МОУ «Казанковская средняя общеобразовательная школа» Программа элективного курса для учащихся 10-11классов Составитель: Сеченова Марина Викторовна, учитель физики и информатики. Новокузнецкий район 2012 г.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
СОДЕРЖАНИЕ
Пояснительная записка …………………………………………..2
Тематическое планирование……..………………………….……4
Учебно-тематический план……………………….………….……5
Содержание программы…………………………………………..7
Материал для контроля…………………………………………14
Рекомендуемая литература……………………..…………….…15
Приложения ………………………………………………………16
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.
В поурочном планировании учебного материала приведены примерные планы уроков и, к некоторым, краткое содержание урока.
В настоящее время к числу наиболее актуальных вопросов образования школьников относятся вопросы развития у детей познавательных интересов в изучении предметов естественно-математического цикла, а также умения мыслить не стандартно, творчески, умению подходить к решению жизненных задач с разных сторон. Не секрет, что наиболее трудным предметом для большинства учащихся физика. Очень часто от старшеклассников можно услышать: «Я в физике ничего не понимаю». Одной из причин такого отношения является отсутствие заинтересованности в изучении данного предмета оторванности от реальной жизни большинства учебных пособий.
Поэтому возникла необходимость введения в учебный процесс предмета, напрямую связанного с физикой, но при этом создающего все условия для формирования у школьников творческого, фантазийного, нестандартного мышления. Подобным предметом в школе может стать курс ТРИЗ (теория решения изобретательских задач).
Цель курса:
Повысить познавательный и творческий интерес к урокам физики.
Задачи курса:
Развить творческое, техническое мышление у учащихся, позволяющего видеть в развитии техники, диалектические законы противоречия и качественные скачки.
Сформировать раскованное воображение и умение эффективно работать по заданным алгоритмам. Расширить сферу интересов и любознательности учащихся.
Углубить знания по профессиональной подготовке учащихся (инженеры, конструкторы, профессии, связанные с техникой и техническим творчеством, дизайнеры).
Сформировать психологическую готовность к восприятию новых идей, научить преодолевать психологическую инерцию, знать приемы решения изобретательских задач и владеть информационно- поисковым аппаратом.
Особенностью данного курса является сформулированный технический, основанный на знании закономерностей развития техники, подход к поиску новых решений. В курсе изложены основные теоретические положения ТРИЗ : понятия технической системы, технического противоречия, идеального конечного результата решения, приемы разрешения технических противоречий. Даны основные приемы решения технических задач при помощи вепольного анализа и применения различных изобретательских ресурсов. Атак же подробно разобраны многие изобретательские задачи и предоставлены для самостоятельного решения другие.
Предлагаемая программа построена на основе авторского материала, являющегося продуктом работ многих ученых и педагогов: Альтшуллер Г.С., Викентьева И.Л., Кайкова И.К. и т. д..
Курс рекомендован для учащихся 10-11 классов, а так же частично может быть использован в качестве предпрофильной подготовки для учащихся 9 классов. В связи с отсутствием соответствующего Государственного образовательного стандарта по ТРИЗ, я опираюсь на книгу И. В. Викеннтьева и И.К. Кайкова «Лестница идей», издательство «Новосибирск»,1992 год.
В результате прохождения программного материала обучающийся имеет представление о:
методах психологической актививизации творчества;
технических системах и законах развития технических систем;
создании и развитие теории решения изобретательских задач;
знает:
методы систематизации перебора вариантов: морфологический анализ, метод контрольных вопросов;
виды противоречий в технических системах и аппарат разрешения противоречий;
основные принципы перехода от изобретательской ситуации к модели задачи;
что такое веполь и вепольный анализ;
типовые модели и группы изобретательских задач;
умеет;
построить модель задачи в различных изобретательских ситуациях;
применять правила преобразования поставленной задачи в новое техническое решение;
решать нетиповые задачи на основе вепольного анализа с привлечением различных ресурсов технических систем.
строить свои собственные изобретательские проекты.
Особое место в овладевании данным курсом отводится самостоятельной изобретательской работе по решению предложенных задач. Освоение курса предполагает помимо посещения коллективных занятий (лекции и др.) выполнение внеурочных домашних заданий по решению задач и по составлению собственных изобретательских или исследовательских проектов.
