Статьиcегодня статей - 280

©, Ефремов В.И., г. Заречный (ЗАТО), 2012 г.

 

Умеем ли мы быстро находить правильные решения?

Где можно обучиться изобретательству?

Творческое воображение можно поддерживать, используя инструментарии ТРИЗ – теория решения изобретательских задач. О том, как ею овладевают школьники, наш рассказ.

 

Устойчивая неустойчивость

Новогодний концерт в Доме культуры подходил к завершению. Шел обычный, традиционный вечер отдыха, который мало чем отличался от предыдущих… Вдруг публика оживилась – по рядам пронесся дурманящий запах свежей клубники. На сцену выходит школьник. В руках держит поднос со свежими ягодами. Зрителям первого ряда явно повезло – с аппетитом уничтожают предложенный десерт. В одно мгновение школьник накрывает платком ягодную горку и…изумленной публике демонстрирует опустевший поднос. Удивление в зале: куда исчезли сочные ягоды?

 

 

Фокус? Да! Но не настоящий, а придуманный школьниками в кружке «Юный изобретатель» при изучении методологии изобретательства – ТРИЗ. Думаете, так просто придумать фокус? Испытайте себя! Попытайтесь отгадать секрет исчезновения ягод, а если это вызывает трудности, то придумайте свой оригинальный фокус, но обязательно с объяснением его демонстрации.

 

Большинство старшеклассников с введением ЕГЭ, как и многие специалисты предприятий, совсем забывают простейшие физические эффекты и затрудняются реализовать их на практике при решении проблемных задач. Эффекты геометрии и химии вообще для многих экзотичны в практической деятельности. Работая с детьми в кружке «Юный изобретатель» мы замечаем, что школьники не умеют анализировать прочитанное, не могут применять школьные знания на практике, не умеют критиковать, системно воспринимать окружающий мир, с честью выходить из противоречивых жизненных ситуаций, организовать свой труд и отдых и многое другое, являющееся составной частью Культуры. Поэтому основное внимание в кружке уделяется стабилизации исходно высокого уровня воображения и воспитанию творческих способностей.

 

Французский психолог Теодюль Арман Рибо установил: воображение человека достигает максимума к 14-15 годам, а затем начинается необратимый спад. Сегодня пик творческого воображения приходится на возраст 10-11 лет, но уровень его стал заметно ниже. Причинами снижения данного показателя творческих способностей являются возрастные особенности формирования организма и психики ребенка, а также влияние окружения и традиционное школьное образование со всеми его достоинствами и недостатками. Если первые две причины временны и преходящи, то влияние последней может быть необратимы.

 

А каково отношение государства к труду изобретателей? В 1971 году коллектив из 7 человек получил авторское свидетельство № 316484, которое в дальнейшем позволило облегчить монотонный и утомительный труд почтовых работников – сортировщиц писем. Ранее им вручную приходилось просматривать каждое письмо и расфасовывать по кодовым ячейкам городов. С годами у работниц падало зрение. Авторы придумали лицовку конверта. Ту индексацию, которую мы теперь пишем по напечатанному трафарету. Теперь сортировочные машины, сканирую индекс, сами находят нужный адресат. Посмотрите оборотную сторону конверта. Здесь вы найдете название фабрики-изготовителя и товарный знак, индекс и год изготовления конверта, фамилию художника-оформителя. А где же фамилии изобретателей? Увы, их нет! Так обезличены и многие другие современные изобретения. Такова наша действительность.

 

 

Иное дело – в развитых странах. Например, в Японии постоянно проводятся конкурсы на лучшее изобретение как среди специалистов, так и преподавателей школ, студентов и школьников. Подобные конкурсы широко освещаются средствами массовой информации. Рядовой рабочий в год подает до 200 предложений по модернизации производства и изделий и за каждое рацпредложение получает солидное вознаграждение. Другой подход в деле обучения изобретательскому творчеству, другие и техника, и технологии.

