Использование методик ТРИЗ и РТВ на уроках Астрономии

Бессонов Алексей Владимирович,

педагог дополнительного образования

МБУ ДО ГорСЮТ

Использование элементов ТРИЗ на уроках астрономии

Астрономия – прекрасная наука о мире вокруг нас, наполненная одновременно строгими математическими постулатами и живописными картинами далеких миров бескрайнего космоса. Я придерживаюсь мнения, что астрономия как школьный предмет выполняет функцию развития мировоззрения школьника, развивает его представление об окружающем нас мире в соответствии с современной концепцией о строении Вселенной.

Преподавать науку астрономию сегодня сложно. Работая педагогом дополнительного образования по астрономии, я столкнулся с тем, что у большинства детей отсутствует мотивация к изучению астрономии и в целом занятием научной деятельностью.

Поэтому я разработал занятия с элементами игры, что позволяет в непринужденной форме повысить усвояемость основных знаний по астрономии, превратить скучные лекции в интересные и познавательные, что неизбежно повысит уровень мотивации обучающихся.

Э.Р.Берн разделил личность на три субличности: Взрослый, Ребенок и Родитель. Согласно его концепции независимо от возраста поведение личности регулируется этими тремя составляющими. Так же Л.С.Выготский в своих трудах определил для каждого возраста ведущий вид деятельности. Что позволяет утверждать о резонности применении игровой деятельности на занятиях астрономией.

В ходе своих занятий я должен выявить проблему и вывести через нее учащегося на проект. Это важный момент при разработке любого проекта.  Но найти новые оригинальные решения существующей проблемы непросто. И все-таки можно, если научиться пользоваться инструментарием Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) и методами развития творческого воображения (РТВ).

Для реализации этой задачи я использую элементы творческой деятельности и теории развития творчества.  Играем в противоречия, для того чтобы дети могли выявлять плюсы и минусы, что в свою очередь также прививает критическое мышление. Затем выявив проблему, мы составляем изобретательскую задачу. С помощью различных методик ТРИЗ мы ищем пути ее решения.

Так же дети должны уметь работать с международным патентным классификатором ФИПС,  искать аналоги своего изобретения.

ТРИЗ — область знаний о механизмах развития технических систем и методах решения изобретательских задач. ТРИЗ не является строгой научной теорией, а представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники. В результате своего развития ТРИЗ вышла за рамки решения изобретательских задач в технической области, и сегодня используется также в нетехнических областях (бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др.).

Ю.С. Мурашковский, Р.С. Флореску говорили следующее - «ТРИЗ позволяет не просто надежно делать изобретения; она показывает внутренние законы развития технических систем. Это дает возможность отказаться от случайностей, от метода проб и ошибок, от мучительных поисков решения. Эти мучительные поиски превращаются с помощью ТРИЗ в спокойную, планомерную работу по «расчету» будущего изобретения. «Искусство» изобретательства превратилось в «технологию» выработки сильных решений».

Когда техническая проблема встаёт перед изобретателем впервые, она обычно сформулирована расплывчато и не содержит в себе указаний на пути решения. В ТРИЗ такая форма постановки называется изобретательской ситуацией. Главный её недостаток в том, что перед инженером оказывается чересчур много путей и методов решения. Перебирать их все трудоёмко и дорого, а выбор путей «на удачу» приводит к малоэффективному методу проб и ошибок.

Поэтому первый шаг на пути к изобретению — переформулировать ситуацию таким образом, чтобы сама формулировка отсекала бесперспективные и неэффективные пути решения. При этом возникает вопрос, какие решения эффективны, а какие — нет?

Г. Альтшуллер предположил, что самое эффективное решение проблемы — такое, которое достигается «само по себе», только за счёт уже имеющихся ресурсов. Таким образом он пришёл к формулировке идеального конечного результата (ИКР): «Некий элемент (X-элемент) системы или окружающей среды сам устраняет вредное воздействие, сохраняя способность выполнять полезное воздействие».

Формулировка мини-задачи способствует более точному описанию задачи: Из каких частей состоит система, как они взаимодействуют? Какие связи являются вредными, мешающими, какие — нейтральными, и какие — полезными? Какие части и связи можно изменять, и какие — нельзя? Какие изменения приводят к улучшению системы, и какие — к ухудшению?

Алгоритм творческой деятельности с применением ассоциативно-синектического метода заключается в следующем. 1. Выбираем японские хокку и танку, соответствующие сиюминутному настроению. Сознательно делаем поиск новых смыслов в мотивах поэтических японских миниатюр.  2. Эти стихи рассматриваем в качестве деталей «конструктора» для сборки из них новых стихов (иногда добавляем и переставляем знаки препинания, удаляем или прибавляем слова), а затем пытаемся найти новый смысл или образ. 3. Составляем комбинацию выбранных стихотворных элементов, при этом вносим свои собственные поэтические строки. 4. Подчиняем полученную поэтическую композицию ритму и рифме. 5. Открытый при написании стихотворения новый смысл создает предпосылки для поиска новых идей. Продолжаем поиск новых аналогий для новых технических систем. 6. Выбираем один из технических объектов и ставим перед собой задачу усовершенствования этого объекта или стараемся осуществить поиск новых потребительских качеств. 7. После рождения идеи нового или усовершенствованного технического объекта, прорабатываем технологию его изготовления.

