Триз - теория решения изобретательских задач. Триз (теория решения изобретательских задач)

25.09.2019

3 ноября 2016 в 20:00

Теория решения изобретательских задач на пальцах

Алгоритмы ,
Занимательные задачки

Представьте, перед вами встала проблема, как улучшить какую-то вещь, или как что-то заставить работать. Как придумать что-то новое? Для этого и была придумана Теория решения изобретательских задач. В данном топике я на пальцах попробую рассказать, о чем это

Для разминки

Жизненная ситуация: в хорошую погоду окна в квартире должны быть открыты, но если на улице пойдет дождь, то появится необходимость их закрыть. У нас нет желания следить за этим и закрывать их самостоятельно. Какое решение приходит в голову?
Интересный факт: нам всегда приходят на ум вещи, которые мы когда-то уже видели, или просто какие-то готовые решения.

Правильная постановка задачи

Одна из первых проблем с которой сталкивались все – это не понимание условия. По заданной проблеме нужно выстроить альтернативные вопросы, которые так же решают проблему.

Например: найти недорогой экспресс-метод обнаружения мест утечки воздуха в автомобильной шине (это проблема как дана ПКД).

Альтернативные вопросы (это проблема как понятна (ПКП)):

Как найти утечку в шине
Как предсказать возможное место появления утечки в шине
Как найти способ самоустранения утечки в шине

Первый вариант понятнее, чем исходный, так как он более конкретен. Чем конкретнее выделена проблема, тем легче её решить.

Метод активации перебора решений

Есть множество способов активировать вариативный подход к решению изобретательских задач (на случай, если нужно придумать конкретно новое, а не новый способ применения уже имеющегося). Приведу основные:

Морфологический метод
Создаём таблицу, где оси - важные нам параметры, характеристики. По каждой оси расписываем возможные достижения данной характеристики. Таким образом, выбирая по одному способу с каждой оси, можно подобрать наиболее верный и оптимальный вариант решения всей технической системы.
Переосмысление задачи
Одну и ту же задачу можно решить по-разному в зависимости от цели. К примеру: нужно, чтобы таран при столкновении с дверью не ломался.
Можно изменить материал тарана; попробовать сделать так, чтобы таран становился прочнее от удара о дверь (как бараны и их рога при столкновении).
Метод аналогий
Прямая аналогия: любая аналогичная ситуация или проблема, решённая в другой сфере деятельности, науки или природы.
Личная аналогия: попытка взглянуть на задачу, отождествляя себя с объектом, попытка войти в его образ, найти личные аналогии в опыте человека.

Пример

Рассмотрим обычную чашку. Если в нее налить кипяток, то она сама станет горячей, и её будет нелегко удержать в руках. Но ведь мы хотим ей воспользоваться!
Сформулируем задачу (противоречие. Ведь именно противоречие вынуждает решать задачу): Нам нужно, чтобы в чашку можно было налить что-то горячее, и не ошпариться при этом, взяв в руки.

С чем работаем?

Один из способов сохранить температуру налитой жидкости, не допуская нагрева чашки, - это сделать ее из более толстого материала. Это не приведет к существенным изменениям в производстве кроме дополнительных затрат на материал. Аналогичным решением будет считаться изменение материала, из которого делают чашку.

А если ли другие варианты? Можно сделать так, чтобы у чашки было не нагревающееся место. Эта мысль и привела к созданию ручки у чашек.

Чашка осталась чашкой и почти не приобрела в весе. Дополнительные затраты минимальны, так как ручка состоит из того же материала.

А почему не сделать иначе?

Безусловно, это не единственные способы решения задачи. Кроме одного НО. Чем проще решение, тем проще его применить.

Технический объект идеален, если его нет, а функция выполняется
Другими словами, решение наилучшее, если оно не требует ничего, кроме того, что у нас есть в условии.

Решения других областей

Порой некоторые задачи, которые были большой проблемой долгое время в одной области, уже были решены в другой.

Небольшой пример

Находясь в условиях полной темноты, требуется ориентироваться в пространстве. Если мы не можем видеть, то кто может? (про себя сразу формируем противоречие: человек не может видеть в темноте, но нужно, чтобы он мог в ней ориентироваться).

Тут можно вспомнить животных, которые хорошо ощущают себя в темноте. На эту роль больше всего претендуют кошки и летучие мыши. В первом варианте нужен хотя бы слабый источник света (прямого или отраженного). А в случае с летучей мышью свет и вовсе не нужен, они перемещаются при помощи отраженного звука.

На примере летучих мышей были сделаны эхолокаторы, а вот в основу очков ночного видения легла способность кошек ориентироваться при малом свете.

