Триз на уроках химии. Триз. химические эффекты
КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЙ ТРИЗ-семинара “ ТРИЗ и химия” (2007 год)
1. Обзорная лекция «ТРИЗ в ХХ1-м веке в России и мире» 2 часа
1946 – инженер-механик и работник патентного отдела Генрих Альтшуллер начал искать методику решения изобретательских задач путём изучения патентного фонда; (ещё в школе он получил а.с. на дыхательный прибор водолаза с Н 2 О 2 , делал ракетный катер с Н 2 О 2), через 3 года он установил, что отличительный признак хорошего патента – разрешение технического противоречия (одно из первых решений по новой методике – прибор следности для бесследной торпеды: прибор д.б. маленьким, но давать след, заметный и ночью, и днём – он предложил реакцию фосфида кальция с забортной водой, подаваемой капельницей; из капли воды образуется в тысячу раз больший объём газа - смеси фосфина с полифосфинами, последние на воздухе поджигают фосфин: пламя хорошо видно ночью, а дым-«туман», образуемый оксидом фосфора, виден днём; такой прибор был быстро изготовлен и засекречен от автора предложения, не имевшего допуска.). Ca 3 P 2 + H 2 O ==> Ca(OH) 2 + PH 3 /P 2 H 4 / P 3 H 5
P 3 H 5 + O 2 => P 2 O 5 + H 2 O + Q1; Q1 + PH 3 + O 2 => P 2 O 5 + Q2(hv); => +H 2 O => {H 3 PO 4 }(дым)
Вместе с коллегой они написали открытое письмо И. Сталину о недостатках развития изобретательства в СССР и предлагаемой методике, которое в НКВД было оценено как очернение советской власти приговором на 25 лет лагеря в Воркуте. Он с соавтором ранее приняли участие в конкурсе по разработке костюма газоспасателя (в частности, дыхательный прибор с жидким кислородом, пар которого при этом охлаждает костюм – по принципу объединения ) – их 3 предложения по конкурсу заняли три первых места среди тысячи участников изобретателей. Это решение они узнали в лагере. Через 5 лет Г. Альтшуллера выпустили «за отсутствием состава преступления», но после лагеря никто не брал на работу – он под именем Г. Альтова стал печататься как писатель-фантаст. И все годы продолжал работать над методикой изобретательства. В 1956 напечатал статью О психологии изобретательства и роли противоречий.
1961 – в Тамбове напечатали его первую книгу «Как научиться изобретать», в 1964 – в Воронеже вышла вторая книга «Основы изобретательства», я читал в те годы статьи в журналах ИиР и Знание-сила Г. Альтшуллера и Р. Бахтамова (Р. Шапиро). Помню, я выписал тогда из Воронежа 10 экземпляров книги и распространил в ЦЗЛ. От общества Знание читал лекцию Наука изобретать. Я полагал тогда, что если я знаю полезное дело - надо о нём рассказать другим .
1968 в изд-ве Моск. рабочий вышла книга «Алгоритм изобретения», в 1971 – в Баку начал работать первый двухлетний институт подготовки изобретателей. В 1972 г. в Дубне проведен отделом изобретательства МСМ семинар Г. Альтшуллера для работников предприятий, на который меня послало руководство п/о Маяк. Потом в ЦЗЛ я провёл семинар, который окончили 5 человек, а двое вскоре стали изобретателями и один стал преподавателем ТРИЗ, когда я уехал в Чебоксары, а один выпускник семинара по правилу диалектики стал его «врагом». Сейчас знаток ТРИЗ живёт в Озёрске и невостребован руководством.
В 1979 Сов.радио напечатало «Творчество как точная наука» - основную книгу про ТРИЗ, которая ныне переведена на много языков мира, а в 2004 и 2006 переиздана в Петрозаводске официальным Фондом Г. Альтшуллера. В 80-е годы начались систематические семинары по ТРИЗ в Петрозаводске; там и в Кишиневе изданы более 10 книг про ТРИЗ, в СССР работало до 100 школ молодых изобретателей и народных университетов – сейчас остался 1 в СПетербурге МУНТТР, готовит кадры для фирмы Алгоритм, дочьки Pragmatic Vision (Boston, US), есть также Московская школа ТРИЗ (А. Кудрявцев и В. Буьенцов).
