КОНЦЕПЦИЯ ВНЕДРЕНИЯ ТРИЗ В ВЫСШУЮ ШКОЛУ

В работе рассматриваются дидактические возможности ТРИЗ. Обсуждается основное противоречие высшего образования между объёмом передаваемых знаний и временем необходимым для его освоения. Рассматриваются подходы и психологические ресурсы, позволяющие разрешить основное противоречие. Излагается суть концепции и этапы её внедрения. Приводятся результаты внедрения концепции в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете.

Дидактические возможности ТРИЗ, основное противоречие высшего образования, психологические ресурсы.

Введение

В любой системе образования и: особенно, в системе высшего образования присутствует противоречие между требованием надсистемы (общества) увеличить объём передаваемых знаний и физико-психологическими возможностями студента (подсистемы) усвоить увеличивающийся объём знаний за ограниченное время. Предпринимались неоднократные попытки разрешить это противоречие, Начиная от развёртывания системы, увеличивая количество изучаемых дисциплин, и заканчивая повышением интенсивности обучения различными методами – «погружение», скорочтение и так далее. Однако всё это только углубляло основное противоречие.

С другой стороны, ТРИЗ обладает пока ещё не реализованными в полной мере дидактическими возможностями, позволяющими разрешить данное противоречие. Ряд ТРИЗ-специалистов, преподавателей высшей школы [1,2,3] проводили анализ ТРИЗ-педагогики в университетах. Однако, так как этот анализ проводился на первых этапах использования (внедрения) ТРИЗ в высшей школе, то речь шла больше не о ТРИЗ-педагогике, а о преподавании ТРИЗ как отдельной дисциплины.

По мнению авторов, использование ТРИЗ как базовой, системообразующей дисциплины (например, как математика, физика, информатика) позволит разрешить сформулированное выше основное противоречие высшей школы. Первые редакция концепции относятся к 1999 году, в течении прошедшего времени концепция дорабатывалась и проходила апробацию в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете.

Итак, цель внедрения ТРИЗ в ВУЗ - повышение уровня подготовки специалистов за счёт:

- обучения методологии (системе методов и приемов) решения технических проблем;

- формирования и развития культуры творческого, сильного мышления;

- передачи технических знаний в систематизированном, компактном, свёрнутом виде.

1. Дидактические возможности ТРИЗ

Перейдём к рассмотрению дидактических возможностей ТРИЗ. Отметим, что эти возможности нас будут интересовать только с точки зрения целей внедрения ТРИЗ в высшую школу.

Определим, как достичь каждую из сформулированных выше целей. Для этого проанализируем три структурные схемы, на которых представлено как человек с помощью ТРИЗ:

- решает свои проблемы;

- развивает творческое воображение;

- систематизирует знания.

Следует подчеркнуть, что эти схемы не являются чем-то принципиально новым в ТРИЗ, просто они необходимы для более наглядного представления дидактических возможностей ТРИЗ и естественного перехода к концепции.

1.1. ТРИЗ как инструмент решения технических задач и проблем

ТРИЗ представляет собой науку о развитии технических систем. Эта наука с момента своего зарождения инструментальна, на её основе разработаны инструменты для разрешения подавляющего большинства технических проблем. Структурно процесс их разрешения можно представить в следующем виде (рис.1).

Рис. 1. Структурная схема решения технической проблемы с применением методологии ТРИЗ

На рисунке 1 используются следующие сокращения: ЗРТС - законы развития технических систем (раздел ТРИЗ), РТВ - развитие творческого воображения (раздел ТРИЗ). Под инструментами ТРИЗ понимаются: методика выявления и использования ресурсов технических систем; указатели физических, геометрических, химических и биологических эффектов; методика выявления технических и физических противоречий в технических системах, а так же приёмы их разрешения; вепольный анализ и методика использования стандартов на вепольные преобразования; алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ).

Приведём пример разрешения технической проблемы [4].

Формулировка проблемы: стрелочные подъёмные краны могут работать только на открытых сверху объектах, необходимо расширить область их применения.

Рекомендации по изменению системы: в соответствии с ЗРТС (закон динамизации) рабочий орган системы (стрела подъёмного крана) должен динамизироваться, то есть становиться более гибким, подстраиваясь при этом под условия работы.

Идея решения: рабочий орган должен стать подобным или хвосту обезьян (при перемещении по деревьям они используют хвост как силовой орган), или хоботу слона (слон может поднимать хоботом значительный вес).

Конструктивное предложение: стрелу подъемного крана выполнить из шарнирно скреплённых элементов, относительное перемещение которых осуществляется системой тросов.