Другой занимательный пример

И ещё пример из мира животных: как избавиться от шнуровки в одежде? Одно из хороших решений - повязывать одежду дополнительным лоскутом этой самой одежды, что и легло в основу большинства халатов.

Второе достаточно распространенное решение состоит в том, чтобы вместо креплений использовать закрепки, вариантом которых являются липучки (их прототипом в свое время служили плоды репейника).

В итоге

Краткую схему применения ТРИЗ в общем виде можно представить в виде:

1. Определить задачу и сформулировать ее (проблема как дана и проблема как понятна)
2. Найти противоречие и то, что мешает решить задачу (в чем проблема ситуации)
3. Выделить ресурсы, которыми обладаем
4. Применить уже имеющиеся приемы решений (в пространстве, временной экран, решение из других областей и так далее)
5. Проанализировать решение и понять, можно ли его улучшить

Надеюсь, что несмотря на краткость, смог объяснить в общих чертах, что из себя представляет ТРИЗ (или хотя бы побудил самих узнать подробнее).

ТРИЗ (теория решения изобретательских задач)

ДЕВИЗ ТРИЗ:

« Разрешение противоречий – ключ к творческому мышлению.

Средство работы с детьми – педагогический поиск.

Если ребенок не задает вопроса, то педагог задает его сам: «Что было бы, если…»

Занятие- не форма, а поиск истины»

ТРИЗ – теория решения изобретательных задач. Основателем является Генрих Саулович Альтшуллер. Главная идея его технологии состоит в том, что технические системы возникают и развиваются не «как попало», а по определенным законам: эти законы можно познать и использовать для сознательного – без множества пустых проб – решения изобретательских задач. ТРИЗ превращает производство новых технических идей в точную науку, так как решение изобретательских задач строится на системе логических операций.

Технология Г.С. Альтшуллера в течение многих лет с успехом использовалась в работе с детьми на станциях юных техников, где и появилась ее вторая часть – творческая педагогика, а затем и новый раздел ТРИЗ – теория развития творческой личности.

В настоящее время приемы и методы технического ТРИЗ с успехом используются в детских садах для развития у дошкольников изобретательской смекалки, творческого воображения, диалектического мышления.

Цель ТРИЗ – не просто развить фантазию детей, а научить мыслить системно, с пониманием происходящих процессов. Дать в руки воспитателям инструмент по конкретному практическому воспитанию у детей качеств творческой личности, способной понимать единство и противоречие окружающего мира, решать свои маленькие проблемы.

Исходным положением концепции ТРИЗ по отношению к дошкольнику является принцип природосообразности обучения. Обучая ребенка, педагог должен идти от его природы. А также положение Л. С. Выготского о том, что дошкольник принимает программу обучения в той мере, в какой она становится его собственной.

Программа ТРИЗ для дошкольников – это программа коллективных игр и занятий с подробными методическими рекомендациями для воспитателей. Все занятия и игры предполагают самостоятельный выбор ребенком темы, материала и вида деятельности. Они учат детей выявлять противоречивые свойства предметов, явлений и разрешать эти противоречия. Разрешение противоречий – ключ к творческому мышлению.

Основным средством работы с детьми является педагогический поиск. Педагог не должен давать детям готовые знания, раскрывать перед ними истину, он должен учить ее находить. Обучение решению творческих изобретательных задач осуществляется в несколько этапов.

На первом этапе занятия даются не как форма, а как поиск истины и сути. Ребенка подводят к проблеме многофункционального использования объекта.

Следующий этап – это «тайна двойного» или выявление противоречий в объекте, явлении, когда что-то в нем хорошо, а что-то плохо, что-то вредно, что-то мешает, а что-то нужно.

Следующий этап – разрешение противоречий. Для разрешения противоречий существует целая система игровых и сказочных задач. Например, задача: «Как можно перенести воду в решете?» Воспитатель формирует противоречие, вода должна быть в решете, чтобы ее перенести, и воды не должно быть, так как в решете ее не перенести – вытечет. Разрешается противоречие изменением агрегатного состояния вещества - воды. Вода будет в решете в измененном виде (лед) и ее не будет, так как лед – это не вода. Решение задачи – перенести в решете воду в виде льда.

На этапе изобретательства основная задача: научить детей искать и находить свое решение. Изобретательство детей выражается в творческой фантазии, в соображении, в придумывании чего-то нового. Для этого детям предлагается ряд специальных заданий. Например, придумайте новый учебный стул, на котором вам хотелось бы сидеть. Придумайте новую игрушку и др.

Следующий этап работы по программе ТРИЗ – это решение сказочных задач и придумывание новых сказок с помощью специальных методов. Вся эта работа включает в себя разные виды детской деятельности – игровую деятельность, речевую, рисование, лепку, аппликацию, конструирование и т.д.