 

Многие садоводы-любители знают, что собрать ягоды облепихи – это трудоемкая и сложная задача. Почему? В ягоде очень много сока. При сборе ягода успешно «сопротивляется» всяким механическим воздействиям: мнется, лопается, выскальзывает из рук…

Как быть? Как быстро и без потерь собрать урожай? Садоводы-рационализаторы сбор ягод облепихи начинают после первых заморозков. Догадались почему?

 

 

Репчатый лук перед закладкой на хранение необходимо очистить, снять лишнюю шелуху. Если урожай поступает с мокрых плантаций то, операция становится трудоемкой и длительной… При длительной сушке тратятся неоправданные силы и энергия. Группа изобретателей изобретения № 1514308 предлагает перед очисткой мокрые луковицы заморозить, а саму очистку вести в механических барабанах.

 

 

После формовки резиновых изделий остаются литники. Работницы вручную срезают их острыми ножами. Работа кропотливая и опасная, многие работницы наносят себе порезы и травмы. Нетрудно догадаться, как можно разрешить эту проблему. Изделия можно заморозить, например, жидким азотом, а затем в механическом барабане сколоть литники.

 

Что общего между этими решениями? Их объединяет изобретательский прием – «фазовый переход! – переход вещества из жидкого состояния в твердое. Для чего данный переход необходим в наших задачах? Любой школьник вам объяснит, почему сосулька при падении разлетается на мелкие кусочки.

 

Используя этот прием при решении задач, можно рассмотреть все вещества, присутствующие в зоне конфликта: сочная ягода облепихи – плодоножка; мокрая шелуха – луковица; эластичный литник – готовое изделие. Как видим, везде в зоне конфликта присутствует «вредная» жидкость. Чтобы она стала нам «полезной», ее надо заморозить. Значит, запомнив сильный прием, можно сделать настоящее изобретение? Да! И для этого не обязательно родиться талантливым и не нужно ждать долгие годы, когда к вам придет озарение.

 

Любой нормальный человек, изучив приемы ТРИЗ, может сделать настоящее изобретение так же легко, как старшеклассник, усвоивший теорему Виета, может легко найти корни квадратного и кубического уравнений. Не верите? Испытайте себя! Попробуйте решить настоящие изобретательские задачи.

 

Задача 1. В пищевой промышленности перед консервированием чесночных долек необходимо очистить головки от корневой системы; отделить дольки друг от друга; каждую дольку очистить от твердых чешуек…. Даже для десятка головок это длительный и кропотливый процесс, не говоря уже о нескольких тоннах сырья.

Найдите простой и быстрый способ переработки чеснока.

 

Задача 2. Трубы водозаборных систем забиваются илом. Как их очищать? Можно сначала частично разобрать такую систему, но это лишние затраты. Можно размывать ил сильной струей воды, но велик ее расход. Можно в трубы загнать очищающие ежи, но где гарантия, что и они не застрянут в местах заиливания. Необходимо найти такой очиститель, который после очистки сам исчезнет из трубы.

 

Задача 3. При проведении хирургической операции теряется много крови у пациента. Традиционный способ остановки кровотечения – марлевые тампоны. Но они в основном помогают хирургу, а не больному. Найдите способ, снижающий кровотечение при разрезах живой ткани скальпелем.

 

При решении этих задач помните о сильном приеме – «фазовый переход» - и анализе используемых в задаче веществ.

Желаем удачи и смелой фантазии.

 

Таланты не искать, а воспитывать!

Звенят литавры, под ярким светом юпитеров на арену цирка униформист выносит металлический шар размером чуть меньше футбольного мяча. То, что шар металлический, у зрителей нет никакого сомнения – металлический блеск, достаточный вес, характерный звук при водружении на постамент…Фокусник – подросток лет четырнадцати – берет в руки шар и…на глазах изумленной публики через несколько минут шар рассыпается в металлический порошок.

