Метод проб и ошибок при конструировании

рять техническое решение, приходится держать в одной голове. Из-за это­ го на ранних стадиях проектирования работу ведет всего один человек, чаще всего главный (ведущий) специалист. Только после того, как веду­ щему специалисту-проектанту удалось сформулировать критические под­ проблемы данной задачи и найти удовлетворительные их решения, — можно распределить работу между несколькими исполнителями.

Традиционные методы решения сложных задач ориентированы на непосредственное наблюдение объектов проектирования с учетом их специфики. При этом полагают, что исследуемый объект можно выделить, ограничить от окружающей среды, т.е. его можно изучать изолированно.

К традиционным методам можно отнести: методы проб и ошибок, случайного поиска, адаптивного поиска, а также методы инверсии, анало­ гии, переноса и некоторые другие. Рассмотрим некоторые более подробно.

Основным традиционным методом, которым пользуются проектанты в процессе получения технических решений, является метод проб и оши­ бок. Суть этого метода заключается в том, что на первом этапе формули­ руется исходное предложение (гипотеза) по разрабатываемому техниче­ скому решению в виде его схемы или эскиза. Проектант лишь интуитивно предполагает, что данный вариант окажется работоспособным. На втором этапе проверяется (например, с помощью моделирования или эксперимен­ тальных исследований) качество предложенного варианта. Обычно после первой пробы не удается получить требуемое проектное решение, тогда формируется второе предложение, которое учитывает ошибки, допущен­ ные в первом предложении, и снова выполняется проверка работоспособ­ ности конструкции и т.д.

Метод проб и ошибок часто используется следующим образом: за­ даются каким-либо значением неизвестного конструктивного параметра, а затем в результате вычисления других конструктивных параметров оце­ нивают приемлемость принятого значения первого параметра. Эту проце­ дуру повторяют до тех пор, пока не будет найдена совокупность значений конструктивных параметров, соответствующих ограничениям на парамет­ ры и качественным показателям конструкции.

Основой для формирования проектных гипотез обычно служит базо­ вая модель, т.е. действующий образец конструкции машины или отдель­ ного узла. При разработке нового конструктивного образца, отвечающего требованиям ТЗ, используются данные по результатам эксплуатации и ис­ пытаний базовой модели. Степень переработки узлов определяется отли­ чием технических требований (ТТ) к параметрам машины или устройства от требований к параметрам действующего образца, изменением условий эксплуатации, введением новых конструктивных и технологических ре­ шений. Переработке подвергаются те узлы или детали, которые сдержи­ вают повышение качества проектируемой машины или устройства до тре­ буемого уровня. Число вариантов конструкции значительно сокращается при наличии унифицированных узлов и деталей.

Эффективность использования метода проб и ошибок в основном определяется интуицией, а в конечном счете опытом проектанта.

12.2. Метод адаптивного поиска

Надежным вариантом адаптивного поиска является стратегия при­ ращений (рис. 12.1). Эта осторожная стратегия составляет основу тради­ ционного проектирования. Кроме того, на ней основаны многие методы автоматической оптимизации. При поиске методом приращений имеется риск пропустить хорошие решения, когда приращения слишком велики, и не охватить всего поля поиска, когда они слишком малы.

Рис. 12.1. Ст рат егия приращ ения

12.3. Метод случайного поиска

Случайный поиск, отличающийся абсолютным отсутствием плана (рис. 12.2), в некоторых случаях оказывается наилучшим методом.

Эта на первый взгляд неразумная стратегия пригодна тогда, когда не­ обходимо найти множество отправных точек для независимого поиска в широком поле неопределенностей. При выборе каждого этапа сознательно

не учитываются исходы остальных этапов, что придает поиску предельно непредубежденный характер. Принцип случайного поиска используется в новаторском проектировании, когда неразумно пренебрегать ни одним из внесенных предложений, пока не будет собрана дополнительная информа­ ция. Интересно отметить, что в большинстве попыток создания «машинно­ го интеллекта» важная роль отводится «генератору случайных чисел».

Рис. 12.2. С лучайны й поиск

Обратная сторона применения метода случайного поиска состоит в том, что если выбор идей осуществляется под влиянием настроения, интуиции или эмоций, то новые технические решения обречены на неудачу. Известны случаи, когда предприятия встречали серьезные затруднения со сбытом оборудования, которые были выбраны исходя из субъективных предпочтений (а не на основе критериев отбора) либо в процессе отбора игнорировались некоторые основные правила.

Часть методов, относящихся к традиционным, например методы ин­ версии, аналогии, адаптации, переноса, более детально будут рассмотрены в следующей главе.

Контрольные вопросы

1.Какие методы называются традиционными?

2.Раскройте суть метода проб и ошибок.

3.Изложите основы метода адаптивного поиска.

4.Поясните суть метода случайного поиска.

5.Какие методы проектирования используются на предприятии, где вы проходили технологическую или производственную практику?

13. П ри н ц и п ы п о и с к а н о в о г о т е х н и ч е с к о г о р е ш е н и я

Черты творческого мышления, рассмотренные в главе 11, могут проявляться в способности устанавливать актуальные задачи; выявлять и формулировать альтернативы; подвергать сомнению на первый взгляд очевидные истины; анализировать альтернативы; избегать необоснован­ ных и нечетких формулировок; бороться с сомнениями; мыслить само­ стоятельно, не связывая себя с известными положениями.

Конструкторско-изобретательское творчество — одна из самых слож­ ных областей человеческой деятельности, и познание его закономерно­ стей представляет принципиальный интерес. В настоящее время можно говорить о следующих основных этапах его изучения:

создание библиотеки всех возможных приемов-эвристик (Пр) ре­ шения конструкторско-изобретательских задач, а также тех пока­ зателей (Пк), которые изменяются при использовании Пр; группи­ ровка, разбиение массивов Пр и Пк на классы (см. главу 18);

определение последовательности классов в обоих рядах;

формирование эвристического поля поиска, характеризуемого Пр.к, т.е. Пр-П к (в данном случае матрицы поиска);

разработка правил индексирования реальных изобретений по Пр.к и массовое (в том числе отраслевое) индексирование изобретений в соответствии с установленным сводом правил;

выделение стратегически (статистически) значимых Пр (Пр к) для технического творчества в целом и для разновидностей отрасле­ вого поиска;

формирование модели конструкторско-изобретательского поиска (формализация Пр в увязке с Пк);

опытная проверка матрицы и модели как основы стратегии массо­ вого решения конструкторско-изобретательских задач;

использование модели и созданного информационного массива типовых решений задач в диалоге проектант —компьютер.

Основные группы приемов по обоснованию принципов поиска ново­

го технического решения были систематизированы Р.П. Повилейко [36].

ю

Десятичная матрица поиска

Таблица 13.1

Основные

Основные группы приемов, Пр

группы по­

Неология

Адаптация

Мультипли­

Дифферен­

Интеграция

Инверсия

Импульса-

Динамиза­

Аналогия

Идеализация

казателей

кация

циация

ция

ция

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

Геометриче­

Традицион­

Вертикальная

Многоэтаж­

Подвесные

Закрытое

Некруглые

Телескопиче­

Гибкий

Торцевая

Опсазотме­

скиепоказа­ ныетумбы-

компоновка

ныеинстру­

пульты

исполнение

валы

скиетрубы

проволоч­

рейка-

ханической

тели

«пьедеста-

токарного

ментальные

управления

механизмов

дляпрутков

ныйвал

улитка

обработки

лы»в стан­

станка(«поло­

тумбочки

(кожухи)

револьвер-

«исчезнове­

2

ках

жил»набок»)

2.3

2.4

2.5

2.6

ныхстанках

2.8

2.9

ние»станков

2.1

2.2

2.7

2.10

Физико­

Железобетон

Масляный

Алмазная

Жидкостная

Фотоэлек­

Гибкие «ре­

Штамповка

Сплавы,

Хромопла­

Шлифоваль­

механические

в станко­

тумандля

обработка

полировка

тронноекопи­

зиновые»)

взрывом

возвращаю­

стовыемо­

наяголовка

показатели

строении

охлаждения

металлов

рование(ме­

магнитыдля

щиеформы

делистан­

навоздушной

(станины)

обработки

ханическая

крепления

деталямпри

ков(«хаме­

подушке

3

3.1

деталей

3.3

3.4

обработка)

деталей

3.7

цагреве

леоны»)

3.10

3.2

3.5

3.6

3.8

3.9

Энергетиче­

Пневмопри­

Электроизо­

Использова­

Разделенные

Единыйпри­

Реверсирова­

Двухскоро-

Стабилиза­

Оценка

Авторегуля­

скиепоказа­

водигидро­

ляционные

ниелазера

приводыв

водстанка

ниеэлектро­

сшыедвига­

торыэнер­ мощности циямощно­

тели

приводвстан-

покрытияиз

дляметаллов

станке

двигателя

теливстан­

гии

привода,

стивстанках

4

косгроение

полимеров

4.3

4.4

4.5

4.6

ках

4.8

JLC.

