Павел Горев - Научное творчество. Методы конструирования новых идей

• Название: Научное творчество. Методы конструирования новых идей
• Автор: Павел Горев
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-906642-01-1

Учебное пособие подготовлено в помощь студентам педагогических направлений подготовки (специальностей), учителям и преподавателям для использования на занятиях по изучению методов и приёмов научного творчества, а именно методов конструирования новых идей – неалгоритмических, частично алгоритмизированных и алгоритмов, в частности алгоритма С. Малкова, с целью формирования творческого мышления и развития творческого воображения учащихся.

---

а) имеются самодвижущиеся клетки или частицы, реагирующие с агрессивным веществом, если оно проникнет через повреждение, продукты реакции заделывают эти повреждения; для техники это смелый проект, но в биологии примерно так происходит заживление поврежденных кровеносных сосудов;

б) в жидкости имеется вещество, способное энергично реагировать с агрессивным веществом так, чтобы продукты реакции быстро заполнили всю трубку и вывели ее из строя; так как при этом количество трубок в реакторе имеется в избытке, то реактор в целом длительное время сохраняет работоспособность; этот вариант в принципе кажется технически осуществимым.

Метод фантограмм применим как для генерирования идей, так и для развития творческого воображения. О нем можно прочитать в статьях Г. С. Альтшуллера.

С помощью любого из трех способов, если быть настойчивым, можно получить новую приемлемую фантастическую идею. Во всяком случае, большинство существующих фантастических идей можно свести к одному из трех способов преобразования фактов. Методы конструирования идей – это научная организация развития воображения.

Порядок работы с фантограммой может быть следующим:

– шаг 1: выбрать объект;

– шаг 2: конкретизировать для выбранного объекта характеристики (вещество, макроструктура, надструктура и т. д.);

– шаг 3: выбрать один из приемов фантазирования;

– шаг 4: последовательно применить выбранный прием к характеристикам объекта, конкретизированным на шаге 2;

– шаг 5: рассмотреть свойства полученного объекта;

– шаг 6: применив остальные приемы фантазирования, заполнить все или некоторые пустые клетки фантограммы.

Задания для самостоятельного решения

1. Придумайте фантастическое животное для клетки (1; 1): вещество – раздробить, для (2; 1): микроструктура – раздробить.

2. Представьте фантастическое решающее устройство для клеток (1; 4), (4; 4), (6; 4), (8; 4) и (10; 4): вещество, надструктура, способ передвижения, воспроизведение и цель – увеличить. Полученные счетные машины сравните с решением задания 2 параграфа «Метод морфологического анализа». Какая из машин фантастичнее, экономичнее, реальнее?

3. Постройте фантограмму для объекта «мост». Какая из моделей самая необычная? Как придется изменить транспорт с введением этих мостов? Как еще можно применять эта мосты кроме их прямого назначения?

4. Постройте фантограмму для объекта «электростанция». Отберите необычные сочетания. Как повлияет реализация нового типа электростанций на передачу энергии, на системы электродвигателей?

5. Постройте фантограмму для объекта «планета». Отберите типы планет, на которых невозможно существование человека. Как нужно изменить человека, чтобы он смог выжить в условиях таких планет?

6. Постройте фантограмму для разумного существа. Опишите его. В каких домах оно будет жить? Как передвигаться и на чем? Сравните с решением задания 5 из параграфа «Метод морфологического анализа».

1.5. Метод моделирования маленькими человечками

При решении задач неалгоритмическими методами для психологической активизации наряду с другими приемами используется эмпатия, или личная аналогия. Сущность этого приема заключается в том, что человек, решающий задачу, вживается в образ совершенствуемого объекта и старается осуществить требуемое задачей действие. Если при этом удается найти какой-то новый подход, новую идею, то решение переводится на технический язык. Практика применения эмпатии при решении учебных и производственных технических задач показала, что эмпатия действительно иногда бывает очень полезной. Но нередко она очень вредна. Отождествляя себя с тем или иным объектом и рассматривая его возможные изменения, изобретатель невольно отбирает приемлемые для человека изменения и отбрасывает изменения, не приемлемые для человеческого организма, например разрезание, дробление, растворение в кислоте и т. п.