На последнем этапе, опираясь на полученные знания, интуицию, используя оригинальные решения проблем, малыш учится находить выход из любой сложной ситуации. Здесь воспитатель только наблюдает, ребенок рассчитывает на собственные силы, свой умственный и творческий потенциалы. Ситуации могут быть разные, из любой области человеческой деятельности. Дети ставятся и в экспериментальные ситуации, где необходимо быстро принимать решения.

Программа ТРИЗ дает воспитателям и детям методы и инструменты творчества, которые осваивает человек независимо от своего возраста. Владея единым инструментом, дети и взрослые могут легче найти общий язык, понять друг друга.

Основные положения ТРИЗа

Основные функции ТРИЗ

1.Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.

2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).

3. Развитие качеств творческой личности.

Принципы построения занятий по ТРИЗ.

Минимум сообщения информации, максимум рассуждений.

Оптимальная форма организации обсуждения проблемных ситуаций - мозговой штурм.

Системный подход (все в мире взаимосвязано, и любое явление должно рассматриваться в развитии).

Включение в процессе познания всех доступных для ребенка мыслительных операций и средств восприятия (анализаторов, причинно-следственных выводов и заключений, сделанных самостоятельно; предметно-схематичной наглядности).

Обязательная активизация творческого воображения.

Таким образом, ТРИЗ, с одной стороны, - занимательная игра, с другой - развит ие умственной активности ребенка через творчество. Что дает творчество ребенку?

Дает возможность проявить себя.

Стремление получать новую информацию об окружающем.

Развивает потребность в познавательной деятельности.

Дает возможность созидать, творить.

Способствует развитию аналитических способностей.

Формировать умение развивать и доказывать свою точку зрения. Этому помогут приемы и методы ТРИЗ.

При проведении занятий можно применять следующие формы работы с детьми: беседу, сюжетно-ролевые и дидактические игры, прослушивание музыки, инсценирование и моделирование ситуаций, выполнение практических работ. Важную роль выполняют схемы, таблицы, условные обозначения и иные способы подачи информации. В качестве иллюстрирующего материала используются сказки, загадки, пословицы, произведения детских писателей. Большое место занимают стихотворения, подобранные таким образом, чтобы мораль, а также заключенный в них вывод не «выпячивались» на передний план, а «прятались» внутри ситуации, нередко смешанной. Мастерство педагога заключается в том, чтобы дать детям самим увидеть эту мораль и сделать соответствующий вывод.

В результате выделяются следующие положительные стороны ТРИЗ :

У детей обогащается круг представлений, растет словарный запас, развиваются творческие способности.

ТРИЗ помогает формировать диалектику и логику, способствует преодолению застенчивости, замкнутости, робости; маленький человек учится отстаивать свою точку зрения, а попадая в трудные ситуации самостоятельно находить оригинальные решения.

ТРИЗ способствует развитию наглядно-образного, причинного, эвристического мышления; памяти, воображения, воздействует на другие психические процессы.

Основные этапы методики ТРИЗ

Поиск сути

Перед детьми ставится проблема (вопрос), которую надо решить. И все ищут разные варианты решения, то, что является истиной.

«Тайна двойного» - выявление противоречий: хорошо-плохо

Например: солнце – это хорошо и плохо. Хорошо- греет, плохо- может сжечь

Разрешение противоречий (при помощи игр и сказок).

Например: зонт нужен большой, чтобы скрыться под ним от дождя, но он нужен и маленький, чтобы носить его в сумке. Решение этого противоречия – складной зонтик.

Методы

Теория

Решения

Изобретательских

Задач

Проблема активизации познавательной деятельности стояла перед педагогами всегда. Еще Сократ учил своих слушателей умению логически мыслить, искать истину.
Планомерное использование приёмов и методов технологии ТРИЗ позволяет активизировать деятельность учащихся в процессе повышения мотивации к учению.

У педагога, использующего ТРИЗ , дети занимаются с увлечением и без перегрузок осваивают новые знания, развивают речь и мышление

ТРИЗ

Наиболее четко и коротко идеал системы образования XXI века можно сформулировать следующим образом: «В основе преподавания будет лежать обучение мышлению".

Важнейший момент в этом учебном процессе - переход к осознанному овладению мыслительными приемами и операциями.

Основа ТРИЗ – это функционально-системный подход. Выявляя причинно-следственные связи и обнаруживая скрытые зависимости, системный подход выступает в качестве инструмента для анализа ситуаций и объектов, а также дает возможность организовать информацию и делать выводы.

Для развития творческого мышления учитель должен руководствоваться пятью принципами, которые лежат в основе ТРИЗ-педагогики:

1. внимательное отношение к необычным вопросам;

2. уважительное отношение к необычным идеям;

3. показать детям, что их идеи имеют ценность;

4. представлять удобные случаи для самостоятельного обучения и хвалить за это;

5. дать время для неоцениваемой практики или обучения.