4.10

4.1

4.2

4.7

4.9

Конструкци­

Заменамеха­

Заменамеха­

Шариковая

Раздаточный

«Свернутые»

Вращение

Долбление,

Волновые

Автомати­

Гидростати­

онно-техно­

нических

нического

пайкасходо­

валскулач­

кинематиче­

деталейво­

строгание

передачи

ческие «ру­

ческиевоз­

логические

схем встан­

зажимадета­

вымвинтом

ками

скиесхемы

кругинстру­

ки»(мани­

душныеопо­

показатели

кахэлектри­

лейгидравли­

ментальных

пуляторы)

ры

5

ческими

ческим

5.3

5.4

5.5

головок

5.7

5.8

5.9

5.10

5.1

5.2

5.6

Надежность и

Использова­

Упрочняющая Лабиринтные

Струйная

Моноблоч­

Инструмент

Магнитное

Зажимзаго­

Самозата­

Предохрани­

долговеч­

ниенержа­

обработка

уплотнения

целенаправ­

ныестанины

разового

крепление

товкисила­

чивающие­

тели(напри­

ность

веющей ста-

поверхности

леннаясмаз­

станков

пользования

деталейпри

мирезания сямного-

мер,предо-

ли,титанов,

шпинделя

каколес

ш л и ф о м н и и

слойные

хранвггели

сплавовв

резцы

муфты)

станкострое­

нии

проектирования теории Основы .II ЧАСТЬ

Око нч а ние табл . 13.1

Основные

Основные группы приемов, Пр

группы по­

Неология

Адаптация

Мультипли­

Дифферен­

Интеграция

Инверсия

Импульса-

Динамиза­

Аналогия

Идеализация

казателей

6

6.1

6.2

кация

циация

ция

ция

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

6.10

Эксплуата­

Программ­

Разработка

Многорезцо­

Разгружен­

Комбиниро­

Вибрацион­

Блокировка

Бесступен­

Моделиро­

Регулирова­

ционные

ноеуправле­

технологии

воепродоль­

ныйшпин­

ванныйинст­ ное стружко-

поступления

чатыева­

ваниепро­

ниескорости

показатели

ниедля

обработки

ноеточение

дель

румент

ломание

охлажденной

риаторы

цессовре­

взависимо­

станков

деталейна

жидкости

зания

стиотусилий

7

7.1

ЭВМ

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

резания

7.2

7.10

Экономиче­

Использова­

Капроновые

Кассетная

Специализи­

Преселекгив-

Вихревое

Устранение

Корректи­

Упаковка

Автоматиза­

скиепоказа­

ниепласт­

шестернив

загрузкаде­

рованные

ноеуправле­

нарезание

холостых

ровканорм

типа«ко­

циямехани­

тели

массвстан-

коробках

талей

(операцион­

ние

резьбы

ходов

пореальной

кон» (для

ческойобра­

8

косгроении

передач

8.3

ные) станки

8.5

8.6

8.7

выработке

станков)

ботки

8.1

8.2

8.4

8.8

8.9

8.10

Степень

Использова­

Использова­

Многошпин­

Гидросхема

Агрегатные

Отказот

Текущая

Опере­

Сотовые

Тотальная

стандартиза­ ниесмежных

ниеобщих

дельные

из стандарт­

станки

стандартных

заводская

жающая

панелив

(всеобъем­

циии

системстан­ рекомендаций

станки

ныхэлемен­

элементов

нормализа­

(динамиче­

корпусных

лющая) стан­

унификации

дартов

поэргономи­

тов

ция

ская) стан­

деталях

дартизация

кедляотрас­

дартизация

левогостан­

9

9.1

дарта

9.3

9.4

9.5

9.6

9.7

9.8

9.9

9.10

9.2

Удобство

Использова­

Коррективная

Многоста­

Комбиниро­

Передача

Глушение

Подвижное

Возраста­

Моделиро­

Биоуправле­

обслужива­

ниесмежных

эргономика

ночное об­

ванное осве­

наладочных

шумашумом

сиденьето­

ниеусилий

ваниепове­

ниестаноч­

нияибезо­

рекоменда­

служивание

щениестан­

функций

(фазоинверто

каря

приправле­

денияопе­

нымиопера­

пасность

цийпоэрго­

ков

станочнику

Р)

ниикрити­

ратора

циями

номике

ческиере­

10

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

10.7

жимы)

10.9

10.10

10.8

Художест-

Использова­

Стилизация

Модульное

«Открытые»

«Закрытые»

Контрастное

Сменные

Динамиче­

Биодизайн

Комплексное

венно-

ниеулуч­

формстанка

проектирова­

формыстан­

формыстан­

решение

цветныеэк­

скоеискус­

(биоформы

проектирова­

конструктор-

шенных

ние форм

ков

ков

панелей

раны(фон)

ствона

узловстан­

ниесреды

скиепоказа­

корпусных

ставков

управления

приобработ­

производ­

ка)

(ансамбль)

тели

деталей

кедеталей

стве

решения технического нового поиска Принципы .13

Весь массив приемов удалось свести к 10 основным принципам [36]: неология (перенос), адаптация, мультипликация, дифференциация, интеграция, инверсия, импульсация, динамизация, аналогия, идеализация. Это дало возможность в итоге построить особую десятичную систему классификации проектно-изобретательских задач в виде набора матрич­ ных таблиц (см. табл. 13.1 применительно к станкостроению), в строках которой записаны меняющиеся характеристики объекта — показатели Пк, а в столбцах — основные приемы их изменения Пр.

Таблицы были названы десятичными матрицами поиска (ДМП). Ка­ ждой из 100 (10x10) ячеек Пр.к матрицы был присвоен двойной индекс, первая цифра которого характеризует группу показателей Пк, а вторая — группу приемов Пр.

Принцип неологии (от латинского «знание нового», «новизна») — это использование разработчиком процессов, конструкций, форм, материалов, их свойств и пр., новых для данной отрасли техники или новых вообще. Предполагается, что уже где-то и кем-то вне данной отрасли запланиро­ ванная техническая система создана, успешно используется (хотя может быть и для совершенно иных целей) и надо только ее разыскать и прове­ рить в данных условиях, не изменяя ее, не приспосабливая. Ясно, что принцип неологии требует от проектанта широкой инженерной культуры, незаурядной общетехнической и общенаучной эрудиции, хорошей ин­ формированности. Не случайно в ряде отраслей техники, по данным Р.П. Повилейко [36], до 80% конструкторских разработок по новой техни­ ке невозможно патентовать, так как предмет этих разработок был кем-то когда-то изобретен, спроектирован, создан. Вот почему использование принципа неологии сулит высокий экономический эффект.

Перенос технической системы в новую область использования, как правило, смещает или изменяет первоначально заложенные в техническое решение функции. В одних случаях исходная система оказывается полно­ стью функционально и экономически пригодной к новым условиям рабо­ ты, в других — лишь частично. Но и в исходном, неизменном виде приме­ нение ее оказывается нередко экономически оправданным — не случайно столь широкое распространение во всех отраслях техники получили так называемые комплектующие изделия. Общеизвестно, как много дает для самых разных, казалось бы, отраслей техники аппаратура для исследова­

ния космоса, авиации и др. К примеру, на основе реактивного двигателя созданы агрегаты для перекачки газа (ГПА). Качественный скачок в под­ водной навигации произошел лишь с введением так называемых инерци­ альных систем управления. Судно на воздушной подушке мчится со ско­ ростью 120 км/ч, поднимаясь над водой на 15 см; работают два авиацион­ ных мотора: один непосредственно для движения, другой — для создания воздушной подушки.

Обратимся теперь к матрице и расшифруем ее по отношению к неологии.

Чаще всего это заимствование, копирование, сохранение чуждых но­ вой функции форм, например, коробка передач старого автомобиля с но­ вым мощным мотором. В основном используются новые материалы и их свойства. Изобретатель Г. Бабат, разработавший идею высокочастотной закалки для нужд одного из видов военной техники, выяснил, что она приложима во многих иных отраслях машиностроения, где необходимо предупредить интенсивный механический износ-истирание контакти­ рующих поверхностей, — зубчатые колеса, цилиндры двигателей, мери­ тельный инструмент и др.

Используются также новые виды энергии в традиционных целях и старые источники энергии по-новому (электромобили, паровые автомоби­ ли). Для станкостроения, например, это замена механических систем элек­ трическими, оптическими, акустическими, пневматическими, внедрение программного управления.

Принцип адаптации (от латинского «прилаживание», «приноровление») — приспособление разработчиком известных процессов, конструкций, форм, материалов и их свойств для конкретных условий. Первый топор — это, по-видимому, нижняя челюсть пещерного медведя с отбитыми сочле­ ненным бугорком и венечным отростком. Первая ловушката же яма, только заглубленная, с отвесными стенами и кольями на дне. Первое духо­ вое ружье — обычная камышовая или бамбуковая трубка, тщательно обра­ ботанная изнутри. Череп — чаша, шкура — накидка, лопух — зонтик, уголь­ ный карандаш, гусиное перо — все это классические примеры адаптации. Древним финикийским амфорам, чтобы лучше закрепить их в деревянные стойки на судах, стали придавать заостренную коническую форму. Исход­

ная система, оставаясь в целом прежней, лишь слегка видоизменяется, ко­ личественные характеристики изменяются не более чем вдвое.

Некоторые приемы, относящиеся к принципу адаптации: изменить традиционные величины параметров системы (конструкции или техноло­ гического процесса); модифицировать, переделать систему с тем, чтобы приспособить ее к иным условиям работы, не затрагивая основной функ­ циональной схемы; защитить систему (например, для работы в сложных климатических условиях, с различными химически агрессивными агента­ ми); изменить условия работы, характеристики внешней среды или систе­ мы, соприкасающиеся с данной; приспособить технический объект к че­ ловеку (приемы коррективной эргономики).

Для некоторых фирм, трестов, концернов и даже целых стран прин­ ципы неологии и адаптации стали основой, на которой быстрыми темпами развивался промышленный потенциал. Используются все дозволенные и недозволенные приемы, включая массовую закупку патентов и промыш­ ленный шпионаж, который столь же древен, сколь и сама техника. Люди крали огонь во многих его разновидностях (в том числе боевой «грече­ ский огонь»), шелковичных червей (в шляпе под живыми цветами), секре­ ты голубого китайского фарфора и стали (и получали за это дворянские титулы), таблицы тригонометрических функций (для определения место­ нахождения кораблей в открытом море), разбирали по бревнышку враже­ ские корабли (так древние римляне создали собственный флот) и даже охотились за технологией горькой взбитой пены (французские пивовары конца прошлого века «мстили» за поражение 1870 г. распространением высококачественного напитка, названного ими «пивом национального ре­ ванша», или «французским пивом»).

Принцип мультипликации (от латинского «умножение») заключается в умножении функций и деталей системы, причем умноженные системы остаются подобными друг другу, однотипными. К мультипликации отно­ сятся не только приемы, связанные с увеличением характеристик (гипербо­ лизация), но и с их уменьшением (миниатюризация); в любом случае муль­ типликация характеризует изменение параметров систем в 2 раза и более.

Гиперболизация и миниатюризация как методы мультипликации не­ осознанно используются с древнейших времен. Пример тому — величест­ венные храмы Баальбека, гигантские статуи Зевса-громовержца, много­

тонные изваяния острова Пасхи, огромные рисунки в пустыне Наска и ба­ рельефы на скалах Ассирии, Царь-пушка и Царь-колокол, современные телевизионные башни и небоскребы. А рядом с этим миниатюрная мозаи­ ка, греческие геммы.

Принцип дифференциации (от латинского «различие») — разделение функций и элементов системы: ослабляются функциональные связи меж­ ду элементами, повышается степень их свободы, разносятся этапы произ­ водства, конструкции и рабочие процессы в пространстве и во времени.

Это чаще всего дробление формы различными приемами, например, отказ от замкнутых объемных и переход к формам открытым, разделение системы на объемную и необъемную части и вынесение одной из частей за пределы ограничивающей зоны (телевизор с дистанционным управлением).

