Системный анализ и ТРИЗ в школьной программе – когда и как Проблема интенсификации обучения. Курс “Системология + ТРИЗ” Одна из главных проблем современной российской школы – экстенсивный путь развития. Объем знаний в мире стремительно увеличивается. Соответственно, увеличивается объем информации, которую человек должен освоить в школе. Сегодня массовая школа пытается решить эту проблему экстенсивным путем: увеличивается количество уроков (современный школьный дневник рассчитан уже не на 6 уроков в день, как это было в наше время, а на 8), удлиняется время обучения за счет перевода начальной школы на четырехлетку, обсуждается возможность двенадцатилетнего среднего образования. Очевидно, что путь этот – тупиковый. Он дает отсрочку, но не приводит к решению проблемы. Количество знаний в мире удваивается, если я не ошибаюсь, уже каждые 2 года. Пока сегодняшние первоклашки добредут до последнего класса, знаний станет больше в 32 раза. Это – объективный процесс. Бесконечное развитие науки потребует бесконечного времени обучения. Решение может быть найдено только на пути интенсификации обучения. Следует не увеличивать продолжительность обучения, а научиться за то же время осваивать больший объем знаний. Для этого необходимо ввести в школьную программу: изучение логики; изучение основ системного анализа, умения систематизировать информацию как в рамках одной дисциплины, так и между разными дисциплинами; освоение элементов Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Надо отметить, что Перми в этом отношении изрядно повезло. О необходимости включения в школьную программу основ системного анализа у нас в городе заговорили еще в 1995 г. Но тогда это были только благие пожелания, основанные на понимании темпов развития науки. Сегодня мы можем сказать не только то, что в школе необходимо изучать системологию, но и то, как именно это можно делать. Разработаны и прошли достаточно долгую апробацию соответствующие методики, готовы пособия для учителя и рабочие тетради для ученика. Разумеется, работы в этом направлении необходимо не просто продолжать, а интенсифицировать(в перспективе курс должен стать сквозным с 1-го по 11-ый класс). Но имеющегося задела уже достаточно, для того чтобы можно было предложить его для широкого внедрения. Я имею предложить курс “ТРИЗ + системология” для начальной школы. Предлагаемые методики отрабатывались от 7-ми до 3-х лет в нескольких школах города в классах разного уровня, начиная с гимназических и кончая классами выравнивания. Они годятся для работы с 1-го по 5-й класс. Для более старшего возраста сохраняется актуальность содержания, но нужна иная форма изложения материала. До сих пор разработка курса велась в рамках работ по Пермской версии сквозного курса информатики (самый массовый вброс материалов по курсу был произведен в прошлом году при подготовке конкурса “Информашка-2001”). Однако предлагаемые методики не требуют применения ЭВМ и вполне доступны любому учителю начальной школы. Боле того, преподавание этого курса именно учителем начальной школы имеет свои преимущества перед преподаванием учителем информатики. Впрочем, преподавание в виде курса информатики тоже имеет свои прелести. В большинстве случаев информатика в начальной школе может быть представлена как дополнительная образовательная услуга, т.е. как источник дополнительного заработка для учителя. С этой точки зрения безмашинность курса может оказаться недостатком. Большинство родителей понимает “информатику” как сидение перед экраном. В этом случае родителям приходится объяснять, что главное – это не и нажатие кнопок, а умение грамотно организовать обработку информации. Нажимать кнопки современные дети все равно научатся. Но научатся ли они мыслить? В конце концов, все мы хотим, чтобы наши дети научились водить автомобиль. Означает ли это, что всех первоклассников поголовно надо сажать на карты? Почему-то мы этого не делаем. Так же и с компьютером. Не беда, если ребенок сядет за него не в первом классе, а в пятом. В свое время одному из создателей первого массового персонального компьютера “Apple” (не помню, Возняку или Джобсу) предложили сравнить персоналку с автомобилем. Он ответил: “Нет. Персоналка – это не автомобиль. Это велосипед. Автомобиль везет всех. А велосипед только тех, кто