В связи с переходом Российского высшего образования на двухуровневую систему подготовки кадров в Вузах России широко развернулась деятельность по открытию разнообразных магистерских программ. В основной образовательной программе (ООП) записано, что выпускник по направлению подготовки 270800 «Строительство» с квалификацией (степенью) «магистр» должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):
- способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (ОК-1);
- готовностью к принятию ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, способностью принимать нестандартные решения, разрешать проблемные ситуации (ОК-5);
- способностью к адаптации в новых ситуациях, переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей (ОК-6);
Выпускник должен также обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
- способностью демонстрировать навыки работы в научном коллективе, способность порождать новые идеи (креативность) (ПК-5);
- способностью осознать основные проблемы своей предметной области, при решении которых возникает необходимость в сложных задачах выбора, требующих использования количественных и качественных методов (ПК-6);
- способностью ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом следует искать средства ее решения (ПК-7);
- способностью и готовностью применять знания о современных методах исследования (ПК-8);
- способностью и готовностью проводить научные эксперименты, оценивать результаты исследований (ПК-9).
Безусловно, выпускник, обладающий вышеописанными компетенциями, является специалистом, полностью отвечающим требованиям современной науки и техники. Однако, механизм развития этих компетенций у студентов и магистрантов в процессе их обучения в ВУЗе практически отсутствует.
Все эти требования ООП к развитию ОК и ПК в полном объеме реализованы в системе непрерывного формирования творческого мышления (НФТМ -ТРИЗ). Опираясь на результаты обобщения новых психологических и педагогических концепций обучения, инновационных технологий, на результаты собственных фундаментальных исследований, Зиновкиной М.М. были созданы и описаны психолого-педагогические основы Многоуровневой системы непрерывного креативного образования НФТМ – ТРИЗ [1–4]. На рис. 1 представлена модель формирования творческого мышления личности в системе НФТМ-ТРИЗ.
Ниже показана схема целостной системы многоуровневого непрерывного креативного образования, включающая все уровни образования (дошкольные образовательные учреждения, школы, гимназии, учебные заведения начального и среднего профессионального образования, вузы, учреждения послевузовского повышения квалификации, 3-й возраст (см. рис. 1).
Анализ изложенных требований и педагогической ситуации в образовании показал, что наиболее приемлемым должно стать многоуровневое непрерывное креативное образование, конечной целью которого является формирование высокодуховной, физически здоровой, творческой личности в процессе прохождения ее по всем уровням образования (дошкольное учреждение, школа, начальное и среднее профессиональное учебное заведение, вуз, послевузовское образование).
Рассмотрим более детально стратегию непрерывного формирования творческого инженерного мышления (НФТИМ), предложенную Зиновкиной М.М. (см. рис.1а). Как видно из схемы НФТИМ, в ВУЗе предлагается вести интегративный цикл курсов по методологии технического инженерного творчества под названием ОИТ и КИП (основы инженерного творчества и компьютерной интеллектуальной поддержки) в качестве междисциплинарного курса.
Этот блок располагается в центре схемы НФТИМ и содержит следующие дисциплины:
- введение в специальность с элементами ОИТ и КИП;
- дисциплина РТВ и Ф;
- дисциплина Эвристические приемы ТРИЗ;
- азбука (основа) ТРИЗ;
- ФСА-ТРИЗ;
- углубленный курс ТРИЗ (факультативно).
Крайние блоки слева - это существующее в вузе гуманитарно-социальные курсы с введением в них элементов, обеспечивающих продолжение развития РТФ и Ф у студентов по мере их появления в междисциплинарном курсе. Справа от центрального блока расположен блок общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин. В этом блоке по мере накопления интеллектуальных методов и творчества студенты перестраивают свои творческие задания, используя для них инструменты, накопленные через дисциплины центрального блока. В этих условиях происходит интеграция методологии творчества и других учебных дисциплин вуза. Инновационные педагогические технологии в многоуровневой системе НФТМ-ТРИЗ предусматривают реализацию основных дидактических принципов через изменение структуры занятий и их оригинальное наполнение.
Основные дидактические принципы креативной системы НФТМ-ТРИЗ, реализуемые в учебном процессе посредством креативных и инновационных психолого-педагогических технологий, следующие: 1) принцип диагностики личности обучаемого и коллектива учебной группы, 2) принцип развития интеллектуальной активности личности, 3) принцип развития и воспитания личности через творчество, 4) принцип непрерывности творческого развития, 5) принцип этапности и многоуровневости творческого развития, 6) принцип преемственности творческого развития, 7) принцип поисковой деятельности, 8) принцип творческой самореализации, 9) принцип педагогического сопряжения теории развития профессионально-творческого потенциала со стандартизованной программой, 10) принцип обучения способам творческой деятельности и ускоренному приобретению опыта решения творческих задач, 11) принцип синтеза проблемности и алгоритмизации предметного содержания, 12) принцип положительного эмоционального фона, 13) принцип предметной интеграции с методологией творчества – ТРИЗ, 14) принцип формирования системности мышления, 15) принцип природосообразности принимаемых решений, 16) принцип коммуникативности, 17) принцип «Docendo discimus» («Уча – учимся сами»), 18) принцип демократизации учебного процесса, 19) принцип соревновательности, 20) принцип непрерывности компьютерной интеллектуальной поддержки развития творческого мышления и творческих способностей обучаемых.
