МОУ «Казанковская средняя общеобразовательная школа»

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

Программа элективного курса

для учащихся 10-11классов

Составитель: Сеченова Марина Викторовна, учитель физики и информатики.

Новокузнецкий район

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка …………………………………………..2

2. Тематическое планирование……..………………………….……4

3. Учебно-тематический план……………………….………….…...5

4. Содержание программы…………………………………………..7

5. Материал для контроля…………………………………………14

6. Рекомендуемая литература……………………..…………….…15

7. 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:

1. Развить творческое, техническое мышление у учащихся, позволяющего видеть в развитии техники, диалектические законы противоречия и качественные скачки.

2. Сформировать раскованное воображение и умение эффективно работать по заданным алгоритмам. Расширить сферу интересов и любознательности учащихся.

3. Углубить знания по профессиональной подготовке учащихся (инженеры, конструкторы, профессии, связанные с техникой и техническим творчеством, дизайнеры).

4. 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:

1. методах психологической актививизации творчества;

2. технических системах и законах развития технических систем;

3. создании и развитие теории решения изобретательских задач;

знает:

1. методы систематизации перебора вариантов: морфологический анализ, метод контрольных вопросов;

2. виды противоречий в технических системах и аппарат разрешения противоречий;

3. основные принципы перехода от изобретательской ситуации к модели задачи;

4. что такое веполь и вепольный анализ;

5. типовые модели и группы изобретательских задач;

умеет;

1. построить модель задачи в различных изобретательских ситуациях;

2. применять правила преобразования поставленной задачи в новое техническое решение;

3. решать нетиповые задачи на основе вепольного анализа с привлечением различных ресурсов технических систем.

4. 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

КАЛКЕНДАРОНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

№ УРОКА В ГОДУ

№ 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.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Урок 1-1

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.

Урок 2-2

Тема: Методы психологической активизации творчества.

Ход урока: Уровни изобретательских задач. Недостатки метода проб и ошибок. Метод мозгового штурма. Синектика. Метод фокальных объектов.

Урок3-3

Тема: Методы систематизации перебора вариантов

Ход урока: Морфологический анализ. Его достоинства и недостатки при поиске новых технических решений. Метод контрольных вопросов.

Урок 4-1

Тема: Технические системы. Системный подход при рассмотрении технических объектов

Ход урока: Технические системы. Примеры технических систем.

Урок 5-2

Тема: Этапы развития системы.

Ход урока: 1 этап: Детство системы. 2 этап: Развитие системы ( S-образная развития технической системы). 3 этап: Дряхлость системы.

Урок 6 -3

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.

Урок 7-4

Тема: Противоречия в технических системах. Виды противоречий.

Ход урока: Природа появления противоречий в технических системах. Виды противоречий: административное, техническое, физическое.

Урок 8-5

Тема: Способы разрешения противоречий в технических системах.

Ход урока: Способы решения противоречий : принцип дробления, принцип асимметрии, принцип динамичности, принцип периодического действия.

Урок 9-6

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.

Урок 10-7

Тема: Тестирование по теме: «Технические системы».

Ход урока: Основные вопросы для тестирования:

1. Метод мозгового штурма.

2. Синектика.

3. Метод фокальных объектов.

4. Морфологический анализ.

5. Метод контрольных вопросов.

6. Технические системы. Примеры технических систем.

7. Этапы развития системы.

8. Законы развития технических систем.

9. Противоречия в технических системах. Виды противоречий.

10. Принцип дробления.

11. Принцип асимметрии.

12. Принцип динамичности.

13. Принцип периодического действия.

Урок 11-1

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.

Урок 12-2

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).

Урок 13-3

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.

Урок 14-4

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.)

Урок 15 -5

Тема: Метод дробления.

Ход урока: Создание цепочки дробления при решении изобретательских задач. Примеры решения задач методом дробления.

Урок 16 -6

Тема: Ресурсы технических систем – изобретательские ресурсы.

Ход урока: ресурсы полей (энергий), Веществ и геометрической формы времени и пространства при решении технических задач.

Урок 17-7

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?

Урок 18 -8

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.

Урок 19 -9

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?

Урок 20 - 10

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.

Урок 21-11

Тема: Использование Поля (энергии) в совершенствуемой системе.

Ход урока: Алгоритм поиска ресурсов. Правило выявления физэффектов.

Урок 22 -12

Тема: Использование ресурсов времени.

Ход урока: Использование ресурсов времени на примере решения технических задач.

Урок 23 -13

Тема: Использование ресурсов пространства и формы.

Ход урока: Использование ресурсов пространства и формы на примере решения технических задач.

Урок 24 -14

Тема: Фокусы и ресурсы.

Ход урока: Использование ресурсов при создании фокусов: использование копий объекта, использование полей и веществ с фазовым переходом.

Урок 25 -15

Тема: Физика трюка.

Ход урока: Использование изобретателями веществ с фазовым переходом, которые легко плавятся, выделяют газ, сгорают, растворяются, разрушаются.

Урок 26 - 16

Тема: Изобретатель фокусов.

Ход урока: Трюки американского фокусника Гарри Гудини: освобождение из железного ящика, использование инерции мышления зрителя при создании фокусов.

Урок 27 -17

Тема: Практическое занятие: «Изобретаем фокусы».

Ход урока: Разработка собственных проектов по теме изобретаем фокусы».

Урок 28 -18

Тема: Тестирование по теме: «Вепольный анализ. Изобрета-тельские ресурсы».

Ход урока: Вопросы к тестированию:

1. Что такое веполь?

2. Метод посредника.

3. Фазовые переходы.

4. Метод дробления.

5. Копеечные вещества.

6. Использование Поля (энергии) в совершенствуемой системе.

7. Использование ресурсов времени.

8. Использование ресурсов пространства и формы.

Урок 29 -1

Тема: Что такое проектирование?

Ход урока: Проектная деятельность. Виды проектов. Правила создания проектов. Выбор учащимися своей темы для проекта.

Урок 30 -2

Тема: Принципы проектирования. Общие требования.

Ход урока: Этапы выполнения исследовательского проекта. Гипотеза. Цели и задачи проекта. Общие требования к оформлению работы.

Урок 31 -3

Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.

Ход урока: Консультация.

Урок 32 -4

Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.

Ход урока: Консультации.

Урок 33 -5

Тема: Разработка и подготовка изобретательских проектов.

Ход урока: Консультации.

Урок 34 - 6

Тема: Зачет по курсу.

Ход урока: Защита ученических проектов.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

Как было уже отмечено, учащиеся сами подбирают себе тему проекта для защиты. Можно им предложить следующие варианты:

1. Проект – исследование (выбирается проблема),

2. Изобретение,

3. Усовершенствование, какого – либо прибора (приспособления),

4. Написание фантастического рассказа,

5. ТРИЗ в рекламной деятельности.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ

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

Приложение 1

СПИСОК ТИПОВЫХ ПОЛЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИЗОБРЕТАТЕЛЯМИ

Поля

часто используемые

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