Основные методы и приемы ТРИЗ-технологии на уроках физики
I. Введение
Бурное развитие НТП и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества. Концепция современного образования ставит перед школой ряд проблем, решение которых, зачастую, невозможно без повсеместного внедрения новых инновационных технологий в обучение. Сегодня на уроке физики необходимо при минимальном количестве учебных часов получить, обработать и усвоить достаточное количество информации. Согласно ЗАКОНУ ОБ ОБРАЗОВАНИИ и КОНЦЕПЦИИ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ЯДРА СОДЕРЖАНИЯ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ одной из основных целей изучения физики в школе является - овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, анализировать информацию, принимать решения и прогнозировать результаты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы, строить модели, устанавливать границы их применимости.
Для активной жизни в динамичном, стремительно изменяющемся мире, сегодня недостаточно знаний, умений и навыков, которым обучает нынешняя школа. Резко возрастает объем информации, появляются неизвестные ранее сферы деятельности, новые высокие технологии, новые специальности. Сегодня актуальным становится умение действовать в нестандартной ситуации; анализировать информацию, принимать решения и прогнозировать результаты; быстро и продуктивно включаться в незнакомые виды деятельности; ставить перед собой цели и достигать их; устанавливать эффективные отношения с коллегами и партнерами; уметь работать в команде; быть готовым к самообучению. Сформировать у учащихся необходимые качества способно обучение, ориентированное на развитие креативности, на формирование у школьников умения решать открытые нестандартные задачи.
II. Актуальность темы
«Сегодня в России есть сильные педагогические технологии, ориентированные на развитие системного, изобретательского мышления. Только наивные люди могут думать, что компьютеры и интерактивные доски сделают нашу систему образования передовой. Не доски делают образование Образованием, а реальные и актуальные знания и умения. Образование с большой буквы – стратегический ресурс страны, несоизмеримый с нефтью и газом. Дайте нашим детям хорошее образование – и через 20 лет, когда нефть и газ никому не будут нужны, они правильно ответят на вопрос «как быть»!
Анатолий Гин
Современному выпускнику необходимо интегрироваться в социальную среду. Формирование его компетентностей, происходящее в процессе обучения, включает новые требования в условиях информационного общества. Для успешной жизни в этих условиях требуются совсем другие качества личности выпускника школы, новые компетенции, другое образование.
Требования, предъявляемые к выпускнику школы, сформулированы во многих образовательных документах, в частности:
- Федеральный государственный образовательный стандарт 2 поколения (ФГОС-2);
- Национальная доктрина образования в РФ до 2025 г;
- Педагогическая инициатива «Наша новая школа»;
- Проект «Инновационная Россия – 2020»;
Первоочередная задача сегодня – начать реально работать для выполнения этих задач, обеспечить педагога инструментом для достижения поставленных целей. Но прежде необходимо научить учителя новому подходу в образовании, создать ему условия для профессионального роста. Творческого ученика сможет воспитать только творческий учитель.
Внедрение в образовательный процесс методов и приемов ТРИЗ-педагогики позволят сформировать у учащихся не только метапредметные понятия и универсальные учебные действия, но и навыки решения исследовательских и изобретательских задач с естественнонаучным содержанием, что способствует повышению их познавательной мотивации, развитию креативности и творческого потенциала, дает возможность успешно адаптироваться к жизни в быстро меняющемся мире.
III. Исходя из вышесказанного, выделим следующие противоречия:
- Противоречие между необходимостью внедрения в учебный процесс ТРИЗ-технологии и несовершенством школьной инфраструктуры.
- Противоречие между необходимостью обеспечить освоение обучающимися ряда метапредметных понятий и универсальных учебных действий (регулятивные, познавательные, коммуникативные), которые заложены в федеральный государственный образовательный стандарт и невозможностью это сделать качественно без использования ТРИЗ-технологии.
- Противоречие между необходимостью овладением школьниками эвристическими методами решения проблем, которые на практике позволят им решать личностно и социально значимые проблемные и творческие задачи в учёбе, в общении, в обыденной жизни а, в будущем — в профессиональной деятельности и невозможностью это сделать без освоения ТРИЗ-технологии.