умет на нем ездить”. В отношении обработки информации ЭВМ – не слагаемое, а масштабный множитель. Если человек умеет грамотно организовать работу с информацией, то компьютер может многократно усилить эти его умения. Но если человек работать с информацией не умеет, никакая ЭВМ его не спасет. Нуль на что не умножь, все равно получишь нуль. До сих пор мне, в основном, удавалось убедить родителей в необходимости различать информатику и нажимание кнопок. Самый интересный случай – это когда меня пригласили вести безмашинный курс в дополнение к компьютерному, которой у детей уже был. Если уж родители категорически будут настаивать на “машинизации” курса, она может быть проведена за счет развивающих пакетов (типа “Никиты”), конструкторов и т.п. Естественно, в этот перечень не входит подавляющее большинство современных компьютерных игр, которые для развития интеллекта отнюдь не предназначены. Содержание предлагаемого курса: Элементы теории решения изобретательских задач (ТРИЗ): освоение основ диалектического мышления и методов активизации творческого процесса. Словари, каталоги, организация текста. Лексикографический порядок. Работа со словарем (многоуровневая индексация, блочный поиск, структура словарной статьи, вспомогательная информация в словаре). Каталоги. Оглавления, указатели, примечания и сноски. Наиболее часто употребляемые инструменты структурирования информации: таблицы, диаграммы, карты, графы. Таблицы. Правила оформления таблиц. Типизация таблиц по их содержанию (“объекты-свойства”, “объекты-объекты”, “объекты-свойства-объекты” и т.д.). Определение структуры таблицы по ее типу. Правила распознавания и построения таблиц разных типов. Диаграммы. Основные типы диаграмм. Их назначение (прагматика). Правила построения. Карты. Использование всевозможных указателей и координатной сетки. Графы. Использование графов для представления информации о составе объектов, подчиненности, наследовании, связях между объектами и действиями и пр. Элементы системного анализа. Понятие системы, системный эффект, его исчезновения при разрушении системы. Методика научного исследования: сбор фактов – гипотеза – проверка. Всеобщая системность мира. Введение в логику и принятие решений. Таблицы решений. Карты с краевой перфорацией. Выбор карточек по сложным условиям. Принятие решений за счет оптимальной организации информации (логические квадраты, диаграммы Венна, графы и пр.). Сравнение альтернатив при наличии противоречивых требований. В настоящее время готовы методические материалы (книги для учителя, тетради для ученика, задачники) по модулям “ТРИЗ”, “Словари, каталоги, организация текста”, “Таблицы”, “Диаграммы”, “Системология”. Курс предлагается начинать с 1-й четверти 1-го класса с модуля “ТРИЗ”. Модуль специально построен таким образом, что практически не требует грамотности (умения читать, писать и считать). На его изучение планируется примерно 3 четверти. Затем следуют модули “Словари” и “Таблицы”, каждый продолжительностью также примерно по 3 четверти. Далее модули “Диаграммы” и “Логика и принятие решений” (в сумме примерно полгода). На 4-й класс остаются модули “Системология” и “Графы”. В случае недостатка времени, могут быть опущены модули “Диаграммы”, “Принятие решений”, “Графы”. Такое время изучения предлагается с той целью, чтобы в первых классах средней школы дети уже владели соответствующими знаниями и умениями. Вместе с тем, сегодня имеет смысл включать фрагменты данного курса и в программу старших классов, поскольку материал этот достаточно важен для общего образования, но в школьной программе, практически, не изучается. Этапы развития школьной информатики: алгоритмика - компьютерика - информациология - системология - ТРИЗ Почему курс “Системология + ТРИЗ” предлагается вводить именно в рамках курса информатики? Для ответа на этот вопрос давайте посмотрим на то, как изменялась школьная информатика за полтора десятка лет своего существования. Наука “Информатика” для науковедов может играть примерно такую же роль, как муха дрозофила для генетиков. Чрезвычайно высокая скорость развития делает ее крайне интересным предметом изучения. То, на что другим наукам требуются века, информатика проскакивает за годы, максимум - за пару десятилетий. Школьная информатика не копирует шаги своей “взрослой” напарницы, но развивается не менее быстро. Если посмотреть на нее с точки зрения основных задач, которые ставились перед курсом в каждый момент времени, можно увидеть (и предвидеть) 5 этапов развития школьной информатики (по принципу “позавчера - вчера - сегодня - завтра - послезавтра”): Информатика – алгоритмика. В 1985 г. школьная информатика родилась под лозунгом “Программирование – вторая грамотность” и была сосредоточена на знакомстве с компьютером, развитии алгоритмического мышления, знакомстве с основами программирования. Информатика – компьютерика. Переход на этот этап произошел в начале 90-х. На первое место выдвинулись вопросы подготовки квалифицированного пользователя, использования компьютера в повседневной деятельности. Информатика – информациология. Это – сегодняшний день школьной информатики, по крайней мере ее Пермской версии. Основное направление этого этапа: фундаментализация курса. Мы, наконец-то, вспомнили, что слово "информатика" происходит не от слов "алгоритм" и "компьютер", а от слова "информация". Понятие информации в реальности становится центральным понятие курса. Информатика – системология. Следующий наступающий этап. Необходимость его осознается все большим числом специалистов. Главным моментом этого этапа будет расширение курса за счет включения в него понятия системы, элементов системного анализа, методов принятия решений и т.п. Необходимость изучения в школе основ системного анализа назрела давно, но в нынешнюю школьную программу он не укладывается. Современное школьное образование построено по дисциплинарному принципу, а система - понятие междисциплинарное. Для любого школьного предмета оно интересно и полезно, но ни к одному из них не относится. Включить изучение основ системного анализа удобней всего именно в курс информатики, поскольку изучение любой системы - есть построение некоторой ее информационной модели. А информационными моделями занимается именно информатика. И опять пермяки в лидерах. Именно в двухтомном “Задачнике-практикуме”, разработанном группой пермских авторов и изданном в 1999 г. издательством “Лаборатория базовых знаний” под редакцией И.Г.Семакина и Е.К.Хеннера, впервые широким учительским массам были предложены методматериалы по системологии. Именно после этого в разных учебниках стали появляться главы про таблицы, системы и пр. Информатика – изобретательство, информатика – ТРИЗ. Какой следующий шаг, сделает информатика, после того, как освоит понятие системы? Осмелюсь сделать прогноз: это будет шаг в направлении решения изобретательских задач. Системология даст средства для анализа запутанных ситуаций, для принятия решений, для выбора наилучших альтернатив. После этого неизбежно встанет вопрос: а откуда берутся эти альтернативы, как научиться изобретать возможные варианты решения той или иной задачи? С помощью средств системного анализа мы сможем сравнить варианты и выбрать наилучший. Но для этого надо сначала породить эти варианты. Как это сделать? К счастью, в нашем распоряжении находится ценнейшее творческое наследие Генриха Сауловича Альтшуллера - ТРИЗ. Надо только суметь им воспользоваться. Как известно, рассуждая об информации, можно выделить 3 аспекта: синтаксический, семантический и прагматический. Нынешняя информатика почти целиком сосредоточена на синтаксическом аспекте. Мы ворочаем террабайты информации, совершенно не интересуясь тем, насколько она осмыслена и насколько она полезна. Потрясающий пример, который на прошлом августовском педсовете привели красноярцы (именно в Красноярске одна из самых могучих школ ТРИЗа). Если два события равновероятны (например, падение монеты на ту или другую сторону), сообщение о наступлении одного из них содержит 1 бит информации. Вспомним последние выборы в США. Результаты – Буш или Гор – определялись буквально несколькими голосами. Т.е. эти события были равновероятны. Т.