Техническое предложение: технический проект с расчётом основных характеристик подъёмного крана.

Оценка идеальности: подъёмный кран с динамичной стрелой позволяет производить погрузочно-разгрузочные работы через оконные проёмы и в подвальных помещениях.

Аналогичным образом могут быть разрешены и нетехнические проблемы, в этом случае заменяется блок, связанный с предметной областью и теория развития технических систем обобщается на теорию развития систем.

1.2. ТРИЗ как инструмент развития творческого воображения

В ТРИЗ заложены инструменты для развития творческих способностей учащихся. В педагогике уже используется эта сторона ТРИЗ. В программу средней школы в качестве обязательной дисциплины введён курс «Основы технического творчества», который в значительной степени опирается на методологию ТРИЗ. Структурно процесс формирования и развития творческого мышления у студентов можно представить в следующем виде (рис.2).

Рис. 2. Структурная схема развития творческого мышления с применением методологии ТРИЗ

Пояснения к рисунку 2. Целями развития могут быть: активизация умственных процессов, совершенствование познавательного процесса, развитие творческого потенциала и так далее. Формами проведения обучения (занятий) по развитию мышления могут быть: игра, микропроверка, тренинг и другие.

Приведём пример упражнения на развитие творческого мышления [5].

Цель занятия: активизация умственных процессов.

Форма проведения: упражнение-игра на поиск новых признаков. В качестве объектов, далеко отстоящих друг от друга на смысловой оси, возьмём МОСТ - СКРИПКА. Для этих объектов необходимо найти как можно больше общих признаков.

Понятия, определения: общие признаки для выбранных объектов.

Мост соединяет берега - скрипка соединяет людей (слушателей).

По струнам ходит смычок - по мосту ходят люди и машины.

И мост, и скрипка обычно требуют качественного изготовления и долго служат людям.

Когда по мосту ходят люди - он вибрирует и издает звуки; когда по струнам ходит смычок - они тоже вибрируют и издают звуки.

И у моста, и у скрипки длина значительно больше ширины.

И мост, и скрипка обычно изогнуты вверх.

В качестве строительного материала используется дерево.

Чтобы работал подвесной мост - надо натягивать троса; чтобы

скрипка играла - надо натянуть струны.

В обоих названиях объектов («мост» и «скрипка») есть буква «С».

И мост, и скрипка, чтобы они дольше служили и не портились, имеют защитный слой - краску и лак.

И мост, и скрипка при работе опираются минимум на две точки.

Хороший мост и хорошая скрипка имеют сложные геометрические формы.

И мост, и скрипка прокладывают путь к сердцам.

Архитектура - застывшая музыка.

И мост, и скрипка могут определять специфическую деятельность

человека: «наводить мосты» - быть посредником; «играть роль первой

скрипки» - быть ответственным исполнителем.

Хороший мост и хорошая скрипка - памятники: архитектуры и искусства.

Италия и Венеция - страны, знаменитые своими мостами,

скрипичными мастерами и скрипачами.

Оценка результатов: применение функционально-системного подхода позволяет разработать достаточно четкие правила выполнения упражнений в форме «нежесткого» алгоритма.

1.3. ТРИЗ как инструмент систематизации знаний

Последовательная системность ТРИЗ создаёт методологическую основу для систематизации знаний по отдельным ВУЗовским предметам, в основном техническим. Вспомним основное противоречие высшей школы между объёмом знаний и временим на их усвоения. Устранение этого противоречия возможно при использовании системного подхода при разработке ученых планов и рабочих программ технических специальностей. Структурно процесс обучения студентов систематизированным знаниям можно представить в следующем виде (рис.3).

Рис. 3. Структурная схема систематизации знаний при использовании методологии ТРИЗ

Пример, иллюстрирующий процесс систематизацию знаний.

Выбор области знаний. Электротехника, электрические машины, электродвигатели постоянного тока.

Исходные понятия. Электродвигатели постоянного тока состоят из статора, якоря и щёточно-коллекторного узла. Недостаток таких двигателей, низкое быстродействие из-за относительно большой массы якоря (большой момент инерции якоря).

Правила «перехода». Закон «согласования – рассогласования»: по мере развития технической системы происходит сначала последовательное согласование системы и её подсистем между собой, потом рассогласование - целенаправленное изменение отдельных параметров, обеспечивающих получение дополнительного положительного эффекта; и, наконец, динамическое согласование-рассогласование, при котором параметры системы изменяются управляемо, так, чтобы принимать оптимальные значения в зависимости от условий работы [6].

