Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Решение инженерных и творческих задач. Учебное пособие
.pdf
11
1.1. ОСОБЕННОСТИ КУЛЬТУРЫ ИНЖЕНЕРНОГО МЫШЛЕНИЯ
Мышлению свойственны следующие процессы:
• абстракция;
• анализ и синтез;
• формирование задач и поиски их решения;
• идеализация;
• усмотрение в изучаемых объемах неочевидных сходств и различий;
• обобщение;
• формирование и обоснование полученных в ходе изучения объектов
результатов, выдвижения гипотез и т.д., например, для развития теории.
Механизмы мышления исследуются различными науками: физиологией
высшей нервной деятельности, гносеологией, логикой, кибернетикой и т.д. Характерным для логико-гносеологических исследований мышления является
изучение его в связи с проблемами адекватного отражения изучаемых объектов
в мысли в связи с задачами достижения истины в процессе познания, в связи с
теми приемами и процедурами, правильное исследование которых является необходимым условием достижения верного, истинного знания.
В общей структуре мышления, как известно, выделяются три функциональных уровня: наглядно-действенный, чувственно-образный и понятийнологический, причем в разных типах профессионального мышления доминируют
разные уровни. Основная задача инженера состоит в том, чтобы, используя различные знания, достичь определенной практической цели: разработать прибор,
машину или технологию и организацию их производства. Поскольку в процесс
создания технического объема вовлечено научное знание, ясно, насколько важна роль понятийно-логического уровня инженерного мышления. Однако не менее важно для инженера «увидеть» мысленно в идеале будущее творение.
В основе инженерного мышления лежит особый процесс трансформации: переход от строгой научной логики к совершенно иной системе, где ключевую роль играет эстетическое восприятие и чувственное восприятие. Именно эти элементы, обладающие свойством интуитивной ясности, цельности и
завершенности, становятся важнейшим двигателем творческого процесса,
подкрепляя как интеллектуальную, так и эмоциональную составляющие работы инженера. Сущность инженерного мышления заключается в том, что оно
объединяет два уровня: понятийно-логический и образно-чувственный.
Их диалектическое взаимодействие формирует уникальную методологию и
определяет специфику данного типа мышления. Такое сочетание рациональ-
12
ного и интуитивного подходов создает мощный инструмент для решения инженерных задач и является фундаментом профессиональной деятельности инженера. Важно понимать, что эффективность инженерного мышления строится на гармоничном соединении строгой логики с творческим, образным восприятием. Это позволяет не только анализировать и систематизировать информацию, но и создавать новые решения, видеть целостную картину и находить нестандартные подходы к решению задач.
Вероятностный приближенный характер образного мышления делает его
незаменимым для оптимизации инженерного мышления, особенно на стадии
поиска концептуальной идеи или обобщающей гипотезы, так как только однозначность и фиксированность понятийно-логического уровня мышления могут
привести к тенденциозности в связи с несовершенством теоретических знаний.
В этой роли инженерное мышление выступает как специфическая духовная,
умственная деятельность по отражению определенной стороны социальной деятельности, связанной с техникой и техническими знаниями по конструированию, проектированию и созданию человеко-машинных производственных систем. Результатом инженерной деятельности является инженерное решение в
форме проекта, чертежа, стандарта, нормы, распоряжения, приказа, поручения
и т.д. Объем и особенно характер знаний, используемых инженером, обуславливает эвристическую и методическую культуру инженерного мышления,
предъявляемые к нему требования. Властное вторжение кибернетики, информатики в сферу инженерной деятельности, обострение глобальных экологических, демографических проблем, продовольственной безопасности, предотвращения мировых техногенных катаклизмов и катастроф обусловило необходимость развития системного мышления инженера. Такие факторы инженерного
мышления требуют развития способности к самоорганизации, самовоспитания,
внутренней потребности в постоянном самосовершенствовании — как необходимых элементов современной культуры инженерного мышления.
Современная культура играет ключевую роль в создании и внедрении инноваций. Она не только инициирует технологические изменения, но и способна
прогнозировать их социально-экономические последствия. Традиционные методы производства и образования характеризовались постепенными изменениями. В прошлом инженеры имели достаточно времени для адаптации к новым
условиям и технологиям.
Технологический прогресс сегодня требует:
• радикальных изменений в трудовой деятельности;
• нового качества инженерного мышления;
13
• инновационных знаний;
• способности к быстрому преобразованию производственной сферы.