е. сообщение о том, кто стал президентом США, несет столько же информации, сколько сообщение о падении монеты! С точки зрения любого здравомыслящего человека это маразм. Мы говорим, что информатика – это наука о представлении, хранении, передаче и обработке информации. Но даже не пытаемся поставить вопрос о целенаправленной генерации нужной полезной информации. Именно этим и занимается ТРИЗ. Естественно, развитие школьной информатики идет по спирали, и каждый следующий этап включает в себя достижения предыдущего. Развитие алгоритмического мышления остается такой же важной задачей, как и 1985 г. Просто за прошедшее время мы научились решать эту задачу быстрей и качественней, чем 16 лет назад. То же самое можно сказать про освоение компьютера как инструмента ежедневной трудовой деятельности. Кроме того, бурное развитие техники не позволяет раз и навсегда решить какую-либо проблему, заставляет постоянно обновлять найденные на предыдущих этапах решения. Комбинация “286 - Лексикон - SC4” плавно уступило свое место комбинации “Pentium - Word - Excel”. Но это не просто “техническая замена”. Она требует обновления методических материалов. Продолжительность каждого из названных этапов можно оценить примерно в 5 лет. На сегодня первый и второй этапы уже пройдены. Основное внимание сосредоточено на третьем (информациологическом). Лидерами предметной области готовится и уже идет постепенный переход на четвертый (системологический). О пятом этапе - решении изобретательских задач – пока почти никто еще не задумывался. Это - перспектива 2005 - 2010 гг. Отметим, что на Западе в настоящее время нарастает "тризовый" бум. Один только пример. Когда в Англии готовили к изданию фундаментальную 7-томную энциклопедию кибернетики, под ТРИЗ отдали полностью один том из семи. Для интересующихся: самый мощный ТРИЗовский сайт – в Белоруссии: www.triz.minsk.by. ТРИЗ в начальной школе: учебный материал на первое полугодие В качестве подтверждения того, что все вышесказанное имеет реальное воплощение далее описывается первая часть модуля “ТРИЗ”. Вторая его часть – “Метод маленьких человечков” – содержит материал еще на 8-10 уроков, но здесь не публикуется, поскольку это удлинило бы статью еще вдвое. ТРИЗом в начальной школе я начал заниматься в 1998/99 уч.г. С тех пор мне пришлось вести занятия в начальных классах нескольких школ г.Перми. Занятия проводились по одному разу в неделю от 35 до 45 мин. В одном из вариантов в четвертом классе 40-минутный урок делится примерно пополам на ТРИЗ и занятия на компьютере. Наилучшим малышовым изложением ТРИЗа на сегодня, видимо, является книга Зои Григорьевны Шустерман "Новые приключения Колобка, или Наука думать для больших и маленьких" (М.: Педагогика-Пресс, 1993). К сожалению, она не может служить учебником для учеников или непосредственным методическим руководством для учителя, поскольку написана несколько в ином жанре - как книга для совместного чтения родителей с детьми. Тем не менее книга представляет для начинающих педагогов-тризовщиков огромную ценность: как популярное описание элементов ТРИЗа, как источник сюжетных линий, задач и ситуаций, как изложение уже накопленного опыта работы с детьми (книга написана по материалам авторского курса М.Н.Шустермана “Развитие творческих способностей детей от 4 до 10 лет с применением элементов Теории решения изобретательских задач - ТРИЗ”). Курс строится в виде ремейка сказки про Колобка, в ходе которой детям постоянно приходится сталкиваться с элементами ТРИЗа. Первые два из них - это освоение понятия “противоречие” и знакомство с одним из методов активизации творческого процесса - методом морфологического анализа. Для освоения понятия “противоречие” используется игра “хорошо-плохо” для сравнения двух разных объектов и для сравнения объекта с самим собой, выявления его противоречивых свойств. Заключается она в том, что надо указать как можно больше достоинств и недостатков одного объекта в сравнении с другим или просто достоинств и недостатков объекта безотносительно к другим объектам. Сравнение объекта с самим собой в дальнейшем будет развито в мысль о единстве противоречий, о перетекании достоинств в недостатки и обратно, о необходимости “платить за удовольствие”. Метод морфологического анализа нацелен на преодоление инерции мышления и состоит в следующем. Исследуемую задачу (объект, явление) расчленяем на составные части. Для каждой подзадачи перечисляем как можно больше вариантов решения, а затем начинаем комбинировать эти частичные решения друг с другом в поисках решения всей задачи. При этом, во-первых, должен быть обеспечен возможно более полный перебор комбинаций, а во-вторых, ни одна комбинация не