Теория решения изобратательских задач и формирование компетнций

Учитель информатики

высшей квалификационной категории

МОУ «Гимназия №1»

Кадочникова Александра Евгеньевна

Теория решения изобретательских задач

и формирование компетенций

Одна из  главных проблем современной школы – проблема перегрузки учеников, непрерывное возрастание учебного материала, который должны освоить учащиеся. Это возрастание имеет объективные причины: постоянное развитие науки и увеличение объема знаний, накопленных человечеством, которое остановить невозможно. До сих пор эту проблему пытались решить увеличением продолжительности обучения или сокращением изучаемого материала. Но очевидно, что и тот и другой метод имеет недостатки и является тупиковым, так как в первом случае время обучения нельзя увеличивать бесконечно, а сокращение материала ведет к поверхностным знаниям и неумению их применять на практике.

В связи с выше изложенным, сегодняшней школе необходимо:

1)      научиться давать детям больший объем знаний;

2)      научить учиться, подготовить гражданина информационного общества, жизнь в котором требует постоянного освоения новых знаний;

3)      растить из ребенка не репродуктора полученных знаний, а «решателя» задач, способного ставить задачи и решать их.

Для решения этих задач необходимо  преподавание в школьном курсе информатики, помимо  системного анализа, структурирования информации и логики,  теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработана во второй половине XX века советским ученым Г.С. Альтшуллером (многим известен как Генрих Альтов – советский фантаст) и его учениками. За прошедшие годы его идеи нашли применение в самых разных предметных областях.

Задачи ТРИЗ – это задачи на активизацию творческого мышления, которые включают в себя:

·         преодоление психологической инерции;

·         морфологический анализ;

·         моделирование маленькими человечками;

·         диалектическая логика (противоречия);

·         законы развития технических систем;

·         открытые задачи.

Такие задачи можно решать с обучающимися всех возрастов. Они развивают логическое, системное, творческое мышление. Полезны при подготовке к предметным олимпиадам. Приведу несколько примеров таких задач.

Пример задания на преодоление психологической инерции:

Все мы знаем правило сложения 1  + 1 = 2. Но всегда ли это так? Вспомним стихотворение Владимира Левина:

Раз, два, три, четыре, пять –

Кошка учится считать.

Потихоньку, понемножку

Прибавляет к мышке кошку.

Получается ответ:

Кошка есть, а мышки нет.

Оказывается в этом случае 1 + 1 ≠ 2. Придумайте, как можно больше случаев, когда 1 + 1 ≠ 2.

Задания на морфологический анализ могут быть двух видов. Простейший вариант – построение объектов комбинированием составных частей. Например:

Пусть изображение цветка состоит из цветочного горшка со стеблем, листьев и собственно цветка. Даны три разных вида горшков, три вида листьев, три вида цветов. Составьте как можно больше разных цветов, используя предложенные детали.

Более сложный вариант – построение «морфологического ящика» для объектов заданного класса, то есть выделение его отдельных характеристик и перебор вариантов реализации этих характеристик.

Например:

Придумайте изобретательскую машину (морфологический ящик) для изобретения приспособления для письма.

ОТВЕТ: Должны быть перечислены вопросы (подзадачи, названия ленточек изобретательской машины) и ответы на них (решения подзадач). Эталонного ответа нет.

Например:

1)    назначение: писать / рисовать / печатать текст / печатать картинки;

2)    способ воспроизведения изображения: оставить след какого-то вещества (чернил, графита и пр.) / выцарапать / след – электронный (стилом на экране);

3)    размер: большой / средний / маленький;

4)    запас чернил: нет / маленький / большой;

5)    постоянство размера: постоянный / переменный;

6)    цветность: одноцветное / многоцветность постоянная / многоцветность переменная;

7)    сохранность написанного: стереть легко /стереть трудно / стереть невозможно / пропадает само.

 

Моделирование маленькими человечками. Существуют три вида человечков: «твердики» -      , «гидратики» -     , «пневматики»  -    . С их помощью надо смоделировать некий объект, процесс или ситуацию. Например:

В парикмахерских клиентов по их желанию обрызгивают одеколоном. Для этого используют специальное приспособление – пульверизатор. Устроено оно так:

В бутылочку наливают одеколон. Бутылочку закрывают пробкой с разбрызгивателем. От пробки идет трубочка, которая опущена в одеколон. К пробке приделана груша для накачивания воздуха. Когда парикмахер сжимает грушу, воздух проходит через разбрызгиватель, одеколон поднимается по трубочке и вылетает из разбрызгивателя в виде множества маленьких капелек.

Смоделируйте с помощью маленьких человечков пульверизатор, из которого разбрызгивают одеколон.

ОТВЕТ: Должны быть:

1)    бутылочка – из твердиков;

2)    одеколон в бутылочке – из гидратиков;

3)    горлышко бутылочки – из твердиков;

4)    трубочка для одеколона – из твердиков;

5)    трубочка опущена в одеколон;

6)    одеколон в трубочке – из гидратиков;

7)    разбрызгиватель – из твердиков;

8)    груша – из твердиков;

9)    воздух в груше – из пневматиков;

10)     воздух в разбрызгивателе (между грушей и трубочкой с одеколоном)– из пневматиков;

11)     одеколон в разбрызгивателе (между трубочкой с одеколоном и выходным отверстием разбрызгивателя) – из гидратиков;

12)     одеколон, вылетевший из разбрызгивателя – из пневматиков.