Чаще всего оперируют с массой системы и со свойствами применяе­ мых материалов и рабочих процессов: разделяют систему на две части — «тяжелую» и «легкую», передвигают только часть системы; удаляют части, ставшие лишними после разделения (железобетонные шпалы из двух поло­ винок, связанных стальной трубой, двутавр); составляют систему из заве­ домо неравнопрочных элементов, создают «местное качество» (пластмас­ совые крышки, армированные проволокой); дробят технологический про­ цесс на ряд ступеней; разделяют твердые, жидкие или газообразные тела на части, дезинтегрируют уголь, глины, гипс, соль, формовочные смеси, очи­ щают газы от пыли и сажи; выделяют единственно нужное качество.

Принцип может быть проиллюстрирован разделением «перегород­ ками» движущегося потока на два или несколько потоков (энергии воды, информации и др.); разделением системы на части, соединенными гибки­ ми связями (поезд, цепочки плотов на буксире, высокоэффективные на небольших речках гирляндные продольные и поперечные гидротурбин­ ные установки); разделением системы на части с тем, чтобы приблизить каждый из разделенных элементов к рабочему месту (автомобиль, каждое колесо которого имеет тяговый электродвигатель); применением «развер­ нутых» кинематических и силовых схем, обеспечивающих максимальную обозримость и доступность элементов системы; растягиванием системы: удалением друг от друга ее элементов; усложнением систем.

Приемы целиком построены на методах секционирования и агрега­ тирования. Если при проектировании бытовой аппаратуры, транспорта и

др. методы агрегатирования и унификации рассматриваются разработчи­ ком как облегчающие производство самих этих устройств, то при проек­ тировании станков, оборудования те же методы трактуются, прежде всего, в плане облегчения производства других изделий. Вот почему методы аг­ регатирования в приложении к технологическому металлообрабатываю­ щему оборудованию следует отнести к принципам интеграции. В прило­ жении ко всем остальным конструкциям, машинам и механизмам (транс­ порт, радиоаппаратура и пр.) их относят к способам дифференциации.

Отделение мешающей части; мешающего свойства, локализация «вредного» элемента системы: защита при облучении рентгеновскими лу­ чами всех частей тела, кроме просвечиваемых; различные мероприятия по звукоизоляции, шумозащите, взрывобезопасности (шахтерская лампа Хемфри Дэви, в которой пламя изолировано от внешней среды сетчатым цилиндром из медной проволоки).

Асимметрию как прием могут характеризовать тиски со смещенны­ ми губками; неравномерность расположения фар автомобиля, что защи­ щает шоферов встречных машин от «ослепления».

Принцип интеграции (от латинского «цельный») — в объединении, со­ вмещении, сокращении и упрощении функций и форм элементов и системы в целом: сближаются элементы производства, конструкции и рабочие про­ цессы в пространстве и во времени. Принцип интеграции обычно противо­ поставляют принципу дифференциации, но они имеют много общего. На­ пример, экранирование, изоляция, локализация части системы относятся к дифференциации. Те же приемы экранирования, изоляции, локализации, отнесенные к системе в целом, характеризуют уже принцип интеграции.

Формы интеграции могут быть различны, диапазон приемов широк — от простейшего механического соединения, сплетения, скрепления, сме­ шивания (А. Нобель изобрел динамит, смешав жидкий нитроглицерин с пористым пироксилином), встраивания, сплавления до высших форм сра­ щения, симбиоза технических систем с живыми организмами. Система может объединять 2 , 3,4 и более исходных элементов в различных комби­ нациях — старое со старым, старое с новым, новое с новым.

Примеры: насос+лампа=примус, паяльная лампа; насос+полая игла=медицинский шприц; насос+сушильный шкаф=вакуум-сушилка; телега+паровой котел=паровая повозка Ж. Кюньо.

Принцип инверсии (от латинского «переворачивание», «перевертыва­ ние», «перестановка») —в обращении функции, формы и расположения эле­ ментов и системы в целом. Принцип этот труден в использовании, он требует от исполнителя незаурядного творческого остроумия, но весьма: эффективен по результатам. Этот принцип включает в себя следующие действия и приемы:

обращение, «выворачивание» формы наизнанку, отказ от тради­ ционной формы (некруглые валы);

отказ от требуемой, казалось бы, и наращиваемой твердости и жест­ кости (гибкий тонкий вал паровой турбины взамен утолщенного);

преобразование одних физических величин в другие (телефон, ра­ дио, электроизмерительная аппаратура), выполнение конструкций прозрачными и т.д.;

поглощение энергии.

Конструкция перевертывается вверх ногами, выворачивается наиз­ нанку (швейцарский токарный станок, в котором направляющие располо­ жены не ниже, а выше обрабатываемой детали, что облегчает отвод стружки), движущиеся элементы конструкции оказываются неподвижны­ ми, и наоборот (П. Яблочков в своей лампе расположил угольные элек­ троды рядом и параллельно — отпала необходимость тонкого механизма сближения электродов по прямой, во время горения; аэродинамическая труба, где движется не самолет, а воздух; роликовые стенды для обкатки на месте велосипедов, машин, гусеничных повозок).

«Дорогая» долговечность заменяется «дешевой» недолговечностью, объект изменяется так, чтобы он использовался разово —одноразовые шприцы, посуда, упаковка для молочных продуктов, соков, бумажные салфетки и платья и т.д. (Данный прием при разработке нестандартного оборудования весьма ограничен.)

Перечислим еще ряд приемов инверсии:

отказ от высокой точности работы машины и стабильности ее па­ раметров;

изменение направления движения на противоположное (граммо­ фонные пластинки Э. Берлингера проигрывались от центра к краю, французская фирма братьев Патэ предложила проигрывать от края к центру —появились патефоны);

обращение вреда в пользу (использование вредных факторов, от­ ходов вещества и энергии для получения дополнительного поло­ жительного эффекта), обратная связь;

применение заведомо неудобного инструмента (резиновые шипы на особо ответственных ручках заставят приостановиться и задуматься оператора перед управляющим действием), заведомо неудобной ме­ бели (твердые стулья сокращают время заседаний на 30-40%);

«клин клином» (устранение вредного фактора за счет сложения с другим вредным фактором — глушение шума шумом, сдвинутым по фазе);

«перегибание палки» (усиление вредного фактора до такой степе­ ни, чтобы он перестал быть вредным, — шум ультразвука), допу­ щение того, что считается недопустимым. Последние два приема могут быть эффективно использованы и для инверсии ряда выше­ перечисленных групп показателей.

Принцип импульсации (от латинского «толчок», «побуждение к чемулибо», «стремление», «возбуждение») охватывает группу конструкторскоизобретательских методов и приемов, связанных с прерывностью проте­ кающих процессов. Импульс может повторяться периодически, апериоди­ чески, но может быть и единичным, например, импульсно нарастает ско­ рость протекания действия, и в результате вредные силы или опасные ста­ дии процесса преодолеваются на большой скорости (прием проскока). Вы­ являются во времени с разной периодичностью разные группы показателей.

Исчезает, выпадает из процесса форма, объем, чтобы затем снова восстановиться, как это и бывает, например, с различными надувными конструкциями. Импульсами возникают или изменяются масса, усилия и другие характеристики материалов (ловушки для зверей, срабатывающие под действием массы животных, различные торговые автоматы — под дей­ ствием массы забрасываемых монет; закрепление деталей при шлифова­ нии с помощью электромагнитов или вмораживанием в лед, различные виды дискретного уравновешивания и взвешивания тел).

Примеры импульсации:

лук со сдерживаемой тетивой, ручной домкрат, шагомер, после­ довательное включение в работу ступеней ракетоносителя, выво­ дящего на орбиту спутник, взрывные работы, стрельба;

подъем и опускание кузовов в грузовиках-самосвалах; отброс отра­ ботанных ступеней ракеты, различные испытательные вибростенды;

использование резиновых матов и пружин для смягчения ударов, различные буферные устройства в поездах и автомобилях, гидро­ демпфирование колебаний;

складная мебель, приспособления для открытия и закрытия две­ рей железнодорожных и трамвайных вагонов; действие бумеран­ га, различные виды возвратно-поступательных движений (стро­ гальные и долбежные станки);

катапультирование летчика (необходимость в учете человеческо­ го фактора появляется не все время, а периодами, когда появляет­ ся у системы обслуживающий персонал).

Принцип динамизации предполагает, что характеристики, параметры всей системы или ее элементов должны быть изменяющимися и опти­ мальными на каждом этапе процесса или на новом режиме. Изменения должны происходить постоянно, плавно и не быть ступенчатыми или фиксированными во времени. Меняются длина, высота, площадь, объем, пропорции, форма, и все это обусловлено, скажем, ростом системы или ее растворением. Меняются масса, агрегатное состояние, температура, цвет основного материала и покрытия (как сигнал об изменении температуры детали). Регулируется мощность электроэнергии, подаваемой в зависимо­ сти от нужд потребителя.

Наглядно принцип динамизации демонстрируют следующие примеры:

функционирование пружинных, водяных и песочных часов;

технические системы, работоспособные и устойчивые только в движении (гироскопы, велосипеды);

плавающие, качающиеся конструкции переменной жесткостиоболочки, тонкие пленки;

«нефтяные червяки» — гибкие эластичные танкеры из синтетических материалов, плавно скользящие по бурному океану за буксиром;

отдыхающие, «засыпающие» системы (отключение питания мо­

нитора компьютера при ждущем режиме).

Методы и приемы «непрерывности полезного действия» требуют, чтобы работа велась непрерывно и все элементы системы находились все время под полной нагрузкой (конвейеры), чтобы устранялись холостые и

промежуточные ходы, а прямолинейное возвратно-поступательное дви­ жение заменялось более выгодным непрерывным вращательным. К этой же группе приемов относится изобретение колеса.

Назовем основные из рассматриваемых приемов:

постоянно опережающая, так называемая динамическая стандар­ тизация;

непрерывный следящий контроль за работой системы (самолет, корабль, спутник), автопилоты, авторулевые;

различные виды комплексного динамического искусства на про­ изводстве с использованием цвета, света, музыки, запахов, микро­ климата.

Принцип аналогии (от греческого «соответствие») реализуется оты­ сканием и использованием сходства, подобия систем (предметов и явле­ ний), в целом различных. Наиболее «крупные разновидности» принципа — технология, биоаналогия и аналогия образная.