Этот недостаток устранен в методе моделирования маленькими человечками (ММЧ), который применяется в алгоритме решения изобретательских задач (АРИЗ). Суть этого метода состоит в том, чтобы представить объект задачи в виде множества («толпы») маленьких человечков. Такая модель сохраняет достоинства эмпатии – наглядность, простоту, но толпа свободно делится на части. При этом жесткий и потому трудно поддающийся изменениям образ заменяется образом гибким, легко меняющимся.

В АРИЗ этот метод используется на стадии выделения части объекта идеального конечного решения (ИКР) задачи, чтобы отчетливее представить себе физическое противоречие задачи.

В истории науки известны случаи, когда стихийно и однократно применялось нечто похожее на ММЧ. Это открытие Кекуле структурной формулы бензола, когда он увидел кольцо, образованное из пяти обезьян, а раздумывал об изображении бензола. Второй случай – мысленный эксперимент Максвелла при разработке им динамической теории газов: он соединил два сосуда с газами при одинаковой температуре трубкой с дверцей, которую открывали и закрывали «демоны»; они пропускали из одного сосуда в другой быстрые частицы и закрывали дверцу перед медленными частицами. Эти случаи объясняют, почему в ММЧ взяты именно маленькие человечки, а не шарики или микробы. Для моделирования нужно, чтобы маленькие частицы видели, понимали, могли действовать.

Практика применения ММЧ на занятиях по изучению методов поиска новых технических решений показала, что ММЧ надо применять только совместно с АРИЗ и на соответствующем шаге (в АРИЗ‑71 на шаге 3.2 или 3.3 – после выделения части элемента ИКР, которая не обеспечивает требуемое действие). ММЧ эффективен для задач на передвижение, перемещение, изменение формы и состояния объекта. Обычный метод ММЧ в задачах на измерение ничего не дает.

Метод ММЧ сводится к следующим простым операциям:

а) выделенную часть объекта, которая не может выполнить требования идеального конечного результата, представить в виде толпы маленьких человечков;

б) разделить человечков на группы, действующие (перемещающиеся) по условиям задачи;

в) полученную модель рассмотреть и перестроить так, чтобы выполнялись обязательные условия задачи и в то же время было бы обеспечено требуемое действие.

Так, например, при решении задачи А. Орлова о светокопировальной машине после получения ИКР: органическое стекло само предотвращает возникновение электрических зарядов при движении по нему кальки, выделяется пограничная область, поверхность оргстекла и поверхность кальки заменяются толпами маленьких человечков. Модель позволяет отчетливо представить физическое противоречие задачи: человечки стекла должны по условиям задачи держать человечков кальки (это их природное свойство, тут ничего нельзя менять), и в то же время человечки стекла – таково требование задачи – не должны держать человечков кальки. Поскольку человечков много, особой проблемы здесь нет – толпу можно легко разделить. Пусть человечки стекла держат одних человечков кальки – один ее слой – и не держат других – другой слой кальки. Как только построена такая модель, дальнейшее решение почти очевидно, потому что нет психологического барьера: толпа легко делится на части. Пусть калька движется по кальке.

В задачах на измерение ММЧ целесообразно осуществлять в следующем порядке:

а) расположить маленьких человечков на той части объекта, которая подлежит измерению (на линии, в плоскости, в пространстве);

б) рассмотреть возможные действия этих человечков;

в) если нет решения, перестроить человечков, расположив их прерывисто;

г) если решения нет, снова перестроить человечков, располагая их треугольником – с прямыми или криволинейными сторонами;

д) каждый paз надо убирать лишних человечков: треугольник, например, можно получить всего тремя человечками, квадрат – четырьмя и т. д.

Так, например, при решении задачи о контроле конуса построили следующую модель: под углом к стене поставили стол, шеренгу человечков расположили в самой широкой части; затем они стали двигаться, по мере уменьшения длины шеренги число человечков в ней непрерывно уменьшается. Сразу же у слушателей возникли предложения: «Надо сделать шаблон из песка… из воды…» По-видимому, решение этой задачи методом ММЧ облегчается тем, что сам объект выполнен в форме треугольника – человечки поневоле выстраиваются треугольником.

Контрольный ответ (авторское свидетельство № 180829): «Способ контроля поверхности внутренних полостей сферических деталей по отклонению линий постоянного уровня от эталонного значения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля деталей сложной формы, линии постоянного уровня получают путем сечения контролируемой детали слоем малоотражающей жидкости и затем, последовательно изменяя уровень жидкости на заданную величину, производят фотографирование линий на один и тот же кадр цветной пленки с использованием сменных цветофильтров».