Рис. 1 – Креативная педагогическая система НФТМ
РТВ и Ф – развитие творческого воображения и фантазии;
ТРТЛ – теория развития творческой личности;
НФТМ-ТРИЗ – непрерывное формирование творческого мышления и развития творческих способностей учащихся и студентов;
НФТМд – стратегия креативного образования в дошкольном образовательном учреждении;
НФТМш – стратегия креативного образования в школе;
НФТТМ – стратегия креативного образования в в учреждениях начального и среднего профессионального образования (непрерывное формирование творческого технического мышления и развития творческих способностей учащихся);
НФТИМ – стратегия креативного образования в вузе (непрерывное формирование творческого инженерного мышления и развития творческих способностей студентов);
НФТМп – стратегия послевузовского повышения творческой квалификации преподавателей и специалистов;
ОТТ и КИП – основы технического творчества и компьютерная интеллектуальная поддержка мышления;
ОИТ и КИП – основы инженерного творчества и компьютерная интеллектуальная поддержка мышления
Рис 1а. Стратегия реализации системы НФТИМ
НФТИМ – стратегия креативного образования в вузе (непрерывное формирование творческого инженерного мышления);
ОИТ и КИП – основы инженерного творчества и компьютерная интеллектуальная поддержка мышления
ТРИЗ - теория решения изобретательских задач;
РТВ и Ф – развитие творческого воображения и фантазии;
ФСА-ТРИЗ - Функционально-стоимостный анализ ТРИЗ
ТРТЛ – теория развития творческой личности
Рассмотрим, как структура сдвоенного креативного занятия позволяет успешно реализовывать эту стратегию НФТИМ на конкретном занятии (см. рис. 2).
Блок 1 (мотивация) представляет собой специально отобранную систему оригинальных объектов-сюрпризов, способных вызвать удивление студента. Этот блок обеспечивает мотивацию студента к занятиям и развивает его любознательность.
Блоки 2 и
6 (
содержательная часть) содержат программный материал учебного курса и обеспечивают формирование системного мышления и развитие творческих способностей.
Рис. 2. Структура креативного занятия в инновационной педагогической системе НФТМ-ТРИЗ
Блок 3 (психологическая разгрузка) представляет собой систему заданий психологической разгрузки. Психологическая разгрузка реализуется через упражнения по гармонизации развития полушарий головного мозга, через аутотренинг, через систему спортивно-эмоциональных игр, театрализацию и др.
Блок 4 (головоломка) представляет собой систему усложняющихся головоломок, воплощенных в реальные объекты, в конструкции которых реализована оригинальная, остроумная идея.
Блок 5 (интеллектуальная разминка) представляет систему усложняющихся заданий, направленных на развитие мотивации, дивергентного и логического мышления и творческих способностей студентов.
Блок 7 (компьютерная интеллектуальная поддержка) обеспечивает мотивацию и развитие мышления, предусматривает систему усложняющихся компьютерных игр-головоломок, обеспечивающих переход из внешнего плана действий во внутренний план.
Блок 8 (резюме) обеспечивает обратную связь со студентами на занятии и предусматривает качественную и эмоциональную оценку студентов самого занятия.
Методические рекомендации к структуре креативного занятия
Структура креативного занятия по методологии творчества существенно отличается от традиционного занятия и включает в себя блоки, реализующие цели занятия, адекватные целям креативного образования в целом.
Логика построения занятия творчества обусловлена целью сделать процесс обучения подлинно развивающим. Осознание первоочередности гуманистических целей обучения по отношению к прагматическим предполагает существенное изменение структуры организации учебной деятельности. Конструирование новых форм учебной деятельности производится на основе естественных новообразований смысловой сферы личности студентов.
Программой предусматривается работа по кардинальному обновлению форм мышления через освоение инструментария ТРИЗ.
Психологической сущностью данной креативной технологии обучения является планирование учебного процесса «от студента». Выявить потребности позволяет как систематически организованная рефлексия – резюмирование процесса обучения и результатов, так и своевременное тестирование и привлечение студентов к планированию учебной деятельности.
Поддержка устойчивой положительной мотивации в ходе занятия обеспечивается мотивационной аранжировкой занятий, которая состоит в том, что специально разработаны системы заданий. К концу каждого цикла учебной работы у студентов активно поддерживаются положительные эмоции успеха и желание перейти к следующему этапу работы (табл. 1).
Таблица 1
Структура занятия
№
|
Блоки занятия
|
Сокращение
|
Время
|
Примечание
|
1
|
Мотивация («Встреча с чудом»)
|
М
|
5’
|
1 час
(академ.)
|
2
|
Содержательная часть программного материала (ТВ и Ф + пропедевтика ТРИЗ) – СЧ-1
|
СЧ-1
|
25’
|
3
|
Психологическая разгрузка (аутотренинг, игра или физкультурная пауза)
|
ПР
|
5’
|
4
|
Головоломка
|
Г
|
10’
|
Перерыв
|
5
|
Интеллектуальная разминка
|
ИР
|
10’
|
1 час
(академ.)
|
6
|
Содержательная часть программного материала (ТВ и Ф + пропедевтика ТРИЗ) – СЧ-2
|
СЧ-2
|
20’
|
7
|
Компьютерная интеллектуальная поддержка
|
КИП
|
10’
|
8
|
Резюме
|
Р
|
5’
|
Блок 1. Мотивация (удивление, сюрприз)
«Удивление есть начало всякой мудрости» (Сократ).
Для компенсации информационных перегрузок и с целью пробуждения поисковой активности наилучшим способом включения учеников в интеллектуальную работу является акт удивления, или, как его называют, «эффект чуда».