Игра противоречия. Игра заключается в составлении цепочки противоречий. Это позволяет развить свое воображение, преодолеть инертность мышления, и в результате, как правило улучшить настроение. Учителем называет предмет или ситуация и предлагает учащимся назвать его плюсы и минусы, например.

Предмет	Плюсы	Минусы
Кружка	Удобно пить, переносить жидкости	бьется
Полет на самолете	Быстрое перемещение в пространстве	Смертельная опасность при падении
Невесомость	Плавать в воздухе, это весело,	Нарушение привычного образа жизни, проблемы со здоровьем

Или, другой пример. Каждый учащийся должен описывать ОДНО И ТОЖЕ событие сначала с точки зрения ХОРОШО, потом с точки зрения ПЛОХО. А следующий учащийся берёт объект для своего рассмотрения из второй части отрицательного высказывания (после слов "потому что") предыдущего учащийсяа, например: 1 учащийся: (+)  «Это хорошо, что я умею читать, потому, что из книг я могу получить много разной информации». 
(-)  «Но это плохо, что я умею читать потому,  что я могу тратить свое время на бесполезные книги».  2 учащийся должен преобразовать последнюю отрицательную фразу - в положительную:
(+) «Это хорошо, что я могу тратить свое время на бесполезные книги, ведь в это время мне будет не скучно», (и далее, составить противоречие).   (-)  «Но это плохо, потому что я не смогу при этом научиться рисовать».  При этом стараемся не давать тривиальные или одинаковые ответы, чтобы цепочка не зацикливалась.

В качестве примера приведу проект учащихся Ромазановой Софии и Сафроновой Кристины «Невесомость и здоровье». На одном из уроков астрономии играя в противоречия, мы вышли на проблему – как же преодолеть негативные последствия влияния невесомости на организм человека.

Изучив специализированную литературу и проанализировав различные интернет источники, мы получили базовое представление о гравитационном взаимодействии, о космических станциях, о невесомости и о неблагоприятном влиянии её на организм человека. На основе полученных знаний мы разработали макет жилого модуля космического корабля, в котором предполагается создать искусственную гравитацию посредством его вращения вокруг оси. Таким образом, за счет действия центробежной силы космонавты смогут испытывать некое действие силы притяжения.

Мы зашли в международный патентный классификатор в раздел G «физика» и нашли следующие аналоги: «B04B 5/12 Центрифуг с роторами иными, чем барабаны, и создающими центробежный эффект в неподвижном корпусе». Мы считаем, что наше устройство можно отнести к классу G, подразделу B04B 5/12.

Конечно, мы не первые кто задался вопросом о создании искусственной гравитации на космических станциях. На страницах интернета мы нашли нереализованный проект космического корабля Nautilus-X. Но принцип работы нашего корабля можно назвать обратным принципу предложенному в космическом корабле Nautilus-X.

Уровень гравитации на Земле определяется ускорением силы тяжести, равным в среднем 9,81 м/сек2 («перегрузка» 1g). Значение необходимого уровня гравитации на орбитальной станции нуждается еще в серьёзных экспериментальных исследованиях. Однако уже сейчас можно сказать, что особой необходимости в создании ускорения, эквивалентного нормальной земной гравитации, нет, так как уровень гравитации, в три — четыре раза меньший земного (0,25-0,3g), переносится человеком вполне нормально. Каким же образом можно получить подобный уровень гравитации?

Из механики известно, что центростремительное ускорение равно радиусу вращения, умноженному на квадрат угловой скорости. Очевидно, желаемый уровень искусственной гравитации можно создать либо быстрым вращением на малом радиусе, либо медленным вращением на большом радиусе. Физиологические возможности человеческого организма накладывают вполне определенное ограничение на величину допустимой угловой скорости. Многочисленными экспериментами на центрифугах выявлено, что уже при скорости, большей 4об/мин, у испытуемых возможно нарушение нормального функционирования вестибулярного аппарата.

С другой стороны, при уменьшении радиуса вращения уменьшается окружная скорость и, следовательно, увеличивается процентное ее изменение по направлению от ног к голове стоящего человека. Испытаниями на центрифугах установлено, что это изменение не должно превышать 10-15%; в противном случае при движениях космонавта будут возникать неблагоприятные для его самочувствия кориолисовы ускорения.

Ориентируясь на средний рост человека, легко подсчитать нижний предел, для окружной скорости вращения кабины. Он оказывается равным примерно 6,7м/сек. При угловой скорости 4об/мин такая окружная скорость может быть получена на радиусе 16м, а развиваемое при этом центростремительное ускорение составит всего одну треть от земного ускорения силы тяжести.

В центре нашего модуля будет находиться неподвижный стержень, выполняющий роль статора. Для удобства перемещения по станции будут использоваться различного рода лестницы и перекладины. Базовый проект может быть расширен для более продолжительных миссий.

Таким образом,

Список используемой литературы