- Противоречие между необходимостью формирования творческого потенциала учащихся при обучении физики и невозможность выполнения этого без освоения методов и средств ТРИЗ.
Указанные выше противоречия позволяют сформулировать проблему и тему проекта.
Тема проекта: «Основные методы и приемы ТРИЗ-технологии на уроках физики»
Цель - создать четкую систему логически взаимосвязанных уроков, применения которой позволило бы ему раскрыть творческий потенциал ученика, научить его креативно мыслить, решать открытые задачи.
Задачи:
- Изучить методический и научный материал по данной теме.
- Создать систему уроков с использованием ТРИЗ-технологии.
- Апробировать созданную систему на уровне школы и района
- Создать и опубликовать методические рекомендации по применению ТРИЗ на уроках физики.
Каждый урок в этой системе должен представлять своеобразную ступеньку продвижения ученика к более качественному усвоению учебного материала, к овладению опытом поисковой и творческой деятельности.
Специфической особенностью системы уроков является то, что на каждом уроке органически сочетается изучение нового, повторение в виде актуализации прежних опорных знаний, умений и навыков, формирование новых понятий и способов деятельности и контроль усвояемости учебного материала всей темы в целом в ходе его применения учащимися при постоянном решении ими на уроке практических и учебных задач.
Ожидаемый результат.
Для преподавателя:
- - освоение методики теории решения открытых (то есть творческих, изобретательских или исследовательских) задач, а также освоение методов решения таких задач;
- - получение практических навыков решения открытых задач и управление процессом решения триз-задач учащимися;
- - реализация принципиально новых форм и методов обучения;
- - дополнительные возможности для поддержания и направления развития личности обучаемого;
- - творческий поиск и организация совместной деятельности учащихся и учителя, родителей;
Для учащихся:
- доступ к нетрадиционным источникам информации;
- повышение эффективности самостоятельной работы;
- использование совершенно новых возможностей для творчества;
- овладение эвристическими методами решения проблем (задач);
- приобретение навыков сотрудничества и диалога;
- развитие монологической и диалогической речи, способность выражать и отстаивать свои мысли, способность выслушивать собеседника и признавать его право на иное мнение.
Для родителей:
- возможность участвовать в процессе обучения, начиная от контроля уровня успеваемости, заканчивая участием в совместных проектах и исследованиях.
Механизм и инструменты оценки результата:
- Диагностика. Динамика уровня развития творческих способностей обучающихся;
- Диагностика. Динамика уровня обученности учащихся;
- Призовые места на научно-практических конференциях различного уровня, конкурсах, олимпиадах;
- Контрольные срезы и диагностические работы.
Перспективы решения проблемы:
- Освоение методов и приемов ТРИЗ-технологии;
- Составления сборника изобретательных задач.
- Использование ТРИЗ-задач на уроках физики, во внеурочной и проектной деятельности.
- Повышение творческих способностей учащихся и интереса к изучению физики.
Сроки исполнения проекта:
Проект рассчитан на один учебный год. Реализация проекта состоится в рамках проведения элективного курса «Решение изобретательных задач» (9класс).
IV. Основное содержание
ТРИЗ – теория решения изобретательных задач. Основателем является Генрих Саулович Альтшуллер. Технология Г.С. Альтшуллера в течение многих лет с успехом использовалась в работе с детьми на станциях юных техников, где и появилась ее вторая часть – творческая педагогика, а затем и новый раздел ТРИЗ – теория развития творческой личности. Основной постулат ТРИЗ опирается на фундаментальные положения диалектического материализма: технические системы развиваются по объективно существующим диалектическим законам; эти законы познаваемы, их можно выявить и использовать для сознательного решения изобретательских задач. Изобретательские задачи часто путают с задачами техническими, инженерными, конструкторскими. Построить обычный дом, имея готовые чертежи и расчеты - задача техническая. Рассчитать обычный мост, пользуясь готовыми формулами - задача инженерная. Спроектировать удобный и дешевый автобус, найдя компромисс между "удобно" и "дешево" - задача конструкторская. При решении этих задач не приходится преодолевать противоречия. Задача становится изобретательской только в том случае, если для ее решения необходимо преодолеть противоречие.