Приём “Да-нетка”.

Универсальный приём технологии ТРИЗ способен увлечь и маленьких, и взрослых; ставит учащихся в активную позицию. Формирует следующие универсальные учебные действия:

умение связывать разрозненные факты в единую картину; умение систематизировать уже имеющуюся информацию; умение слушать и слышать друг друга.

Учитель загадывает нечто (число, предмет, литературного героя, историческое лицо и др.). Учащиеся пытаются найти ответ, задавая вопросы, на которые учитель может ответить только словами: "да", "нет", "и да и нет".

Имя – Иван
Автор (создатель) – П.П. Ершов
Прописка – русская сказка «Конек-Горбунок»
Где живет – в град-столице
Кем служит – конюхом у царя
Особые приметы – смелый, хитрый, любопытный, выполняет все приказания царя, не прилагая особых усилий (помогает ему во всем конек Горбунок)
Опорные слова для паспорта выбираются самими школьниками

Противоречие

Формирует:

умение находить положительные и отрицательные стороны в любом объекте, ситуации;

умение разрешать противоречия (убирать «минусы», сохраняя «плюсы»);

умение оценивать объект, ситуацию с разных позиций, учитывая разные роли.

Рассмотрим использование этого метода на примере стихотворения В. Берестова «Гололедица»:

Не идется и не едется,

Потому что гололедица.

Отлично падается!

Почему ж никто

Не радуется?

Давайте рассмотрим ситуацию:

Если выйти на улицу в гололедицу, то «+» (кататься в удовольствие)

«-» (получить можно травму). Как же быть?

Способы работы с противоречиями:

*экстремистский (не обращаем внимания на «-», увеличиваем «+»)

«Буду кататься, а вдруг не упаду».

* компромиссный (уменьшаем «+», чтобы уменьшить «-»)

«Научиться падать»

*изобретательский (оставляем «+»)

«Кататься сидя, лежа»

Ложная альтернатива

Описание: Внимание слушателя уводится в сторону с помощью альтернативы "или-или", совершенно произвольно выраженной. Ни один из предлагаемых ответов не является верным.

Учитель предлагает вразброс обычные загадки и лжезагадки, дети должны их угадывать и указывать их тип. Например:

Сколько будет 5 и 4: 9 или 12 ?

Что растет не елке – шишки или сливы?

Слово "носки " - пишется как "наски " или "носки"?

Кто быстрее плавает – гусь или петух?

Например:

Даю вам честное слово:

Вчера в половине шестого

Я встретил двух свинок

Без шляп и ботинок.

Даю вам честное слово!

Лимерики должны содержать парадокс или гиперболу. Модель составления лимерики:

1. Жил-был (объект)

3. Что делал?

4. С кем общался?

5. Вывод (утверждение или мораль)

Жил-был старичок меж ульями.

От пчёл отбивался он стульями.

Но не учёл

Числа этих пчёл

И пал смертью храбрых меж ульями.

Жила-была технология,

Нет, не филология!

Называлась странно: ТРИЗ.

В ней задания – на любой каприз!

Этапы построения проблемного учебного занятия

1. Актуализация опорных знаний.

2. Анализ проблемного задания.

3. Вычленение проблемы.

4. Выдвижение всевозможных предположений.

5. Сужение поля поиска.

6. Доказательство рабочих гипотез.

7. Проверка правильности решения.

Итак, современное проблемное обучение организуется посредством технологии проблемного обучения, которая достаточно хорошо разработана и используется педагогами – мастерами в процессе обучения.

Сущность ТРИЗ-технологии . ТРИЗ-технология разрабатывается на основе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) . Ее создатель Генрих Саулович Альшуллер, 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 какосознанного, целенаправленного и управляемого процесса.

Цель определяет задачи :

· развитие способности к творчеству;

· формирование мыслительных операций (анализа, синтеза, сравнения, абстрагирования, классификации и др.);

· развитие воображения, формирование умений управлятьвоображением и фантазированием;

· овладение методами и приемами разрешения различных противоречий.

Основные идеи и 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 может 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 - неизвестно (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 РЕСЕРСЫ (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. Его цель – заменить суету обучающихся 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, среди которых: 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.

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) – которое необходимо 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; 4) любые вещественно-полевые ресурсы, используемые для решения задачи. Вепольный анализ – это переход от бинарного одномерного мышления (альтернативного подхода) к целостному, в основе котороголежат 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 устраненения (введением дополнительного полезного элемента или, убрав нежелательный элемент).

Пример использования АРИЗ вепольной задачи :

Задача: Имеем охотника, который потерял слух. 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