Использование алгоритмических методов творчества в дипломных проектах

По мнению многих специалистов, в частности чл.- кор. РАО В. Д, Симоненко, «в XX в. человечество вступило в технологический этап своего развития, под которым в обобщенном виде можно понимать такой уровень развития преобразовательной деятельности и самого человека, выраженный в совокупности достигнутых технологий материального и духовного производства, который позволяет ему эффективно участвовать в современных технологических процессах на основе гармоничного взаимодействия с природой, обществом и технологической средой... Таким образом, современная...технологическая культура выражается в технологическом мировоззрении и мышлении, технологических знаниях, умениях и навыках, технологической этике и эстетике».

При этом под технологической культурой понимается «совокупность представлений, знаний и умений индивида, преобразовательной деятельности Человека с применением технических средств в интересах общества и его каждого отдельного представителя с учетом природо- и культуросообразности». В целом именно уровень технологической культуры населения определяет возможность выпуска наукоемкой продукции, оптимального преобразования окружающей среды. «Мы находимся на поворотном пункте историй орудий труда, орудий, которые, возникнув в сфере труда физического, переступают его границы и вторгаются в сферу умственного труда человека... Технологии — это обусловленные состоянием знаний и общественной эффективностью способы достижения целей, поставленных обществом, в том числе и таких, которые никто, приступая к делу, не имел в виду».

В настоящее время понятие «технология» охватывает тесно взаимосвязанные между собой материальный и социальный аспекты человеческой деятельности и определяется как область знаний об оптимальном преобразовании и использовании материи (материалов), энергии и информации (включая знания) по плану и в интересах человека, общества, природы. Оптимальная технология комплексно рассматривает методы и средства этих преобразований.

С. Переспегин и Н. Ютанов особо подчеркивают, что современное понятие «технология» удобно рассматривать в формализме сопряженных пространств — объектного (физического) и информационного (пространства мыслеконструкций). Эти пространства связаны операциями именования, под которыми мы понимаем создание информационного слепка объекта, процесса, системы или чего бы то ни было и проектирования, позволяющего по информативному конструкту получать бытийный, онтологический конструкт. Проектор области информационного пространства на область онтологического называется технологией. Иными словами, «технология» есть специфический способ взаимодействия носителей разума с окружающей средой (аналогично «экология» есть неспецифический способ взаимодействия биологических сообществ с окружающей средой)»

Именно исходя из этого может быть предложено инновационное (как теоретическое, так и проектировочное) содержание образовательной области "Технология". В материалах Римского клуба (1991 г.) и других работах актуализируются некоторые первоочередные цели обучения на сегодняшнем этапе развития образования: научить учиться, активизировать инициативность и предпринимательство, способности решения проблем, творческое мышление, формировать многостороннее владение компьютерной техникой, готовность к переменам и действиям, взаимодействию с другими, экологическую сознательность, глобальное мышление и пр.

Постоянно расширяющееся применение информационных и телекоммуникационных технологий, быстрая смена наукоемких промышленных технологий способствуют тому, что для профессионала главным в современном производстве и научной деятельности становятся работа с новой информацией, системное мышление, творческое решение все более сложных научных, производственных, социальных проблем и задач.

Широта и уровень образования определяют качество подготовки специалистов в средних и высших учебных заведениях. Изучение технологии должно быть направлено на развитие личности, ее преобразующего мышления. В реализации этих целей существенная роль принадлежит технологическому образованию молодежи в общеобразовательной школе.

В России около десяти последних лет осуществляется очередная реформа системы образования; при этом уже достаточно очевидно "высветилась» ее «слепая» американо-европейская направленность. С нашей точки зрения, справедливо и своевременно высказывание академика РАН В. Накорякова о сути происходящих в этой области процессов:

«По мнению Питера Даккера, одного из крупнейших ученых, последние сто пятьдесят лет общество развивается за счет научно-технического прогресса на основе высокого образовательного потенциала народа и склонности этого народа к получению образования и тяги к знаниям.

...Я сразу обратил внимание на разный подход к обучению в типичной российской и американской школах. Возможно, в нашей школе стараются преподать детям больше знаний из разных наук (математика, биология, физика, химия, история и т.д.), но эти знания часто «зазубриваются». А в США учат детей жить — думать и заботиться о себе, вырабатывать собственное мировоззрение, собственную систему анализа и восприятия всего происходящего и окружающего.

...На уроках технологии учатся описывать ту или иную аппаратуру и космический корабль, занимаются математикой процесса оптимизации различных технологий, обучаются навыкам дизайна.... Мы много потеряли сегодня в школах по сравнению с советской школой — уроки труда (в Америке этому уделяют колоссальное внимание)...»

Таким образом, модернизируемое, исходя из настоятельных требований современности, технологическое образование становится ответственным фактором самосовершенствования и воспитания человека, обеспечения оптимизации экономического роста и повышения производительности труда в промышленности и других сферах жизнедеятельности, а также должно способствовать решению культурных, социальных и экологических задач.