Изобретательские задачи кажутся на первый взгляд легкими. Нужно измерить давление газа внутри лампы? Пожалуйста! Разобьем лампу, соберем газ, измерим давление, вот и все. И действительно так можно измерить давление. Но при этом, выиграв в одном (узнали, каково давление газа), мы проиграли в другом (сломали лампу), и проигрыш намного превысил выигрыш. Изобретательная задача трудна по трем причинам:
1) сначала мы имеем дело не с задачей, а с изобретательской ситуацией - целым клубком задач, и нужно каким-то образом выделить из этого клубка единственно правильную задачу;
2) пытаясь решить задачу обычными (известными, привычными) путями, мы наталкиваемся на техническое противоречие, и нужно каким-то образом докопаться до спрятанного в его глубине физического противоречия;
3)чтобы устранить физическое противоречие, нужно каким-то образом найти подходящий технический прием или физический эффект.
Открытая задача имеет «открытое» условие, то есть в нем есть неопределенности — как в любой реальной жизненной ситуации. Открытая задача имеет несколько путей решения и, обычно, не единственно возможный контрольный ответ. Это задачи, способ решения которых неизвестен, и, прежде чем решать задачу, его надо найти. При решении творческих задач нельзя прямо применить известные способы решения. Они могут быть скомбинированы, перенесены в незнакомую ситуацию. В решении творческих задач прямое использование алгоритма также невозможно, так как в традиционном понимании алгоритм — это последовательность действий, гарантированно приводящая к поставленной цели, т.е. к решению задачи. Однако в ходе решения творческой задачи алгоритмы могут быть использованы для достижения специфических целей: переформулирования условия, упрощения его, сокращения вариантов в ходе перебора возможных стратегий решения, нахождения большего числа идей.
Изобретательские задачи — это задачи, в которых требуется найти выход из нестандартной (проблемной) ситуации. Изобретательская задача возникает, когда не существует стандартных, традиционных способов решения или использование таких способов в поставленных условиях невозможно. Изобретательская задача ставит перед решателем вопрос: «Как быть?». При решении изобретательской задачи грамотного применения традиционных знаний, умений и навыков, как правило, недостаточно. Необходим «инсайт», озарение, догадка, облегчить появление которых призваны алгоритмические процедуры.
Пример 1. Электрический ток-это упорядочное движение заряженных частиц. В проводнике заряженные частицы всегда участвуют в тепловом движении. Следовательно, в проводнике постоянно существует электрический ток. Верен ли этот вывод, или в нем содержится противоречие?
Ответ: вывод содержит противоречие, так как для существования тока, движение заряженных частиц должно быть упорядочным, а тепловое движение-это беспорядочное, хаотическое движение.
Пример 2. На альпийских лугах пасется молодая буренка. Здоровая, молочная, холеная. Кушает сочную травку. Вдруг набежали грозовые тучи, грянул гром. Вдали сверкнула молния. И…..буренка «откинула копыта». Назовите причину гибели коровы.
Ответ: электростатическая индукция.
Выявляем ресурсы.
Ресурсами является всё, что может быть полезно при решении изобретательской задачи:
- Ресурсы различия.
- Ресурсы времени.
- Ресурсы пространства (площадь, объём и т.д.).
- Человеческие ресурсы (люди, их стереотипы, мотивация, каналы
восприятия: зрение, слух, обоняние, осязание).
- Другие ресурсы (события прошлого, культура, имидж ) и т.д.
Приемы ТРИЗ-технологии.
Существует более 4—ка приемов для решения задач по технологии ТРИЗ. Остановимся на некоторых из них.
ПРИНЦИП ИЗМЕНЕНИЯ ОКРАСКИ
а) Изменить окраску объекта или внешней среды.
б) Изменить степень прозрачности объекта или внешней среды.
