
«Нужно признать: обучение, построенное на усвоении конкретных фактов, изжило себя в принципе, ибо факты быстро устаревают, а их объем стремится к бесконечности». Эти слова А. Гина заставили меня искать новые приёмы работы.
Так я познакомилась с ТРИЗ – Технологией Решения Изобретательских Задач.
На уроках с использованием ТРИЗ знания, умения и навыки не транслируются от учителя к детям, а формируются в результате самостоятельной работы с информацией [1–3].
На своих уроках я использую разные виды творческих задач.
Творческая задача – это задача:
- с нечётко заданными условиями;
- содержащая противоречие;
- допускающая разные пути решения;
- имеющая несколько ответов.
Наиболее интересными среди творческих задач являются изобретательские и исследовательские задачи.
Изобретательская задача – содержит проблему, которую надо решить, причем очевидные решения в данных условиях неприменимы. Перед решающим стоит вопрос: «Как быть?»
Например: медвежата плохо видят и не сразу узнают маму, возвращающуюся с охоты. Дожидаться, пока она приблизится – опасно, а вдруг это чужой взрослый медведь. Он ведь и обидеть может. Как быть медвежатам?
Исследовательская задача – включает некое явление, которое необходимо объяснить, выявить причины или спрогнозировать результат. Перед решающим стоит вопрос: «Почему? Как происходит?»
Например: отправляясь на охоту, медведица оставляет своих медвежат одних. А при ее возвращении медвежата ведут себя очень странно: едва завидев приближающуюся маму, они залезают на тонкие деревца. Почему? [5]
Решению творческих задач детей надо учить. Необходимо познакомить учащихся с инструментарием ТРИЗ: противоречие, системный оператор, идеальный конечный результат, ресурсы, приёмы, алгоритм решения и т. д. Желательно сделать это на факультативных занятиях. Если такой возможности нет, то на конкретных задачах необходимо постепенно на уроках знакомить ребят с «мыслительными инструментами» ТРИЗ. Можно, конечно, решать задачи методом проб и ошибок, но это малоэффективно. Знание инструментария ТРИЗ позволяет решать задачи осознанно и быстро [2].
Решают задачи учащиеся в режиме мозгового штурма. Можно использовать разные модификации данной технологии: «свободное плавание», «атака вслепую», «наглядный штурм». Эта активная форма работы позволяет развивать творческий стиль мышления у детей. Поиск ответов вызывает у ребят большой познавательный интерес и положительные эмоции.
Задачи решаю с учащимися разных возрастных групп. Интересно, когда одну и ту же задачу решают ученики старших классов и среднего звена. Пути решения и варианты ответов у них часто разные.
Применять тризовские задачи можно на разных этапах урока, это зависит от цели урока.
Очень нравится ребятам самостоятельно придумывать задачи для своих одноклассников. Тем более, что задачу можно сделать из любого интересного факта. Сначала мы с ребятами учимся готовить маленькие сообщения на тему «Знаете ли Вы, что…», а потом превращаем эти сообщения в задачи.
ТЕКСТ. Земноводные распространены на всех континентах, за исключением Антарктиды, причём, как правило, обитают в непосредственной близости к водоёмам или в очень влажных тропических местообитаниях.
Задача. Хотя амфибии живут в разнообразных условиях среды, их распространение всегда связано со специфическими жизненными условиями – это тепло, наличие, значительная влажности воздуха. Почему лягушки не встречаются в пустынях, а «привязаны» к водоёмам? Подсказка содержится в учебнике (Сонин Н.И., Захаров В. Б. Биология. Многообразие живых организмов. М.: Дрофа, 2000. С. 188, 190.)
Текст. Этого лесного кузнеца, наверное, видели все, а если не видели, то уж слышали обязательно. Стук дятла раздаётся чуть ли не в любом лесу. А раз стучит дятел –значит, деревья лечит… Стучит дятел, барабанит весь день, а как же голова? Неужели не болит?
Задача. Американские учёные заинтересовались, как ему удаётся без ущерба для здоровья всю жизнь биться головой об дерево?
В разделе «Металлы главных подгрупп 1–3 групп Периодической Системы химических элементов Д. И. Менделеева» при изучении темы: Алюминий предлагаю решить задачу следующего содержания:
Некий мастер принёс римскому императору Тиберию (42 г. до н. э.) чашу из металла, напоминающего серебро. Подарок стоил изобретателю жизни: Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, т. к. боялся, что новый металл обесценит серебро императорской сокровищницы.
Применять данную технологию можно при работе с одаренными детьми, с ребятами, увлеченными биологией и просто на уроках, чтобы сделать их более интересными динамичными, познавательными.
В одной из своих работ Ю. Г. Тамберг сказал: «Если человек умеет хорошо решать задачи, значит, он хорошо мыслит» [8].
Учить мыслить нестандартно, преодолевать шаблонность ума, управлять процессом мышления трудно, но интересно.
Учитель, имея «в руках» интересный фактический пример, может сконструировать из него творческую задачу необходимой сложности в соответствии с целями и задачами урока. Источник для конструирования задач по химии – книга Людмилы Аликберовой «Занимательные задания по химии». Вот несколько интересных вопросов, которые можно задать учащимся и на основе которых затем сконструировать творческие задачи исследовательского типа:
1. На дверях некоторых химических лабораторий есть надпись: «Водой не гасить!» Чем можно гасить пожар в таких лабораториях?
2. Почему уже со второй- третьей дозы героина возникает зависимость человека от этого вещества?
Из этих познавательных вопросов можно с помощью технологии ТРИЗ сконструировать целый ряд творческих задач. Для конструирования исследовательских задач воспользуемся следующим алгоритмом:
- исходный факт;
- формулировка задачи;
- выявление противоречия;
- поиск ресурсов.
- формулировка идеального конечного результата.
Пример 1. Исходный факт: в Индии на площади стоит колонна, которая изготовлена около 1500 лет назад из железа. Уже много лет она не подвержена коррозии, несмотря на влажный и тёплый климат.
Составим текст исследовательской задачи: Как известно, климат в Индии тёплый и влажный. На площади во дворе мечети в Дели находятся знаменитая железная колонна – одно из чудес света. Почему же железная колонна в Индии стоит уже почти 16 веков не разрушаясь? Как сумели древние мастера создать химически чистое железо, которое трудно получить даже в современных электролитических печах?
Выявим противоречие между знанием того, что железо способно разрушаться (ржаветь) и незнанием способов защиты от коррозии.
Выдвижение гипотез:
Если в состав железа колонны ввести антикоррозионное вещество, то колонна не будет ржаветь;
Если колонна абсолютно гладкая, то влага не оседает на ней и не образуется гальванической пары, способствующей разрушению;
Если в составе сплава колонны есть вещества, которые, реагируя с железом, водой и кислородом, создали защитный слой.
Осуществим поиск Ресурсов с помощью дополнительной литературы и Интернет.
Результат: колонна содержит неожиданно много фосфора, который, реагируя с железом, водой, кислородом, создал своего рода защитный антикоррозийный поверхностный слой [4].
Социальное творчество невозможно без такого метода активизации творческого мышления как мозговой штурм. Метод мозгового штурма – это оперативный метод решения проблемы на основе стимулирования творческой активности, при котором участникам обсуждения предлагают высказывать как можно большее количество вариантов решения, в том числе самых фантастичных. Затем из общего числа высказанных идей отбирают наиболее удачные, которые могут быть использованы на практике. Изобретателем метода мозгового штурма считается Алекс Осборн (США).
Мозговой штурм включает три обязательных этапа
- Постановка проблемы. Предварительный этап. В начале этого этапа проблема должна быть четко сформулирована. Происходит отбор участников штурма, определение ведущего и распределение прочих ролей участников в зависимости от поставленной проблемы и выбранного способа проведения штурма.
- Генерация идей. Основной этап, от которого во многом зависит успех всего мозгового штурма. Поэтому очень важно соблюдать правила для этого этапа:
- главное – количество идей, не делайте никаких ограничений;
- полный запрет на критику и любую оценку высказываемых идей, так как оценка отвлекает от основной задачи и сбивает творческий настрой;
- необычные идеи приветствуются;
- комбинируйте и улучшайте любые идеи.
- Группировка, отбор и оценка идей. Этот этап позволяет выделить наиболее ценные идеи и дать окончательный результат мозгового штурма. На этом этапе, в отличие от второго, оценка не ограничивается, а наоборот, приветствуется. Методы анализа и оценки идей могут быть очень разными. Успешность этого этапа напрямую зависит от того, насколько «одинаково» участники понимают критерии отбора и оценки идей.
Пример 2.Постановка проблемы: Раньше фрукты укладывали в ящики и коробки вручную, а теперь это делает машина. Конвейер подаёт пустую коробку на стол. Фрукты скатываются по лотку. Электромотор заставляет стол вибрировать, чтобы фрукты укладывались плотнее. Прекрасная машина, но… Есть у неё недостаток: падая в коробку, фрукты, ударяются друг о друга и от этого портятся.
Генерация идей:
- Можно опустить лоток, по которому скатываются фрукты, прямо к дну коробки.
- Можно укладывать разные фрукты по мягкости. Например, апельсины и персики.
- Между фруктами должно быть что-то мягкое.
- Между фруктами можно класть мягкие шарики, они будут смягчать удары.
- А как быть с шариками, когда коробка наполнится? Не перекладывать же их вручную?
- В шарики вставлять магниты!
Отбор идей. При укладке фруктов надо использовать принцип «посредника». Это будет мягкий шарик. В них встраивать магнит, а когда коробка с фруктами и шариками наполнится, включают электромагнит, который находится над коробкой, шарики «выпрыгивают» из коробки
Далее следует проанализировать решения т.е. выписать в таблицу те сведения школьных предметов, которые пригодились для решения, а затем в другую таблицу выписать все изобретательские приёмы, используемые для решения этих задач.
Проанализировать появление новых для детей приёмов «принципа дробления» и «принципа посредника» [5].