должна заранее отбрасываться как невозможная или неудачная. Метод предполагает построение так называемых “морфологических ящиков”. Такой ящик представляет собой дискретное многомерное пространство, в котором каждая подзадача рассматривается как ось координат, а возможные решения этой подзадачи - как значения на этой оси. Решения всей задачи являются точками многомерного пространства. Для наглядного представления простейших морфологических ящиков я предлагаю детям изготовить так называемую “изобретательскую машину” для решения той или иной проблемы. Машина строится так. Все решения одной подзадачи нумеруются и записываются на бумажной ленте в секциях одинакового размера. Теперь надо расположить эти ленты друг под другом. Вертикальная линия задаст комбинацию частичных решений, а сдвиг полосок по горизонтали - перебор всех возможных комбинаций. Для фиксации полосок берется лист бумаги, для каждой ленты в нем делаются две прорези с таким расчетом, чтобы между ними помещалась одна секция ленты (т.е. одно решение одной подзадачи). Ленты продергиваются в прорези так, что “текущая” позиция оказывается над листом, а остальные - под ним. Очень полезно, чтобы перед первой секцией и после последней до края ленты оставался пустой участок. Если этого не сделать, то при установке на первую (последнюю) позицию лента будет вылетать из “машины”. Кроме того, левый свободный участок удобно использовать для маркировки полосок. Дело в том, что нам предстоит изготовить несколько изобретательских машин. Ленты у них будут разные, а вот лист с прорезями можно иметь один. Поскольку ленты придется хранить вне листа, их легко перепутать. Поэтому на каждой ленте на левом конце будем ставить метку: обозначение машины, к которой относится лента, и ее номер (“ИВМ-1” - “Игра в мяч, первая лента”). Нумерация позиций на ленте позволяет приписать любой комбинации составной номер в виде многозначного числа, каждый разряд которого соответствует одной ленте. Ленты отрезаются от длинной стороны тетрадного листа в клетку. Ширина ленты - 4 клетки, левый отступ от края - 4 клетки, одна секция - 8 клеток. “Машина” делается из тетрадного листа. От края до левых прорезей - 10 клеток, между прорезями по горизонтали - 10 клеток, от верхнего края до первой прорези - 4 клетки, размер прорези - 5 клеток, между прорезями по вертикали - 4 клетки. Такие размеры позволяют разместить на ленте 4 секции, а на листе - 4 ленты. С бo льшим числом полосок детям работать сложно. Для одной из машин, которую мы будем строить, нам потребуется большее число секций. В этом случае придется склеивать две ленты. Ниже излагается содержание начальной части курса. Вспомним сказку при колобка. А сейчас попробуем ее пересочинить. Живут бабушка и дедушка. А где они живут: в городе или в деревне? А где жить лучше? Докажите, что в городе жить лучше, чем в деревне. А теперь докажите, что в деревне жить лучше, чем в городе. Назовите не менее 10 преимуществ деревни перед городом и не менее 10 - города перед деревней. Что же получается: в деревне жить лучше, чем в городе, а в городе лучше, чем в деревне. К ним приезжает в гости внук (внучка). Когда они приезжают? В каникулы. А когда лучше: на каникулах или в школе? Докажите, что на каникулах лучше, чем в школе. А теперь, что в школе лучше, чем на каникулах. Что получается: на каникулах лучше, чем в школе, а в школе лучше, чем на каникулах. А какие это были каникулы? Зимние, летние? Какие каникулы лучше: зимние или летние? Когда лучше: зимой или летом? Докажите, что летом лучше, чем зимой. А теперь, докажите что зимой лучше, чем летом. Дожили они до конца каникул и уехали к себе в город. Дедушке с бабушкой стало скучно. Решила бабушка испечь колобок и отправить его в город к внуку. А дед ей и говорит: “Что ты, старая! Первого Колобка лиса съела, и второго съест”. Давайте придумаем, как можно защитить Колобка? Дома нарисуйте, пожалуйста, придуманные способы защиты. { Возможные способы защиты: отправить почтой, вооружить, заковать в доспехи, отправить с сопровождающим (дедушкой), перебросить через лес с помощью метательного устройства, отправить на самолете или воздушном шаре и т.