 

Не ищите афиш на это необычное представление. Пока нигде нет подобного трюка. Этот фокус придумал школьник города Заречного, обучаясь в кружке «Юный изобретатель».

 

В чем секрет фокуса? Этот вопрос я неоднократно задавал техническим специалистам, кандидатам наук, преподавателям физики и везде получал один и тот же ответ. Для реализации фокуса необходима сверхсильная магнитная (вернее, размагничивающая) установка. Где спрятать ее от глаз зрителей? Либо под ареной, либо под куполом, следовал быстрый ответ. Но всякий механизм не застрахован от поломок и возможны любые неприятности. Тогда предлагалось использовать сухой лед или воздушный шарик. Но, повторяю, шар металлический, значит, секрет в чем-то другом. И потом, не устанавливать же в цирке дорогую магнитную установку ради одного трюка.

 

Трудная задача? Талантливый ребенок? Возможно. Но такого рода фокусы придумывают все ребята этого необычного кружка. И не только придумывают, но и объясняют техническую реализацию. Помимо этого здесь решаются серьезные производственные задачи и проблемы, ведутся научные исследования, сочиняются литературные произведения и многое другое, необходимое для взрослой жизни.

 

Думаете, что в кружке собрались юные таланты города? Увы.. Мы принимаем в кружок всех желающих. Ведь в каждом человеке талант заложен с рождения и наша задача – создать необходимые условия для его проявления, возбудить у ребенка потребность придумывать и создавать новое, дать в руки эффективный инструментарий в решении творческих задач. Какой инструментарий? Тот, который позволяет без пустых переборов вариантов находить верные и эффективные решения.

С 1946 года в стране существует и развивается новая наука изобретательства – ТРИЗ. Автор ее, Генрих Саулович Альтшуллер, писатель-фантаст (псевдоним Генрих Альтов). Сегодня обучение ТРИЗ детей и подростков ведется во многих городах страны. Мы не стремимся из ребят сделать будущих изобретателей, хотя, возможно, многие ими станут. Главное – помочь ребятам с ранних лет найти свой путь в творчестве. В том, что дети способны делать настоящие изобретения, я убедился, обучая ТРИЗ юную аудиторию.

 

ТРИЗ – наука универсальная. Овладеть ею могут как взрослые, так и дети. Главное, в каком виде она будет преподнесена аудитории. Для детей младшего возраста обучение ведется в игровой форме, и для этих целей разработана методика и игровые упражнения. ТРИЗ уже обучают детей старших и подготовительных групп детских садов, и это начинание дает многообещающие результаты.

 

Вернемся к фокусу. Вы уже нашли секрет, вспомнили физический эффект? Многие металлы обладают так называемой точкой Кюри. Замечу, что данное свойство металлов изучается в вузе и в средней школе (9 класс), но почему-то большинством забывается и не применяется в практической деятельности. Если нагреть металл выше этой точки, то он теряет свои магнитные свойства, так «гласит» школьный учебник физики. Теперь, видимо, ясен секрет фокуса. Но какой металл использовать для его демонстрации? В учебнике физики приведены металлы с очень высокой температурой точки Кюри, несколько сот градусов. Поэтому и инженеры затрудняются ответить на этот вопрос. А ведь это гадолиний с точкой Кюри в 18 градусов. А какова температура человеческих рук?

 

Изобретательский прием: нагревая – размагничивать, один из немногих в арсенале ТРИЗ, которые усвоили кружковцы и применили в дальнейшем, при решении ряда задач в технике, медицине, искусстве, быту… Любой предприниматель позавидовал бы этой коллекции новых «товаров» и решений. Для нас это не главное. Наша задача – воспитать талант с детства. И не обязательно родиться Эдисоном, стать им может каждый, кто захочет. Ведь главным стратегическим сырьем любого развитого государства являются не его земные ресурсы и недра, а «серое вещество» человеческого мозга. Вернее, не само это вещество, а творческая мысль, выработанная им. Главное – не искать таланты, а воспитывать! Испытайте себя! Попробуйте повторить ребячьи изобретения.