Набор понятий области знаний. Якорь должен быть согласован с системой по конструкции, то есть содержать обмотку, магнитопровод, коллектор, систему намагничивания. Массы отдельных элементов якоря значительно отличаются по величине: масса обмотки значительно меньше массы магнитопровода с системой намагничивания.

«Новое» понятие. Для повышения быстродействия электродвигателя (уменьшения момента инерции якоря), элементы якоря (подсистемы якоря) необходимо разделить (рассогласовать): оставить вращающуюся только обмотку, магнитопровод должен оставаться неподвижным.

Проверка достоверности «нового» понятия. На очередном шаге развития специальных машин постоянного тока появились электродвигатели постоянного тока с полым, немагнитным печатным якорем [7].

2. Суть концепции

ТРИЗ должен занять такое же положение в учебном процессе как математика, физика, химия, информатика. То есть стать общеобразовательной дисциплиной, на которую опираются и используют другие дисциплины. Используют как инструмент для решения технических проблем, как инструмент для формирования и развития творческого, сильного мышления; и, наконец, как инструмент для передачи систематизированных, скомпонованных знаний.

Процесс обучения в высшей школе после внедрения ТРИЗ, предположительно должен выглядеть следующим образом (рис.4).

Рис. 4. Распределение ТРИЗ-дисциплин по курсам

Студентам на первых курсах читается дисциплина с условным названием «Развитие творческого воображения». Прослушав и освоив эту дисциплину, у студентов должен выработаться стереотип диалектического мышления (раздел ТРИЗ - РТВ), кроме того, студенты должны знать законы развития технических систем (раздел ТРИЗ - ЗРТС). Дисциплину следует преподавать в течение одного-двух семестров, в виде лекций-семинаров и практических занятий. В качестве предметных областей для примеров необходимо использовать наиболее близкие и понятные для студентов соответствующей специальности области технических знаний (физика, электротехника, механика и так далее). То есть, используются дидактические возможности ТРИЗ по развитию творческого воображения.

Затем студентам читается дисциплина с условным названием «Диалектика систем», причём название этой дисциплины должно корректироваться в соответствии с той предметной областью, в которой специализируются студенты. Прослушав и освоив эту дисциплину, у студентов должен закрепиться стереотип диалектического мышления, кроме того, студенты должны усвоить законы развития систем (раздел ТРИЗ - ЗРТС). После освоения дисциплины «Диалектика систем» читаются специальные технические дисциплины, рабочие программы которых переработаны под систему ЗРТС. На практических занятиях этих курсов студенты самостоятельно должны выводить новые, для себя знания, на основе предыдущих знаний и ЗРТС, а преподаватели направлять и корректировать этот процесс. При этом студенты одновременно учатся использовать ТРИЗ для решения проблем, стоявших перед учёными, разработчиками соответствующих наук, то есть занимаются активным обучением. В этой части концепции используются дидактические возможности ТРИЗ по решению технических проблем и систематизации знаний.

На последних курсах для систематизации знаний, полученных за весь период обучения, студентам читаются курсы «Методы творчества» для будущих специалистов и «Методология научного творчества» для будущих бакалавров и магистров. В этих дисциплинах даётся полный инструментарий ТРИЗ и закрепляются знания полученный по ТРИЗ ранее. В заключительной части используются дидактические возможности ТРИЗ по систематизации знаний прикладных наук.

3. Этапы реализации концепции

Перейдём к рассмотрению этапов реализации концепции. Этапы иллюстрируются на примере внедрения ТРИЗ в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете (КнАГТУ).

Первый этап (рис.5). Цель этапа: выработка методики вовлечения студентов в активное обучение (в дальнейшем методики). Студенты знакомятся с ТРИЗ на одной дисциплине (например, «Развитие творческого воображения»), на одном факультете, на одной кафедре.

Рис. 5. Первые этапы внедрения на уровне факультета

Второй этап. Цели этапа: апробация и корректировка методики; сбор и подготовка материалов для переработки курса под методологию ТРИЗ. Курс «Развитие творческого воображения» читается уже всем студентам одного факультета, а на одной кафедре ещё читается курсы «Диалектика систем» и «Методы творчества» или «Методология научного творчества», в зависимости от того, кого выпускает кафедра специалистов или бакалавров (магистров).