д. Два замечания: Очень часто возникающая ошибка: предложенный способ помогает защитить Колобка, но при этом мешает ему добраться до города, причем в виде, пригодном для угощения внука. То есть решение локальной задачи препятствует решению задачи глобальной. Достижение локального оптимума препятствует достижению оптимума глобального. К сожалению, эта ситуация очень часто встречается на практике. Поскольку речь идет о первоклашках, необходимость писать на уроках сведена к минимуму. А вот рисовать будем много. Соответственно, уроки после таких домашних заданий будут начинаться с "выставки" всех сделанных дома рисунков и их обсуждения. Кстати, на сегодня рекорд - 38 способов. Даниил Кладовщиков из 1-й гимназии изрисовал сразу полтетради, а в ответ а восхищение полученным результатом пожал плечами: "Я еще могу". } Испекла бабушка Колобка, и покатился он в город. Сначала катился через лес по тропинке, а потом выкатился на дорогу. А где катиться лучше: по тропинке или по дороге? Докажите, что на тропинке лучше, чем на дороге. А теперь докажите, что на дороге лучше, чем на тропинке. До сих пор мы с вами сравнивали друг с другом разные вещи: деревню и город, зиму и лето, каникулы и школу, дорогу и тропинку. А теперь давайте сыграем в эту же игру, но попробуем сравнить какую-нибудь вещь саму с собой, отыскать в ней достоинства и недостатки. Что хорошо и что плохо в карандаше? В ножницах? В линейке? В пенале? В тетради? { Игра в "хорошо/плохо" по отношению к одному предмету очень быстро приведет к тому, что нет "только хорошо" и "только плохо". Одно и то же свойство оказывается и хорошим, и плохим одновременно (Хорошо, что ручка маленькая и компактная - ее удобно носить, ей удобно писать. Плохо, что ручка маленькая и компактная - ее легко потерять, легко украсть). В обыденный язык вошла фраза о том, что "за удовольствия надо платить". Мы не можем получить достоинство, не получив при этом недостаток. Мы не можем исправить недостаток, не заплатив за это потерей какого-либо имевшегося достоинства. Любимый пример: Для того, чтобы стол не качался, его можно прикрепить к полу. Платить за это придется невозможностью сдвинуть стол с места. } Катится Колобок по лесу, выкатывается на поляну и видит ... слона. Откуда в нашем лесу мог взяться слон? {Варианты ответа: из зоопарка; из цирка; слон-турист; был завезен по заказу какого-то богатея, а потом или сбежал, или его выгнали; слон игрушечный, нарисованный; а мы ведь до сих пор не говорили, где дело происходит, может быть в Африке! Самый оригинальный ответ, который мне пришлось услышать, дала Ольга Курбатова из 1-й гимназии: "Слон был не настоящий. Это лесные звери собрались вместе и решили над Колобком подшутить. И выстроились в форме слона: хобот - это змея, ноги - медведи и т.д. } Сколько было слонов? Пусть - четверо: слон, слониха, слоненок и слоненка. Стоят слоны и грустят. Почему? Потому что из всех игрушек у них с собой только мячик. Слоны перепробовали уже все известные им игры в мяч, и теперь им скучно. Давайте поможем слонам и изобретем для них новую игру в мяч. Изобретать будем следующим способом. Назовите, пожалуйста, части тела слона, которыми он может играть в мяч. Это может быть хобот, голова, ноги, хвост. Теперь подумаем, какими инструментами слон может играть в мяч. Молотком, клюшкой, ракеткой, а может обойтись без всяких инструментов - играть непосредственно частью тела (хоботом, головой и т.д.). Третий вопрос: какой может быть мяч? Резиновый, шайба, воздушный шар, волан. Попробуем из этих составных частей скомбинировать новую игру. Построим специальную изобретательскую машину, которая поможет нам изобретать новые игры в мяч. Всего у нее будет 3 ленты. Первую обозначим (на левом конце) “ИВМ-1”. На ней будут секции с надписями: “1.Хобот 2.Ноги 3.Голова 4.Хвост”. На второй ленте поставим отметку “ИВМ-2”. На ней будут секции с надписями: “1.Молотк 2.Клюшка 3.Ракетка 4.Ничего”. На третьей будет отметка “ИВМ-3” и надписи: “1.Резиновый мяч 2.Шайба 3.Воздушный шар 4.