3.4.2. Триз-технология

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 задач¹, 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 управлять воображением 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 этапов¹.

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.

Условия эффективного использования ТРИЗ

Для эффективного использования АРИЗ необходимо владеть отдельными приемами решения проблемных и изобретательских задач. В настоящее время известно десятки таких приемов. Назовем и кратко опишем некоторые из них:

Прием «дробление – объединение». Предполагает разделить объект на независимые части, выполнить объект разборным, увеличить степень дробления объекта, соединить однородные или предназначенные для смежных операций объекты, объединить во времени однородные или смежные операции. Этот прием еще называют приемом маленьких человечков. Когда объект представляют в виде множества маленьких человечков или толпы или групп. Пример приведем из области сочинительства. Чтобы спастись от Лисы, Колобок в момент опасности распадается на мельчайшие колобки, которые Лиса не способна увидеть.

Прием динамики. Предполагает ускорение – замедление действия всего объекта или его частей. Если объект в целом неподвижен, сделать его подвижным и наоборот; разделить объект на части, способные перемещаться; если объект движется, увеличить скорость его движения или уменьшить; увеличить скорость отдельных частей объекта или процесса, которые являются опасными или вредными (принцип проскока). Как машина увеличивает скорость, чтобы проскочить ров, яму, лужу.

Прием универсализации – специализации. При этом объект выполняет несколько разных функций, благодаря чему отпадает необходимость в других объектах или действия объекта ограничиваются до узкоспециализированного, отметая все другие функциональные части объекта.

Прием от обратного. Вместо действия, диктуемого условиями задачи, предварительно осуществить обратное действие (антидействие); Рассмотреть объект «вверх ногами». Если объект надо изменить снаружи, взгляни на него изнутри и т.д.

Прием компенсации, или «заранее подложенной подушки». Если объект имеет относительно невысокую надежность, следует компенсировать ее заранее подготовленными аварийными средствами.

Прием «недостаток есть продолжение достоинства». Прием предполагает использовать вредные факторы для получения положительного эффекта; устранить вредный фактор за счет сложения его с другим вредным фактором; усилить вредный фактор, чтобы он вообще перестал быть вредным.

Прием ввода и вывода. Ввести дополнительный объект; на время присоединить к другому объекту; отделить мешающую, изжившую себя часть или присоединить нужную и т.д.

Прием самообслуживания. Объект должен сам себя обслужить, выполняя вспомогательные и ремонтные операции; уметь использовать отходы (безотходное производство).

Работа со школьниками показала, что обучать их творчеству легче, чем взрослых, так как у них меньше стереотипов мышления и выше восприимчивость к новому, необычному. Важным открытием оказалось то обстоятельство, что для них подходят почти все задачи для взрослого курса ТРИЗ, конечно в доступном для них изложении.

Внешние и внутренние признаки личностного изменения студентов при использовании ТРИЗ – технологии.

Используя ТРИЗ - технологию в процессе обучения, можно с успехом формировать у учащихся умения:

• устанавливать причинно-следственные связи и отношения;

• обнаруживать скрытые противоречия;

• выстраивать гипотезы и аргументировать, доказывать;

• прогнозировать результаты и последствия;

• умения оперативно использовать знания на уровне синтезирования и интегрирования;

• делать умозаключения и выводы;

• уметь представлять идеальную систему с идеальным результатом;

• развивать творческое воображение;

• развивать способности находить оригинальные идеи;

• гибкость ума:

• дивергентность мышления.

Внешними признаками существования у учащихся перечисленных выше качеств могут служить:

• количество ответов и их четкость;

• разнообразие ответов;

• необычность и оригинальность ответов;

• степень детализации ответа;

• уровень абстрактности в ответах;

• эмоциональная выразительность ответа;

• артикулятивность, движения, сопровождающие ответ;

• внутренняя и внешняя визуализация объектов;

• юмор, сопоставление двух и более несовместимых элементов;

• богатство воображения, его разнообразие, жизненность и интенсивность;

• цветовое воображение и эмпатия;

• фантазия, волшебство, сказочность, фантастика;

• способность трансформировать из фигурального в вербальное;

• наличие комбинаций и создание коррегентного ответа;

• расширение и выход за рамки ожидаемого результат (из работ П. Торренса).

Безусловно, творческое мышление надо стимулировать и поощрять. В настоящее время существует ряд методов и приемов, рекомендуемых в педагогической деятельности. Это, прежде всего, методы стимулирования интереса к процессу учения и методы педагогической поддержки учащихся при попытке социально-значимой самореализации во всех ее проявлениях. В связи с этим П. Торренс выделяет пять правил, которыми должен пользоваться педагог, чтобы поощрять творческое мышление:

1. внимательное отношение к необычным вопросам;

2. уважительное отношение к необычным идеям;

3. уметь показать учащимся ценность их идей;

4. стимулировать самостоятельность в обучении;

5. найти время для занятий свободным творчеством.