- Преподавателю
- Информатика
- Теория решения изобратательских задач и формирование компетнций
Теория решения изобратательских задач и формирование компетнций
Раздел | Информатика |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Кадочникова А.Е. |
Дата | 10.10.2015 |
Формат | docx |
Изображения | Нет |
Учитель информатики
высшей квалификационной категории
МОУ «Гимназия №1»
Кадочникова Александра Евгеньевна
Теория решения изобретательских задач
и формирование компетенций
Одна из главных проблем современной школы - проблема перегрузки учеников, непрерывное возрастание учебного материала, который должны освоить учащиеся. Это возрастание имеет объективные причины: постоянное развитие науки и увеличение объема знаний, накопленных человечеством, которое остановить невозможно. До сих пор эту проблему пытались решить увеличением продолжительности обучения или сокращением изучаемого материала. Но очевидно, что и тот и другой метод имеет недостатки и является тупиковым, так как в первом случае время обучения нельзя увеличивать бесконечно, а сокращение материала ведет к поверхностным знаниям и неумению их применять на практике.
В связи с выше изложенным, сегодняшней школе необходимо:
-
научиться давать детям больший объем знаний;
-
научить учиться, подготовить гражданина информационного общества, жизнь в котором требует постоянного освоения новых знаний;
-
растить из ребенка не репродуктора полученных знаний, а «решателя» задач, способного ставить задачи и решать их.
Для решения этих задач необходимо преподавание в школьном курсе информатики, помимо системного анализа, структурирования информации и логики, теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).
Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработана во второй половине XX века советским ученым Г.С. Альтшуллером (многим известен как Генрих Альтов - советский фантаст) и его учениками. За прошедшие годы его идеи нашли применение в самых разных предметных областях.
Задачи ТРИЗ - это задачи на активизацию творческого мышления, которые включают в себя:
-
преодоление психологической инерции;
-
морфологический анализ;
-
моделирование маленькими человечками;
-
диалектическая логика (противоречия);
-
законы развития технических систем;
-
открытые задачи.
Такие задачи можно решать с обучающимися всех возрастов. Они развивают логическое, системное, творческое мышление. Полезны при подготовке к предметным олимпиадам. Приведу несколько примеров таких задач.
Пример задания на преодоление психологической инерции:
Все мы знаем правило сложения 1 + 1 = 2. Но всегда ли это так? Вспомним стихотворение Владимира Левина:
Раз, два, три, четыре, пять -
Кошка учится считать.
Потихоньку, понемножку
Прибавляет к мышке кошку.
Получается ответ:
Кошка есть, а мышки нет.
Оказывается в этом случае 1 + 1 ≠ 2. Придумайте, как можно больше случаев, когда 1 + 1 ≠ 2.
Задания на морфологический анализ могут быть двух видов. Простейший вариант - построение объектов комбинированием составных частей. Например:
Пусть изображение цветка состоит из цветочного горшка со стеблем, листьев и собственно цветка. Даны три разных вида горшков, три вида листьев, три вида цветов. Составьте как можно больше разных цветов, используя предложенные детали.
Более сложный вариант - построение «морфологического ящика» для объектов заданного класса, то есть выделение его отдельных характеристик и перебор вариантов реализации этих характеристик.
Например:
Придумайте изобретательскую машину (морфологический ящик) для изобретения приспособления для письма.
ОТВЕТ: Должны быть перечислены вопросы (подзадачи, названия ленточек изобретательской машины) и ответы на них (решения подзадач). Эталонного ответа нет.
Например:
-
назначение: писать / рисовать / печатать текст / печатать картинки;
-
способ воспроизведения изображения: оставить след какого-то вещества (чернил, графита и пр.) / выцарапать / след - электронный (стилом на экране);
-
размер: большой / средний / маленький;
-
запас чернил: нет / маленький / большой;
-
постоянство размера: постоянный / переменный;
-
цветность: одноцветное / многоцветность постоянная / многоцветность переменная;
-
сохранность написанного: стереть легко /стереть трудно / стереть невозможно / пропадает само.
Моделирование маленькими человечками. Существуют три вида человечков: «твердики» - , «гидратики» - , «пневматики» - . С их помощью надо смоделировать некий объект, процесс или ситуацию. Например:
В парикмахерских клиентов по их желанию обрызгивают одеколоном. Для этого используют специальное приспособление - пульверизатор. Устроено оно так:
В бутылочку наливают одеколон. Бутылочку закрывают пробкой с разбрызгивателем. От пробки идет трубочка, которая опущена в одеколон. К пробке приделана груша для накачивания воздуха. Когда парикмахер сжимает грушу, воздух проходит через разбрызгиватель, одеколон поднимается по трубочке и вылетает из разбрызгивателя в виде множества маленьких капелек.
Смоделируйте с помощью маленьких человечков пульверизатор, из которого разбрызгивают одеколон.
ОТВЕТ: Должны быть:
-
бутылочка - из твердиков;
-
одеколон в бутылочке - из гидратиков;
-
горлышко бутылочки - из твердиков;
-
трубочка для одеколона - из твердиков;
-
трубочка опущена в одеколон;
-
одеколон в трубочке - из гидратиков;
-
разбрызгиватель - из твердиков;
-
груша - из твердиков;
-
воздух в груше - из пневматиков;
-
воздух в разбрызгивателе (между грушей и трубочкой с одеколоном)- из пневматиков;
-
одеколон в разбрызгивателе (между трубочкой с одеколоном и выходным отверстием разбрызгивателя) - из гидратиков;
-
одеколон, вылетевший из разбрызгивателя - из пневматиков.