Волан”. Дома нарисуйте, пожалуйста, слонов, играющих в мяч. { Вообще говоря, изобретательская машина может быть и иной. Главный недостаток, который возникает, если отказаться от единообразия, - это сложности в обмене информацией. Важный момент в работе с изобретательской машиной заключается в отсутствии "невозможных вариантов". Для любой самой невероятной комбинации должно быть найдено решение. Очень помогает отказ от привычного взгляда на вещи. Например, комбинация "ноги-клюшка-воздушный шар" может иметь следующие решения: Из клюшек делаются ворота, в которые надо ногами запнуть воздушный шар. Клюшку можно положить ан подставку ("на рычаг") так, чтобы нажав ногой на один конец, другим подбросить шар в воздух. Клюшку можно закрепить так, чтобы она вращалась в горизонтальной плоскости. Вращая ее ногой, слон должен либо отбросить шар, либо не дать коснуться земли шарику, который падает сверху. Клюшку можно подвесить так, чтобы ударяя ее ногой по одному концу, слон другим должен был попасть в шарик. И т.д. } Колобок оставил слонам изобретательскую машину и покатился дальше. А навстречу ему - Чудо-Юдо-Звере-Птиц. Давайте построим изобретательскую машину для изобретения Чудо-Юдо-Звере-Птицев. Ленты на нашей машине будут следующие. Первая лента - сколько у Звере-Птица голов: одна, две, много, ни одной. Вторая лента - какие у него конечности: лапы, крылья, плавники, руки. Третья лента - чем он покрыт: перьями, чешуей, шипами, листьями. И последняя лента - чем он обороняется от врагов: огнем, когтями, зубами, рогами. Нарисуйте дома изобретенного Звере-Птица. { Покрытие листьями предложил кто-то из детей. Причем на дворе в это время уже лежал снег. Звере-Птиц имеет не оружие, а средства обороны. } Теперь подумайте, сколько всего зверей можно изобрести с помощью нашей машины. Для ответа на это вопрос попробуем пересчитать всех Чуд-Юд, а для этого - каждому приписать номер. Но поскольку это Чуды-Юды, тои номера у них будут чудо-юдские. Установите на всех четырех лентах позицию 1 (не зря ведь мы в каждой позиции писали номера). Этот зверь будет иметь номер 1111 (голова - одна, конечности - лапы, покрыт - перьями, оружие - огонь). Теперь передвинем первую ленту в позицию два. Этот зверь будет иметь номер 2111 (голов - две, конечности - лапы, покрыт - перьями, оружие - огонь). И так далее. Если первую ленту передвигать дальше невозможно, вернем ее на начало, а вторую передвинем в следующую позицию. Это будет зверь 1211: голова - одна, конечности - крылья, покрыт - перьями, оружие - огонь. Теперь опять будем передвигать первую ленту. Когда дойдем до конца, еще раз передвинем вторую и т.д. Установите зверя с номером 3212, 2431, 4144. Нарисуйте этих зверей. { Два замечания: (1) Передвижение лент можно начинать с последней, нижней и постепенно подниматься вверх. Это будет более соответствовать математическим традициям наращивать сначала самый правый разряд. Но поскольку к соответствующим познаниям из математики мы здесь не апеллируем, это не обязательно. (2) Звере-Птицы нумеруются, по сути, в четверичной системе счисления (хотя и смещенной на единицу). В настоящее время этот факт тоже никак не используется. Более интересная ситуация возникнет в следующей изобретательской машине, в которой ленты будут содержать разное количество секций. Там получится смешанная система счисления: первый разряд будет четверичный, второй - пятеричный, третий - семеричный, четвертый - троичный. } До сих пор мы занимались игрушечными изобретениями, а сейчас попробуем сделать изобретение серьезное - изобрести новое средство транспорта. Для этого построим изобретательскую машину со следующими лентами: Кто двигает повозку: 1.Человек 2.Животное 3.Ветер 4.Мотор. На что повозка опирается: 1.На колеса 2.На полозья 3.На днище 4.На ноги 5.На крылья. Чем повозка толкается: 1.Колеса 2.Ноги 3.Парус 4.Палка 5.Винт 6.Крылья 7.Ничего. По чему передвигается: 1.По земле 2.По воде 3.По небу. { Три замечания: (1) На второй ленте у нас должно быть 5 секций, а на третьей - 7. Придется доклеивать. (2) Вопрос “По чему передвигается” ставится последним намеренно. Возникает желание поставить его первым, но при этом резко возрастает инертность мышления. (3) Термин "повозка" представляется не слишком удачным, но другого пока нет. термин "средство транспорта" совершенно непроизносим. Два изобретения, которые я считаю важными: 2312 и 4351. Первое задание - 2312 - означает: двигает - животное, опирается - на днище, толкается - колесами, передвигается - по воде. Требования "передвигается по воде" и "опирается на днище" сочетаются совершенно естественно. Требование "толкается колесами" тоже вполне удовлетворимо, если вспомнить про пароходы