Наибольшие перспективы имеют комплексные активные методы технологического образования, и одним из самых эффективных можно считать возрождаемый на новых дидактических принципах «метод творческих проектов». Его теоретические основы и практические принципы обучения, учитывающие российскую специфику, отражены в работах А. А. Карачева, В. С. Космина, А.В.Марченко, А. Н. Ростовцева, В. Д. Симоненко, Ю. Л. Хотунцева и др.

Однако для плодотворного управления деятельностью школьников при выполнении творческих проектов в образовательной области «Технология» учитель должен сам иметь опыт таких разработок, в противном случае год видом творческих проектов будет проходить обыкновенное копирование описанных в литературе чужих разработок.

На факультете технологии и предпринимательства Новосибирского госпедуниверситета (ФТиП НГПУ) накоплен, с нашей точки зрения, достаточно полезный и интересный опыт обучения будущих учителей элементам методики творческой проектной деятельности. При этом нами во главу угла была поставлена современная методология творческой деятельности на базе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) школы Г. С. Альтшуллера и функционального стоимостного анализа (ФСА), С 2000 г. обучение го названной методике включено в одну из учебных дисциплин государственного образовательного стандарта.

Специалисты называют ТРИЗ «второй грамотностью», наукой о рациональном мышлении. Для педагогики важно то, что посредством ТРИЗ возможно построение процесса проблемного способа обучения на более высоком уровне путем направленного развития у учащихся мышления и воображения через самостоятельное освоение ими научных и предметных истин благодаря использованию найденных в ТРИЗ инструментов вычленения, формулирования и разрешения соответствующих противоречий функционирования, а также закономерностей развития любых систем. Большинство существующих учебных пособий состоят из текстов, по сути являющихся описаниями технических противоречий и результатов их разрешения, но логика последнего как учащемуся, так и педагогу до появления ТРИЗ чаще всего не раскрывалась.

Использование элементов ТРИЗ в учебной деятельности способствует углубленному развитию диалектического, инженерного, творческого (креативного) мышления учащихся, систематизирует полученные и приобретаемые ими знания, умения и навыки, включая технологические. При этом у учащихся действительно повышается интерес к получению знаний, появляется уверенность в своих силах, они формулируют вопросы и выявляют направления исследований, ответы на которые пока не найдены.

Нами были разработаны программы и начато преподавание ряда прикладных дисциплин на базе ТРИЗ — ФСА, общая информация по которым приводится ниже в таблице. Следует отметить, что в нее не вошли дисциплины творческой направленности психолого-педагогического блока («Психология творчества», «Методика преподавания технологии» и др.).

Следует подчеркнуть, что техническое творчество сегодня должно рассматриваться в широком смысле слова как деятельность, связанная с поле-ком научных, технических, экономических и иных актуальных задач и их решением на основе использования научных достижений, желательно с выходом на конкретной воплощение идеи в вида макета, модели, образца. В рамках школьной программы под этим теперь подразумевается совершенствование и разработка новых технических устройств и систем, создание авторских образцов одежды, инструментов, детских игрушек, транспортных средств и т.д. путем выполнения определенных процедур поиска и формировании образа нового решения. Преодоление недостатков рассматриваемых технических объектов, которые не устраняются с помощью известных решений из других областей (устранение противоречий), достигаемое именно путем нахождения новых решений, до сих пор еще не известных, и есть процесс современного технического творчества.

Экспериментальную проверку найденных учащимися идей и технических решений рекомендуется проводить в лабораторных или естественных условиях, на опытных образцах изделий или их частях, а также на моделях разного вида — математических (вручную или на ЭВМ), физических (испытание физического принципа действий, эффекта, явления), технических (модель объекта, близкая по исполнению к опытному образцу или его части; желательно наличие дополнительных регулировочных элементов, осуществление замены отдельных элементов, возможность варьирования условий испытания и т.п.). Выполнение этих требований возможно благодаря более широкому использованию современных методик творческой деятельности, например, на организационно-подготовительном, информационном и других этапах работы над учебным проектом.

Для примера сошлемся на выполненные под нашим руководством студентами ФТиП НГПУ, в том числе в виде макета или изделия, наиболее интересные творческие проекты последних лет. При этом все новые идеи и решения, послужившие основой данных проектов, были получены путем целенаправленного использования подходов методологии ФСА — ТРИЗ, что позволило в короткие сроки получить наиболее эффективные решения задач. Кроме изобретательских, студентам при выполнении творческих дипломных проектов приходилось решать и конструкторские задачи, связанные с воплощением их идей в изделие. При рассмотрении этих вопросов применялись общие правила конструирования, методика постановки конструкторских проблем и задач. Причем обязательно проверялась возможность перехода от них к задачам изобретательским. Для этого применялась методика свертывания систем, использования объективных закономерностей развития техники, что позволяло упростить конструкцию, добиться значительной экономии материалов и трудовых затрат.