 

Задача 4. В производстве пластмассовых изделий необходимо поддерживать определенную температуру прессформы. Перегрев или недогрев ведет к термической усадке литьевого материала, появляются трещины и идет брак. Традиционный регулятор нагрева, в виде реостата, не справляется с поддержанием стабильности температуры. Попробуйте найти решение этой проблемы.

 

Задача 5. Вор, отключая сигнализацию, проникает в коммерческий банк. Перед ним сейф с денежной инвалютной массой. Достав отмычки он от удивления падает в обморок…Дверь есть, а замочная скважина отсутствует…Наряд милиции без труда задержал злоумышленника. Каким образом управляющий банком избавил банк от похищений?  Как или на каком принципе действует замочное устройство?

 

Задача 6, Театр одного актера. На сцене разыгрывается сказочный сюжет. Актер на глазах публики быстро изменяет маску – из добряка превращается в злодея, грусть сменяет на веселье, изменяет форму лица… В чем секрет актерской маски?

 

Испытайте себя! Попробуйте решить хотя бы одну из задач, построенных на детских предложениях ребят из кружка «Юный изобретатель». Предложите новые устройства или игрушки, основанные на изобретательском приеме «Нагревая – размагничивать». Творческих успехов и смелой фантазии!

 

От вепольной модели к заветной цели.

Задачa, подобного типа, в кружке решается множество, на них закрепляется теоретический материал ТРИЗ. Кружковцы участвуют в конкурсах, в кретив-боях. Вот одна из них.

 

«Ассистент выносит поднос с куриными яйцами. Фокусник устремляет на них «гипнотический взгляд». Бах! Бах! – яйца одно за другим лопаются, и на подносе появляются надувные цыплята, в десятки раз больше самих яиц…» Требуется попытаться повторить авторское свидетельство № 1327894. Дается небольшая подсказка: «Для показа фокуса подходящие продукты найдутся в каждой кухне».

 

Задача вроде бы проста, однако, даже инженерно-технические работники не могут найти правильного решения. Как же решают такую задачу школьники?

- Внутри яйца должна быть оболочка цыпленка. Эта оболочка должна увеличиться в объеме – исходя из условия задачи. Если объем должен увеличиваться, то лучше взять какой-то газ.

- Построим вепольную модель (прим. Автора: Веполь – это словосочетание «вещество – поле». Вепольная модель в ТРИЗ используется для моделирования условия задачи и в поиске (по вепольным правилам) решения) задачи: имеется оболочка – В1 (изделие, которое надо «обработать»), газ – В2 (инструмент – то, чем надо «обработать» изделие) и механическое поле – П мех. (увеличивающее объем оболочки). Модель задачи:

                                                            

 

- ИКР (прим. Автора: ИКР – идеально-конечный результат. Это маяк, к которому надо стремиться в решении задачи): оболочка САМА по себе надувается, находясь внутри скорлупки яйца.

Построив таким образом вепольную модель задачи, ребята ведут анализ, учитывая, что столкнулись с полным веполем (прим. Автора: полным веполем называется веполь, когда все три элемента (изделие, инструмент и поле) задействованы в модели).

- Газ до выноса яиц должен иметь маленький объем, чтобы не могла лопнуть скорлупа, а во время демонстрации фокуса должен иметь большой объем. На лицо явное противоречие.

- Газ должен быть пассивным, чтобы оболочка не надувалась до выхода ассистента на арену, а затем – активным, чтобы оболочка надувалась во время демонстрации фокуса.

- Увеличить объем газа можно либо тепловым, либо химическим способом. Так как тепловым способом нельзя (фокусник никак не воздействует на оболочку, а нагреваемый поднос «ослабляет» сам фокус), то увеличивать объем газа можно только химическим способом.