Механизмы и принципы живой природы копировались и использова­ лись в технике издавна. К биоаналогии могут быть отнесены приемы антропоморфизации (подобие человеку в целом или его части, например, руке — ковшовый экскаватор), мимикрии (маскировочные приемы), реге­ нерации, протезирования, различные метаморфозы и псевдоморфозы (ес­ ли они копируют явления живой природы) и др. Приведем примеры ис­ пользования принципов живой природы:

башни из металлоконструкций, повторяющие структуру волокон берцовой кости, самозатачивающиеся многослойные резцы (про­ образ — зубы и когти кошки, в которых твердость слоев возрастает с глубиной);

покрытие корпусов подводных лодок, аналогичное структуре ко­ жи дельфина;

сотовые сварные панели, в 2-3 раза снизившие вес несущих конст­ рукций, лепестковые покрытия крупных сооружений (стадионов).

В процессе творческого мышления широко используют метод анало­ гии, который позволяет переносить некоторые свойства одних объектов на другие. Этот метод может быть представлен следующим образом. Если явле­ ния А и В обладают некоторыми свойствами a, b, с, d и известно, что явление А, кроме того, обладает еще и свойством е, то можно сделать вывод, что и

явление В может обладать тем же свойством е. Основанием для такого выво­ да является положение о том, что свойства любого материального объекта или явления существуют не изолированно друг от друга, а находятся во взаимосвязи и взаимозависимости. При этом изменение одного признака или свойства обычно сказывается и на других его признаках и свойствах.

Идеализация — это представление идеального решения, от которого следует отталкиваться. Отказ от абсолютно полного решения задачи для данной системы делает ее решение менее трудным — глобус в виде легко­ выполняемого 20-гранника, который к тому же может быть развернут в плоскую географическую карту.

Примеры использования принципов идеализации:

алмазные фильтры для вытягивания тончайшей проволоки, хи­ рургический инструмент для операций на глазном яблоке и даже для препарирования клеток;

увеличили размеры ножа — получили саблю, а топора — гильотину, большие хозяйственные вилы повторила в миниатюре вилка на нашем столе и т.д.

Любой переход от модели к реальной конструкции и обратно может быть отнесен к мультипликации. «Возвеличивание» технического объекта до предельно возможных размеров (что вообще-то характеризует прибли­ жающееся вырождение конструкции) дало огромное количество новых технических устройствгигантские экскаваторы, турбины, самосвалы, огромные прессы и станки, прокатные станы, воздушные и морские лай­ неры, дирижабли-цеппелины.

Контрольные вопросы

1 . Назовите основные группы приемов, предложенные Р.П. Повилейко.

2.В чем заключен принцип неологии?

3.В чем суть принципа адаптации?

4.В чем заключены принципы мультипликации и дифференциации?

5.В чем суть принципов интеграции и инверсии?

6. В чем суть принципов импульсации и динамизации?

7. Раскройте содержание принципов аналогии и принципов живой природы.

8 . В чем заключен принцип идеализации?


Творческий процесс — это совокупность трех составляющих (Рис. 4.1):
Творчество принято определять как «полет» мысли за пределы извест-
ного (в область фантастики). Оно дополняет знания и способствует созданию
вещей, которые не были известны ранее. Творческой личности присущи ог-
ромная любознательность и стремление создать что-то необычное, используя
не традиционный, а оригинальный путь решения. Конструктор с творческим
мышлением обычно убежден, что стояшая перед ним задача всегда имеет
оригинальное решение.
Наилучшей основой дтя рождения творческих идей является личный
опыт. Ценность личного опыта состоит в том, что он всегда с нами и при не-
обходимости им легко воспользоваться. Знания, полученные на основе лич-
ного опыта, называют активными. Пассивные знания дает косвенный опыт..
Это чтение, слушание лекций, размышления.
Человек с творческими наклонностями затрачивает много времени на
приобретение личного опыта. Для этого ему приходится много наблюдать,
копаться в различных механизмах, изучать работу многочисленных совре-
менных изделий. Такой человек всегда имеет представление о потребностях
общества в устройствах и приспособлениях, которые экономят время, облег-
чают труд и создают комфорт.
Творчество требует внутренней дисциплины. Конструктор с творче-
скими наклонностями продолжает решение трудной задачи до тех пор, пока
такое решение не будет найдено.
Инженерное творчество ближе к изобретательству, чем к научному ис-
следованию.
Управление творческим воображением. Успеха в творчестве чаще
всего добиваются лица, способные дать волю своему- воображению, но при
этом умеющие своевременно «вернуть его на землю». Творческое воображе-
ние можно заставить трудиться, если стремиться достичь невозможного, вы-
работав при этом иммунитет против критики типа «это не будет работать».
Обычно решения, найденные с помощью имеющихся технических
средств, являются временными и часто служат источником новых проблем.
Творческий процесс
Творчество Управление творческим
Формирование
идеи
воображением
Рис. 4.1. Составляющие творческого процесса

Например, загрязнение воздушной среды — это побочный продукт индуст-
риализации государства; безработица — это следствие автоматизации произ-
водства и т.д. Существующими методами никогда не удается получить при-
емлемых решений тех проблем, которые имеют место быть.
Управление творческим воображением построено таким образом, что
наше воображение получает возможность найти выход из возникшего тупи-
ка, а затем вернуть мысль к реальной действительности. Этим методом мож-
но отыскать долгосрочные решения многих существующих в настоящее вре-
мя проблем.
Формирование идей. Любую творческую идею, как правило, выделяют
из большого числа менее значительных идей. Если рассматривается доста-
точно большое число возможных решений задачи, то вероятность отыскания
действительно творческого ее решения возрастает.
Процесс, посредством которого это достигается, называется формиро-
ванием идей. Для отыскания действительно полезных вариантов решения за-
дачи требуются тщательность, творческое воображение, внутренняя дисцип-
лина.
4.1. Способы формирования идей
Одним из наиболее старых и, к сожалению, малоэффективных спосо-
бов формирования идей является метод проб и ошибок. Этот метод, несмот-
ря на свою малую эффективность, лежит и в основе решения изобретатель-
ских задач. Заключается метод в последовательном выдвижении и рассмот-
рении всевозможных идей решения задачи. При этом всякий раз неудачная
идея отбрасывается, а вместо нее выдвигается новая. Правил поиска нужной
идеи нет. Нет и определенных правил оценки идей, т.е. пригодна или не при-
годна идея, заслуживает она внимания или нет — об этом приходится судить
субъективно. Ключом к решению задачи может оказаться любая идея, даже
самая дикая.
По мере развития технических знаний формировались представления о
том, что в принципе возможно и что невозможно. Появилась возможность
фильтрации, «очистки от мусора» идей: конструктор рассматривает варианты
решения, отбрасывая те из них, которые кажутся ему неудачными.
Усиление степени фильтрации идей — в этом главная тенденция исто-
рического развития метода проб и ошибок.
Проверка идеи в методе проб и ошибок осуществляется только путем
физического эксперимента. В настоящее время физические эксперименты
заменяются мыслительными или виртуальными (обычно при помощи ЭВМ).
Последние проходят намного быстрее, в этом их преимущество. Однако
мыслительные эксперименты субъективны, они не защищены от психологи-
ческих помех. Кроме того, мыслительные эксперименты, в отличие от физи-
ческих, как правило, не сопровождаются неожиданными побочными откры-
тиями, обнаружением непредвиденных ранее явлений и эффектов.

Метод проб и ошибок наиболее эффективен при решении простых за-
дач. При решении сложных задач приходится перебирать множество всевоз-
можных вариантов. Поэтому- путь к правильному решению может растянуть-
ся на долгое время. При этом правильное решение вообще можно не заме-
тить или заметив, неверно оценить, счесть неудачным.
Темпы развития техники зависят, прежде всего, от появления и реали-
зации принципиально новых машин, приборов, процессов. Для их создания
нужны сильные нетривиальные дикие идеи. Но именно здесь метод проб и
ошибок начинает интенсивно «пробуксовывать».
Схема метода проб и ошибок приведена на рисунке 4.2. Точкой пока-
зано положение решения задачи (идея). Вектор ВИ показывает направление
исходного (начального) движения при поиске идеи. Буквами ПК обозначена
т.н. поисковая концепция. В направлении ПК осуществляется каждое новое
движение при поиске идеи, если предыдущее было неудачным.
* Решение
Рис. 4.2. Схема, отображаюшая метод проб и ошибок:
ПК — поисковая концепция; ВИ — вектор инерции
Слабость метода проб и ошибок заключается еше и в том, что на пер-
вый взгляд кажется, что пробы при поиске идеи беспорядочны. Но в этом
беспорядке есть своя система: пробы ведутся по линии наименьшего сопро-
тивления. Легче всего пробовать в привычном направлении и конструктор,
сам того не замечая, идет туда, где «дорога более накатана» (и где, поэтому-,
вряд ли можно найти новое). При новой поисковой концепции возобновля-
ются попытки как бы перепрыгнуть через барьер, тогда как можно было
«пойти в обход».
Метод проб и ошибок и основанная на нем организация творческого
труда пришли в противоречие с требованиями современной научно-
технической революции.
Нужны новые методы управления творческим процессом, способные
резко уменьшить число пустых проб. И нужна новая организация творческо-
го процесса, позволяющая эффективно применять новые методы.
К способам формирования идей относится метод мозгового штурма
(мозговой атаки). Метод изобретен в 1939 году- основателем института твор-
ческих методов обучения А. Осборном (г. Буффало, США).