Мотивация реализуется в процессе занятия. Это могут быть короткие фокусы на основе физических эффектов, в том числе оптических, голографических, эффекте магнетизма, эффекты обычного зеркала и т. д., например волшебные картинки, кривые зеркала и т. п., фокусы, основанные на ловкости движений, на использовании инерции мышления, удивительных свойствах современных материалов, в частности жидкостей (магнитные и реологические жидкости), это игрушки на основе несмешивающихся жидкостей и материалов с памятью формы и другими удивительными свойствами (нитинол, властонит, шунгит и т. д.).
Например рассмотрим фокус «Супермен» автором которого является Денни Орбит.
Эффект:
Вы рисуете в блокноте кусок угля. Вы вырываете страницу, сминаете её в шар и сильно сжимаете его. После этого бумажный шар разворачивается и все видят, что рисунок угля изменился на рисунок алмаза!
Бумага комкается и сжимается во второй раз. Когда шар разворачивается, оказывается, что рисунок превратился в настоящий алмаз!
Подготовка:
Вам потребуется блокнот, связанный по вершине спиралью. Вам также потребуется алмаз. Сомните вокруг муляжа алмаза лист бумаги из блокнота и поместите его в ваш левый карман. Откройте блокнот и аккуратно отрежьте снизу первого листа бумаги примерно 2,5 сантиметра (фото 1). На втором листе бумаги нарисуйте алмаз (фото 2). Поместите блокнот в ваш левый карман, а ручку-маркер в ваш правый карман. Вы готовы к демонстрации.
Метод:
«Давайте используем наше воображение. Мы нарисуем немного угля!»
Фото 1
Засуньте обе руки в ваши карманы. Левая рука достаёт блокнот, а правая вынимает ручку-маркер. Откройте блокнот и нарисуйте глыбу угля на первой странице (фото 1). Затем положите ручку-маркер на стол. Используя вашу правую руку, поверните блокнот к зрителю, чтобы показать уголь. Ваши правые пальцы загораживают нижний край блокнота. Поместите блокнот обратно в вашу левую руку и якобы оторвите верхний лист, а на деле вырвите второй лист с алмазом на нём. Это очень легко, потому что вы обрезали понизу первую страницу. Тут же скомкайте лист бумаги вашей правой рукой и поместите блокнот обратно в ваш левый карман. Когда левая рука внесёт блокнот в карман, пальпируйте пальцами скомканный в шар лист бумаги, содержащий алмаз. Вытащите руку из кармана и позвольте ей естественно висеть у вашего бока.
Фото 2
«Если я сожму достаточно сильно своей силой, я смогу сжать его в алмаз!»
Пусть зритель возьмёт у вас скомканный лист бумаги и раскроет его, показывая, что рисунок изменился в алмаз. Заберите лист и снова скомкайте его в шар вашей правой рукой.
Якобы помещая бумажный шар в вашу левую руку, подмениваете один бумажный шар на другой. Начните сжимание вашей левой рукой, когда ваша правая рука подбирает со стола маркер и уносит его в ваш карман, избавляясь и от дополнительного бумажного шара. Наконец, разверните лист бумаги в левой руке, показывая, что рисунок алмаза теперь превратился в настоящий алмаз!
Блоки 2, 6. Содержательная часть программы курса.
Содержательная часть программы курса на основе системного объединения с другими блоками направлена, в целом, на развитие творческого воображения и фантазии студентов и обеспечивает пропедевтику такой серьезной науки, как теория решения изобретательских задач (автор Г. С. Альтшуллер).
Здесь следует учитывать, что для отличных достижений при решении сложных задач важны три фактора: способности, возможности и индивидуальность. Это способности к острому, живому восприятию, абстрактному и сложному мышлению, речевой, математической или технической легкости. Важно, чтобы эти способности были положительно оценены другими людьми.
Возможности должны включать ранние опыты, располагающие студента быть интеллектуально активным и заинтересованным в самостоятельном решении собственных проблем, в восприятии всего лучшего в окружающих, в восприятии себя как человека компетентного и уверенного. Именно на развитие данных качеств направлены содержание и методы организации обучения.
Индивидуальность может как способствовать усилению влияния первых двух факторов, так и затруднять формирование способностей. Важно, чтобы окружающий мир являлся благоприятным фоном для становления творческой личности студента.
Пример преподавания содержательной части курса
в магистратуре Воронежского ГАСУ
Рассмотрим решение двух творческих задач в соответствии с правилами Алгоритма Решения Изобретательских Задач (АРИЗ).
Творческая задача №1
Необходимо построить мост с длиной более 1км через пролив так, чтобы под ним могли проходить океанские лайнеры, но неизвестно, как это сделать. Как быть?
Решение творческих задач по АРИЗ (8-10) представляет собой последовательность по выявлению и разрешению противоречий, причин, породивших данные противоречия, и устранению их с использованием информационного фонда. Так определяются причинно-следственные связи, суть которых – углубление и обострение противоречий.
Для этого в АРИЗ рассматриваются три вида противоречий: Г.С. Альтшуллер их назвал соответственно: административное (АП), техническое (ТП) и физическое (ФП).
АРИЗ-85-В содержит 9 частей
- Анализ задачи.
- Анализ модели задачи (определение АП и ТП).
- Определение ИКР и ФП.
- Мобилизация и применение вещественно-полевых ресурсов(ВПР).
- Применение информационного фонда.
- Изменение и/или замена задачи.
- Анализ способа устранения ФП.
- Применение полученного ответа.
- Анализ хода решения.
1. Проведем анализ творческой задачи.