с гребными колесами или (что ближе) водные велосипеды. Последнее оставшееся требование - "двигает - животное" - вызовет наибольшие сложности. Частая ошибка - рыба или дельфин, которая тащит лодку за собой. По условию лодка должна толкаться колесами, следовательно, животное должно вращать колеса, а не тащить лодку. Отсюда идея - белка в колесе. Книгу про капитана Врунгеля читали немногие, но мультфильм - смотрело большинство. При этом приходится решать следующие проблемы. Если белку просто посадить в колесо, она окажется под водой. Как ее не утопить? Если пустить на внутри колеса, а снаружи - по верху - удерет. Можно сделать колесо с длинными лопастями. Колесо все время будет над водой, и только лопасти - под. При этом оказывается, что белка должна трудиться под вечным дождем: когда лопасти будут проходить над белкой, с них будет стекать вода. Выход: можно бежать по гусенице, соединяющей два колеса; вертикальные колеса с ременной передачей, с зубчатой передачей; внутри колеса расположить другое - стеклянное. Задание 4351 означает: двигает - мотор, опирается - на днище, толкается - винтом, передвигается - по земле. Трудности вызывает неожиданное сочетание: движется по земле, но опирается на днище. При этом повозка не должна дном скрести по земле. Ее надо приподнять, хотя нет ни колес ни полозьев. Как приподнять? По условию можно использовать винты. Нужен будет один винт для того, чтобы толкать повозку вперед, и еще один для того, чтобы приподнять ее над землей. То есть должно получиться судно на воздушной подушке. Большинство детей с ними не знакомы, так что это для них - настоящее изобретение. Еще один вариант, который был предложен одним из учителей физики на курсах в ПРИПИТе, - болотоход, у которого вместо гусениц архимедовы винты. Но это уже не для 1-го класса. } ТРИЗ в начальной школе: поурочный план на первое полугодие Начать сказку про Колобка. Игра “Хорошо/плохо” (город-деревня, каникулы-школа, зима-лето). Спасение Колобка. Д/з: нарисовать спасение Колобка. Вспомнить сказку. Обсудить домашние рисунки. Игра “Хорошо/плохо” (тропинка-дорога). “Хорошо/плохо” с одним предметом (карандаш, линейка). Д/з: “Хорошо/плохо”: пенал, тетрадь, ножницы. Обсудить “Хорошо/плохо” из д/з. Продолжить сказку: слоны. Д/з: 1). Нарисовать слонов, играющих в мяч. 2). Принести бумагу, ножницы и линейку для изготовления изобретательской машины (ИМ). Изготовление ИМ для игры в мяч. Д/з: Доделать ИМ. Изобретение игр в мяч с помощью ИМ. Как работать с ИМ. Д/з: Изобрести игру и нарисовать. Обсуждение изобретенных игр. Продолжить сказку: Чудо-Юдо. Записать ленты для ИМ “Чудо-Юдо”. Д/з: Доделать ИМ. Изобрести Чудо-Юдо. Нарисовать его или слепить. Обсуждение рисунков. Обсуждение ИМ. Нумерация Чуд-Юд. Д/з: Чудо-Юдо 4144, 3212, 2431. Обсуждение рисунков и номеров. Д/з: Чудо-Юдо 3142, 2311, 4442 - два из трех. + Еще один свой (придумать и определить его номер). Обсуждение Чуд-Юд. Записать ленты для ИМ “Средства транспорта” (СТ). Д/з: Доделать ИМ. Изобрести какое-нибудь средство транспорта и нарисовать. Проверить ИМ (Бывает много ошибок: не все позиции, не в том порядке, нумерация полосок и позиций). Обсудить рисунки. Определить их номера. Начать изобретать СТ 2312. Д/з: СТ 2312. Обсуждение рисунков. Рыба, которая тащит лодку, – ошибка. Нужны гребные колеса – с лопастями. Капитан Врунгель: белка в колесе. Проблемы: белку – 1) не утопить, 2) сделать сухой. Если белка снаружи колеса – убежит, внутри – утонет, если поднять колесо над водой (чтобы в воду погружались только лопасти) – вечный дождь. Можно: бежать по гусенице; вертикальные колеса с ременной передачей, с зубчатой передачей; колесо в колесе. Следующая проблема: белка – слаба, значит надо заменить животным более сильным (почему-то сразу предлагают слона). Один из вариантов (который надо изобрести): лошадь ходит по кругу и вращает колесо, вращение которого передается гребным колесам. Д/з: СТ 4251, 3231,. Обсуждение рисунков. 4251 – аэросани, 3131 – ладья на колесах (Урфин Джюс). Д/з: СТ 4351, 3573. Внимание: 4351 не должна дном скрести по земле. Ее надо приподнять, хотя нет ни колес, ни полозьев. Обсуждение рисунков. 4351 - как приподнять? 3573 – дельтаплан. Д/з: СТ 1212, 1224. Обсуждение рисунков. Начало темы “Моделирование маленькими человечками”.