Спецкурс «физические основы инженерного творчества» В. И. Крахоткин, доцент, > И. А. Боголюбова, кандидат педагогических наук, ст преподаватель

Вид материала

Задача

Подобный материал:

• Программа воспитания и обучения в детском саду, 3718.01kb.
• Программа воспитания и обучения в детском саду, 3924.08kb.
• Программа воспитания и обучения в детском саду, 3919.5kb.
• Программа воспитания и обучения в детском саду, 3936.51kb.
• Программа факультативного курса, 705.83kb.
• Декан, кандидат педагогических наук, доцент Е. В. Шустова Доктор педагогических наук,, 538.89kb.
• Пальцева Татьяна Игоревна, доцент, кандидат педагогических наук. Кроме того, за последние, 328.01kb.
• Програма для середньої загальноосвітньої школи затверджено Міністерством освіти І науки, 816.28kb.
• Пошедіна О.І. Україна-нато (Запитання І відповіді): Науково-популярне видання / Колектив, 821.28kb.
• А. А. Левицкая, кандидат педагогических наук, доцент, 158.25kb.

СПЕЦКУРС «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ТВОРЧЕСТВА»


В.И. Крахоткин, доцент,

И.А. Боголюбова, кандидат педагогических наук, ст. преподаватель,

Г.Е. Ковалева, кандидат технических наук, доцент

Ставропольский государственный аграрный университет, Россия

kovalyov.vl@gmail.com


Важнейшей составной частью профессиональной подготовки инженеров является изучение курса физики. В ходе изучения физики студенты должны приобрести глубокие теоретические знания, выработать умения и навыки, необходимые для творческого применения знаний, для решения технических задач.

Учитывая это, мы остановились на следующей структуре курса «Физические основы инженерного творчества».

• теоретическая подготовка (лекционный курс) - 14 часов;
  
• лабораторно-практические занятия - 20 часов;
  
• самостоятельная работа - 10 часов;
  
• выполнение курсовой работы - 20 часов.
  

Содержание лекционно-практического курса предполагает изучение следующих тем:

• краткий исторический обзор;
  
• предпосылки возникновения методов активизации творческой деятельности;
  
• классификация методов решения технических задач;
  
• методы интуитивного поиска (мозговой штурм, синектика);
  
• метод систематического поиска (морфологический анализ);
  

• метод логического поиска (АРИЗ).
  

Практическая часть курса направлена на применение различных методов решения технических задач. Классификацию этих методов можно представить следующей схемой (смотри схему 1).

После знакомства с основными правилами проведения мозгового штурма проводим практическое занятие, на котором предлагаем студентам решить две задачи различного типа.

Задача 1. На заводе, выпускающем обычные кухонные ножи, в результате усовершенствования технологии добились высокого качества ножей. Ножи не тупятся и не ломаются и могут служить достаточно долго. Но в результате этого резко упал спрос на продукцию. Как быть?

Задача 2. При изготовлении предварительно напряженного бетона арматура должна быть натянута. Для этого ее нагревают и закрепляют в горячем состоянии. Но нагревание до высокой температуры изменяет свойства металла. Как быть?

Подводя итоги занятия, обращаем внимание студентов на то, универсальность метода обратно пропорциональна его эффективности. Поэтому применять мозговой штурм для поиска оптимальной конфигурации объекта или устранения конкретных противоречий развития технических систем, как правило, нецелесообразно.




Схема 1


Основная область применения данного метода - поиск решений в недостаточно исследованной области, выявление новых направлений решения проблемы. Метод рекомендуется применять также для поиска новых сфер применения уже существующего изделия или материала, а также с целью выявления недостатков существующего изделия.

Синектика определяет творческий процесс, как умственную активность в ситуации постановки и решения проблемы, где результатом является техническое открытие (изобретение).

Синектика включает в себя два процесса:

• превращение незнакомого в знакомое;
  
• превращение знакомого в незнакомое.
  