Для того, чтобы построить стационарный мост через водную преграду, в качестве классического решения обычно используют конструкцию балочного моста. Основными несущими элементами балочного моста являются балки или фермы. Они работают на изгиб и передают нагрузку опорам, установленным на основании моста. Балки и фермы собираются в более крупные детали, называемые пролётами. Пролёты бывают разрезными и неразрезными, а также консольными. Каждый разрезной пролёт опирается на две опоры по краям, а неразрезные пролёты могут опираться на три и более опоры. Консольная схема предполагает вынос концов пролёта за опоры, с последующим соединением их с другими пролётами. В зависимости от назначения моста главные балки могут иметь сплошное сечение или сквозное. Например, так был возведен мост "Северный" в г. Воронеже (см. рис.3).
Рис.3. Мост "Северный" г. ВоронежЕсли бы пролет моста был небольшим, то можно было бы использовать конструкцию разводного моста, как, например, мост в Санкт-Петербурге (см. рис.4).
Рис.4. Разводной мост в Санкт-Петербурге
Однако, нет такой конструкции ни разводного, ни балочного моста, чтобы под ним могли проходить океанские лайнеры. Как быть? Определим административное противоречие.
Административное противоречие (АП) – противоречие между потребностью и возможностью ее удовлетворения. Его достаточно легко выявить. Оно часто задается администрацией или заказчиком и формулируется в виде: «Надо выполнить то-то, а как – неизвестно»; «Какой-то параметр системы плохой, нужно его улучшить»; «Нужно устранить такой-то недостаток, но не известно, как»; «Имеется брак в производстве изделий, а причина его не известна».
Таким образом, административное АП выражается в виде нежелательного эффекта (НЭ) – что-то плохо, или необходимо создать что-то новое неизвестно каким образом.
Сформулируем административное противоречие (АП):
- Необходимо построить мост с длиной более 1км через пролив так, чтобы под ним могли проходить океанские лайнеры, но неизвестно, как это сделать.
Попытаемся теперь углубить административное противоречие для того, чтобы найти его причины и перейти к техническому противоречию и модели задачи.
Техническое противоречие (ТП) – это противоречие между определенными частями, качествами или параметрами системы. ТП возникает при улучшении одних частей (качеств или параметров) системы за счет недопустимого ухудшения других. Оно представляет собой причину возникновения административного противоречия, углубляя его. В глубине одного АП, чаще всего, лежит несколько ТП.
Как правило, улучшая одни характеристики объекта, мы резко ухудшаем другие. Обычно приходится искать компромисс, то есть чем-то жертвовать.
Техническое противоречие возникает в результате диспропорции развития различных частей (параметров) системы. При значительных количественных изменениях одной из частей (параметров) системы и резком «отставании» другой (других) ее частей возникает ситуации, когда количественные изменения одной из сторон системы вступают в противоречие с другими. Разрешение такого противоречия часто требует качественного изменения этой технической системы. В этом и проявляется закон перехода количественных изменений в качественные.
Модель творческой задачи – это мысленная, условная схема задачи, отражающая структуру конфликта в системе. Один из элементов конфликтующей пары является главным объектом рассмотрения, и его называют изделием или объектом, а второй элемент – инструментом. Изделие – элемент технической системы (ТС), который по условиям задачи надо обработать (изготовить, переместить, изменить, улучшить, защитить от вредного воздействия). Инструмент – элемент, с которым непосредственно взаимодействует изделие.
Здесь можно видеть, что в данной задаче конфликтующей парой являются длина балочной конструкции моста и мостовая опора. Изделием здесь является длина балочной конструкции моста, а инструментом – мостовая опора. Чем больше длина балочной конструкции моста, тем больше необходимо мостовых опор, которые затрудняют прохождение под мостом океанским лайнерам.
Усилим конфликт и сформулируем модель творческой задачи в виде технического противоречия (ТП)
- Если длина пролета балочной конструкции моста будет достаточной, чтобы под мостом проходили океанские лайнеры, то задача решается, но устройство мостовых опор не позволяет создать такой пролет.
2. Анализ модели творческой задачи
Определим теперь оперативную зону. В простейшем случае оперативная зона – это пространство, в пределах которого возникает конфликт, указанный в модели задачи. В нашем случае оперативной зоной будет пространство пролета балочной конструкция моста с опорами. Оперативное время – время строительства и эксплуатации моста.
Определим теперь вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия. Для этого проведем вепольный анализ задачи.
Вепольный анализ разработан Г. Альтшуллером [8,9,10].
Статистический анализ технических решений показал, что для повышения эффективности технических систем их структура должна быть определенной. Модель такой структуры называется веполем.
Веполь – минимально управляемая техническая система, состоящая из двух взаимодействующих объектов и энергии их взаимодействия. Взаимодействующие объекты условно названы веществами и обозначаются В1 и В2, а энергия взаимодействия полем и обозначается П.
Термин ВеПоль произошел от слов «Вещество» и «Поле».
Если
В1 – изделие,
В2 – инструмент, «обрабатывающий» изделие
В1, а
П – поле. Построим веполь: у нас
В1 – длина пролетной части балочного моста (изделие),
В2 – мостовая опора (инструмент, «обрабатывающий» изделие
В1), а
П – гравитационное поле. Веполь изображается следующей схемой (рис.5):
Рис.5. Веполь
Здесь волнистой линией обозначено вредное взаимодействие, которое по условиям творческой задачи надо устранить.
3. Определение идеального конечного результата (ИКР) и физического противоречия (ФП)
Идеальная техническая система – это система, которой нет, а ее функции выполняются, т.е. цели достигаются без средств. ИКР – маяк, к которому следует стремиться при решении задачи. Близость полученного решения к идеальному определяет уровень и качество решения.
ИКР – решение, которое мы хотели бы видеть в своих мечтах, выполняемое фантастическими существами или средствами (волшебная палочка). Например, дорога существует только там, где с ней соприкасаются колеса транспорта.