В 70-80-е годы в Минске стала работать НИЛИМ, разрабатывающая проект Изобретающая Машина и в 1989 выпустила программы ИМ-1.3 (сетевую) и ИМ-1.5 (объединённый комплекс трёх ТРИЗ-методик); одновременно она начала разрабатывать английскую версию программы интеллектуальной поддержки на основе ТРИЗ, в 1991 заработала в Бостоне созданная ими фирма ИМКорп, выпускающая версии ИМ – ТехноОптимайзерПрофи (ТОП) на СД- и ДВД-дисках (за последнюю версию запросили 17 тысяч дол. США), но как правило, по штучно ТОП не продают, а корпоративными пакетами по 1000-1500 экз. дисков и при условии обучения работников фирм-покупателей – крупнейших более 500 мировых ТНК США, ЮКореи и др. Итак, сегодня полмиллиона инженеров за рубежом РФ работают с программой ТОП, основанной на ТРИЗ, к тому же там есть 3 средние фирмы на 50-200 знатоков ТРИЗ, которые помогают заказчикам решать их задачи развития и прогноза производства на основе ЗРТС, есть также сотни мелких фирм ТРИЗ-консультантов как из бывших изобретателей из СССР, так и из американцев, прослушавших курс ТРИЗ 1 день. Имеется пакет TOP-2.5 (1997) на двух СД-дисках (с в/ф).
На встрече в Петрозаводске в 1989 было решено создать Ассоциацию ТРИЗ, которая ныне стала международной: в неё входят 20 ОО ТРИЗ из РФ (например, Карелии, СПетербурга, Красноярска, Москвы, Чебоксар и др.), несколько объединений Белоруссии, Украины, США, ЕвроТРИЗ, Франции, создаются объединения в Перу, Италии, Испании, ЮКорее, Китае и др. Проводятся ТРИЗ конференции и съезды МАТРИЗ раз в 2 года в РФ; конференции в АИТРИЗ в США и в ЕвроТРИЗ ежегодно. В 2006 в Мексике стали проводить ТРИЗ конференции на испанском языке. За рубежом развиваются как применения элементарных основ ТРИЗ инженерами фирм, так и глубоких знаний основ ТРИЗ-специалистами из бывшего Союза ССР. Так, ЛЖ и Самсунг привлекают по контракту специалистов ТРИЗ на 1-3 года. В США на основе ТРИЗ решают проблемы для корпораций такие фирмы, как ИнвешнМашинКорпорейшн (IMCorp., Boston), ИдеайшнИнтернейшнлИнкорп (III, Detroit), Pragmatic Vision (Boston) и около 100 мелких фирм ТРИЗ-консультантов, много ТРИЗ-специалистов работают в других странах: ФРГ, Франции, Австрии и др. В частности, ТРИЗ-спецы помогают фирмам, работающим над новыми видами топлив для ДВС (этанол, био-топливо, водород и др.).
В РФ продолжаются разработки ТРИЗ педагогики для детсадов, школ и вузов – в МГИУ есть МНЦНКО, в Интеко (Москва) и Норд Сервис (Иркутск) работают группы ТРИЗ-профи по применениям ТРИЗ на практике и по развитию ТРИЗ-педагогики, Центры детского творчества работают с детьми на основе ТРИЗ в Санкт-Петербурге, Петрозаводске, Сосновом Бору, Ульяновске, Норильске, Новосибирске, Челябинске, Ангарске, Красноярске и др. местах РФ, в Минске и Гомеле РБ, Одессе, Днепропетровске Украины.
За 30 лет в Чувашском ГУ собрано в библиотеке 500 экз. 25 наименований книг про ТРИЗ для студентов (изданий 1968 – 2005), 1000 экз. напечатанных в ЧувГУ 11 учебных пособий (1976 – 2005), собрано для базы данных по применениям химии в ТРИЗ около 17 тысяч патентов при участии 1000 студентов, фрагмент 1550 рефератов выставлен в ru/ (включающий также 400 реф. с 17-го Менделеевского съезда (Казань, 2003) и 300 реф. с 18 Менделеевского съезда, посвященного нано-технологиям). Собраны на СД-диске более 80 учебных пособий про ТРИЗ (ЧувГУ, ТолГУ, СПбМУНТТР и др.) и материалы по ТРИЗ и химии, на ДВД-дисках 9 видеофильмов про ТРИЗ.
Ищу желающих сотрудничать по вопросам классификации около 10000 патентов, основанных на применениях химии и в проблемах экологии (охраны окружающей среды).