В программе предусмотрен промежуточный контроль в виде тестов. Курс завершается созданием и защитой собственного исследовательского или изобретательского проекта. При этом хочется подчеркнуть, что проект не обязательно должен быть полностью инновационным. Главное, чтобы он был новым для самого ученика.
ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ.
Тема | Количество часов. | ||
Теория. | Практика. | ||
1 | Введение. | 1 | 2 |
2 | Теория решения изобретательских задач. | 10 | 15 |
| Технические системы. | 3 | 4 |
Вепольный анализ. Изобретательские ресурсы. | 7 | 11 | |
3 | Проектирование. | 2 | 4 |
Итого. | 13 | 21 |
№ УРОКА В ТЕМЕ | ТЕМА | ФОРМЫ ДЕЯТЕЛЬ-НОСТИ | |
1 Введение. | |||
1 | 1 | Тризовец — профессия будущего. | Беседа. |
2 | 2 | Методы психологической активизации творчества. | Лекция, тренинг. |
3 | 3 | Методы систематизации перебора вариантов. | Лекция, тренинг. |
2 Теория решения изобретательских задач. | |||
2.1 Технические системы. | |||
4 | 1 | Технические системы. Системный подход при рассмотрении технических объектов. | Лекция. |
5 | 2 | Этапы развития системы. | Лекция. |
6 | 3 | Законы развития технических систем. | Лекция. |
7 | 4 | Противоречия в технических системах. Виды противоречий. | Лекция, тренинг. |
8 | 5 | Способы разрешения противоречий в технических системах. | Лекция, тренинг. |
9 | 6 | Сворачиваем все. Не мешай себе и машине. | Лекция, тренинг. |
10 | 7 | Тестирование по теме: «Технические системы». | Контроль знаний. |
2.2 Вепольный анализ. Изобретательские ресурсы. | |||
11 | 1 | Что такое веполь? | Лекция. |
12 | 2 | Метод посредника. | Лекция. |
13 | 3 | Фазовые переходы. | Лекция, тренинг. |
14 | 4 | Решения задач. | Самостоятель-ная работа. |
15 | 5 | Метод дробления. | Лекция. |
16 | 6 | Ресурсы технических систем – изобрета-тельские ресурсы. | Лекция. |
17 | 7 | Изобретение пирата. Решение задач. | Самостоятель-ная работа |
18 | 8 | Хитрость Сайруса Смита. Решение задач. | Самостоятель-ная работа |
19 | 9 | Копеечные вещества. Решение задач. | Самостоятель-ная работа |
20 | 10 | Работает пустота. Решение задач. | Самостоятель-ная работа |
21 | 11 | Использование Поля (энергии) в совершенствуемой системе. | Лекция. |
22 | 12 | Использование ресурсов времени. | Лекция, тренинг. |
23 | 13 | Использование ресурсов пространства и формы. | Лекция, тренинг. |
24 | 14 | Фокусы и ресурсы. | Лекция, тренинг. |
25 | 15 | Физика трюка. | Лекция. |
26 | 16 | Изобретатель фокусов. | Лекция. |
27 | 17 | Практическое занятие: «Изобретаем фокусы». | Самомтоятеь-ная работа. |
28 | 18 | Тестирование по теме: «Вепольный анализ. Изобретательские ресурсы». | Контроль знаний. |
3 Проектирование. | |||
29 | 1 | Что такое проектирование? | Лекция. |
30 | 2 | Принципы проектирования. Общие требования. | Лекция. |
31 | 3 | Разработка и подготовка изобретательских проектов. | Консультатив-ное занятие. |
32 | 4 | Разработка и подготовка изобретательских проектов. | Консультатив-ное занятие. |
33 | 5 | Разработка и подготовка изобретательских проектов. | Консультатив-ное занятие. |
34 | 6 | Защита изобретательских проектов. | Зачет. |
Тема: Тризовец профессия будущего.
Ход урока: Умеем ли мы эффективно решать задачи: технические, экологические и т. д.. ТРИЗ – авторы и история создания. Примеры использования при решении задач.
Тема: Методы психологической активизации творчества.
Ход урока: Уровни изобретательских задач. Недостатки метода проб и ошибок. Метод мозгового штурма. Синектика. Метод фокальных объектов.
Тема: Методы систематизации перебора вариантов
Ход урока: Морфологический анализ. Его достоинства и недостатки при поиске новых технических решений. Метод контрольных вопросов.