Одна из основных особенностей «идеального устройства» («идеальной машины») в том, что оно должнопоявляться только в тот момент, когда необходимо выполнять полезную работу, причем в это время нести 100% расчетную нагрузку. Это свойство давно нам знакомо из сказок – «Скатерть-самобранка» и т.д.
Вторая особенность «идеальной машины» или идеального устройства, в том, что его вообще нет, а работа, которую они должны выполнять, производится как бы сама собой (с помощью волшебной палочки).
Сформулируем идеальный конечный результат (ИКР) для нашего случая.
ИКР – длина пролета балочной конструкции моста САМА позволяет, чтобы под мостом проходили океанские лайнеры.
Анализ формулировки ИКР позволяет перейти к формулировке физического противоречия (ФП).
Физическое противоречие (ФП) – предъявление диаметрально противоположных свойств (например, физических) к определенной части технической системы – некоторая часть ТС должна находится сразу в двух взаимоисключающих состояниях.
Этап выявления физического противоречия представляет собой точную постановку задачи.
Сформулируем физическое противоречие (ФП) для нашей творческой задачи:
Мостовая опора должна быть, чтобы обеспечить максимально – необходимую длину пролета балочной конструкции моста и не должна быть, чтобы обеспечить прохождение океанских лайнеров.
Решение творческой задачи (РЗ) состоит в разрешении физического противоречия. Типовые способы разделения противоречивых свойств представлены в частях 4-9 АРИЗ.
Воспользуемся с типовыми приемами устранения физического противоречия, созданными Альтшулером Г.С. и собранными им в информфонде.
Информационный фонд включает в себя стандарты на решение изобретательских задач; технологические эффекты (физические, химические, биологические, математические, в частности, наиболее разработанные из них в настоящее время – геометрические); приемы устранения противоречий; способы применения ресурсов природы и техники.
Во-первых, используем подкласс 1.2.1 в стандарте 1-го класса, который применяют, чтобы устранить вредную связь между веществами В2и В1в веполе введением постороннего вещества В3 (рис.6)
Рис.6. Устранение вредной связи между веществами в веполе
Во-вторых, используем некий Х-элемент, который возьмет на себя функции элемента В3.
В-третьих, используем таблицу Альтшуллера и проведем анализ того, что необходимо изменить по условию задачи и что при этом недопустимо ухудшается. Анализ таблицы позволяет использовать следующий набор типовых приемов для разрешения технических противоречий:
- прием №1 – Принцип дробления;
- прием №2 – Принцип вынесения;
- прием№8 – Принцип антивеса;
- прием№13 – Принцип «наоборот»;
- прием №15 – Принцип динамичности;
- прием№22 – Принцип обратить вред в пользу;
- прием№24 – Принцип «посредника»;
- прием№25 – Принцип самообслуживания.
Логика решения творческих задач по АРИЗ резко сужает поле поисков и неминуемо приводит к решению задачи. На основе анализа вышеприведенных приемов приходим к решению в виде конструкции висячего или подвесного (вантового) моста.
Висячие мосты, другое их название – подвесные, устанавливают там, где не возможно или нецелесообразно устанавливать мосты с промежуточными опорами. Несущие элементы таких мостов – пилоны и соединяющие их тросы. Пилоны устанавливаются на противоположных берегах или склонах, а между ними натягиваются основные тросы, которые продлеваются до самой земли и там закрепляются. К ним крепятся вертикальные тросы, цепи или балки, поддерживающие полотно моста.
Вантовые мосты – это разновидность висячих мостов. Отличие заключается в том, что тросы (ванты) соединяют полотно моста непосредственно с пилонами или с одним, центральным пилоном, а не с горизонтальными тросами. Подобная конструкция делает мост более жестким и устойчивым по сравнению с классическими висячими мостами. Используемые материалы те же, что при возведении висячих мостов.
На Дальнем Востоке весной 2012 г. завершилось строительство одного из самых крупных в мире вантовых мостов. Новый мост проходит через пролив Босфор Восточный и соединяет материк с островом Русский. Это первый мост подобных размеров и подобной конструкции на территории России. Его по праву можно назвать уникальным достижением российских инженеров, так как мост стал рекордсменом сразу по нескольким показателям: самый длинный вантовый пролет в мире (1104 м), самые длинные ванты (580 м). Кроме того, он занял второе место в мире по высоте, его пилоны достигают высоты 320 м. Общая длина сооружения составляет 3100 м, а высота основного полотна – 70 м над водой, что позволяет проходить под ним даже самым громоздким океанским лайнерам (см.рис.7-8).
Творческая задача №2
Необходимо найти простой способ устройства забивной сваи квадратного сечения в сильносжимаемых грунтах без потери несущей способности сваи по грунту, но неизвестно как это сделать. Как быть?
При строительстве на сильно сжимаемых (слабых) грунтах необходимо, как правило, использовать конструкции свайных фундаментов. Однако, когда в пределах длины сваи имеется слой сильно сжимаемого грунта, возникает отрицательно направленное (негативное) трение грунта по боковой поверхности сваи. Негативное трение возникает, когда верхние слои грунта дают осадку из-за сжимаемости слоя слабого грунта в результате следующих причин: планирование территории подсыпкой; загружение поверхности грунта или пола по грунту длительно действующими полезными нагрузками; снятие взвешивающего действия воды в результате понижения уровня грунтовых вод; динамические воздействия на грунты, способные уплотняться от этих воздействий (рыхлые пески, тиксотропные глины); уменьшение объема грунта, содержащего растворимые соли и гниющие органические вещества; замачивание просадочных грунтов; незавершенное уплотнение насыпных грунтов. Негативное трение отрицательно действует на несущую способность свайного фундамента, иногда уменьшая несущую способность сваи до критического значения.