- По вепольному правилу №6, которое гласит: «Вепольные системы имеют тенденцию к развитию (замене) В2 в самостоятельный веполь, называемый цепным», необходимо в веполь ввести В3. Между В2 и В3 и происходит химическая реакция, а для этого их надо ввести в соприкосновения, то есть использовать механическое поле. Теперь модель задачи примет следующий вид:

 

И опять ребята углубляют вепольный анализ, приближаясь в решении к ИКР.

- Химическая реакция может происходить между жидкости с жидкостью, твердым веществом с жидкостью, порошком с жидкостью. Последний состав более предпочтителен для нашей задачи.

- Значит В3 должен быть порошком. Его можно легко засыпать в оболочку, спрятанную в скорлупу. Но тогда в вепольную модель задачи необходимо ввести В4 – какую-то жидкость, которая с В3 образует химическую реакцию.

- Окончательная вепольная модель нашей задачи будет иметь такой вид:

 

 

- Остается найти В3 и В4, чтобы получить В2 (газ). Для этого исследуем ВПР (прим. Автора. ВПР – это вещественно-полевые ресурсы, которые чаще всего используются при решении задач) нашей кухни и попытаемся, найдя необходимые компоненты, задействовать в нашей задачи.

- В домашних условиях можно провести химическую реакцию между пищевой содой и лимонной кислотой. Эта реакция идет, если эти вещества растворены в воде, с выделением газа.

- Но в таком случае возникает техническое противоречие: «Вода должна быть в оболочке для образования химической реакции и выделении газа во время фокуса и воды не должно быть в оболочке, чтобы не было химической реакции и не происходило надувания оболочки для показа фокуса».

 

Замечу, что ребята не раз в этой задачи формулируют противоречия, не боясь их таковых, так как на учебных задачах при изучении ТРИЗ приобрели навыки в поиске разрешения противоречий, а не в их сглаживании. При этом они хорошо усвоили, как подобные противоречия разрешаются.

- Такое противоречие разрешается во времени и в пространстве.

- Решение очевидно. Вода в оболочке должна находиться в небольшом сосуде, чтобы не контактировать, до демонстрации фокуса, с содой и лимонной кислотой. Для смешивания компонентов надо перевернуть яйца в период демонстрации фокуса и вода, выливаясь из сосуда, контактируя с веществами, запускает химическую реакцию. Во время химической реакции происходит интенсивное выделение газа, оболочка быстро надувается, скорлупа лопается и появляется большой цыпленок.

 

 

- Внутри оболочки сделать перегородку из того же материала, тем самым сделать два отсека. В одном отсеке насыпать сыпучие материала, в другом – налить воду. При переворачивании все компоненты смешиваются и происходит химическая реакция.

- Воду можно заморозить в форме шарика или куба. Во время фокуса «льдинки» растапливать нагревателем, встроенным в поднос.

- Через стенки скорлупы и оболочки пропустить тонкий, невидимый для зрителей шнурок из капиллярно-пористого материала. Сам шнурок может служить деталью цыпленка, например, его ножкой. Во время демонстрации фокуса на поднос наливается немного воды, которая по шнурку проникает в оболочку, вызывая химическую реакцию.

 

А теперь сравните решения ребят с настоящей формулой изобретения. А. с. № 1327894 от 11.03.1986 г. автора Бобошко К.К.: «Устройство для демонстрации фокуса, содержащее эластичную оболочку и средство для ее надувания, отличающееся тем, что с целью повышения занимательности фокуса, средство для надувания эластичной оболочки выполнено в виде размещенной внутри ее дополнительной эластичной оболочки с расположенными в ее полости газовыделяющим веществом и размещенным в открытом сосуде реагентом».

 

Первое решение ребят полностью повторяет данное изобретение, а остальные – новые изобретения. Новизна в этих решениях очевидна. Но не это главное! Ребята почувствовали силу в решении подобных задач. В дальнейшем эта уверенность поможет им в решении открытых, проблемных и жизненных задач.

 

 

Добавить в блокнот