в) Для наблюдения за плохо видимыми объектами или процессами использовать красящие добавки.
г) Если такие добавки уже применяются, использовать меченые атомы.
ПРИМЕР
В кузнечных и литейных цехах, на металлургических заводах, всюду, где необходимо защитить рабочих от действия жары, применяют водяные завесы. Такие завесы отлично защищают рабочих от невидимых тепловых (инфракрасных) лучей, однако слепяще-яркие лучи от расплавленного металла беспрепятственно проходят сквозь тонкую жидкую пленку. Чтобы защитить рабочих от них, сотрудники польского Института охраны труда предложили окрашивать воду, из которой создается водяная завеса, - оставаясь прозрачной, она полностью задерживает тепловые лучи и в нужной степени ослабляет силу видимого излучения.
ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА
а) Изменить агрегатное состояние объекта.
б) Изменить концентрацию или консистенцию.
в) Изменить степень гибкости.
г) Изменить температуру.
Пример. Бегущая по волнам.
Я стараюсь ребят удивиться.
— Однажды, — говорю я, — в одной африканской школе ребятам читали рассказ об удивительной стране, в которой люди ходят по воде! И самое интересное, что это был правдивый рассказ! (У некоторых ребят при этом глаза на лоб лезут.) А теперь посмотрите в окно! Разве мы с вами не ходим по воде? (Дело происходит зимой, за окном снег.) Мы так привыкли к воде, что не замечаем, а часто и не знаем ее удивительных свойств.
ЗАДАЧА ОБ ОБНАРУЖЕНИИ БАКТЕРИЙ
СИТУАЦИЯ
Для проверки стерильности воды в нее окунают металлическую пластинку, пронизанную множеством мельчайших пор. Затем пластинку извлекают и прикладывают к одной ее стороне "промокашку", которая отсасывает воду с другой (второй) стороны пластинки. На этой, второй, стороне бактерии остаются "на мели" (они не могут пройти сквозь поры). Зафиксировав таким образом "добычу", приступают к "поштучному" подсчету числа пойманных бактерий (это число характеризует степень стерильности воды). Подсчет ведут "построчно" с помощью микроскопов. Операция эта весьма трудоемкая. Как вести анализ в полевых условиях без микроскопа?
Решение.
1.Четко формулируем противоречие.
Для подсчета числа бактерий используем пористую пластинку и некоторое (неизвестное) количество (3, 5, 10,...) бактерий на одной ее стороне. Техническое противоречие ТП-1: если бактерии имеют малые размеры, подсчет бактерий затруднителен, но такой случай реален (соответствует природе бактерий). ТП-2: если бактерии имеют большие размеры, подсчет их прост, но такие размеры нереальны.
2. Называем ИКР (идеальный конечный результат). Необходимо при минимальных изменениях в системе обеспечить возможность подсчета бактерий невооруженным глазом.
3. Определяем ресурсы необходимые для получения ИКР.
Вещественно-полевые ресурсы.
Внутрисистемные ВПР: 1.глаз, 2. частицы.
Внешнесистемные ВПР: оптическая жидкость.
Надсистемные ВПР: воздух.
4. Уточним противоречие и определим вновь возникшие противоречия.
Оптическая жидкость сама делает частицы видимыми. Жидкость должна увеличивать частицы, чтобы они были видимыми, и не должна увеличивать частицы, потому что она не обладает такими свойствами по условиям задачи. Жидкость должна содержать в себе "увеличительные" частицы, чтобы делать мельчайшие частицы видимыми, и не должна содержать инородных частиц, потому что они загрязняют оптическую жидкость. Жидкость должна сама обеспечивать наличие (появление) в себе "увеличительных" частиц, которые после наблюдения должны исчезать.
5. Применим прием ТРИЗ и получим КР:
Бактерии должны сами расти. Для этого необходимо создать питательную внешнюю среду. "Промокашку" смазывают питательным раствором, пластинки (одновременно много пластинок) помещают в термостат. Бактерии быстро размножаются, образуя колонии, видимые невооруженным глазом. Сколько колоний, столько и было бактерий.