1. Проведем анализ творческой задачи.
Сформулируем административное противоречие (АП):
- Необходимо устроить призматическую забивную сваю в сильносжимаемых грунтах без потери несущей способности, но неизвестно, как это сделать.
Углубим противоречие через определение конфликтующей пары: изделия и инструмента. Для данной задачи это призматическая забивная свая и околосвайный сильносжимаемый грунт. Изделием здесь является призматическая забивная свая, а инструментом – околосвайный сильносжимаемый грунт. Чем больше мощность околосвайного сильно сжимаемого грунта, тем больше влияние негативного трения на призматическую забивную сваю.
Усилим конфликт и сформулируем модель творческой задачи в виде технического противоречия (ТП):
- Если призматическую забивную сваю устроить в сильносжимаемых грунтах, то задача решается, но негативное трение околосвайного сильносжимаемого грунта не позволяет этого сделать.
2. Проведем анализ модели творческой задачи
Определим оперативную зону. В нашем случае оперативной зоной изделия будет пространство, занимаемое боковой поверхностью призматической забивной сваи. Оперативное время – время строительства и эксплуатации свай.
Определим теперь вещественно-полевые ресурсы (ВПР) рассматриваемой системы, внешней среды и изделия.
Построим веполь: у нас В1 – боковая поверхность призматической забивной сваи (изделие), В2 – околосвайный сильно сжимаемый грунт, контактирующий с боковой поверхностью сваи и создающий на ней негативное трение (инструмент, «обрабатывающий» изделие В1), а П – гравитационное поле. Веполь изображается схемой, изображенной на рис.5.
3. Определим идеальный конечный результат (ИКР) и физическое противоречие (ФП)
Сформулируем идеальный конечный результат (ИКР) для нашего случая:
ИКР – боковая поверхность призматической забивной сваи САМА устраняет негативное трение околосвайного сильносжимаемого грунта.
Анализ формулировки ИКР позволяет перейти к формулировке физического противоречия (ФП).
Сформулируем физическое противоречие (ФП) для нашей задачи:
Негативное трение околосвайного сильно сжимаемого грунта должно быть вследствии сжимаемости сильно сжимаемого грунта и не должно быть, чтобы обеспечить устройство призматической забивной сваи в сильно сжимаемых грунтах.
Определим решение творческой задачи (РЗ).
Решение состоит в разрешении физического противоречия. Воспользуемся типовыми приемами устранения физического противоречия.
Во-первых, используем подкласс 1.2.1 стандарта 1-го класса, который применяют, чтобы устранить вредную связь между веществами В2и В1в веполе с помощью введения постороннего вещества В3 (см. рис.6).
Во-вторых используем некий Х-элемент, который возьмет на себя функции элемента В3.
В-третьих, используем таблицу Альтшуллера и проведем анализ того, что необходимо изменить по условию задачи и что при этом недопустимо ухудшается. Анализ таблицы позволяет использовать следующий набор типовых приемов для разрешения технических противоречий:
- прием №1 – Принцип дробления;
- прием №2 – Принцип вынесения;
- прием№7 – Принцип «матрешки»;
- прием №15 – Принцип динамичности;
- прием№22 – Принцип обратить вред в пользу;
- прием№24 – Принцип «посредника»;
- прием№25 – Принцип самообслуживания.
Анализ вышеприведенных приемов приводит к решению в виде конструкции, предложенной профессором Кубанского ГАУ доктором геол.-мин. наук К. Ш. Шадунцом: свая, заключенная в трубе (рис.9). Это интересное техническое решение можно рассмотреть в соответствии с правилами АРИЗ.
Рис.9. Свая, заключенная в трубе
Мы можем видеть, что негативное трение околосвайного грунта полностью воспринимается трубой и совершенно не воспринимается боковой поверхностью призматической забивной сваи. Труба под действием негативного трения околосвайного сильно сжимаемого грунта, контактирующего с ней, скользит свободно по ребрам сваи, не оказывая на сваю практически никакого негативного влияния. Потеря несущей способности сваи исключается. Экономичное решение, которое несложно выполнить на любой строительной площадке.
Блок 3. Психологическая разгрузка. В качестве психологической разгрузки могут использоваться:
- дыхательная гимнастика для питания головного мозга кислородом по специальной методике;
- физические упражнения на гармонизацию развития полушарий головного мозга (развитие равных возможностей левой и правой руки. Психологи утверждают, что способность работать правой и левой рукой наравне удивительно благотворно влияет на развитие памяти, мышления и речи);
- психорегулирующие упражнения и аутогенная тренировка, обеспечивающие релаксацию, эмоциональную разгрузку;
- игры: спортивно-эмоциональные, танцы-импровизации, театрализация. Психологические и физиологические исследования показывают тесную связь между напряженной умственной и эмоциональной нагрузкой и напряжением скелетной мускулатуры, вегетативными сдвигами.
Упражнение: Писание «другой» рукой
Шаг 1:Что левое полушарие вашего мозга «думает» о вас?
Цель этого упражнения - обеспечить «операционную базу» для определения вашего представления о себе, образа вашего Я.
Возьмите ручку и быстро, без размышления, запишите первые пришедшие в голову слова, которые, по вашему мнению, вас характеризуют. Помните, что нельзя перечитывать написанное!