Инженерное мышление является важнейшим ресурсом научно-технического прогресса. Оно становится обязательным условием успешной инженерной
деятельности. Творческий инженер постоянно развивается, совершенствуя:
• технические и технологические навыки;
• производственные отношения;
• собственные профессиональные компетенции;
• методы мышления;
• систему профессиональных ценностей.
Инженерное мышление базируется на следующих принципах:
• практический подход — ориентация на реальную применимость решений;
• системность — учет всех аспектов проблемы;
• оптимальность — выбор наилучших решений с учетом:
o общественных потребностей;
o социальных требований;
o технико-технологических возможностей;
o экономических факторов.
В современных условиях именно инженерное мышление становится
драйвером технологического развития и ключевым фактором успешной реализации инновационных проектов.
1.2. ТВОРЧЕСКИЕ УРОВНИ ИНЖЕНЕРНОГО ТРУДА
Три основных вида технического творчества — высших форм инженерной деятельности:
1. Рационализаторское предложение — предмет использования уже из-
вестных методов и устройств впервые на своем предприятии.
Рацпредложение = (новизна на предприятии) + (полезность).
2. Изобретение — решение специальной проблемы в технической обла-
сти, имеющее мировую новизну и полезность.
Изобретение = (мировая новизна) + (полезность).
3. Открытие — вскрытая закономерность объективного лица, вносящая
коренные изменения в уровень познания.
Два первых уровня — плод инженерного труда, а третий — научное познание окружающей нас действительности, как правило, с элементами инженерного творческого труда.
14
Рацпредложение и изобретение — суть искусственные системы, а открытие — объективно независимое явление окружающего мира, вскрытое в результате научной деятельности. В этом его отличие от первых двух видов творчества. Творческая лаборатория людей, известных своими выдающимися достижениями, исследуется и обобщается. Результаты таких исследований свидетельствуют о том, что протекание процесса мышления в творческой деятельности различного типа имеет много общего.
Закономерность формирования и организации творческого мышления
полезны для любого человека, тем более для инженера. Инженер в переводе
с французского языка (ingénieur) означает изобретатель. Достаточно перечислить основные работы русского инженера-механика с Большой буквы
В.Г. Шухова, чтобы понять, что для этого нужны поистине фантастическая
работоспособность и знания. Он спроектировал около 500 мостов, и все они
были построены. А еще были паровые котлы (вспомните котел Шухова),
нефтеперегонные установки, трубопроводы, баржи, домны, элеваторы, ангары, краны, маяки, радиобашни и многое другое. Другой пример. Великий
изобретатель Т. Эдисон, получивший более 1 000 патентов на свои изобретения. Творческих инженеров очень много, вспомним гениев отечественной
инженерии: изобретатель И.П. Кулибин, авиаконструктора А.Н. Туполев,
Ю.В. Яковлев, С.А. Лавочкин, создатели отечественных космических аппаратов К.Э. Циолковский и С.П. Королев, радио — А.С. Попов, огнестрельного оружия — М.Т. Калашников и т.д. Их тысячи. Они двигают научнотехнический прогресс общества. Тем не менее, многие считают мышление
процессом настолько естественным, что оно не требует анализа и контроля.
Однако это не так, как показывает творческий опыт многих людей и ученых.
В настоящее время разработано свыше 50, а с учетом частных методик — несколько сотен методов поиска решений технических задач. Эти методы ориентированы на развитие как логического мышления, так и интуиции. Они полезны инженеру как для создания технических решений, так и в других областях его творческой деятельности. Вместе с тем, познавательные способности каждого человека не безграничны. В те или иные моменты времени мы
можем наблюдать и анализировать отдельные фрагменты окружающей действительности, а во многих случаях мы их только воспроизводим и повторяем, другими словами, пользуемся так называемым «репродуктивным мышлением», наподобие студента, заучившего некий, может быть, не очень творческий курс лекций перед экзаменом.
15
1.3. ЖИЗНЕННАЯ СТРАТЕГИЯ ТВОРЧЕСКОЙ ЛИЧНОСТИ ИНЖЕНЕРА
Анализ творчества многих известных и великих ученых и инженеров дает
основания для выделения системы качеств, необходимых для становления
творческой личности. Выделено семь значимых качеств:
1. Значимая цель:
• осознанное понимание своего предназначения;
• гармония личных и общественных интересов;
• четкая формулировка желаемого результата;
• эмоциональная вовлеченность в цель.