Таблица 1 

Таблица 2

Применяя ТРИЗ технологию при проведении уроков получаю повышение мотивации обучения, развитие нестандартного мышления учащихся, социализацию личности [7–8].

Ссылки на источники

1. Альтшуллер Г. С., Верткин И. М. Как стать гением: жизненная стратегия творческой личности. – Минск: Беларусь, 1994.
2. Березина В. Г., Викентьев И. Л., Модестов С. Ю. Детство творческой личности: Встреча с чудом. Наставники. Достойная цель. – СПб.: Изд-во Буковского, 1995.
3. Бухвалов В. А., Мурашковский Ю. С. Изобретаем черепаху: как применять ТРИЗ в школьном курсе биологии: кн. для учителей и учащихся. – Рига, 1993.
4. Князева М. Ф. Организация исследовательской деятельности учащихся на уроках химии и во внеурочное время как условие развития их креативности.
5. Чечевицына М. Б. Химия как инструмент творчества в теории решения изобретательских задач // Современный урок. – 2009. – № 3. – С. 26.
6. Зиновкина М. М., Утёмов В. В. Структура креативного урока по развитию творческой личности учащихся в педагогической системе НФТМ-ТРИЗ // Социально-антропологические проблемы информационного общества. Выпуск 1. – Концепт. – 2013. – ART 64054. – URL: http://e-koncept.ru/teleconf/64054.html 
7. Утёмов В. В., Зиновкина М. М., Горев П. М. Педагогика креативности: Прикладной курс научного творчества: учебное пособие. – Киров: АНОО «Межрегиональный ЦИТО», 2013. – 212 с.
8. Утёмов В. В., Зиновкина М. М. Структура креативного урока по развитию творческой личности учащихся в педагогической системе НФТМ-ТРИЗ // Концепт. – 2013. – Современные научные исследования. Выпуск 1. – ART 53572. – URL: http://e-koncept.ru/2013/53572.htm