1. __________
|
9. __________
|
2. __________
|
10. __________
|
3. __________
|
11. __________
|
4. __________
|
12. __________
|
5. __________
|
13. __________
|
6. __________
|
14. __________
|
7. __________
|
15. __________
|
8. __________
|
16. __________
|
Не читайте этот список слов – просто переверните страницу и продолжайте занятие.
Шаг 2: Что правое полушарие вашего мозга «думает» о вас?
Это упражнение специально разработано для недоминирующей руки. Возьмите ручку в руку, которой вы обычно не пишете (левую). Вам, наверняка, будет трудно писать разборчиво. Однако поверьте мне – это весьма важно. Снова пишите все слова, по вашему мнению, описывающие вас. Не делайте пауз для размышления - это наиболее важно. Сразу же начинайте.
1. __________
|
9. __________
|
2. __________
|
10. __________
|
3. __________
|
11. __________
|
4. __________
|
12. __________
|
5. __________
|
13. __________
|
6. __________
|
14. __________
|
7. __________
|
15. __________
|
8. __________
|
16. __________
|
Теперь прочтите список и сравните с тем, который вы составили с помощью ведущей руки. Вы наверняка обнаружите, насколько более уязвимым вы кажетесь согласно списку, сделанному левой рукой (продиктованному правым полушарием мозга).
Если вы – «чистый» правша не только в письме, но и во всех остальных действиях, эти два списка раскроют огромную разницу в оценке вашего Я разными полушариями мозга. Вы наверняка обнаружите, что первый список (от доминирующей руки) содержит характеристики, которые вы за собой числите в целом сознательно. А список, составленный левой (недоминирующей) рукой, вероятно, раскроет удивительную уязвимость, разные тонкости, слабые места вашей личности. Вас даже может потрясти то, что подсознание «приказало» написать левой руке.
Рассмотрим типичный пример результатов этого упражнения. Ниже приведены характеристики, составленные для себя одной женщиной в возрасте около 35 лет.
Первый список (доминирующая рука, 10 строк): честная, удивительная, симпатичная, сердечная, нежная, заботливая, дающая, желанная, работник, нетерпеливая.
Второй список (недоминирующая рука, 12 пунктов): щедрая, злая, пугливая, мечтатель, надежда, нужда, рыдания, печальная, глупая, одинокая, замученная, разбросанная.
Иногда списки содержат похожие слова. Это называется эффектом эха: отзвуки первого списка часто отражаются в начале второго. Затем появляются более сокровенные определения.
Обучая студентов использованию методов управления собой, мы обеспечиваем им успех в учебной и творческой деятельности, общении и поведении.
Блок 4. Головоломки.
Одним из важнейших элементов структуры современного креативного урока в системе НФТМ-ТРИЗ является творческая деятельность студентов с системой натуральных объектов – головоломок, в конструкции которых реализована остроумная изобретательская идея.
Особенно важны аспекты работы с головоломками – своеобразный тренинг студента по преодолению инерции мышления, развитию смекалки и созданию всплеска положительных эмоций (восторга) в результате её решения, появлению уверенности в своих творческих возможностях.
Головоломки представляют для студента проблему, решение которой требует от него нетрадиционного поворота мысли.
Эта система головоломок предложена и введена автором НФТМ-ТРИЗ Зиновкиной М.М.в структуру урока как органическое целое впервые в мировой педагогической практике.
В решении головоломок удовлетворяется и извечная человеческая потребность в игре. Игра превращается в своеобразную подготовку к творческой деятельности, обеспечивая развитие креативных качеств личности студента.
Творческая деятельность студентов с системой натуральных объектов – головоломок, в конструкции которых реализована остроумная изобретательская идея, может также быть успешно реализована через использование мини-головоломок изготовленных из различных материалов (деревянных, пластмассовых и металлических).
Приведем следующий пример:
Деревянная мини головоломка Инь Янь
Необходимо разделить головоломку (рис.10) на части, а затем соединить обратно.
Рис.10
Блок 5. Интеллектуальная разминка (ИР).
Интеллектуальная разминка, как и головоломки, позволяет обеспечить мотивацию студентов и включить их в творческую деятельность на занятии.
Система творческих заданий (СТЗ) ИР составлена в соответствии с дидактическими принципами непрерывного креативного образования. Она содержит творческие задания, не требующие специальных знаний, а лишь размышлений, смекалки и принятия самостоятельных решений. Эта система усложняющихся заданий, целенаправленно воздействуя на любознательность, развивает творческие способности, воображение, нестандартный взгляд на вещи.
Такая система усложняющихся заданий, направленных на развитие творческого мышления студентов, может быть построена и на основе учебных задач открытого типа В. В. Утёмова [5-7]. Задачи открытого типа имеют размытое условие, из которого недостаточно ясно, как действовать, что использовать при решении, но понятен требуемый результат. Такие задачи предполагают разнообразие путей решения, которые не являются прямолинейными; двигаясь по ним, попутно приходится преодолевать возникающие препятствия. Вариантов решений много, но нет понятия правильного решения: решение либо применимо к достижению требуемого результата, либо нет.
Рассмотрим некоторые примеры для интеллектуальной разминки:
Особое обслуживание
Мужчина идет в трактир. За стойкой он заказывает стакан водопроводной воды. Официант выхватывает свой револьвер и направляет его на мужчину. Незадачливый клиент благодарит и покидает трактир.
Что это все значит?
Некоторые из наших головоломок можно решить лишь при условии, что вы откажетесь от функциональной зависимости. В этом задании официант направляет на посетителя трактира пистолет. Автоматически мы думаем, что официант защищается или угрожает мужчине, так как обычно оружие используется в таких целях. Однако в этой истории пистолет служит лекарством. Он дает возможность мужчине освободиться от икоты, и испуг в этом хорошо помогает. Решая задание, мы выбираем самый короткий путь. Говоря о принципе сходства, необходимо отметить, что мы хотим сделать очередное действие похожим на предыдущее. Оказавшись успешным, оно может стать ловушкой.