Тема: Технические системы. Системный подход при рассмотрении технических объектов
Ход урока: Технические системы. Примеры технических систем.
Тема: Этапы развития системы.
Ход урока: 1 этап: Детство системы. 2 этап: Развитие системы ( S-образная развития технической системы). 3 этап: Дряхлость системы.
Тема: Законы развития технических систем.
Ход урока: Закон полноты частей системы. Закон энергетической проводимости системы. Закон согласования частей системы. Законы кинематики: закон увеличения степени идеальности; закон неравномерности развития частей системы; закон перехода в надсистему. Законы динамики: закон увеличения степени динамизации, управляемости и взаимовлияния веществ и энергетических полей в системе; закон перехода рабочего органа с макроуровня на микроуровень.
Тема: Противоречия в технических системах. Виды противоречий.
Ход урока: Природа появления противоречий в технических системах. Виды противоречий: административное, техническое, физическое.
Тема: Способы разрешения противоречий в технических системах.
Ход урока: Способы решения противоречий : принцип дробления, принцип асимметрии, принцип динамичности, принцип периодического действия.
Тема: Сворачиваем все. Не мешай себе и машине.
Ход урока: Метод свертывания на примере решения изобретательских задач. Закон согласованности частей системы на примере решения задач.
Тема: Тестирование по теме: «Технические системы».
Ход урока: Основные вопросы для тестирования:
Метод мозгового штурма.
Синектика.
Метод фокальных объектов.
Морфологический анализ.
Метод контрольных вопросов.
Технические системы. Примеры технических систем.
Этапы развития системы.
Законы развития технических систем.
Противоречия в технических системах. Виды противоречий.
Принцип дробления.
Принцип асимметрии.
Принцип динамичности.
Принцип периодического действия.
Тема: Что такое веполь?
Ход урока: Поля наиболее часто используемые в технических системах: акустические, механические, тепловые, химические, Электрические, магнитные и т. д.. Веполь — модель технической системы. Стандарты на решение изобретательских задач.
Тема: Метод посредника.
Ход урока: Метод посредника: Если поле не действует на вещество, нужно соединить «непослушное» вещество с веществом – посредником. Наиболее часто в качестве посредников используются : надувные конструкции, пузырьки воздуха, вакуум, магниты и магнитные порошки, люминофоры и т. д.. Как избежать вредного воздействия вещества (разрушить вредный веполь).
Тема: Фазовые переходы.
Ход урока: Фазовые переходы – переходы веществ из одного состояние в другое (плавление, испарение, замерзание и т. д.). Использование веществ с фазовыми переходами при решении изобретательских задач.
Тема: Фазовые переходы.
Ход урока: Задачи для решения:
Задача 1. Из рассказа физика: «Прошла гроза, и небо над нами уже прояснилось. Я шел по тропинке, как вдруг меня окликнула дочь. Я остановился и едва двинулся было дальше, как вдруг небо прорезала яркая голубая молния, с грохотом двенадцатидюймового орудия ударив в тропинку передо мною и подняв огромный столб пара. Если бы дочь не позвала меня, я бы оказался точно «на месте», где зияла воронка. Я сходил в лабораторию и, захватив все, что мне было нужно для исследования формы воронки, вернулся к дыре…». Что захватил с собой ученый? Каким образом он взял у молнии «автограф» — слепок ее следа?
Задача 2. Давно замечено: хвосты комет направлены в противоположную от Солнца сторону. Может, хвост «сдувается» солнечным ветром? Надо проверить. И вот в прошлом веке русский ученый Петр Николаевич Лебедев ставит изящный опыт: измеряет силу давления света на крохотное крылышко. Да вот беда; проводить точные измерения ему мешает воздух. Насосом Лебедев откачивает все что можно из-под герметичного колпака. А воздух все равно остается. Тогда он вытесняет остатки воздуха, парами ртути. Воздуха теперь нет, но что делать с парами ртути? Как разрешить противоречие: пары ртути должны быть, чтобы вытеснить воздух, и их не должно быть, чтобы не мешать опыту. Лебедева не зря называли «королем эксперимента», он решил эту задачу с помощью фазового перехода. Какого именно? Что он сделал с парами ртути? (Подсказка: мы уже упоминали этот переход.)
Тема: Метод дробления.
Ход урока: Создание цепочки дробления при решении изобретательских задач. Примеры решения задач методом дробления.