Третий этап. Цели этапа: дальнейшая апробация и корректировка методики; выработка методологии чтения переработанных под ТРИЗ курсов. ТРИЗ постепенно переходит на другие факультеты и охватывает всё большее число специальностей и направлений. Переработанный курс читается только на одной кафедре. Производится ознакомление и обучение преподавателей предметных дисциплин системе ЗРСЗ, отбираются преподаватели готовые внедрять ТРИЗ в учебный процесс.

Четвёртый этап (рис.6). Цель этапа: продвижение ТРИЗ на все факультеты негуманитарного профиля. Три дисциплины «Развитие творческого воображения», «Диалектика систем», «Методы творчества» читаются на всех кафедрах одного факультета. Дисциплины «Развитие творческого воображения», читаются на всех факультетах негуманитарного профиля. Проводится организационная работа для начала чтения ТРИЗ-дисциплин на кафедрах гуманитарного факультета. Производится ознакомление преподавателей гуманитарного факультета с дисциплиной «Развитие творческого воображения», отбираются преподаватели готовые внедрять ТРИЗ в учебный процесс.

Рис. 6. Заключительные этапы внедрения на уровги университета

Пятый этап. Цель этапа: широкое внедрение ТРИЗ в учебный процесс. Дисциплины «Развитие творческого воображения», «Диалектика систем», «Методы творчества» или «Методология научного творчества» читаются на всех факультетах не гуманитарного профиля. На каждой выпускающей кафедре читаются не менее трёх дисциплин переработанных под идеологию ТРИЗ. Дисциплина «Развитие творческого воображения» читается студентам гуманитарного факультета.

4. Результаты внедрения концепции

После проведённых исследований [8] авторы остановились на тесте IQ Г.Айзенка, как показателе уровня интеллекта студентов. Основные критерии выбора этого теста – чрезвычайно широкое использование его во всём мире, продолжительность использования и доступность. Были протестированы студенты двух факультетов: машиностроительного и компьютерных технологий. Коэффициент интеллекта IQ измерялся до чтения ТРИЗ-дисциплин и после их окончания [9]. Так как Г.Айзенк не приводит методических особенностей в составлении тестов, изменение IQ оценивалось по разнице в количестве правильно выполненных заданий до и после изучения ТРИЗ-дисциплин на двух разных тестах, каждый из которых содержал 40 тестовых заданий.

Результаты исследований свидетельствуют (рис.7) о том, что в целом IQ студентов после усвоения ТРИЗ-дисциплин значительно увеличивается в основном за счет повышения системности мышления. Среднее значение увеличения коэффициента IQ составляет 14,7 баллов, что эквивалентно 30% увеличению.

Рис. 7. Кривая увеличения коэффициента интеллекта

Выводы

Предложенная концепция позволяет:

- разрешить основное противоречие высшего образование между объёмом передаваемых знаний и временем их освоения за счёт передачи знаний в систематизированном, свёрнутом, компактном виде;

- использовать максимум дидактических возможностей ТРИЗ по развитию творческого воображения, систематизации знаний и решению творческих, исследовательских задач;

- учесть особенности преподавания в высшей школе и психологические особенности студентов.

Апробация концепции в Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете показала её высокую эффективность.

Литература. [к началу]

1. Скоморохов Г.И. От «честных купцов» к …, ТРИЗ в высшей школе., в жур. «Технология творчества», - 1998 г., №28.

2. Горин Ю.В. Закрепить благоприобретённое, ТРИЗ в высшей школе., в жур. «Технология творчества», - 1998 г., №2

3. Шрагина Л.И., Меерович М.И. От методов решения технических проблем до технологии формирования культуры мышления (концепция применения ТРИЗ в педагогике) Украинская Лаборатория педагогики ТРИЗ сервер http://www.triz.minsk.by 2004).

4. Гринберг Я.С. «Зонтик» над проблемой. Журнал ТРИЗ, - 1994 г., №1, с.50-54.

5. Шрагина Л.И.. Логика воображения. Одесса. Черноморье-полис. 1995.

6. 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: "Картя Молдовеняскэ", 1989.

7. Хвостов В.С. Электрические машины. Машины постоянного тока. /под ред. И.П.Копылова. - М.: Высшая школа, 1988.

8. Berdonosov V.D., Koudelko A.R. General issues of teaching TRIZ at university / V.D. Berdonosov // ETRIA Conference TRIZfuture-2005 - Graz, Austria, November 16-18, 2005.

9. Долотов Б.И., Бердоносов В.Д., Долотова М.Б., Оценка эффективности мышления на базе изучения курса «Развитие творческого воображения» / В.Д. Бердоносов // Материалы научно-практической конференции - Санкт-Петербург, Россия, 13 октября 2006.