Цели занятия ТРИЗ:
- Дать начальное представление о несовершенстве метода случайного поиска (МПиО – метод проб и ошибок), «слепого» перебора вариантов.
- Познакомить учащихся с историей развития науки о творческом мышлении.
- Дать понятие об общей структуре теории решения изобретательских задач - ТРИЗ.
- Познакомить с изобретательскими приёмами «принцип дробления», «принцип посредника».
Вспомним открытие Гудьира (хорошо, если вспомнят дети). Пожелав улучшить каучук, он смешивал сырую смолу с любым попадавшимся под руку веществом: солью, перцем, сахаром, песком, касторовым маслом, даже с супом, полагая, что рано или поздно он перепробует всё, что есть на Земле, и найдёт удачное сочетание. Ч. Гудьир через годы наткнулся на него, но то, что за жизнь он решил всего одну задачу, тоже невероятный успех – многим на это жизни не хватало.
Метод проб и ошибок (МПиО) создал вначале ярко выраженный тип изобретателя-самоучки, одиноко ведущего борьбу с задачей. Лишь потом эти упорные и самоотверженные люди интуитивно пришли к копированию природных прототипов (бионика), использованию простейших приёмов (объединение, увеличение размеров и числа).
Но вместе с типом изобретателя-самоучки, сохраняющемся и поныне («очумелость»), стал формироваться тип изобретателя, опирающегося на научные знания. Наука сократила число явно пустых, абсурдных проб, но тем острее проявилась потребность в понимании механизма и путей творчества.
История попыток создания науки о творческом мышлении человека насчитывает века. Основы науки о мышлении были заложены Аристотелем ещё в IY веке до н.э. Он создал логику - науку о способах мышления, которые приводят к истине. Логика Аристотеля объединяет все правильные, так называемые силлогистические умозаключения, которые из истинных исходных суждений позволяют получать истинные же заключения.
Первая логическая машина для формального производства новых знаний была построена в ХIII веке испанским учёным-схоластом Райлондом Луллием. Он исходил из идеи, что путём комбинирования небольшого числа исходных понятий можно получить новое знание. "Великое и окончательное искусство" - так Р. Луллий назвал свой метод - было воплощено в приборе, представлявшим собой набор тонких концентрических дисков, независимо вращающихся друг относительно друга. Каждый диск делился на несколько секторов с написанными на них элементарными понятиями. Вращая диск, можно было получать разнообразные сочетания этих понятий и выводить различные следствия. Луллий написал 366 глав "Великого искусства" и стал монахом, проповедовавшим христианство в Северной Африке с помощью своей машины. В сущности, машина Луллия была первой попыткой автоматизировать и систематизировать метод проб и ошибок, что привело к заложению основ популярного ныне метода морфологического ящика.
В 1939 году американским специалистом в области творческого мышления А.Осборном был предложен метод, известный ныне под названием мозговой штурм (мозговая атака, брейнсторминг). Очень часто засилье и излишняя агрессивность критически настроенных индивидуумов мешает другим свободно высказывать свои идеи из-за боязни критических замечаний. Поэтому может оказаться, что идея была найдена, но не была высказана, и задача остаётся нерешённой. Поэтому идея метода Осборна сводится к обеспечению выхода любых идей из подсознания без сознательной их оценки. Запрет критики очень важен. Для проведения штурма проблемы организуется группа генераторов идей из разных областей. Руководитель штурма обеспечивает непринуждённую обстановку, пресекает любого вида критику, даже в виде жестов или скептических хмыканий, поддерживает наиболее оригинальные идеи. Затем группа экспертов отбирает наиболее интересные идеи.
Поначалу появление мозгового штурма вызвало бурю восторга. На телевидении появилась программа, демонстрирующая этот метод - "Это вы можете". Затем многочисленные эксперименты показали практическую непригодность мозгового штурма для решения серьёзных изобретательских задач, содержащих в себе технические противоречия. Увлечение мозговым штурмом быстро пошло на спад. Сейчас он применяется для рекламных целей.