Тема: Ресурсы технических систем – изобретательские ресурсы.
Ход урока: ресурсы полей (энергий), Веществ и геометрической формы времени и пространства при решении технических задач.
Тема: Изобретение пирата. Решение задач.
Ход урока: Самостоятельное решение задачи:
ИЗОБТРЕТЕНИЕ ПИРАТА
Когда французского пирата Сюркуфа схватили и он предстал перед королевским судом, то на вопросы о месте хранения награбленных сокровищ пират упорно отвечал, что возил их с собой. Ему не поверили, решив, что сокровища, конечно же, упрятаны на далеком острове. А зря — пират говорил правду. Где хранил пират свои сокровища?
Тема: Хитрость Сайруса Смита. Решение задач.
Ход урока: Самостоятельное решение задач:
ХИТРОСТЬ САЙРУСА СМИТА
Те, кто читал «Таинственный остров» Жюля Верна или видел одноименный фильм, конечно, помнят Сайруса Смита — образцового инженера, не раз находившего выход из тупиковых ситуаций. В корзине падающего воздушного шара именно он увидел в мешке золота лишь балласт, мешающий шару сохранить высоту и дотянуть до земли. И… мешок с десятью тысячами франков летит в океан! А оказавшись на необитаемом острове, С. Смит развел огонь при помощи солнечных лучей и линзы! Но где он взял линзу на необитаемом острове? Инженер собрал ее из подручных материалов: стекол пары наручных часов, воды и глины.
Использование подручных материалов при решении технических задач.
Тема: Копеечные вещества. Решение задач.
Ход урока: Копеечные вещества – ресурсы к которым обычно относят воду, воздух, пену, сыпучие тела, пустоту, и отходы.
Задача 1 : Какое из веществ, возникающих при работе тракторного двигателя, можно использовать, как даровую смазку для снижения трения плуга о почву?
Тема: Работает пустота. Решение задач.
Ход урока: самое бесплатное вещество, которое есть всегда и везде это воздух, пустота – Вечный Ресурс.
Задача 1: Всем известно, что мыло в воде тонет. А как пригодилось бы мыло плавающее в ванне… Твои предложения.
Тема: Использование Поля (энергии) в совершенствуемой системе.
Ход урока: Алгоритм поиска ресурсов. Правило выявления физэффектов.
Тема: Использование ресурсов времени.
Ход урока: Использование ресурсов времени на примере решения технических задач.
Тема: Использование ресурсов пространства и формы.
Ход урока: Использование ресурсов пространства и формы на примере решения технических задач.
Тема: Фокусы и ресурсы.
Ход урока: Использование ресурсов при создании фокусов: использование копий объекта, использование полей и веществ с фазовым переходом.
Тема: Физика трюка.
Ход урока: Использование изобретателями веществ с фазовым переходом, которые легко плавятся, выделяют газ, сгорают, растворяются, разрушаются.
Тема: Изобретатель фокусов.
Ход урока: Трюки американского фокусника Гарри Гудини: освобождение из железного ящика, использование инерции мышления зрителя при создании фокусов.
Тема: Практическое занятие: «Изобретаем фокусы».
Ход урока: Разработка собственных проектов по теме изобретаем фокусы».
Тема: Тестирование по теме: «Вепольный анализ. Изобрета-тельские ресурсы».
Ход урока: Вопросы к тестированию:
Что такое веполь?
Метод посредника.
Фазовые переходы.
Метод дробления.
Копеечные вещества.
Использование Поля (энергии) в совершенствуемой системе.
Использование ресурсов времени.
Использование ресурсов пространства и формы.
Тема: Что такое проектирование?
Ход урока: Проектная деятельность. Виды проектов. Правила создания проектов. Выбор учащимися своей темы для проекта.
Тема: Принципы проектирования. Общие требования.
Ход урока: Этапы выполнения исследовательского проекта. Гипотеза. Цели и задачи проекта. Общие требования к оформлению работы.
Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.
Ход урока: Консультация.
Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.
Ход урока: Консультации.
Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.
Ход урока: Консультации.
Тема: Зачет по курсу.
Ход урока: Защита ученических проектов.
Как было уже отмечено, учащиеся сами подбирают себе тему проекта для защиты. Можно им предложить следующие варианты:
Проект – исследование (выбирается проблема),
Изобретение,
Усовершенствование, какого – либо прибора (приспособления),
Написание фантастического рассказа,
ТРИЗ в рекламной деятельности.