2. Современные методы решения задач. 6 час.
Примеры применения ТРИЗ в творческих решениях на п/о Маяк (в 70-е годы): осаждение гидроксидов металлов из керосиновых растворов их комплексов (на основе принципа однородности ), электроосаждение металлов из растворов в керосине (2 а.с. В. Михайлова и др.: 75785, 1973; 79860, 1974 – на основе принципа объединения ); очистка подошв цеховой обуви (ресурс энергии), ремонт светокопировальной машины (принцип однородности ), автоматический пробоотборник стоков (а.с. 559 151, 1977; А.Н. Орлов – ресурс энергии), центровка блоков в трубе (А.Г. Моков), передача давлением горячего вредного раствора (А. Закиров, 1973 – ресурс надсистемы), загрязняющего парами воздух. В п/о Уралгалоген: получение бромида алюминия (В. Фомин, ас 316654, 1970; 387932, 1973 – по принципам дробления, посредника и объединения ).
Один из 40 приёмов разрешения технических противоречий в задачах - принцип местного качества применён во многих изобретениях, как-то: химическая металлизация – ускорение нагревом горячей деталью реакции NiSO 4 + NaH 2 PO 2 =(t)=> Ni(h) + NaH 2 PO 4
В потоке холодного раствора – (а.с. 186246); получение PtF 6 – (пат. РФ 1419069), MoF 5 – (пат. РФ 1760642, 1999) действием холодного газа фтора на горячие металлы; реактива-посредника (синтез пентафторхлора из трифторхлора, фторида цезия и фтора – (пат. СССР 290530, 1970)
CsF + ClF 3 =(100 o C)=> CsClF 4 ; CsClF 4 + F 2 =(100 o C)=> CsF + ClF 5 ,
Синтез бромида Al (Al + SnBr 4 =(t)=> AlBr 3 + Sn(melt), В. Фомин) ; квантовая активизация (прямой синтез BrF 5 в поле тлеющего разряда – а.с. 380583, 1973), гидрооксиды на полимерах (или сульфиды) для улучшения очистки вод – (в а.с. 231399, 247867, 1973; 412150, 412151, 1974; пат.ФРГ 1045546; а.с. 498261, 1976) – уменьшение вторичного загрязнения очищенных вод:
Fe 3+ + (HO)mR => Fe 2+ O(HO)R =(+NaOH/NaHS)=> (HO)2FeO(HO)R / SFeO(HO)R ;
молекулярное дозирование реагентов для повышения качества и чистоты продуктов реакций синтезов (SiC из промежуточного продукта CH 3 SiHCl 2 - а.с. 327779, 1973; 2-amino-5-nitrotiazol из промежуточного нитрата амино-тиазола в среде серной кислоты - a.c. 498301, 1976) и др.,
Эмульгирование молока (противоречие: труба с молоком должна быть длинная и короткая, причём контакт молока с воздухом должен быть исключен – разрешено разделением во времени и пространстве), очистка помидоров – трудности такой очистки разрешены с помощью физэффекта (макнуть помидоры в желатиновый раствор коллоида-ферромагнетика, подсушить паром, пропустить через магнит, который снимет оболочку с помощью ферромагнетика, магнит почистить скребком), полимерная лента (плохо сушится в воздушной сушилке – сушить расплавом по принципу изменения агрегатного состояния ; полужидкий полимер при затвердевании горизонтальной ленты успевает перетечь на нижнюю сторону - выдерживать до затвердевания вертикально – на основе принципа перехода в другое измерение ) (Интеко, 2006).
3. Методы творческого поиска, основанные на ТРИЗ : 16 час.