2. Стратегическое планирование:
• разработка детального плана действий;
• последовательная реализация намеченного;
• гибкость в корректировке планов;
• постоянная работа над достижением цели.
3. Непреклонная работоспособность:
• способность к длительной концентрации;
• умение преодолевать трудности;
• постоянное самосовершенствование;
• готовность к дополнительным усилиям.
4. Психофизическое здоровье:
• развитие волевых качеств;
• поддержание физической формы;
• управление эмоциональным состоянием;
• баланс между работой и отдыхом.
5. Профессиональные навыки:
• владение методиками решения задач;
• системный подход к работе;
• креативное мышление;
• постоянное обучение.
6. Стрессоустойчивость:
• способность выдерживать давление;
• умение справляться с неудачами;
• позитивное отношение к проблемам;
• быстрая адаптация к изменениям.
7. Практические результаты:
• многогранность достижений;
• общественная значимость деятельности;
16
• творческий подход к работе;
• постоянное развитие и рост.
Успех творческой личности — это результат комплексного развития всех
перечисленных качеств и навыков. Важно помнить, что каждый пункт формулы
взаимосвязан с остальными и требует постоянного внимания и развития.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
1. Дайте понятие интеллекта.
2. Чем различаются методы естественного и искусственного интеллекта?
3. Дайте понятие творчества.
4. Что такое интеллектуальный труд?
5. Особенности структуры инженерного мышления.
6. Охарактеризуйте творческие уровни инженерного труда.
7. Охарактеризуйте значимые качества жизненной стратегии творческой
личности.
ТЕСТ
1. Что является основным отличием интеллектуального труда от
физического?
а) отсутствие необходимости в специальном образовании;
б) преобладание умственных операций над физическими действиями;
в) более низкая заработная плата;
г) работа преимущественно в ночное время.
2. Какой тип мышления преимущественно развивает инженерное творчество?
а) абстрактно-логическое;
б) наглядно-действенное;
в) наглядно-образное;
г) все перечисленные типы.
3. Что такое техническое мышление в инженерном деле?
а) способность быстро считать в уме;
б) умение создавать мысленные образы технических объектов и процессов;
в) знание иностранных языков;
г) способность к длительной концентрации внимания.
4. Какие качества наиболее важны для успешного инженерного творчества?
а) хорошая память и внимательность;
б) креативность и пространственное мышление;
17
в) физическая сила и выносливость;
г) умение работать в команде.
5. Что является результатом инженерного творчества?
а) художественное произведение;
б) технический проект или изобретение;
в) научный доклад;
г) литературное произведение.
6. Как называется способность человека мыслить логически и решать
сложные задачи?
а) интеллект;
б) интуиция;
в) инстинкт;
г) информированность.
7. Какой фактор является ключевым для развития инженерного мышления?
а) регулярные физические упражнения;
б) практическая деятельность с техническими объектами;
в) изучение иностранных языков;
г) чтение художественной литературы.
8. Что такое техническое творчество?
а) создание художественных произведений;
б) разработка новых технических решений и изобретений;
в) написание научных статей;
г) проведение социологических исследований.
9. Какие методы используются для развития инженерного мышления?
а) решение математических задач;
б) практические занятия с техническими устройствами;
в) изучение иностранных языков;
г) все перечисленные методы.
10. Что является главным критерием оценки интеллектуального труда
инженера?
а) количество отработанных часов;
б) практическая ценность и эффективность решений;
в) количество прочитанных книг;
г) умение красиво излагать мысли.
18
2. СИСТЕМНОЕ МЫШЛЕНИЕ
КАК ОСНОВА ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА
Система подходов в инженерном творчестве:
1. Системный подход, означающий рассмотрение технического объекта
(ТО) как элемента системы более высокого порядка и как системы, состоящей
из взаимосвязанных элементов. Теоретической основой является методология
системного анализа и системотехника.
2. Функциональный подход — рассмотрение ТО не в его конкретной
физической форме, а как совокупность функций, которые он должен выполнять. Теоретической основой служат принципы функциональной организации
технических систем.
3. Экономический (народно-хозяйственный и частнохозяйственный)
подход к оценке потребительских свойств и затрат на создание, производство,
эксплуатацию и утилизацию технического объекта как системы.
Теоретической базой является экономический анализ современных затрат
на проектирование, опытное производство, серийное производство, эксплуатацию и ремонт и переход к новому объекту, заменяющему старый (то есть на
протяжении жизненного цикла функционирования объекта).