Синектика, предложенная в середине 50 -х годов американским исследователем У. Гордоном, представляет собой тот же мозговой штурм, но в нём участвует группа профессионалов, использующих при решении изобретательских задач четыре типа аналогий:
а) прямая аналогия. Её часто ищут в биологических системах. Биологическими аналогиями занимается наука – бионика;
б) личная аналогия или эмпатия. Тот, кто решает задачу, должен попытаться отождествить себя с объектом, который нужно улучшить. Но при использовании эмпатии существует опасность, что для решения задачи объект надо разделить, а это сделать трудно, ибо кому охота делить себя на части. Данная трудность устранена в методе моделирования маленькими человечками (ММИ), который рассматривается в теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), как один из изобретательских приёмов;
в) символическая аналогия. Делается попытка передать сущность объекта или процесса в метафоре, образе, сравнении. Например, символическая аналогия для фонтана - текущая неподвижность; стекла - невидимая стена;
г) фантастическая аналогия. Необходимый объект представляется таким, каким мы хотели бы его видеть без реальных ограничений: "сухая вода", "рюкзак без веса", "зонтик, появляющийся только во время дождя" и т.д.
Путём создания аналогий синекторы очищают задачу заказчика от тривиальных и очевидных решений и решают её необычным, новым путём. Фирма "Синектикс" берёт за обучение одной группы от нескольких десятков до сотен тысяч долларов. Синектика считается самым сильным методом решения задач, сохраняющим принцип перебора вариантов. Но в этом и её недостаток. А если задача требует перебора тысяч вариантов? Да и нет уверенности, что полученный результат - лучший.
В 1942 году швейцарский астрофизик Ф. Цвикки применил морфологический подход к решению задачи поиска новых реактивных двигателей. Этот момент и принято считать началом использования морфологического анализа систем. Этот метод исключает случайность при поиске новых идей - этим морфанализ выгодно отличался от мозгового штурма и синектики. Для каждой задачи составляется морфологическая карта. Например, необходимо разработать способ очистки кровеносных сосудов от налипших на них бляшек (задача 4 «Очистить кровеносные сосуды»). Прежде всего, нужна энергия - это будет первая морфологическая ось. Второй признак - инструмент воздействия. На осях наносятся виды энергии: химическая (растворить бляшки); механическая (соскребать); электрическая (прижигать); ядерная; магнитное поле; гравитация (отрывать) и т.д.
Инструменты: скальпель; растворитель, пучок частиц, ферропорошок, газ, жидкость и т. д. Имеем таблицу, в которой формально 30 вариантов очистки сосудов. Большая часть их нереальна. Например, как управлять скальпелем при помощи ядерной энергии. Возьмём вариант: химическая энергия и ферропорошок. Ампула с растворителем бляшек и ферропорошком может быть легко и точно подведена к опасному месту в сосуде с помощью магнита, там растворяется, и лекарство действует, а для повышения эффекта переменным магнитным полем воздействует на феррочастицы, которые чисто механически соскребают бляшки. Так составляют многомерные таблицы, имеющие десятки морфологических признаков и десятки вариантов по каждому признаку - получается морфологический ящик. Морфологический анализ, пожалуй, самый сильный из неалгоритмических методов, и его эффективность объясняется снижением элемента случайности, устранением слепого перебора вариантов. Недостаток метода – в нём нет правил отбора наиболее предпочтительных сочетаний вариантов и морфологических признаков.
Лучше всего сложные изобретательские задачи решаются с использованием теории решения изобретательских задач - ТРИЗ. Работа по созданию этой теории началась в середине XX века. Основы её заложил инженер и писатель Генрих Альтшуллер. Основное положение ТРИЗ гласит: «Системы развиваются по определённым законам, которые могут быть выявлены и использованы для сознательного решения изобретательских задач, без случайного блуждания и бессмысленных проб».