Превратить знакомое в незнакомое - означает исказить, перевернуть, переменить повседневный взгляд и реакцию на вещи, события. Различные люди могут видеть один и тот же объект под различными углами зрения, неожиданными для других. Настаивать на рассмотрении известного, как неизвестного - основа творчества. Синектика выделяет четыре механизма превращения известного в неизвестное:

• личная аналогия - личная идентификация с элементами проблемы освобождает человека от механического внешнего ее анализа.
  
• прямая аналогия – этот оператор обеспечивает процесс сравнения параллельно существующих в различных областях: знаний, фактов, технологий. Он требует от человека активизации его памяти, включения механизмов аналогии и выявления в человеческом опыте или в жизни природы подобий того, что требуется создать.
  
• символическая аналогия – здесь для описания проблемы используются объективные и неличные образы. Цель символической аналогии – обнаружить в привычном – парадокс, неясность, противоречие. Собственно, символическая аналогия - это состоящее из двух слов определение предмета, показывающее предмет с необычной, интересной стороны.
  
• фантастическая аналогия – человек должен иметь возможность проверить верную идею, представить себе лучшее решение проблемы, и при этом временно не принимать во внимание установившиеся в мире законы (нормы).
  

Применение этих механизмов помогает резко увеличить творческую активность, сделать ее результатом сознательных усилий.

На практическом занятии предлагаем студентам, используя операторы синектики, решить несколько технических задач.

Рассматривая метод морфологического анализа, обращаем внимание студентов на то, что он также сводится к перебору довольно большого числа вариантов. Подводя итоги, обращаем внимание студентов на низкую эффективность методов интуитивного поиска решений технических задач.

АРИЗ состоит из нескольких частей, разделенных на шаги, которые выполняются по определенным правилам.

Первая часть предназначена для конкретизации задачи, так как любая проблемная ситуация может быть источником для целого ряда задач. Она включает в себя следующие шаги:

• обработка исходной ситуации;
  
• переход к мини-задаче;
  
• выделение конфликтующей пары элементов;
  
• выделение технического противоречия;
  
• усиление конфликта до предела;
  
• формулировка модели задачи.
  

Во второй части алгоритма проводится анализ модели задачи и формулируется идеальный конечный результат (ИКР), отражающий основное требование к будущей технической системе, выявляющий техническое, и лежащее в ее основе физическое противоречие.

Третья часть алгоритма рассматривает пути разрешения противоречия на основе информационного фонда АРИЗа, основу которого составляет перечень физических эффектов, используемых при решении технических задач.

Заключительная часть алгоритма предназначены для проверки полученного решения на его соответствие требованиям ИКР, закономерностям развития технических систем и другим критериям.

Поясним сказанное примером.

Задача. На испарителях холодильных агрегатов, в частности домашних холодильников, образуется снеговая шуба, которую, как правило, удаляют путем оттаивания. Как ускорить этот процесс?

Для решения этой задачи сформулируем общую проблему: как сократить затраты времени, необходимого для приведения в порядок испарителя.

Самое простое физическое решение - пропустить электрический ток через испаритель и использовать выделяющееся при этом тепло. Однако непосредственное пропускание тока опасно для человека. Возникающее противоречие: ток должен быть – тока не должно быть, и составляет содержание изобретательской задачи.

Формулируем физическое противоречие: в испарителе должна быть ЭДС, чтобы в нем протекал электрический ток, но испаритель должен иметь нулевой потенциал относительно земли, чтобы не представлять опасности для человека.

Обратимся к таблице физических эффектов. Физическое решение - в испарителе нужно использовать токи Фуко, которые и будут его нагревать.

После рассмотрения законов развития технических систем студенты получают задание для самостоятельной работы, в которой должны рассмотреть процесс развития некоторой технической системы от момента ее зарождения до настоящего времени.

Спецкурс «Физические основы инженерного творчества» является эффективным средством развития познавательной деятельности студентов, развивает творческое мышление, способствуют углубленному пониманию теоретического материала, демонстрируют студентам его новые стороны.