Использование элементов ТРИЗ на уроках в старшей школе
статья по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс)

Применение элементов ТРИЗа на уроках физики.

Смолина Елена Васильевна

Учитель физики ГБОУ СОШ № 320 Санкт-Петербург.

 Email : elena.smo2015@yandex.ru 

Аннотация.

 Цель данной работы - реализация возможности продемонстрировать варианты способов применения на уроках элементы ТРИЗа, при изучении физики в основной и старшей школе.

ТРИЗ или Теория Решения Изобретательских Задач была создана в 1946 году Генрихом Альтшуллером. Систематизировав патентные фонды, он смог  создать  теорию о том, что в основе всех изобретений лежат одни и те же приёмы и методы, позволяющие инженерам создавать новые технические системы или качественно улучшать имеющуюся в тот период времени промышленную базу.  Прошли годы, и основы ТРИЗа по праву используются в различных областях человеческой деятельности, в том числе и в педагогике. Её нередко называют не теорией решения изобретательских задач, а теорией поиска правильных решений, что гораздо точнее отражает суть её методов. В результате применяя элементы ТРИЗ-педагогики в своей работе, мне удаётся разнообразить  урочную деятельность  при изучении особенно сложных тем, повысить интерес школьников к физике.

      Возвращаясь к цели статьи, надеюсь, что у читателей появиться интерес к  ТРИЗ-педагогике и желание применить его методы и приёмы в своей работе.

 Ключевые слова: ТРИЗ, развивающие технологии, успешность.

   Главная задача развивающего обучения - максимально эффективно адаптировать ребенка к предстоящей жизни, научить его справляться с непредсказуемыми ситуациями, в которые он будет попадать в ходе своей жизни. И здесь решающее значение играет способность быстро принимать эффективные, а зачастую, и нестандартные решения возникающих проблем, которые приведут к успеху.

 Одной из передовых педагогических технологий, активно поддерживаемой многими российскими практиками и теоретиками детского воспитания и образования, является так называемая ТРИЗ или технология решения изобретательских задач, созданная в 1946 году Генрихом Альтшуллером.    Являясь работником патентного бюро, работая со множеством заявок на изобретения, среди которых часто встречался откровенный плагиат, он систематизировал патетнтные фонды и заметил, что в основе всех изобретений лежат одни и те же приёмы и методы. Условно разделив все технические изобретения на  две группы: те, в которых применялись уже известные технические решения и на те, в которых предлагались абсолютно иные, новые технологии, он решил проанализировать вторую группу изобретений. Присвоив им, название сильных решений, нашёл в деятельности их авторов более общие подходы. Впоследствии Генрих Саулович Альтшуллер смог  создать свою теорию о том, что изобретателем может стать каждый человек, стоит ему освоить несколько необычных методов, которые способны развить нестандартное мышление. Её нередко называют не Теорией Решения Изобретательских Задач, а теорией поиска правильных решений, что гораздо точнее отражает суть методов.

   Ассоциация изобретательства скорее с научным техническим  творчеством,  не мешает использовать ТРИЗ не только  в инженерном деле, но и бизнесе, политике и даже в образовании и творчестве. На самом деле, главное содержание теории – научить ребенка или взрослого не столько изобретать, сколько принимать правильные сильные, зачастую нестандартные решения. Руководствуясь при этом определенной логикой, алгоритмами оценки текущей ситуации и конечно специальными приёмами и методами, изложенными в ТРИЗе.

    Не стоит, наверное, долго объяснять читателям как часто нам с вами, школьным учителям, приходится решать проблемы, перед которыми могут встать в тупик и маститые ученые в образовании и, несомненно, заслуженные практики, победители многих образовательных конкурсов. Когда учитель один на один сталкивается в своей повседневной деятельности с кажущимися неразрешимыми проблемами, ему нет смысла искать ответы в учебниках по педагогике и методических пособиях. А использовать, ставшие такими привычными, методы давления уже давно неэффективно. Жизнь шагнула далеко вперёд и требует от нас сильных решений проблем, отметая в сторону привычные, но бесполезные и значит неуспешные.

    Считаю, что в таких ситуациях на помощь учителю может прийти ТРИЗ. Освоив его основные приёмы и методы, можно не только качественно улучшить педагогическую деятельность на уроках, во внеурочной деятельности, но и привить учащимся навыки поиска сильных решений.  Это позволит ребятам не бояться использовать стандартные пути при решении физических задач, ведь именно здесь на первых порах многие из них испытывают трудности. И самое главное научит  находить успешные решения в непривычных для них ситуациях. Став специалистами впоследствии они с лёгкостью смогут справиться с решением проблемных  жизненных ситуаций. Хорошо бы  изучать ТРИЗ в рамках школьной программы или во внеурочной деятельности.