-
Кроме того, могут быть следующие усложнения, за кои даются дополнительные баллы (на эталонном рисунке их нет):
-
в разбрызгивателе между трубочкой с одеколоном и выходным отверстием разбрызгивателя одеколон перемешан с воздухом - вперемешку с гидратиками находятся пневматики;
-
горлышко бутылочки шире, чем трубочка, по которой поднимается одеколон. Т.е. изображено горлышко из твердиков, а внутри него еще и трубочка (тоже из твердиков).
Диалектическая логика (противоречия). Важнейший элемент развития мышления и понимания. Самое простое - игра «хорошо - плохо». Например:
Солнечная погода в марте - это хорошо, потому что снег начинает таять. Снег начинает таять - это плохо, потому что начинаются слякоть и капель. Капель - это хорошо, потому что начинают расти сосульки. Сосульки - это плохо, потому что они срываются с крыши и падают вниз.
Второй вариант - это сочетание у одного объекта противоречивых свойств. Например:
Поэт Генрих Сапгир написал такое стихотворение:
На желтом лугу, где цветет чепуха
лиловая как чернила,
Повстречал крокодил с головой петуха
Петуха с головой крокодила.
И оба сказали такие слова:
«Какая смешная у Вас голова!
Нигде не встречал я подобных голов,
Но выручить Вас я по дружбе готов!»
Обменявшись такими словами,
Обменялись они головами.
И каждый подумал: «Красиво на диво!
Повезло встретить мне чудака!»
И пошли крокодил с головой крокодила
И петух с головой петуха.
Петух с головой крокодила - сочетание невозможное. Но разве в жизни не встречаются такие сочетания, сочетания вещей противоположных? Карандаш делают для того, чтобы им рисовать. И к ему прикрепляют ластик, чтобы стирать нарисованное. Назовите как можно больше систем, в которых сочетаются противоположности (сочетается несочетаемое, сочетаются противоположные функции, действия, цели).
Третий вариант - схема «Если - то - но»: анализ того факта, что не бывает ничего только плохого или только хорошего. Любое «хорошо» может превращаться в «плохо», а любое «плохо» - в «хорошо». Пример задания:
Рассмотрите систему «Велосипед». Переберите его плохие свойства и найдите ситуации, когда они станут хорошими. Переберите хорошие свойства и найдите ситуации, когда они станут плохими.
Если у велосипеда………………………………………………………………
то это хорошо, потому что …………………………………………………….
но это плохо, потому что………………………………………………………
Если у велосипеда………………………………………………………………
то это хорошо, потому что …………………………………………………….
но это плохо, потому что………………………………………………………
Если у велосипеда………………………………………………………………
то это хорошо, потому что …………………………………………………….
но это плохо, потому что………………………………………………………
ОТВЕТ. Эталонного ответа нет. Ниже приведен пример..
Если у велосипеда педали,
то это хорошо, потому что велосипед может двигаться без горючего,
но это плохо, потому что тот кто крутит педали устает.
Если у велосипеда резиновые колеса,
то это хорошо, потому что меньше трясет на дороге,
но это плохо, потому что их легко проколоть.
Если у велосипеда ниппель на камерах,
то это хорошо, потому что их легко подкачивать,
но это плохо, потому что его можно потерять.
Если у велосипеда складная рама,
то это хорошо, потому что он занимает мало места при хранении,
но это плохо, потому что рама становится ненадежной во время движения.
Четвертый пример заданий на противоречие - анализ способа разрешения противоречий. Предлагается несколько способов разрешения противоречий: по времени и по месту (в пространстве). Пример задания:
На улице существует такое противоречие: по улице должны ехать машины, а через улицу должны переходить пешеходы. Они мешают друг другу. Как можно разрешить противоречие?
Ответ:
-
Светофор - разделение по времени;
-
Подземный переход - разделение по месту;
-
Пешеходный мост - разделение по месту.
Назовите как можно больше противоречивых ситуаций. Укажите, каким способом разрешается противоречие.
Законы развития технических систем. Эти законы в школе не изучаются, но привести примеры учащиеся в состоянии. Пример задания:
Среди законов развития технических систем существует закон перехода «моно - би - поли». Согласно этому закону, системы развиваются от однофункциональных (моносистем) к двухфункциональным (бисистемам) и многофункциональным (полисистемам). Например, кресло-качалка - бисистема, которая объединяет в себе две системы: кресло и качели. Диван-кровать тоже бисистема. Назовите как можно больше бисистем и полисистем. Для каждой укажите моносистемы, которые в них сочетаются.
Ну и последний класс задач - открытые задачи, то есть задачи, не имеющие четких исходных данных, строго определенного алгоритма решения и однозначного ответа. Например:
Сколько деревьев надо срубить крестьянину, чтобы дров хватило до самой весны?
В настоящее время происходит переход на новые образовательные стандарты, ориентированные на компетентностный подход, т.е. приобретение учащимися ряда важнейших компетенций, таких как:
-
ценностно-смысловая компетенция (понимание системности и диалектической противоречивости мира, переход от формальной обработки информации к смысловой, освоение понятийного аппарата и инструментов для принятия решений в самых различных жизненных ситуациях);
-
общекультурная компетенция (развитие креативности мышления, воспитание творческой личности, способной овладеть всеми богатствами мировой культуры;
-
учебно-познавательная компетенция (освоение методик формулировки и решения задач, экспериментального исследования);
-
коммуникативная компетенция (освоение понятия языка как знаковой системы, овладение различными формами представления информации);
-
информационная компетенция (умение извлекать нужные знания из потока информации, умение грамотно преобразовывать информацию);
-
социально-трудовая компетенция;
-
компетенция личностного совершенствования (умение постоянно адаптироваться к меняющемуся миру).
Решение рассмотренных выше задач во многом этому способствует, так как имеют нестандартный вид и развивают системное, логическое и творческое мышление.