В теории решения изобретательских задач разработана специальная программа пошагового решения задачи - это алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). При работе с АРИЗом по определённым правилам находят ИКР (идеальный конечный результат) для данной задачи, выявляют техническое и физическое противоречия и устраняют их применением специальных приёмов с использованием различного рода физических, химических, математических и др. эффектов. АРИЗ - это алгоритм, которым пользуется человек, а не машина, поэтому он включает специальные операторы по управлению психологией с целью снятия инерции мышления, чем обычно страдают наши школьники.
Первое знакомство с основами теории решения изобретательских задач мы начали с решения простейших изобретательских задач, в ходе которого познакомились с первыми изобретательскими приёмами. По мере усложнения задач увеличится количество изучаемых приёмов, и их надо будет свести в систему, которая называется АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач). Приёмов же устранения противоречий насчитывается около полусотни.
Ознакомить детей с программой дальнейшего обучения теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) в химии, используя таблицу «Структура ТРИЗ»
Вывод.
Задача и ответ — два берега реки. Попытка сразу угадать ответ — всё равно, что попытка перепрыгнуть с берега на берег. Технические противоречия, приёмы образуют мост. Теория решения изобретательских задач — это, в сущности, наука о том, как возводить незримые мосты, по которым мысль приходит к новым идеям. Противоречия и приёмы можно сравнить с опорами моста. Перепрыгнуть с опоры на опору не так просто: нужна догадка, чтобы перейти от задачи к противоречию и от противоречия к приёму. Вот тогда получится хороший мост, по которому можно спокойно и уверенно, шаг за шагом, перейти от изобретательской задач к ответу.
Вопросы и задания для повторения.
- Какие вы знаете открытия и изобретения сделанные методом проб и ошибок (МПиО)?
- В чём сущность создания новых идей методом мозгового штурма (мозговой атаки, брейнсторминга)?
- Что такое синектика Гордона?
- В чём основное отличие развития творческих идей методом Ф. Цвикки от метода Осборна и Гордона?
- Кто создал ТРИЗ (теорию решения изобретательских задач)?
- Какова структура ТРИЗ?
- С каким разделом ТРИЗ мы уже познакомились?
- Попробуйте решить задачи 3 «Изготовление листового стекла» и Задача 4 «Наполнить конфеты сиропом» из «Сборника изобретательских задач по химии».
Изобретательская задача № 3 «Изготовление листового стекла»
Для изготовления листового стекла раскалённую стеклянную ленту подают на конвейер. Лента перекатывается с одного металлического ролика на другой, постепенно остывая. А потом стекло приходится долго полировать, потому что не застывшая ещё стеклянная лента прогибается, "переползая" с одного ролика на другой, - на стекле образуются неровности. Инженеры, впервые столкнувшиеся с этой проблемой, предложили сделать ролики как можно тоньше. Чем тоньше ролики, тем меньше впадины между ними. Значит, стеклянная лента получится ровнее. Но возникло техническое противоречие: чем тоньше ролики, тем сложнее изготовить из них огромный - в десятки метров - конвейер. Если, скажем, толщина ролика равна толщине спички, на каждый метр конвейера потребуется 500 роликов и устанавливать их придётся прямо-таки с ювелирной точностью. Как усовершенствовать процесс полировки и выправлять волнистую поверхность стекла? Предложите выход.
Изобретательская задача № 4 «Наполнить конфеты сиропом»
Как изготавливаются конфеты в виде шоколадных бутылочек, наполненных густым малиновым сиропом?
Дети предлагают разные варианты, из которых наиболее часто встречается следующий:
- Сначала делают шоколадную бутылочку, а потом заливают в неё сироп.
Опровержение учителя:
- Сироп обязательно должен быть густым, иначе конфета получится непрочной. А густой сироп трудно залить в бутылочку. Можно, конечно, нагреть сироп, он станет более жидким. Но вот беда - горячий сироп расплавит шоколадную бутылочку. Как быть?