     Используя на уроках приёмы и методы ТРИЗа необходимо подбирать их в соответствии с формой  урока и темой, учитывая особенности каждого этапа.

  В начале урока можно активизировать учащихся игрой «Ассоциации», по цепочке повторяя  известный материал. Это позволит учащимся актуализировать знания, полученные на прошлых уроках. Например такая цепочка ассоциаций в 7 классе: работа – сила – Джоуль – механика – движение – перемещение – метр …и т.д.  Важным условием этой игры является повторение всех слов-ассоциаций, произнесённые до тебя! Иногда слово-ряд бывает очень неожиданным. Задача учителя в данной игре сводится к тому чтобы корректировать информацию, направляя её поток в нужное русло. Такое начало позволит не только держать во внимании всю информацию по домашнему заданию или по теме урока, но и развивает долговременную память, учить проговаривать каждое понятие, устанавливая межпонятийные связи. Впоследствии такая игра несомненно расширит информационное пространство учащихся в данном разделе физики.

Ещё один игровой момент на начало урока в любом классе по любой теме известная игра  «Да-нет». Она позволяет играющим научиться задавать вопросы, продумывать в них каждое слово. Кроме того учащиеся привыкают слушать вопросы других играющих, отбрасывая ненужную информацию, выделяя и запоминая только те вопросы которые получили утвердительный ответ ведущего. Также для получения правильного ответа им приходится в уме удерживать, анализировать и сопоставлять поступающие данные, которые постоянно меняются. Быть внимательным и уметь быстро оперировать понятиями, определяя их категорию и физический смысл.

    Вначале урока можно  предложить учащимся решить несколько задач проблемного содержания, призванных вместе с тем заинтересовать ребёнка школьными предметами.  Например, в 7 или 9 классе, рассматривая понятие массы тела попросить предложить способ  сравнения масс двух тел с помощью рычажных весов в кабине космического корабля. В этом случае учитель может определить, насколько точно и глубоко учащиеся связывают это понятие с инерцией. Верные ответы: Первый способ – толкнуть весы «снизу» в направлении, перпендикулярном плоскости чашек. Второй способ – включить двигатели корабля, расположив весы «верхом» в сторону носа корабля. В обоих случаях чашка с более массивным телом перевесит. Ответы ребят могут быть не всегда верными, это даёт возможность   обсуждения физического материала, порой выходящего за рамки школьной программы, проверить ответы и скорректировать знания.

 При изучении новых понятий их удобно сразу систематизировать с помощью Морфологического Анализа (МА) или Метода Снежного Кома (МСК).  Эти методы позволяют не только разложить материал «по полочкам», но и дает возможность рассмотреть новые варианты решения в сложившихся ситуациях (Морфологический Анализ). Надо только последовательно совмещать информацию, расположенную по горизонтальной и вертикальной оси и записывать варианты получившихся ответов. Для этого можно использовать заранее приготовленную Морфологическую таблицу, выведенную с помощью проектора на большой экран интерактивной доски или просто начертить сетку мелом на доске. В этом случае желательно использовать цветные мелки для разных вариантов ответов, ведь получать эти варианты у доски могут  поочерёдно несколько человек.

Пример использования морфологического анализа на уроках физики в 10 классе профильного уровня (при 5 часах физики в неделю) по теме «Первый закон термодинамики».

Сопоставляя работу газа, количество теплоты и изменение внутренней энергии системы со знаками  +    -  и 0 в таблице случайным образом, можно получить достаточно много уравнений соответствующих первому закону термодинамики.

Это лишь несколько примеров записи закона, которые нужно не только получить с помощью Морфологического Анализа, но и объяснить возможность или невозможность  их протекания.  Итак, рассмотрим пример случайного расположения знаков +   «-    и числа 0  в таблице (см. рис.) Если принять данный выбор за основу, то проанализируем данную ситуацию и примем во внимание:

1) что  поставленный знак + в соответствие  количества теплоты  Q означает  поступление в  систему некоторое количество теплоты, Q > 0;

2) работа не совершается, т.к  в строке для А крестик стоит в колонке с 0,  т.е A = 0;

3)  знак «минус»  в строке с изменением внутренней энергии U говорит об уменьшении внутренней энергии, U < 0.

Написать первый закон термодинамики исходя из условий можно в таком виде:  

                               Q = - U                - U = Q  

Теперь остаётся его в первую очередь сформулировать и обязательно объяснить с научной точки зрения возможно ли протекание такого процесса в природе самостоятельно или для этого необходимы специальные условия. Главной целью такого перебора вариантов должна стать мысль, для чего и каким образом такие процессы можно использовать человеку. Подобным образом,  учащиеся приближаются к  изобретениям. Конечно, надо ещё раз отметить, что такая работа на уроках в полном объёме возможна только в профильных классах,  где учебная нагрузка не меньше 5 часов в неделю и предметная подготовка учащихся способствует развитию аналитической и синтетической деятельности.