13)     Кроме того, могут быть следующие усложнения, за кои даются дополнительные баллы (на эталонном рисунке их нет):

14)     в разбрызгивателе между трубочкой с одеколоном и выходным отверстием разбрызгивателя одеколон перемешан с воздухом – вперемешку с гидратиками находятся пневматики;

15)     горлышко бутылочки шире, чем трубочка, по которой поднимается одеколон. Т.е. изображено горлышко из твердиков, а внутри него еще и трубочка (тоже из твердиков).

Диалектическая логика (противоречия). Важнейший элемент развития мышления и понимания. Самое простое – игра «хорошо – плохо». Например:

Солнечная погода в марте – это хорошо, потому что снег начинает таять. Снег начинает таять – это плохо, потому что начинаются слякоть и капель. Капель – это хорошо, потому что начинают расти сосульки. Сосульки – это плохо, потому что они срываются с крыши и падают вниз.

Второй вариант – это сочетание у одного объекта противоречивых свойств. Например:

Поэт Генрих Сапгир написал такое стихотворение:

На желтом лугу, где цветет чепуха

лиловая как чернила,

Повстречал крокодил с головой петуха

Петуха с головой крокодила.

И оба сказали такие слова:

«Какая смешная у Вас голова!

Нигде не встречал я подобных голов,

Но выручить Вас я по дружбе готов!»

Обменявшись такими словами,

Обменялись они головами.

И каждый подумал: «Красиво на диво!

Повезло встретить мне чудака!»

И пошли крокодил с головой крокодила

И петух с головой петуха.

Петух с головой крокодила – сочетание невозможное. Но разве в жизни не встречаются такие сочетания, сочетания вещей противоположных? Карандаш делают для того, чтобы им рисовать. И к ему прикрепляют ластик, чтобы стирать нарисованное. Назовите как можно больше систем, в которых сочетаются противоположности (сочетается несочетаемое, сочетаются противоположные функции, действия, цели).

Третий вариант – схема «Если – то – но»: анализ того факта, что не бывает ничего только плохого или только хорошего. Любое «хорошо» может превращаться в «плохо», а любое «плохо» - в «хорошо».  Пример задания:

Рассмотрите систему «Велосипед». Переберите его плохие свойства и найдите ситуации, когда они станут хорошими. Переберите хорошие свойства и найдите ситуации, когда они станут плохими.

Если у велосипеда………………………………………………………………

то это хорошо, потому что …………………………………………………….

но это плохо, потому что………………………………………………………

Если у велосипеда………………………………………………………………

то это хорошо, потому что …………………………………………………….

но это плохо, потому что………………………………………………………

Если у велосипеда………………………………………………………………

то это хорошо, потому что …………………………………………………….

но это плохо, потому что………………………………………………………

ОТВЕТ.  Эталонного ответа нет. Ниже приведен пример..

Если у велосипеда педали,

то это хорошо, потому что  велосипед может двигаться без горючего,

но это плохо, потому что тот кто крутит педали устает.

Если у велосипеда резиновые колеса,

то это хорошо, потому что меньше трясет на  дороге,

но это плохо, потому что их легко проколоть.

Если у велосипеда ниппель на камерах,

то это хорошо, потому что их легко подкачивать,

но это плохо, потому что его можно потерять.

Если у велосипеда складная рама,

то это хорошо, потому что он занимает мало места при хранении,

но это плохо, потому что рама становится ненадежной во время движения.

Четвертый пример заданий на противоречие – анализ способа разрешения противоречий. Предлагается несколько способов разрешения противоречий: по времени и по месту (в пространстве). Пример  задания:

На улице существует такое противоречие: по улице должны ехать машины, а через улицу должны переходить пешеходы. Они мешают друг другу. Как можно разрешить противоречие?

Ответ:

1)      Светофор – разделение по времени;

2)      Подземный переход – разделение по месту;

3)      Пешеходный мост – разделение по месту.

Назовите как можно больше противоречивых ситуаций. Укажите, каким способом разрешается противоречие.

Законы развития технических систем. Эти законы в школе не изучаются, но привести примеры учащиеся в состоянии. Пример задания:

Среди законов развития технических систем существует закон перехода «моно – би – поли». Согласно этому закону, системы развиваются от однофункциональных (моносистем) к двухфункциональным (бисистемам) и многофункциональным (полисистемам). Например, кресло-качалка – бисистема, которая объединяет в себе две системы: кресло и качели. Диван-кровать тоже бисистема. Назовите как можно больше бисистем и полисистем. Для каждой укажите моносистемы, которые в них сочетаются.

Ну и последний класс задач – открытые задачи, то есть задачи, не имеющие четких исходных данных, строго определенного алгоритма решения и однозначного ответа. Например:

Сколько деревьев надо срубить крестьянину, чтобы дров хватило до самой весны?

В настоящее время происходит переход на новые образовательные стандарты, ориентированные на компетентностный подход, т.е. приобретение учащимися ряда важнейших компетенций, таких как:

·         ценностно-смысловая компетенция (понимание системности и диалектической противоречивости мира, переход от  формальной обработки информации к смысловой, освоение понятийного аппарата и инструментов для принятия решений в самых различных жизненных ситуациях);

·         общекультурная компетенция (развитие креативности мышления, воспитание творческой личности, способной овладеть всеми богатствами мировой культуры;

·         учебно-познавательная компетенция (освоение методик формулировки и решения задач, экспериментального исследования);

·         коммуникативная компетенция (освоение понятия языка как знаковой системы, овладение различными формами представления информации);

·         информационная компетенция (умение извлекать нужные знания из потока информации, умение грамотно преобразовывать информацию);

·         социально-трудовая компетенция;

·         компетенция личностного совершенствования (умение постоянно адаптироваться к меняющемуся миру).

Решение рассмотренных выше задач во многом этому способствует, так как имеют нестандартный вид и развивают системное, логическое и творческое мышление.