Вот примеры творческих дипломных проектов, выполненных студентами:

1.Велотренажер. Выполнен в виде приставки к велосипеду. Благодаря складной конструкции занимает в нерабочем положении минимум места. При использовании устанавливается вместо заднего колеса велосипеда.

2.Гидросортировка и мойка картофеля. Данная работа направлена на методическую помощь студентам в части самостоятельной «ли совместной с преподавателем деятельности при выполнении творческих проектов. Материал отражает исследование развития технических систем гидросортировки и мойки картофеля методом ФСА — ТРИЗ,включает характерные этапы этого метода. Основу материала представляют результаты научно-исследовательской работы, одним из выходов которой является получение авторского свидетельства на изобретение.

3.Ножницы по металлу - приставка к электродрели. Позволяют прорезать замкнутые фигурные отверстия в листовом металле толщиной 1 мм с радиусом округления до 10 мм без замятия кромок.

4. Трансформирующийся «динамичный» полифункциональный детский веломобиль-грузовик, в сложенном виде легко преобразуемый в складной столик-стульчик; дополнительно при необходимости может также служить спортивным тренажером, «ходунками».

5. Бетономешалка на 0,25 куб.м бетона с клино-ременным редуктором в собранном виде может переноситься четырьмя рабочими. При необходимости за пять минут разбирается на пять частей. Габариты позволяют вносить изделие в стандартный квартирный дверной проем.

6. Растворо-бетономешалка «улиткового» типа на базе использования физических и геометрических эффектов, не имеет механизма подъема-опускания рабочей емкости—разгрузка производится засчет реверса барабана.

7. Разработки экологической тематики: ветронасосная станция, включающая в себя ветряк с насосом и системой самоуправления без применения электрических или электронных устройств, при этом бак-накопитель снабжен незамерзающим в морозы сливным краном.

8. Разработана новая новая технология изготовления деревянных воздушных винтов-пропеллеров длиной до 5 м,позволяющая экономить древесину (ранее по известным технологиям до 3/4 материала шло в отходы). Дополнительно обеспечивает удобное и надежное сжатие пакета заготовок (доски, бруски и т.п.) при склеивании.

9. Детская игрушка «Паук» с «шагающим» механизмом движения восьми ног; на основе анализа ресурсов разработан оригинальный редуктор.

10. Заточное приспособление для ножей алектрофуговапьных станков, позволяющее осуществлять заточку на электроточиле.

11. Устройство самоориентации и поштучной подачи метизов (винтов, шурупов, заклепок, деталей цилиндрической формы). На базе использования геометрически); эффектов был выбран чисто механический без применения электронных датчиков принцип работы.

12. Оригинальная технология массового изготовления «свинчиваемых» кольчужных изделий. Прочность получаемого «полотна» достаточна для применения в ролевых играх, театральных постановках и т.п.; обеспечивается легкое присоединение рукавов или других элементов кольчуги.

13. Комплект школьных учебных пособий для демонстрации учащимся некоторых приемов разрешении технических противоречий (предварительного исполнения, асимметрии, использования конструкций и др.).

14. Комплект школьных учебных пособий для демонстрации ученикам 7-9-го классов некоторых физических эффектов и явлений (физический смысл первой космической скорости, «беструшиеся» поверхности В. А. Жуковского по теме «Трение», обеспечение равновесия и устойчивости физических тел сложной формы, явление конвекции, элементы магнетизма и др.).

15. Устройства бытового назначения, инструменты (иголка с двумя последовательно расположенными ушками для шитья тонкими капроновыми нитками или двумя нитками одновременно; асимметричная лопата для оптимизации передачи прилагаемых сил; утюг «Ванька-встанька»). Последняя работа представлялась на научно-практической конференции 2001г в г. Бийске.

16. Предложен ряд принципиально новых устройств и механизмов для спасения людей из горящих высотных зданий (винтовые спиральные желоба с периодически изменяющимся направлением вращения; стены зданий выполнены в виде специальной безопасной «горки»; оснащение пожарных автомобилей специально натягивающимся тентом-батутом; арбалеты для пожарников с прикрепленными к стреле спасательными канатами и др.).

17. Идеи действительно конкурентоспособных на мировом уровнебытовой соковыжималки, домашнего ткацкого станка, устройства для гибки металлических листов и др.

Выводы:

1. Использование технологии ФСА — ТРИЗ для выполнения студентами практико-ориентированных творческих дипломных проектов способствует повышению качества усвоения ими знаний, помогает профессионально самоопределиться, сближает основные положения метода проектов и реального производства.

2. Накопленный опыт позволит будущим педагогам образовательной области «Технология - квалифицированно с учетом требований текущего дня осуществлять руководство выполнением школьниками творческих проектов в рамках государственного образовательного стандарта.

Гладков А. К., Козлов А. С.,

Савватеев И. В.,

Новосибирский госпедунивереитет

Закрыть