     Эти же методы Морфологического Анализа и Метод Снежного Кома используются и при обобщении материала перед тематическим контролем для систематизации, восполнения знаний.

    Успешно применяется на уроках и такой простой, знакомый каждому читателю метод научной аналогии. Сравнивая строение вещества в 7 классе со структурой какого-нибудь литературного произведения можно представить две цепочки понятий:

Рассказ-главы-абзацы-предложения-словосочетания-слова-буквы

Вещество-Броунов. частицы-молекулы-атомы-элементарные частицы-кварки

Соотнося элементы первой и второй строки можно наглядно показать учащимся общее свойство структурности объектов. При возможности начинать цепочки можно и с более крупных объектов (книга-материя).

 Очень важным этапом при изучении любого предмета является домашнее задание. Здесь пространство и время для творчества расширяется многократно. Например, основы динамики мы изучаем в начале учебного года, когда учебный процесс прерывает череда осенних субботников по уборке палой листвы. Однажды учителю пришла в голову идея задать детям в качестве домашнего задания сочинение-эмпатию на тему «Физика и листопад», в них можно мысленно вжиться в те предметы, которые обычно используются на субботнике для уборки территории, и описать их мысли и ощущения, рассматривая всё происходящее с ними как физические явления. Вот несколько примеров  таких историй.

«Я – Метла, новая, пушистая и неутомимая. Я летаю, упруго отскакивая от асфальта в умелых Васиных руках. Листва зеленая, желтая и багряная в лучах осеннего Солнца послушно укладывается в большие кучи.

Я – Грабли. Нужнее, чем я, для уборки листвы, не найдешь. Пройдешься этак по газону и залюбуешься на произведенный эффект: трава, освободившись от гнета листвы, упруго выпрямляется, освобождаясь от внешнего воздействия, прихорашивается, чтобы еще раз порадоваться солнышку, перед тем, как скрыться под снегом.

Я – Мешок, большой, черный и очень крепкий. Силы взаимодействия между моими молекулами достаточно велики. Мне было хорошо, пока я вместе с собратьями уютно покоился в темном шкафу  лаборантской кабинета физики. Но вот меня освободили от упаковки и явили миру.

Я - Дерево. Стою здесь очень давно и каждую осень у моих ног наблюдаю одну и ту же суету. Мне нравится слушать, о чем говорят эти странные существа Мешок, Грабли, Метла. Бедняги, все не могут решить, кто из них важнее. Им невдомек, что, по крайней мере, одно из нас прославило все огромное семейство деревьев на всю Вселенную. Это была прекрасная яблоня, которая в нужный момент уронила одному ученому англичанину на голову яблоко, и он открыл закон всемирного тяготения!»

В рамках одной статьи можно изложить лишь общие моменты или фрагменты применения любой педагогической технологии на уроках. Кроме того, после знакомства с инновациями, каждый педагог из всех методик и технологий отбирает лишь те элементы, которые соответствуют его внутренним устоям, его взглядам на педагогическую деятельность. Заинтересованные люди продолжают знакомство и дальше, используя методику на своих уроках. Очень надеюсь, что после прочтения статьи кто-нибудь из коллег попробует применить описанные методы на своих уроках. Хочется в конце ещё раз обратить внимание, что Теория Решения Изобретательских Задач дает возможность не тратить время на метод проб и ошибок или на ожидание творческого озарения, а воспользоваться системным подходом и большую часть рутинной работы на уроке и во внеурочной деятельности  выполнить на интеллектуальном уровне, найдя оптимальное решение.

В качестве обязательных к прочтению книг  могу рекомендовать:

• «Творчество как точная наука» Альтшуллер Г.С.;
• «Колобок и все-все-все, или Как раскрыть в ребенке творца» Шустерман З.Г., Шустерман М.Н.;
• «Основы классической ТРИЗ. Практическое руководство для изобретательного мышления» Орлов М.;
• «Принципы выживания, или Теория творчества на каждый день» Кизевич Г.;
• «Новые приключения колобка или Наука думать для больших и маленьких» Шустерман З.Г.;
• «И тут появился изобретатель» Альтов Г.;
• «Денис-изобретатель. Книга для развития изобретательских способностей детей младших и средних классов» Иванов Г.И.;
• «Как стать гением: Жизненная стратегия творческой личности» Альтшуллер Г.С., Верткин И.М.;
• «ТРИЗ в детском саду» Гин.С.;
• «Мир фантазии» серия книг;
• «Мир загадок» серия книг.