Викеннтьев И.П., Кайков И. К. Лестница идей. Новосибирск, 2000 .
Теребило Г. И. Методы поиска новых технических решений. Новосибирск, 1990.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ТРИЗ
1. Альтшуллер Г. С. Как научиться изобретать. Тамбов: Тамбовское кн. изд-во, 1961.
2. Альтшуллер Г. С. Основы изобретательства. Воронеж, 1964.
3. Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. М.: Московский рабочий, 1973.
4. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. М.: Советское радио, 1979.
5. Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б. Крылья для Икара. Петрозаводск: Карелия, 1980.
6. Альтов Г. И тут появился изобретатель. М.: Детская литература, 1984, 2-е изд., 1987; 3-е изд. доп., 1989.
8. Альтшуллер Г. С. Найти идею. Новосибирск: Наука, 1986.
7. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л., Филатов В. И. Профессия — поиск нового. Кишинев: Карта Молдовеняска, 1985.
У. Дерзские формулы творчества /Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1987.
10. Нить в лабиринте /Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1988.
11. Правила игры без правил /Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия, 1989.
12. Как стать еретиком /Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия,1991.
13. Шанс на приключение /Сост. А. Б. Селюцкий. Петрозаводск: Карелия.1992.
14. Злотин Б. Л., Зусман А. В. Месяц под звездами фантазии. Кишинев: Лумина, 1988.
15. Злотин Б. Л., Зусман А. В. Изобретатель пришел на урок. Кишинев: Лумина, 1988.
16. Альтшуллер Г. С., Злотин Б. Л., Зусман А. В., Филатов В. И. Поиск новых идей: от озарения к технологии (Теория и практика решения изобретательских задач). Кишинев: Карта Молдовеняскэ, 1989.
17. Саламатов Ю. П. Как стать изобретателем. М.: Просвещение, 1989.
Приложение 1
СПИСОК ТИПОВЫХ ПОЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИЗОБРЕТАТЕЛЯМИ
Поля
более редко используемые
| обычно дешевые
| силовые и сигнальные
| сигнальные (слабые)
| |
Сила тяжести
|
| +
|
|
|
Сила упругости |
| +
|
|
|
Центробежная сила
| Сила Корио- лиса
|
| +
|
|
Эффекты трения
|
| +
|
|
|
| Инерция тел
|
| +
|
|
| Реактивные силы
|
|
|
|
|
| +
|
| |
Давление
| в объеме газа или жидкости
| +
|
|
|
струи газа или жидкости
|
|
|
|
|
|
| +
|
| |
Сила Архимеда (в газах и жидкостях)
|
| +
| +
|
|
| Осмос, диффузия
|
|
|
|
|
| +
|
| |
Колебания, звук, ультразвук
|
|
|
|
|
|
| +
| +
| |
Температурное (нагрев и охлаждение)
|
|
| Обычно работает через «посредника» или с веществами с фазо- выми переходами
| |
|
|
| ||
|
|
| ||
Электростатическое
|
|
| +
|
|
Магнитное (а также СВЧ, ралновольны, свет)
|
|
|
|
|
| +
| +
|
| |
|
|
| +
| |
Ток
| Токи Фуко
|
| +
|
|
| Эл. разряды
|
| +
|
|
| Излучения
|
|
| +
|
Запаховое
|
|
|
| +
|
Приложение 2
СПИСОК ТИПОВЫХ ВЕЩЕСТВ. ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИЗОБРЕТАТЕЛЯМИ
2.1. Вещества с фазовым переходом:
легкоиспаряемые (газотворные);
легкорастворимые (вытравливаемые);
легкосгораемые; легкоплавящиеся;
экзо- и эндотермические;
вещества с эффектом памяти формы (металл, пластик);
вещества с эффектом Кюри и инверсионные магниты;
вещества, увеличивающие свой объем при застывании;
полимеризующиеся вещества ;
легкоразрушаемые вещества.
2.2. Обычно дешевые вещества:
пустота;
пена;
воздух,
вода;
сыпучие тела;
отходы.
2.3. Прочие вещества:
ферромагнетики (монолит, порошок, жидкость);
капиллярно-пористые материалы;
вязкие вещества (например, незасыхающий клей);
люминофоры;
вещества с выраженным вкусом и запахом.
2.4 Этапы развития системы