Задачи открытого типа предусматривают возможность применения стандартных знаний в нестандартной ситуации, при выполнении таких заданий студент может проявить способность к логическому и абстрактному мышлению, то есть умение классифицировать, обобщать и проводить аналогии, прогнозировать результат, применяя интуицию, воображение, фантазию, и, главное, способствовать развитию креативности. Но для использования их в блоке «Интеллектуальная разминка» необходимо проводить их тщательный отбор, чтобы задача не требовала специальных знаний, а лишь размышлений.
Блок 7. Компьютерная интеллектуальная поддержка мышления.
Компьютерная интеллектуальная поддержка (КИП) продолжает и углубляет идеи, заложенные в мотивационных заданиях, заданиях типа головоломок, заданиях интеллектуальной разминки и др. При реализации КИП используются дополнительные возможности, предоставляемые компьютерной средой, в частности мультимедийные эффекты, интерактивное взаимодействие и др. В виртуальной среде чрезвычайно активизируется работа зрительного канала студента, через интерес и потребность решения проблемы мыслительного плана происходит приобщение к работе с компьютерной техникой. Выполнение заданий в рамках КИП способствует развитию воображения, мышления, внимания, памяти, приобретению навыков по выявлению закономерностей и др.
Блок 8. Резюме.
Последним блоком в структуре креативного занятия является резюме. На этом этапе преподаватель подводит краткие итоги занятия и устно осуществляет обратную связь с студентами, выявляет их мнение о занятии. Как вариант он просит студентов оценить само занятие
Рефлексия у студентов проявляется с двух сторон: как оценка задачи, которую надо решать, и как оценка своих ресурсов: могу ли я данную задачу решить.
Резюме – обратная связь (рефлексия).
Вопросы для рефлексии:
- Каковы ваши главные результаты, что вы поняли, чему научились?
- Какие задания вызвали наибольший интерес и почему?
- Как вы выполняли задания, какими способами? Что вы чувствовали при этом?
- С какими трудностями вы столкнулись и как вы их преодолевали?
- Своей работой на занятии я:
- доволен;
- не совсем доволен;
- я не доволен, потому что ...
Таким образом, вышеизложенное наглядно показывает актуальность преподавания в ВУЗе по многоуровневой системе НФТМ-ТРИЗ, основанной на инновационных педагогических технологиях.
Ссылки на источники:
- Зиновкина М. М. Многоуровневое непрерывное креативное образование в школе // Концепт. – 2012. – № 9 (сентябрь). – ART 12116. – 1,0 п. л. – URL: http://www.covenok.ru/koncept/2012/12116.htm.
- Зиновкина М. М. Многоуровневое непрерывное креативное образование: Сб. науч. тр. МГИУ. – М.: МГИУ, 2002. – 310 с.
- Зиновкина М. М., Гареев Р. Т. Творческое воображение и фантазия (Методы развития). Модульно-кодовое учебное пособие. Изд-во Европейской Академии Естественных наук «ИЦС «Ресурс», 2006. – 117 с.
- Зиновкина М.М. НФТМ-ТРИЗ: креативное образование ХХ1века. Теория и практика Монография. (С грифом УМО по профессионально-педагогическому образованию). – М.: МГИУ, 2008. – 306 с.
- Утёмов В. В. Задачи открытого типа как средство развития креативности учащихся средней школы // Концепт: Научно-методический электронный журнал официального сайта эвристических олимпиад «Совёнок» и «Прорыв». – Декабрь 2011, ART 1102. – Киров, 2011 г. – URL: http://www.covenok.ru/koncept/2011/1102.htm.
- Утёмов В. В. Развитие инновационного мышления учащихся посредством решения задач открытого типа // Концепт. – 2012. – № 12 (декабрь). – ART 12186. – 0,4 п. л. – URL:
- http://www.covenok.ru/koncept/2012/12186.htm.
- Утёмов В. В. Развитие креативности учащихся основной школы: Решая задачи открытого типа: Монография. – Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. – 186 с.
- Альтшуллер Г.С., Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач, Петрозаводск, «Скандинавия», 2003 г., с. 186.
- Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. – Петрозаводск: Карелия, 1980. – 224 с.
- Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. М.:Сов. радио, 1979, 184 с.
- Петров В. Базовый курс теории решения изобретательских задач. Учебное пособие. Тель-Авив, 2002 http://www.trizfido.narod.ru/00/petrov.htm
- Петров В., Злотина Э. Структурный вещественно-полевой анализ. Тель-Авив, 2002
Kim Vyacheslav Hakchenovich,
candidate of technological science, associate professor VGASU, Voronezh
vyachhkim@yandex.ru
Structure of creative course of lectures-practical education for a creative development's undergraduate person in pedagogical system NFTM-TRIZ.
Abstract: In the article the author describes using a theory and practice in High schools of Russia system of the multilevel continuous creative education NFTM-TRIZ. Professor DPhil Zinovkina M.M. is the founder NFTM-TRIZ. The pedagogical system NFTM-TRIZ certainly is a corner stone of third millennium creative education. This system is accept and realized at schools of South Korea with delight, in the country which in short time has reached a big success in its development. The article is addressed to all experts who working in all directions of creative pedagogic.
Keywords: NFTM-TRIZ, ARIZ, creative pedagogic, problems of the open lessons, creativity, invention.