Таким образом, решение получено с использованием метода - более интенсивное изменение внешней среды;
Метод - ОТСРОЧЕННАЯ ОТГАДКА
Загадку (удивительный факт) дать в конце урока, чтобы начать с нее следующее занятие.
Пример.
-Я расскажу вам правдивую и удивительную историю! В 1896 году в Екатеринбурге один крестьянин построил большой бревенчатый дом. Потом обставил его деревянной мебелью, обложил со всех сторон поленьями, облил керосином и поджег при большом стечении народа. В результате этой акции он значительно разбогател... К концу сегодняшнего занятия вы попробуете догадаться - что же все-таки произошло?
(Крестьянин изобрел противопожарный раствор. Пропитанное им дерево становилось негорючим. Построил и поджег дом он на торгово-промышленной выставке, сделав тем самым прекрасную рекламу своему изобретению. Попутно еще и выиграл несколько денежных пари у скептиков.
Задача про медведя.
По краю лесной опушке шел медведь. На вид это был взрослый мишка, лет двух. Проходя мимо Бородавчатой березы, которая росла среди обыкновенного можжевельника, медведь услышал выстрел. Испугался медведь и, раздавив лапой колокольчик доломитовый, вмиг взбирался на березу. Но под его большим весом ветка березы сломалась, и медведь рухнул вниз. На месте падения медведя образовалось углубление диаметром 1,2м и глубиной 1,6см. Итак, какой пароды был медведь и с какой высоты он упал?
Собираем информацию и путем исключения выясняет вид медведя.
- Береза бородавчатая распространена по всей европейской части России и за Уралом до реки Обь. Очень светолюбивая порода, в отличие от Березы пушистой. Во взрослом состоянии хорошо отличается от других деревьев по белой коре.
- В России можжевельник обыкновенный распространён в лесной и лесостепной зонах европейской части, в Западной и частично в Восточной Сибири. Растёт на сухих холмах, по сухим горным склонам, по берегам рек, в подлеске боров, лиственных и смешанных лесов, сохраняясь и образуя заросли на месте сведённых лесов, реже на моховых болотах. Растёт на различных почвах, чаще всего на песчаных, которые при умеренной влажности для него наиболее благоприятны; встречается также на избыточно проточно-влажных, несколько заболоченных почвах.
- Колокольчик доломитовый – цветок, который растет только в России, в Кабардино-Балкарии, Ингушетии, Дагестане, Северной Осетии...
- Медведи, живущие в средней полосе России, весят 400—600 кг. Бурый медведь — лесное животное. Обычные места его обитания в России — сплошные лесные массивы с буреломом и гари с густой порослью лиственных пород, кустарников и трав; может заходить и в тундру, и в высокогорные леса. В Европе он предпочитает горные леса; в Северной Америке чаще встречается на открытых местах — в тундре, на альпийских лугах и на побережье.
Ответ: медведь бурый.
Далее используя средства Интернет определяем вид почвы (песок) . Находим в справочнике физические характеристики песка. И поскольку в момент падения, потенциальная энергия медведя превратилась в энергию деформированного тела (сжатия песка), вычисляем высоту, с которой упал медведь.
Творчество и сильное мышление должно стать нормой бытия для всех россиян. Человек становится творческой личностью тогда, когда, овладев, всеми качествами творческой личности, он выбирает Достойную цель. В этот момент, условно говоря, он становится творческой личностью. На современном этапе развития ТРИЗ-педагогики самой ее сильной стороной является развитие мышление. ТРИЗ-педагогика развивает мышление комплексно: и правое полушарие (развитие фантазии, воображения, образного мышления) и левое полушарие (логическое, системное, тризовское мышление, все виды анализа…). А также и все другие свойства нервной системы и психической деятельности - и чувства, и память, и внимание, и волевые качества, и смекалку, то есть, все основы мышления. Именно поэтому необходимо пропагандировать и широко внедрять методики ТРИЗ для решения творческих задач и тризовское мировоззрение.
|