Роль и значение ТРИЗ, его цель и задачи

Основной целью школьного образования является подготовка людей, которые могут эффективно функционировать, жить и работать в дне завтрашнем. Другими словами обучение должно опережать темп научно-технического прогресса. Это значит, что современный выпускник школы должен уметь решать задачи творческого, проблемного и даже изобретательского характера. Чтобы овладеть этими умениями, надо осознать алгоритм решения таких задач и овладеть им.

Сегодня хорошо известны такие методы обучения, как методы мозгового штурма, синектики, морфологического анализа и т.д., цель которых развить творческое мышление человека, сформировать способность выходить из нестандартных жизненных ситуаций, решать проблемные задачи. Надо отметить, что все эти методы, в сущности, являются прототипом одного – метода «проб и ошибок». Между тем, метод проб и ошибок не только не эффективен при решении сложных задач, но и затрудняет их постановку, не позволяет одновременно увидеть значимые проблемы, отодвигая их решения на неопределенный срок. Более того этот метод субъективен. Даже при решении одинаковых задач разные люди по-разному ищут решения и по-разному ошибаются, но общим является очень малая вероятность выхода на оптимальное, наиболее эффективное решение. Это методы, разработанные изобретателями-практиками, повышали эффективность практической деятельности, но не отвечали на вопрос, как появляются новые идеи. Необходим был другой подход, его основой является изучение технических систем, их развитие, а также историко-технические материалы, прежде всего патентного фонда. Изучение этих материалов показало, что жизненно способны изобретения, изменяющие исходную систему в соответствии с законами развития технических систем. Знание этих закономерностей позволяет резко сузить зону поиска, заменив угадывание научным подходом. Практически единственной, основанной на этом подходе методологией поиска новых решений, является технология ТРИЗ. Она обеспечивает положительные результаты и доступна для массового применения.

ТРИЗ - технология разрабатывается на основе созданной Г.С. Альтшуллером теории решения изобретательских задач[50], который, анализируя накопленный веками большой массив патентной информации, открыл законы развития технических систем, которые могут быть сознательно использованы в изобретательской и прогностической деятельности Цель ТРИЗ – формирование культуры творческого мышления как осознанного, целенаправленного и управляемого процесса. Цель определяет задачи, которые сводятся к следующему:

· развитие способности к творчеству;

· формирование мыслительных операций (анализа, синтеза, сравнения, прогнозирования, целеполагания и т.д.);

· развитие воображения, формирование умений управлятьвоображением и фантазированием;

· овладение методами и приемами разрешения различных противоречий.

Основные понятия ТРИЗ. В каждой изобретательской задаче есть объект (система), который необходимо изменить. Его называют ИЗДЕЛИЕ. Этот объект имеет вполне определенную функцию, которую в технологии ТРИЗ называют основной функцией (ОФ) Потребность в изменении объекта диктуется каким либо несовершенством его в определенных условиях. Это несовершенство называется нежелательным эффектом (НЭ). Между основной функцией и нежелательным эффектом возникает ПРОТИВОРЕЧИЕ (техническое противоречие – ТП; социальное противоречие – СП; физическое противоречие – ФП и т.д.) Примером технического противоречия является стремление улучшить одну характеристику изделия, которое приводить к ухудшению другой характеристики этого же изделия. Примером физического противоречия может быть ситуация, когда к изделию предъявляются противоположные требования. Примером социального противоречия является ситуация, когда надо что-то сделать, а как, не известно (например в области менеджмента).

Таким образом, противоречие – это проявление несоответствия между требованиями, предъявляемыми к изделию, и ограничением (несовершенством), которое возникает в силу действия различных законов (природных, социальных, юридических, технических и т.п.). Пространство в котором разрешается конфликт называют ОПЕРАТИВНОЙ ЗОНОЙ (ОЗ), а время в течении которого протекает конфликт называют ОПЕРАТИВНЫМ ВРЕМЕНЕМ (ОВ). Решая противоречия необходимо стремиться к ИДЕАЛЬНОМУ КОНЕЧНОМУ РЕЗУЛЬТАТУ (ИКР) под которым понимается получение положительного результата без отрицательных последствий и с минимальными затратами. Для достижения ИКР необходим инструмент и вещественно-полевые ресурсы, которые кратко называют поле. ИНСТРУМЕНТ – это то, с помощью чего изменяется изделие с целью получения ИКР. ВЕЩЕСТВЕННО – ПОЛЕВЫЕ РЕСУРСЫ (ВПР) или ПОЛЕ – все, что используется для решения задачи. Ресурсы могут быть функциональные (введение дополнительных или изъятие ненужных функций), энергетические (тепловая, атомная, химическая, солнечная и т.д.), вещественные (материалы, предметы, отходы и т.п.), информационные (фактические знания), пространственные, временные, звуковые (изменив частоту работы станка можно изменить его свойства или функцию).

Алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ). АРИЗ является инструментом для анализа и поиска решения проблем, но инструментом очень своеобразным. Его цель – заменить хаотическую мыслительную деятельность учащихся на четкую по структуре и однозначную по результативности цепочку мыслительных операций, выводящих его в зону сильных (оптимальных) вариантов решения. Исходя из этого, к алгоритму решения творческих, изобретательских задач предъявляются определенные требования: 1)осознанность мыслительных операций и управляемость ими; 2) получение идеального результата; 3) четкость и экономичность структуры алгоритма; 4) повторяемость результата при соблюдении алгоритма; 5) универсальность, которая позволяет анализировать любые проблемы. Общая схема, алгоритм решения творческих задач даже самого сложного (технического характера) состоит из 16 этапов[51].