2.1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ
Системный подход представляет собой общенаучную методологию, основанную на исследовании объектов как целостных систем с учетом их структурных и функциональных характеристик.
Система обладает следующими фундаментальными характеристиками:
1. Целостность и делимость:
• система рассматривается как единое целое;
• при этом она состоит из отдельных взаимосвязанных элементов;
• каждый элемент выполняет определенную функцию в рамках целого.
2. Связность элементов:
• внутренние связи между элементами системы более мощные, чем внешние;
• элементы образуют единую структуру;
• взаимодействие компонентов определяет свойства системы.
3. Организованность:
• наличие упорядоченной структуры;
• снижение степени неопределенности объекта;
19
• четкое распределение функций между элементами;
• наличие управляющих и управляемых подсистем.
4. Интегративность:
• появление новых качеств у системы в целом;
• свойства целого не сводимы к сумме свойств частей;
• эмерджентность (возникновение качественно новых свойств).
Различают естественные (природные) системы, концептуальные (идеальные) системы (модели, теории, схемы и т.д.), а также искусственные системы,
созданные человеком (техносфера): общество, машины, установки, приборы,
оборудование, а также социальные (общественные) системы.
По степени сложности системы бывают простыми и сложными.
Простые системы — системы, имеющие конечное число элементов и связей.
Большинство простых систем относятся к концептуальным и искусственным системам, созданным человеком.
Сложные системы — как правило, естественные системы живой и общественной природы, обладают свойствами уникальности (неповторимости),
слабопредсказуемости и целенаправленности функционирования.
Анализ и исследование таких систем составляет серьезные методологические трудности исследования в силу своей неопределенности.
В инженерной деятельности преобладающее значение имеют технические
и организационно-технические (эргатические — человеко-машинные) системы.
В общей теории систем под иерархией понимают расположение частей
или элементов целого в порядке от высшего к низшему, которые используются
для описания любых системных объектов.
Конкретным примером служит энергетика агропромышленного комплекса (агроэнергетика) как сложная иерархическая организационно-техническая
система, выполняющая функцию энергообеспечения аграрного производства и
быта сельского населения и включающая ряд подсистем.
Системы обычно функционируют в окружающей среде при взаимодействии с другими системами. Свойства систем, их содержание и функции устанавливают посредством выделения системообразующих элементов и связей
между ними.
Системы анализируют с заданной степенью детализации путем перехода
от реальных объектов к моделям. Различие между объектом как системой и его
моделью примерно такое же, как различие между природным ландшафтом с
изображающей его картиной, человеком и его фотографией, машиной и ее проектом. Все зависит от мастерства художника и инженера.
20
Иерархия частных наук представляет результаты исследований фрагментов целого (систем) с различных позиций, чем позволяет выявить специфические особенности исследуемых объектов и явлений. Это свойство называется
многопозиционностью познания. Таким же качеством многопозиционности обладает творческое мышление.
Тексты, чертежи, графики и прочие результаты понимания закономерности процессов, протекающих в природе и технике, рассматривают с позиции
семиотики как общей науки о знаковых системах. Семиотика, в свою очередь,
анализирует информацию с позиций прагматики — науки о том, что дает знаковая система человеку и т.д.
2.2. СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ
КАК ОСНОВА РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ
Между исходной точкой (знание и потребности) и конечным пунктом
инженерной деятельности (решение и результаты) стоит проблема, которую
нужно эффективно разрешить.
Чтобы справиться с этой задачей, нужно принять на вооружение процесс
решения проблем, связанный с устранением системного противоречия, обеспечивающего достижение цели.
Движущей силой развития техники является системное противоречие как
объективный фактор, сдерживающий ход этого развития. Следовательно, эпицентром проблемы всегда является противоречие. Эволюция, развитие любой
технической системы подчиняется следующим пяти закономерностям:
1. Отдельные элементы технической системы (ТС) (машины, механизма,
процесса) всегда находятся в тесной взаимосвязи.
2. Развитие ТС происходит неравномерно: одни элементы обгоняют в
своем развитии другие — отстающие.
3. Планомерное развитие технических систем оказывается возможным до
тех пор, пока не возникнут и не обострятся противоречия между совершенным
элементом системы и отстающими частями.
4. Системное противоречие является тормозом общего развития всей системы. Устранение противоречия есть решение технологической задачи.
5. Коренное изменение одной части системы вызывает необходимость
ряда функциональных изменений в других ее частях.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]