История возникновения этого метода такова.
В годы второй мировой войны А. Осборн командовал одним из мор-
ских судов. Однажды его судно везло груз в Европу и оказалось без надеж-
ной охраны. В это время быта получена радиограмма о готовящемся нападе-
нии на судно немецких подводных лодок. А. Осборн собрал команду судна
на верхней палубе, обрисовал ситуацию и попросил каждого высказать свою
версию защиты от возможного торпедного нападения на судно. Один из мат-
росов предложил всей команде встать вдоль борта, к которому- будет при-
ближаться торпеда, и дружно дуть на торпеду, чтобы «отдуть» ее в сторону-.
На этот раз встреча с подводными лодками не оказалась роковой, но идея,
высказанная матросом, быта принята во внимание и оказалась плодотворной.
Вернувшись на базу, А. Осборн по разработанным им чертежам изготовит
мощный вентилятор, создающий мощный направленный поток воды. Этим
вентилятором в одном из рейсов удалось « отдуть» вражескую торпеду от
борта судна.
Так у А. Осборна родилась идея создания метода коллективного поиска
идей для устранения затруднительных ситуаций.
После окончания войны А. Осборн разработал метод мозгового штурма
и создал свою школу- подготовки изобретателей и рационализаторов.
В США было проведено большое число сеансов мозгового штурма и в
самых различных областях деятельности, и почти все они оказались успеш-
ными.
Мозговой штурм — это метод получения новых идей путем творческо-
го сотрудничества отдельных участников организованной группы. Образова-
ние термина «Мозговой штурм» связано с тем, что группа участников, как
единый мозг« штурмует» творческие решения рассматриваемых проблем.
Это делается энергично, при этом все участники сосредоточивают свое вни-
мание на решении одного и того же вопроса. Практика показывает, что наи-
лучшие результаты получают, когда группа в составе 5… 10 человек работает
не более часа. Для проведения сеанса мозгового штурма необходимо наличие
или присутствие стенографистки. Один из участников должен первым пред-
лагать идеи «для затравки». Им может быть руководитель группы.
Основа метода мозгового штурма состоит в следующем: каждая вы-
сказанная идея базируется на другой, комбинируется с ней и рождает сле-
дующую. В результате возникает поток идей, который и приводит к решению
поставленной задачи.
Основными положениями метода мозгового шту рма являются:
— Недопустимость критики идей. Об этом участники сеанса преду-
преждаются в его начале. Если происходит нарушение, то наруши-
тель получает замечание или его просят уйти. Критика обычно при-
водит к насмешкам, нарушающим творческий процесс.
— Свободное выражение идей. Чем шире идея, тем лучше. Идея может
быть банальной.

— Чем больше идей, тем лучше. Вероятность получения одной или
большего числа действительно важных идей пропорциональна об-
щему числу высказанных идей.
— Обмен мыслями и сочетание идей. Участники сеанса должны ста-
раться развивать идеи своих коллег, пытаться объединять некоторые
идеи в новых комбинациях.
Метод наглядного представления заданной функции. Этот метод
формирования идей предложен англичанином Тейлором. Метод является
промежуточным звеном между постановкой задачи и ее решением. Для по-
нимания метода рассмотри примеры.
Пример первый.
Ставится задача разработать новую конструкцию газонокосилки. Для
решения задачи конструктор естественно изучает устройство существующих
газонокосилок. При этом он может принять решение не разрабатывать но-
вую, а усовершенствовать существующую газонокосилку.
Постановка той же задачи, но с упором на заданную функцию выгля-
дит так: разработать метод и далее устройство для подрезки травы. При
такой постановке задачи разработчик думает о том, как осуществить задан-
ную функцию, а необходимое для этого оборудование как бы отодвигается
на второй план. Оборудование в такой постановке задачи рассматривается
как средство для реализации заданной функции.
Пример второй.
Поставленная перед конструктором задача требует разработать новый
ключ для открывания консервных банок. Следуя методу наглядного пред-
ставления заданной функции, эта задача формируется следующим образом:
разработать метод извлечения содержимого из консервных банок.
В целом метод наглядного представления предполагает изображение
заданной функции, разработку способа реализации заданной функции и соз-
дание на их основе соответствующего устройства.
К способам формирования идей относится т.н. метод ассоциаций. Ас-
социация как связь идей может дать наибольший эффект только в том случае,
когда творческое воображение имеет возможность обращаться к другим иде-
ям, при этом одна идея возникает на основе другой. Например, человек, на-
блюдая, слушая, пробуя на вкус или осязая нечто, доступное ему в данный
момент, может одновременно представлять себе что-то другое, сходное с
тем, что он непосредственно воспринимает.
Человек, способный предложить большое число идей за единицу вре-
мени, имеет больше шансов выдать действительно ценные идеи.
Обдумывание вариантов решения задачи наиболее продуктивно тогда,
когда человек выполняет работу, не требующую умственного напряжения:
работает в поле, ожидает автобус и т.п. Если в голову приходит действитель-
но оригинальная идея, ее необходимо зафиксировать как можно быстрее, ибо

она может оыть заоыта, как только человек начнет размышлять над чем-
нибудь другим.
Следующим методом формирования идей является метод коллектив-
ного блокнота. В этом методе совмещаются индивидуальный процесс вы-
движения идей с коллективной их оценкой и доработкой.
Участникам поиска идеи выдают блокноты, в которых в самых общих
чертах изложено содержание проблемы. Наряду с этим, в блокноте приведе-
ны дополнительные материалы, помогающие участнику вникнуть в пробле-
му, воспользоваться необходимой специальной литературой. А затем — сво-
бодный поиск, который может продо.лжаться месяц и более. В продолжение
поиска участник не расстается с блокнотом и записывает в него все относя-
щиеся к проблеме мысли.
В коние срока он расставляет выработанные решения по приоритетно-
сти. Блокноты всех участников сдаются координатору, который готовит
обобщающий документ, выносимый на обсуждение всех участников поиска.
Методом формирования идей, который особенно эффективен при по-
иске неисправностей и решении сложных задач, является т.н. сжнсание б
роль (эмпатия). При его использовании необходимо, чтобы человек, заня-
тый поиском, ставил себя на место рассматриваемой веши, идеи или устрой-
ства. Отвечая на собственные вопросы, этот человек должен представлять
себе, что он стал бы делать в этом случае.
Методом эмпатии активно пользуются при проверке эффективности
идеи: д.ля этого один человек становится «идеей», а другие задают ему наво-
дяшие вопросы, как защищающие, так и критикующие эту идею.
Метод можно использовать для проверки возможностей сбыта изделия:
несколько инженеров или руководителей предприятий берут на себя роль
покупателей и критически оценивают это изделие или обдумывают все при-
чины возможной коммерческой неудачи своего проекта.
Остановимся также и на т.н. «методе обратного мозгового штурма».
В основе метода лежит закон перехода к новым образцам техники через вы-
явление и устранение недостатков в сушествуюшем поколении технических
объектов при наличии необходимого научно-технического потенциала. Та-
ким образом, «метод мозгового штурма» предполагает прямое создание но-
вой техники, а «метод обратного мозгового штурма» — создание новой тех-
ники через модернизацию существующей.
При создании изделия, значительно улучшенного по сравнению с су-
ществующим, решаются 2 задачи:
1. выявление в существующих изделиях наибольшего числа недостат-
ков;
2. максимальное устранение этих недостатков во вновь разрабатывае-
мом изделии.
Полный список недостатков состоит из двух частей:

— недостатки, обнаруженные при изготовлении, эксплуатации, ремон-
те и утилизации выпускаемых изделий;
— недостатки, которые возникнут в обозримом будущем у вновь раз-
рабатываемого изделия.
Условие задачи для обратного мозгового штурма должно содержать
краткие и достаточно исчерпывающие ответы на следующие вопросы:
— Что представляет собой технический объект, который необходимо
улучшить?
— Какие известны недостатки объекта, связанные с его изготовлением,
эксплуатацией, ремонтом и т.д.?
— Что требуется получить в результате обратного мозгового штурма?
— На что следует обратить особое внимание?
Изложение по первому пункту целесообразно сопроводить наглядным
эскизом, макетами, слайдами.
По второму пункту информация наиболее полно и объективно может
быть собрана у изготовителей, пользователей, наладчиков и ремонтников.
По третьему пункту мозговой штурм должен дать максимально полный
список недостатков и дефектов у рассматриваемого изделия. Во время сеанса
обратного мозгового штурма участники должны угадать все будущие недос-
татки на 10…20 лет вперед, чтобы полученный полный список недостатков
обеспечивал наиболее дтительную конкурентоспособность созданного изде-
лия.
По последнему пункту необходимо указать, в каком направлении осо-
бенно нетерпимы недостатки и дефекты, такие, как прочность определяющих
деталей, надежность работы системы, экономия жидкого топлива, охрана ок-
ружающей среды и т.п.
Правила дтя участников сеанса обратного мозгового штурма — то же,
что и для участников прямого мозгового штурма.
4.2. Содержание творческого процесса
Творческие идеи, как правило, не возникают спонтанно. Они чаще по-
являются у людей любознательных. Творчество начинается с внимания к де-
талям самого процесса, которые обычно игнорируются. Многие считают, что
только упорядоченный процесс обеспечивает творческое решение проблемы,
создание нового устройства, появление новой идеи. Однако какой-либо фор-
мулы творчества не существует. То, что целесообразно в одном случае, мо-
жет оказаться нецелесообразным в другом. Важно, чтобы конструктор имел
верное представление о творческой стороне умственной деятельности.

ЭТАПЫ ТВОРЧЕСТВА
Этап 1. Беспокойство и осознание задачи. Часто творчество начина-
ется с того, что в определенной ситуации человек сталкивается с чем-то та-
ким, что вызывает у него раздражение или беспокойство. Такая ситуация
ставит перед ним определенную проблему, заставляет взяться за ее решение
и предпринять некоторые шаги (говорят, потребность — мать изобретения, но
только деятельность рождает изобретателя).
Этап 2. Подготовка. Подготовительный этап- это период сознатель-
ной и направленной умственной деятельности. Этот этап требует самой вы-
сокой дисциплины ума. На этом этапе очень подробно исследуются все воз-
можные решения и их различные сочетания, способные привести к удовле-
творительному результату. Часто проблема решается уже на этом этапе. Если
же решение получить не удается, то во всяком случае конструктор знакомит-
ся с задачей в мельчайших подробностях.
Этап 3. Вынашивание идеи. Теперь мозг уже полностью насышен все-
возможными вариантами, но еще не способен видеть творческую идею. Он
продолжает работать над поиском решения, даже если необходимо отказать-
ся от этой задачи и перейти к выполнению другой. Этот этап характеризуется
началом непроизвольной мыслительной работы над решением задачи. Про-
блеме дается возможность «дозревать» в течение определенного времени, ко-
гда мозг на уровне подсознания проверяет различные « забытые» комбина-
ции.
Этап 4. Озарение. Озарение имеет место, когда творческая идея или
оригинальное решение приходят мгновенно, обычно во время отдыха или
выполнения другой работы, совершенно не связанной с решением данной за-
дачи.
Этап 5 . Проверка. Творческая идея найдена. Теперь необходимо ее
оценить и решить, действительно ли она является решением задачи. Для та-
кой оценки необходимы данные, подтверждающие ценность идеи. В этом
можно убедиться путем анализа, с помощью эксперимента, а иногда, опира-
ясь на мнение признанных авторитетов. Этот процесс часто требует большо-
го напряжения.
Данный этап является последним и наиболее важным этапом творче-
ского процесса.
4.3. Препятствия творчеству
При конструировании изделий возникают некоторые препятствия, ме-
шающие творческому подходу к их созданию. Эти препятствия могут быть
как личного, так и организационного плана.

КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ВОЗМОЖНЫХ ПРЕПЯТСТВИЙ
Отсутствие гибкости. При ознакомлении с некоторыми предметами
или концепциями часто имеет место неизменное представление относительно
их функций. Это ограничивает ценность этих предметов. Например, канце-
лярская скрепка — это и дырокол, и звено цепочки, и хорошая отмычка.
Сила привычки. Имеется в виду использование прежнего образа мыш-
ления, прежних методов и приемов при решении новых проблем. Устано-
вившийся подход приводит к тому, что новые проблемы решаются по старо-
му, старыми методами.
Узкопрактический подход. Вместо всестороннего обдумывания про-
блемы, сразу переходят к фактам и тем самым берутся за ее непосредствен-
ное решение. Преждевременный упор на детали проблемы без рассмотрения
вариантов исключает всякую возможность творчества.
Чрезмерная специализация. Чрезмерная специализация, например,
образования, может настолько ограничить кругозор, что технические позна-
ния инженера в его понимании реального мира будут неглубокими. Это об-
стоятельство не способствует поиску идей, лежащих на стыке различных
дисциплин.
Влияние авторитетов. Часто инженеры и студенты находятся под
влиянием суждений и методов признанных авторитетов. Однако творческие
идеи не нуждаются в поддержке авторитетов. Такие идеи являются ориги-
нальными и возникают в результате самовыражения автора.
Боязнь критики. Чем сильнее творческие способности человека, тем
необычнее идеи рождаются у него в голове. Если конструктор постоянно ду-
мает о приемтемости его идей другими специалистами, то это может пода-
вить в нем творческое начало (есть выражение: любая идея имеет право на
жизнь).
4.4. Как убеждать в правильности своих идей
При обсуждении новой идеи сталкиваются не только с беспристраст-
ным мнением, но и с консерватизмом, боязнью перемен и перестраховкой.
Конструктор поэтому должен проявлять выдержку и стремиться к тому, что-
бы его идея вызвала интерес и была принята. Томас Эдисон однажды сказал:
«Общество никогда не бывает готовым к тому, чтобы принять какое-то изо-
бретение. Каждая новая вещь встречает сопротивление, и изобретателю тре-
буются годы, чтобы люди начали слушать его, и еще годы, чтобы внедрить
это изобретение».
При обсуждении идеи конструктор должен иметь ответ на любой из
вопросов типа:
— Сколько будет стоить изделие?
— Будет ли оно иметь спрос?

Последнее изменение: среда, 25 марта 2020, 14:09

Человечество берет свое начало несколько тысяч лет назад. И на протяжении всего этого времени оно неустанно развивается. Причин на это было всегда много, но без изобретательности человека это просто не представлялось бы возможным. Метод проб и ошибок был и является в настоящее время одним из основных.

метод проб и ошибок

Описание способа

Четко зафиксированного в исторических документах применения данного метода мало. Но, несмотря на это, он заслуживает особого внимания.

Метод проб и ошибок – это способ, при котором решение задачи достигается подбором вариантов до тех пор, пока результат не станет правильным (например, в математике) или приемлемым (при изобретении новых методов в науке).

Человечество всегда пользовалось данным методом. Ориентировочно век назад психологи пытались найти общее между людьми, которые использовали данный способ познания. И им это удалось. Человек, который ищет ответ на поставленную задачу, вынужден подбирать варианты, ставить эксперименты и смотреть на результат. Это продолжается до тех пор, пока не приходит озарение по данному вопросу. Экспериментатор выходит на новую ступень мышления в данном вопросе.

Метод в мировой истории

Одним из самых известных людей, кто применял данный способ, был Эдисон. Все знают его историю изобретения лампочки. Он экспериментировал до тех пор, пока не получилось. Но Эдисон усовершенствовал данный метод. При поиске решения он разделял задачи между людьми, которые работали на него. Соответственно материала по теме получалось намного больше, чем при работе одного человека. И на основании полученных данных метод проб и ошибок имел большой успех в деятельности Эдисона. Благодаря этому человеку появились исследовательские институты, которые применяют, в том числе, и этот метод.

метод проб и ошибок в математике

Степени трудности

У данного метода есть несколько уровней сложности. Они были так разделены для лучшего усвоения. Задача первого уровня считается легкой, и на поиск ее решения затрачивается немного сил. Но и вариантов ответов она имеет не так много. С повышением степени трудности растет и сложность поставленной задачи. Метод проб и ошибок 5 класса – самый труднорешаемый и затратный по времени.

Необходимо учитывать, что при возрастании уровня сложности растет и объем знаний, которыми обладает человек. Чтобы лучше понимать, о чем идет речь, рассмотрим технику. Первый и второй уровни позволяют изобретателям ее усовершенствовать. На последней ступени сложности создается совершенно новый продукт.

Например, известен случай, когда молодые люди темой дипломной работы взяли труднорешаемую задачу из аэронавигации. Студенты не обладали такими же знаниями, как многие ученые, которые работали в данной области, но благодаря широкому спектру знаний ребят у них получилось найти ответ. И причем область решения оказалась в самом далеком от науки кондитерском деле. Казалось бы, что это невозможно, но это факт. Молодым людям было даже выдано авторское свидетельство на их изобретение.

Преимущества метода

Первым достоинством можно по праву считать творческий подход. Задачи методом проб и ошибок решаемые позволяют задействовать оба полушария головного мозга для поиска ответа.

Стоит привести в пример, как строились лодки. Раскопки показывают, как на протяжении столетий деталь за деталью менялась форма. Исследователи постоянно пробовали что-то новое. Если лодка тонула, то эту форму вычеркивали, если оставалась держаться на воде, то принимали это к сведению. Таким образом, в итоге было найдено компромиссное решение.

Если поставленная задача не слишком сложная, то данный метод занимает немного времени. У некоторых возникающих проблем может быть десять вариантов, один или два из которых окажутся правильными. Но если рассматривать, например, робототехнику, то в данном случае без применения других методов исследования могут затянуться на десятки лет и принесут миллионы вариантов.

Разделение задач на несколько уровней позволяет оценить, насколько быстрым и возможным представляется поиск решения. Это сокращает время для принятия решения. И при сложных задачах можно использовать метод проб и ошибок параллельно с другими.

решение задач методом проб и ошибок

Недостатки метода

С развитием технологий и науки данный метод начал терять свою популярность.

В некоторых областях просто нерационально создавать тысячи образцов, чтобы менять по одному элементу. Поэтому зачастую теперь используют другие методы, основанные на конкретных знаниях. Для этого стали изучаться природа вещей, взаимодействие элементов друг с другом. Стали использоваться математические расчеты, научные обоснования, эксперименты и опыт прошлого.

Метод проб и ошибок все так же отлично используется в творчестве. Но строить автомобиль таким способом уже кажется глупым и неактуальным. Поэтому теперь, при нынешнем уровне развития цивилизации, нужно в точных науках по большей части использовать другие методы.

Часто при рассматриваемом способе задача может описывать много совершенно незначительных вещей и не учитывать априори важные вещи. Например, изобретатель пенициллина (антибиотик) утверждал, что при правильном подходе лекарство могли изобрести лет на двадцать раньше его. Это поспособствовало бы спасению огромного количества жизней.

При сложных задачах часто бывают ситуации, когда сам вопрос лежит в одной области знаний, а его решение — совершенно в другой.

Не всегда исследователь уверен, что ответ вообще будет найден.

Автор метода проб и ошибок

Кто конкретно изобрел это способ познания, мы никогда не узнаем. Точнее мы знаем, что это явно был изобретательный человек, которым, скорее всего, руководило желание улучшить свою жизнь.

В древности люди были достаточно ограничены во многих вещах. Все изобреталось именно этим методом. Тогда еще не было каких-то фундаментальных знаний в области физики, математики, химии и прочих важных наук. Поэтому приходилось действовать наугад. Именно так добыли огонь, чтобы защищаться от хищников, готовить пищу и обогревать жилище. Оружие, чтобы добывать пропитание, лодки — для передвижения по рекам. Все было изобретено при столкновении человека с трудностью. Но каждый раз решаемая проблема приводила к более качественному уровню жизни.

Известно, что многие ученые использовали этот метод в своих трудах.

Однако именно описание метода и активное использование мы наблюдаем у физиолога Торндайка в конце девятнадцатого века.

метод проб и ошибок 5 класс

Исследования Торндайка

Пример метода проб и ошибок можно рассмотреть в научных трудах ученого-физиолога. Он ставил различные поведенческие эксперименты с животными, помещая их в специальные коробки.

Один из экспериментов выглядел приблизительно следующим образом. Кошка, помещенная в ящик, ищет выход. Сама коробка может иметь 1 вариант открытия: нужно было нажать на пружинку — и дверца распахивалась. Животное применяло много действий (так называемых проб), и большинство из них оказывались неудачными. Кошка так и оставалась в коробке. Но после некоторого набора вариантов животному удавалось нажать на пружинку и выбраться из ящика. Таким образом, кошка, попадая в коробку, с течением времени запоминала варианты развития событий. И выбиралась из ящика за более короткое время.

Торндайк доказал, что метод действителен, и хоть результат не линеен, но со временем, при повторении аналогичных действий, решение приходит практически моментально.

метод проб и ошибок математика 5 класс

Решение задач методом проб и ошибок

Примеров этого способа великое множество, однако стоит привести один очень интересный.

В начале двадцатого века жил известный конструктор двигателей для авиации Микулин. В то время наблюдалось огромное количество авиакатастроф из-за магнето, то есть искра зажигания через некоторое время полета исчезала. Много было экспериментов и размышлений о причине, но ответ пришел в совершенно неожиданной ситуации.

Александр Александрович встретил на улице мужчину с подбитым глазом. В тот момент к нему и пришло озарение, что человек без одного глаза видит намного хуже. Он поделился этим наблюдением с авиатором Уточкиным. Когда установили в самолеты второе магнето, количество авиакатастроф значительно уменьшилось. А Уточкин некоторое время выплачивал после каждого показательного полета Микулину денежные вознаграждения.

Применение способа в математике

Достаточно часто метод проб и ошибок в математике применяется в школах как способ развития логического мышления и проверки скорости поиска вариантов. Это позволяет разнообразить процесс обучения и внести элементы игры.

Часто можно встретить в школьных учебниках задания с формулировкой «реши уравнение методом проб и ошибок». В данном случае необходимо подбирать варианты ответа. Когда найден правильный ответ, он просто доказывается уже практически, то есть проводятся необходимые расчеты. В итоге мы удостоверяемся, что это единственно верный ответ.