1. Уяснить ситуацию задачи.

2. Выявить основную функцию (системы, объекта).

3. Выявить состав системы.

4. Определить нежелательный эффект (НЭ).

5. Найти средство устранения (СУ) выявленного нежелательного эффекта.

6. При устранении первого НЭ возникает второй НЭ; определить его.

7. Сформулировать техническое противоречие (ТП).

8. Поставить перед собой изобретательскую задачу.

9. Найти и ввести дополнительный Х-элемент.

10. Выявить оперативную зону (ОЗ).

11. Определить оперативное время (ОВ).

12. Сформулировать физическое противоречие (ФП).

13. Сформулировать идеальный конечный результат (ИКР).

14. Определить свойства Х_элемента,способных реализовать ИКР.

15. Провести поиск Х-элемента внутри системы.

16. Реализовать необходимые свойства внутренними или внешними ресурсами.

Понимая сложность данного алгоритма, рассмотрим некоторые частные случаи и примеры.

Частным случаем АРИЗ является алгоритм решения задач с помощью вепольного анализа – ВЕПОЛЯ (ВЕ-щество – ПОЛе). Веполь представляет собой минимальную модель технической системы, отражающую самые основные компоненты, необходимые для решения любой творческой задачи. Это 1) изделие (объект), который надо изменить, усовершенствовать и т.д.; 2) инструмент, с помощью которого изменяется объект в соответствии с поставленными целями; 3) поле, необходимое для воздействия инструмента на объект; это могут быть любые вещественно-полевые ресурсы, используемые для решения задачи. Вепольный анализ – это переход от бинарного одномерного мышления (альтернативного подхода) к целостному, в основе которого лежат невырожденные тройки элементов (изделие, инструмент, поле), когда третий элемент а) вносит неопределенность во взаимодействие пары противоположных элементов, б) обеспечивает открытость, в) заменяет конфронтацию на сотрудничество и кооперирование на основе принципа дополнительности, в результате чего все три элемента становятся совместимыми – система делается целостной и принципиально новой. АРИЗ вепольной задачи будет следующим:

1. Определи суть задачи: найди нежелательный эффект (НЭ);

2. Вычлени противоречия;

3. Выдели изделие, инструмент, поле.

4. Построй исходную вепольную модель;

5. Определи условия при которых веполь разрушается;

6. Восстанови веполь, путем нахождения (СУ) средства устранения (введением дополнительного полезного элемента или убрав нежелательный элемент).

Покажем, как использовать АРИЗ вепольной задачи на конкретном примере.

Задача: Имеем охотника, который оглох. Чтобы ему выжить, надо найти зверя. Эту функцию выполняет его собака. Но чтобы найти зверя собаку надо отпустить и идти вслед за ней на ее лай. Но, поскольку хозяин глухой, ее лай он не услышит, собака должна быть при хозяине, чтобы он ее видел. (Задача приводится из книги «Золотой дух Ямбуя» Г. Федосеева)

Решение задачи:

1. Нежелательный эффект – отсутствие слуха.

2. Противоречие (социальное) - СП: чтобы найти зверя надо слышать лай собаки, но охотник глухой.

3. Изделие – охотник; инструмент – собака; поле (акустическое) – лай собаки.

4. Исходная вепольная модель.

Лай собаки

 

 

Охотник Собака

5. Веполь разрушается при условии, если нет слуха, обозначим эту связь волнистой линией.

 

Лай собаки

 


Охотник Собака

6. Веполь восстановится, если взять еще одну собаку , неразрывно связанную с охотником, то есть все время видит собаку. Тогда веполь будет иметь вид:

Лай собаки

 

 

Охотник (собака) Собака

 

Проблема разрешена и, следовательно, задача решена.

Чтобы овладеть технологией решение изобретательских задач (ТРИЗ), необходимо развивать диалектическое мышление путем использования в процессе обучения методов фокальных объектов, мозгового штурма, синектики, которые в рамках ТРИЗ являются приемами. Хорошо подготавливают учащихся к серьезному использованию ТРИЗ игровые методы и в частности игра «Да - Нет». Рассмотрим ее более детально.

Суть игры «Да - Нет» сводится к следующему: Ведущий загадывает предмет, объект, систему, человека и т.д., то есть все, что угодно. Задача аудитории – выявить соответствующие заданному объекту характеристики путем сужения поля поиска. Для этого слушатели могут задавать ведущему вопросы, в такой формулировке, чтобы на вопрос можно было ответить «Да» или «Нет». Игра используется также в диагностических целях. Анализируя, как идет поиск, можно отследить степень сформированности у школьников системного мышления.

Пример задачи с линейным атрибутом: «У меня есть уникальное животное, определите какое?

Решение:

1. Вопрос: «Животное домашнее?»

Ответ: «Нет». – Диапазон поиска сужается: это животное дикое.

2. Вопрос: «Водится в южных странах?»

Ответ: «Да».

3. Вопрос: «Животное наземное?»

Ответ «Нет». – Значит, это животное живет в воде в южных странах. Поле поиска сужается

4. Вопрос: «Это хищное животное?»

Ответ: «Да».

5. «Оно может выходить на берег?» – «Да». – Это крокодил!!! Верно!

Аналогично можно сконструировать игру по предметам, изучаемым в школе.