Пример практической задачи

Метод проб и ошибок в математике 5 класса (в последних изданиях) часто фигурирует. Приведем пример.

Необходимо назвать, какие стороны могут быть у прямоугольника. При условии, что площадь (S) = 32 см, а периметр (P) = 24 см.

Решение данной задачи: предположим, что длина одной стороны 4. Значит и длина еще одной стороны такая же.

Получаем следующее уравнение:

24 – 4 – 4 = 16

16 делим на 2 = 8

8 см – это ширина.

Проверяем по формуле площади. S = A*B = 8*4 = 32 сантиметра. Как мы видим, решение верное. Так же можно вычислить и периметр. По формуле получается следующий расчет Р = 2* (А + В) = 2* (4 + 8) = 24.

В математике метод проб и ошибок не всегда отлично подходит для поиска решений. Зачастую можно использовать более подходящие способы, при этом затрачивается меньше времени. Но для развития мышления данный метод имеется в арсенале каждого педагога.

задачи методом проб и ошибок

Теория решения изобретательских задач

В ТРИЗ метод проб и ошибок считается одним из самых неэффективных. Когда человек попадает в необычную для него затруднительную ситуацию, то действия наугад, скорее всего, будут безрезультатными. Можно потратить много времени и в результате не добиться успеха. Теория решения изобретательских задач основана на уже известных закономерностях, и обычно используются другие методы познания. Часто ТРИЗ используют в воспитании детей, делая этот процесс интересным и увлекательным для ребенка.

Выводы

Рассмотрев данный метод, можно с уверенностью сказать, что он достаточно интересный. Несмотря на недостатки, он часто используется в решении творческих задач.

Однако не всегда он позволяет добиться нужного результата. Никогда исследователь не знает, когда стоит прекратить поиски или, может, стоит сделать еще пару усилий и гениальное изобретение появится на свет. Также непонятно, сколько времени будет затрачено.

Если вы решили использовать данный метод для решения какой-либо проблемы, то должны понимать, что ответ порой может находиться в совершенно неожиданной области. Но это позволяет взглянуть на поиск с разных точек зрения. Возможно, придется набросать несколько десятков вариаций, а может, и тысячи. Но лишь упорство и вера в успех приведут к нужному результату.

метод проб и ошибок пример

Иногда этот метод используют как дополнительный. Например, на начальном этапе для сужения поиска. Либо когда исследование было проведено многими способами и зашло в тупик. В этом случае творческая составляющая метода позволит найти компромиссное решение проблемы.

Метод проб и ошибок часто применяют в педагогической деятельности. Он позволяет детям на собственном опыте находить решения в различных жизненных ситуациях. Это учит их запоминать правильные типы поведения, которые приняты в обществе.

Художники используют данный способ для поиска вдохновения.

Метод стоит опробовать в обыденной жизни при решении проблем. Возможно, какие-то вещи предстанут вам по-другому.

Выясним, зачем нужна «технология решения задач»?

Вы можете справедливо сказать, что все мы каждый день, решая задачи без всякой технологии, справляемся с ними. Зачем нам какая-то «технология решения задач»?

Действительно, когда специалист решает известный ему тип задачи из области его знаний, то он это делает быстро и на профессиональном уровне. Этот рутинный процесс показан на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Процесс решения известного типа задачи

Другое дело, если перед специалистом стоит задача нового типа – ничего подобного он ни разу в жизни не решал. Он пытается ее решать, но «упирается в стенку», появляется непреодолимый барьер (рис. 1.2). Специалист не может получить решение потому, что ему не хватает знаний и опыта.

Рис. 1.2. Процесс решения неизвестного типа задачи

Давайте разберемся, как в этом случае обычно решают задачи?

Решение любых задач, а тем более, творческих, изобретательских, в нашем представлении связано с перебором большого количества вариантов (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Метод «проб и ошибок»

Попробовали решать задачу, двигаясь в одном направлении, – не вышло, попробовали чуть изменить направление, тоже не вышло. Вернулись в исходную точку и выбрали другое направление. Снова попытались решать задачу, и снова потерпели неудачу. И вот на какой-то пробе получили первое решение. Как правило, это решение достаточно низкого уровня. Оно чаще всего лежит на поверхности.

Обычно используют именно это решение. Реже процесс решения продолжается, и снова совершаются очередные пробы и очередные ошибки.

В науке такой процесс решения задач перебором вариантов называют метод «проб и ошибок».

На решение задач методом «проб и ошибок» уходит слишком много времени и полученные результаты не всегда являются наилучшими.

Условно все решения задач можно разделить на 5 уровней. Первый уровень – самый низкий, а пятый – самый высокий.

Чем выше уровень решения, тем больше проб нужно сделать. Так для решения 1-го уровня необходимо совершить не более 10 проб, а для получения решения 5-го уровня не менее 1 миллиона проб. Подробно уровни решений описаны в параграфе 2.2.

Как правило, используя метод «проб и ошибок» получают решения1-го, реже 2-го уровня.

Попробуем разобраться почему, используя метод «проб и ошибок», получают слабые решения. Решая задачи, специалист, прежде всего, опирается на свои знания и опыт. Это хорошо, когда он решает известные ему типы задач. При решении принципиально новых задач, такой опыт подсказывает уже известные пути, которые в данном случае не помогают, а тормозят процесс. Эти решения, как правило, уже были опробованы, иначе задача была бы решена. Такой опыт оказывает «медвежью услугу». Память подсказывает уже известные решения, навязанные психологической инерцией. Это понятие также называют «инерция мышления» или «психологический барьер» Поэтому вектор психологической инерции всегда направлен в сторону решений низкого уровня (слабых решений) – решений 1-го, реже 2-го уровней.

Решая задачи методом «проб и ошибок», мы тратим много времени и далеко не всегда получаем лучшие результаты, а полученные решения, как правило, являются дорогими.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Т еория р ешения и зобретательских з адач Учитель математики: Емельянова М.А.

Т еория р ешения и зобретательских з адач

Учитель математики: Емельянова М.А.

Генрих Саулович Альтшуллер (1926-1998) Советский писатель-фантаст и изобретатель, автор  ТРИЗ – ТРТС (теории решения изобретательских задач — теории развития технических систем), автор  ТРТЛ  (теории развития творческой личности)

Генрих Саулович Альтшуллер (1926-1998)

Советский писатель-фантаст и изобретатель, автор  ТРИЗ – ТРТС (теории решения изобретательских задач — теории развития технических систем), автор  ТРТЛ (теории развития творческой личности)

«Каждый ребёнок изначально талантлив и даже гениален, но его надо научить ориентироваться в современном мире, чтобы при минимуме затрат достичь максимум эффекта»   Г. С. Альтшуллер

«Каждый ребёнок изначально талантлив и даже гениален, но его надо научить ориентироваться в современном мире, чтобы при минимуме затрат достичь максимум эффекта»  

Г. С. Альтшуллер

Области  применения  ТРИЗ

Области применения ТРИЗ

 Использование элементов  ТРИЗ на уроках математики мозговой штурм ситуация метод проб и ошибок морфологический анализ вепольный анализ аналогии переизобретение знаний творческие копилки

Использование элементов ТРИЗ на уроках математики

мозговой штурм

ситуация

метод проб и ошибок

морфологический анализ

вепольный анализ

аналогии

переизобретение знаний

творческие копилки

Учебный мозговой штурм Штурм проводится в группах по 5-9 человек. Основное правило на первом этапе – никакой критики! Выбранный ведущий следит за поступающими идеями, чтобы ничего не было упущено. Секретарь – фиксирует идеи. Проводится первичное обсуждение и уточнение условия задачи. Время, обычно до 20 минут, желательно фиксировать на доске

Учебный мозговой штурм

Штурм проводится в группах по 5-9 человек. Основное правило на первом этапе – никакой критики! Выбранный ведущий следит за поступающими идеями, чтобы ничего не было упущено. Секретарь – фиксирует идеи. Проводится первичное обсуждение и уточнение условия задачи. Время, обычно до 20 минут, желательно фиксировать на доске

Учебный мозговой штурм 1-ый этап: «СОЗДАНИЕ БАНКА ИДЕЙ» 2-ой этап: «АНАЛИЗ ИДЕЙ» 3-ий этап: «ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ»

Учебный мозговой штурм

1-ый этап: «СОЗДАНИЕ БАНКА ИДЕЙ»

2-ой этап: «АНАЛИЗ ИДЕЙ»

3-ий этап: «ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ»

Учебный мозговой штурм Пример: Цена товара вначале увеличилась на 20%, а потом уменьшилась на 20%. Возможные вопросы: Увеличилась или уменьшилась в конечном результате цена товара? На сколько процентов увеличилась или уменьшилась цена товара?

Учебный мозговой штурм

Пример: Цена товара вначале увеличилась на 20%, а потом уменьшилась на 20%.

Возможные вопросы:

Увеличилась или уменьшилась в конечном результате цена товара?

На сколько процентов увеличилась или уменьшилась цена товара?

Морфологический анализ Морфологический анализ  — основан на подборе возможных решений для отдельных частей задачи (так называемых морфологических признаков, характеризующих устройство) и последующем систематизированном получении их сочетаний

Морфологический анализ

Морфологический анализ  — основан на подборе возможных решений для отдельных частей задачи (так называемых морфологических признаков, характеризующих устройство) и последующем систематизированном получении их сочетаний

Морфологический анализ Этапы применения метода 1. Выясняется цель задачи  Возможно исследование одновременно по нескольким признакам. 2. Выделяют узловые точки (оси, отдельные части задачи), которые характеризуют разрабатываемую систему с позиции ранее сформулированной цели. 3. Для каждой узловой точки предлагаются варианты решений. 4. Проводят полный перебор всех вариантов решений с проверкой комбинаций на соответствие условиям задачи, на несовместимость отдельных вариантов в предлагаемой их общей группе.

Морфологический анализ

Этапы применения метода

1. Выясняется цель задачи  Возможно исследование одновременно по нескольким признакам.

2. Выделяют узловые точки (оси, отдельные части задачи), которые характеризуют разрабатываемую систему с позиции ранее сформулированной цели.

3. Для каждой узловой точки предлагаются варианты решений.

4. Проводят полный перебор всех вариантов решений с проверкой комбинаций на соответствие условиям задачи, на несовместимость отдельных вариантов в предлагаемой их общей группе.

Морфологический анализ Пример .  Однажды Алиса повстречала Близнецов Труляля и Траляля. Странные это были братья. Труляля лгал по понедельникам, вторникам и средам и говорил правду во все остальные дни недели. Траляля вел себя иначе: он лгал по четвергам, пятницам и субботам и говорил правду во все остальные дни. Они высказали следующие утверждения: Труляля: «Вчера был один из дней, когда я лгу». Траляля: «Вчера был один из дней, когда я тоже лгу». Из этих высказываний Алиса сумела Вывести, какой день недели был вчера. + говорит правду; - лжёт   Труляля ПН ВТ Траляля - СР + - ЧТ - + + ПТ + СБ - + ВС + - + - +

Морфологический анализ

Пример .  Однажды Алиса повстречала Близнецов Труляля и Траляля. Странные это были братья. Труляля лгал по понедельникам, вторникам и средам и говорил правду во все остальные дни недели. Траляля вел себя иначе: он лгал по четвергам, пятницам и субботам и говорил правду во все остальные дни. Они высказали следующие утверждения:

Труляля: «Вчера был один из дней, когда я лгу».

Траляля: «Вчера был один из дней, когда я тоже лгу».

Из этих высказываний Алиса сумела Вывести, какой день недели был вчера. + говорит правду; — лжёт  

Труляля

ПН

ВТ

Траляля

СР

+

ЧТ

+

+

ПТ

+

СБ

+

ВС

+

+

+

Метод проб и ошибок Достоинства: Этому методу не надо учиться. Методическая простота решения. Удовлетворительно решаются простые задачи (не более 10 проб и ошибок).

Метод проб и ошибок

Достоинства:

  • Этому методу не надо учиться.
  • Методическая простота решения.
  • Удовлетворительно решаются простые задачи (не более 10 проб и ошибок).

Метод проб и ошибок Недостатки: Плохо решаются задачи средней сложности (более 20—30 проб и ошибок) и практически не решаются сложные задачи (более 1000 проб и ошибок). Нет приёмов решения. Нет алгоритма мышления, идет почти хаотичный перебор вариантов. Неизвестно, когда будет решение и будет ли вообще. Требуются большие затраты времени и волевых усилий при решении трудных задач. Иногда ошибаться нельзя ИЛИ этот метод не подходит.

Метод проб и ошибок

Недостатки:

  • Плохо решаются задачи средней сложности (более 20—30 проб и ошибок) и практически не решаются сложные задачи (более 1000 проб и ошибок).
  • Нет приёмов решения.
  • Нет алгоритма мышления, идет почти хаотичный перебор вариантов.
  • Неизвестно, когда будет решение и будет ли вообще.
  • Требуются большие затраты времени и волевых усилий при решении трудных задач.
  • Иногда ошибаться нельзя ИЛИ этот метод не подходит.

Метод проб и ошибок Пример 1. Необходимо найти ответ на вопрос: В каком случае произведение двух натуральных чисел дает четное число? Используя данный метод, перебираются все возможные варианты четности двух чисел и делается соответствующий вывод о том, что хотя бы одно из чисел должно быть четным. Пример 2. Необходимо найти признаки деления на 2; 5 и 10. Способ решение этой задачи также может быть основан на методе проб и ошибок. Пример 3. При решении задачи с помощью составления уравнения необходимо выбрать величину, значение которой принимается за неизвестное. Критерий выбора – простота решения составленного уравнения. Используя метод проб и ошибок, назначаются в качестве неизвестного значения всех величин, которые необходимо определить в задаче и составляются уравнения.

Метод проб и ошибок

Пример 1. Необходимо найти ответ на вопрос: В каком случае произведение двух натуральных чисел дает четное число? Используя данный метод, перебираются все возможные варианты четности двух чисел и делается соответствующий вывод о том, что хотя бы одно из чисел должно быть четным.

Пример 2. Необходимо найти признаки деления на 2; 5 и 10. Способ решение этой задачи также может быть основан на методе проб и ошибок.

Пример 3. При решении задачи с помощью составления уравнения необходимо выбрать величину, значение которой принимается за неизвестное. Критерий выбора – простота решения составленного уравнения. Используя метод проб и ошибок, назначаются в качестве неизвестного значения всех величин, которые необходимо определить в задаче и составляются уравнения.

Аналогия Аналогия – сходство предметов (явлений, объектов) в каких либо свойствах. Умозаключение по аналогии – ситуация, когда знание, полученное из рассмотрения одного объекта, переносится на другой, сходный с ним по существенным свойствам. Пример: Как известно, золотое сечение – способ неравного деления отрезка. Этот способ деления вводится в членении основных масс в архитектуре, соотношений частей тел человека, животных, используется при составлении композиций в живописи.

Аналогия

Аналогия – сходство предметов (явлений, объектов) в каких либо свойствах. Умозаключение по аналогии – ситуация, когда знание, полученное из рассмотрения одного объекта, переносится на другой, сходный с ним по существенным свойствам.

Пример: Как известно, золотое сечение – способ неравного деления отрезка. Этот способ деления вводится в членении основных масс в архитектуре, соотношений частей тел человека, животных, используется при составлении композиций в живописи.

Ситуация как средство развития творческих способностей Практико-ориентированная задача Ситуация Окно имеет форму прямоугольника, завершенного сверху полукругом. Укажите такие размеры окна, чтобы при данном периметре Р оно пропускало больше света . Как можно, не переплывая реки, измерить ее ширину? Четкая формулировка условия задачи, все необходимые данные в явном виде, метод решения представляет собой цепочку формальных операций. Поэтому это задача, а не ситуация. Данный пример – ситуация. Из условия не совсем ясно, чем можно пользоваться, какая река. Она имеет разные подходы к решению, причем в каждом подходе мы переходим к формулировке новой задачи (модели задачи).

Ситуация как средство развития творческих способностей

Практико-ориентированная задача

Ситуация

Окно имеет форму прямоугольника, завершенного сверху полукругом. Укажите такие размеры окна, чтобы при данном периметре Р оно пропускало больше света .

Как можно, не переплывая реки, измерить ее ширину?

Четкая формулировка условия задачи, все необходимые данные в явном виде, метод решения представляет собой цепочку формальных операций. Поэтому это задача, а не ситуация.

Данный пример – ситуация. Из условия не совсем ясно, чем можно пользоваться, какая река. Она имеет разные подходы к решению, причем в каждом подходе мы переходим к формулировке новой задачи (модели задачи).

Метод переизобретения знаний Пример.  Когда-то людям были известны только целые числа. Но их оказывалось недостаточно, когда было необходимо измерять доли каких-либо объектов. В результате стихийного применения принципа дробления люди создали идею дробей  

Метод переизобретения знаний

Пример. Когда-то людям были известны только целые числа. Но их оказывалось недостаточно, когда было необходимо измерять доли каких-либо объектов. В результате стихийного применения принципа дробления люди создали идею дробей  

Творческие копилки 1.Копилка - конструктор объектов из заданных элементов . Используется на этапах отработки навыков, применения знаний в новых условиях. 2.Конструирование примеров и по определению. Копилка применяется при изучении нового материала. 3.Копилка контрпримеров. 4.Копилка свойств. Применяется на этапе изучения нового материала. 5.Копилка признаков.  Вводится на этапе изучения нового материала. 6. Копилка способов решения.  Применяется на этапах отработки навыков, закрепления материала, применения знаний в новых условиях.

Творческие копилки

1.Копилка — конструктор объектов из заданных элементов . Используется на этапах отработки навыков, применения знаний в новых условиях.

2.Конструирование примеров и по определению. Копилка применяется при изучении нового материала.

3.Копилка контрпримеров.

4.Копилка свойств. Применяется на этапе изучения нового материала.

5.Копилка признаков. Вводится на этапе изучения нового материала.

6. Копилка способов решения. Применяется на этапах отработки навыков, закрепления материала, применения знаний в новых условиях.

Творческие копилки

Технология работы

Пример (признаки параллелограмма)

Цель: выявление необходимых и достаточных условий существования объекта.

Постановка задачи: «Известны определения и свойства математического объекта. Требуется найти признаки, по которым можно отличить данный объект среди других объектов более широкого множества».

Место применения: этап изучения нового материала, встраивание в систему уже изученных математических объектов.

Параллелограммом называется четырехугольник, противолежащие стороны которого попарно параллельны. Свойства:

Учитель предлагает привести примеры объекта, совпадающего с данным по некоторым свойствам, но не относящегося к данному классу (не подходящему под определение). Собирается соответствующая копилка контрпримеров.

  • противолежащие стороны равны,
  • противолежащие углы равны,
  • диагонали точкой пересечения делятся пополам…

Копилка анализируется, выявляются признаки объекта.

Признаки формулируются при помощи оборота «если…то».

Для того, чтобы четырехугольник стал параллелограммом, достаточно, чтобы две его противоположные стороны были параллельны и равны .

Если в четырехугольнике две стороны параллельны и равны, то этот четырехугольник параллелограмм.

Признаки доказываются.

См. учебник «Геометрия — 8».

Вепольный анализ при решении учебных математических задач  Слово «веполь» образовано от слов «вещество» и «поле» .  При решении учебных математических задач в роли «веществ» выступают объекты математики (геометрические фигуры, числа), а в качестве поля свойства объектов, их движение и т.п.

Вепольный анализ при решении учебных математических задач

Слово «веполь» образовано от слов «вещество» и «поле» .

При решении учебных математических задач в роли «веществ» выступают объекты математики (геометрические фигуры, числа), а в качестве поля свойства объектов, их движение и т.п.

Вепольный анализ при решении учебных математических задач Упрощенная схема вепольного анализа основана на двух правилах: Если одно вещество вредно воздействует на другое, то между ними вводят третье вещество. Если поле вредно воздействует на вещество, то между ними водят второе поле, нейтрализующее действие первого, или его вредное действие оттягивает третье вещество.

Вепольный анализ при решении учебных математических задач

Упрощенная схема вепольного анализа основана на двух правилах:

  • Если одно вещество вредно воздействует на другое, то между ними вводят третье вещество.
  • Если поле вредно воздействует на вещество, то между ними водят второе поле, нейтрализующее действие первого, или его вредное действие оттягивает третье вещество.

Вепольный анализ при решении учебных математических задач   Как нужно у квадрата срезать 4 угла, чтобы получился правильный восьмиугольник?  П П П 1 В  В

Вепольный анализ при решении учебных математических задач

Как нужно у квадрата срезать 4 угла, чтобы получился правильный восьмиугольник?

П П П 1 В

В

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Метод проб и ошибок презентация
  • Местные изысканные деликатесы ошибка
  • Местные граждане ошибка
  • Метод проб и ошибок представляет собой метод
  • Метод проб и ошибок предложил