А) Система 40 приёмов разрешения технических противоречий (ТП ) и таблица ГС Альтшуллера (основное средство поиска решений в западных странах, фирмах и университетах [Алгоритм изобретения – М.: 1973; 40 Principles TRIZ Keys – Worcester, MA, 1997]) – подборки примеров в техрешениях по экологии и охране ОС – [В. Михайлов Вестник ТО РЭА – Казань, 2005, 3, с.19-20; 2006, 3, с.17-18]) и др.);
Б) комбинации приёмов разрешения технических противоречий с использованием физических, химических и геометрических эффектов при решениях задач – система 76 стандартов решения изобретательских задач [Г. Альтшуллер //сб. Нить в лабиринте – 1988, с.165-230] – с учётом законов развития техники (ЗРТС);
В) указатели эффектов : использования 500 физических эффектов [сб. Дерзкие формулы творчества – 1987, с.83-172] и 10 геометрических эффектов [сб. Правила игры без правил – 1989, с.71-176]; 100 видов химических эффектов, используемых в патентах (1960 – 2006 гг.) – в БД программ ИМ-1.5 (1989) и ТО-2.5 (1997) / 3.5 (2006), а также в сайте: ru/;
Г) ГС Альтшуллер нам завещал алгоритм изобретения АРИЗ-85в для решения сложных, нестандартных задач [Найти идею - 1986, 1991 и 2003, с.186-206; 2007, c.237-274; сб. Правила игры без правил – 1989, с.11-50 и др.], использующий все средства ТРИЗ: 10 законов РТС (структура и полнота частей ТС, энергопроводимость в ТС, согласование-рассогласование действий элементов ТС; развитие ТС в сторону идеальности ТР - путём оптимизации применений ресурсов, неоднородность развития частей ТС и возникновение технических противоречий (ТП), выявление физических причин противоречий как ФП (макро- и микро- ФП); переход ТС от развития в С к изменениям в НС; изменения в ТС путём изменений на микро-уровне – путём изменений и применений физических и/или химических эффектов; увеличение степени «вепольности» ТС [сб. ДФТ – 1987, с.67-74; Нить в лабиринте-1988, с.95-163 и др.].
Примеры применений АРИЗ-85в: молниеотвод для антенны радиотелескопа (противоречие: антенна нужна и вредна); задача о перевозке жидкого шлака (МИ Шарапов, ММК. А.с. 400621 – крышка нужна и вредна); макет в водяном потоке (ЮТ-1981, 11, с.12) – для длительных наблюдений надо много краски, чтобы не искажать наблюдения надо мало краски наносить на макет; электроосаждение Ме(ОН)n из керосина – по принципу объединения (РУЗпоТРИЗ-1992, с.56-58) для упрощения схемы выделения гидрооксида:
{Me(TBPh)n}(sint) + HCl/NH 4 Cl + K - (katod) =(Pel)=> {Me(OH)n}(oc)/Katod + H 2 ,
Автоматический пробоотборник – использование ресурса энергии (РУЗ по ТРИЗ-1992, с.51-54) для разрешения ТП: дырка пробоотборника д.б. малой (чтобы отбирать заданную аликвоту) и большой (чтобы не забивалась осадками); получение окисла этилена – по принципу динамичности, чтобы разрешить противоречие: при большой скорости подачи реагентов происходит перегрев системы: 2 C 2 H 4 + O 2 =(kataliz)=> C 2 H 4 O + Q(superthermal kataliz);
Передача горячего раствора – использование ресурса надсистемы (с.82-83) – вытеснение вместо воздуха давлением водяного пара.
Д) Программы интеллектуальной поддержки при поиске решений, включающие базы данных и примеры патентов к каждому ТРИЗ-средству: ИМ-15: ИМп - приёмы, ИМс – стандарты (как комбинации приёмов и эффектов), ИМэ – (физ-, хим-, геометрические эффекты), ИМ-фса – функционально-стоимостный анализ (НИЛИМ), ТехноОптимайзерПрофессионал: ИМ-15 + ИМ-учитель (ИМКорп., Бостон); машина открытий МО-24 (СПбрг, В. Митрофанов); метод Исикава и В. Сибирякова и оценки причин нежелательных эффектов в ситуации (Комсомольск-на-Амуре ГТУ, Новосибирск Диол). База данных по использованию физ-, химэффектов в ИМ-1.5 (30 хим-эффектов и 300 патентов), IM-Phenomenon, TOP-2.5 (60 химэффектов и 175 химпатентов).
Е) прогнозирование развития технических систем (линия жизни ТС, 8 Законов РТС, линии дробления, динамичности, управляемости; активации реакций); прогнозы возможных аварийных ситуаций и способов их предупреждения (“диверсионная” методика Б. Злотина - ныне в США; а также вместо как объяснить – “как сделать”); объединение альтернативных систем (С. Литвин (США), В. Герасимов) и наилучших свойств таких систем (А. Пиняев, в США).
Линия развития активизации химических реакций: нагрев и принцип местного качества (температуры), принцип посредника, активации при низких температурах электрическим полем или УФ-светом, катализ, резонансная активация реагентов (в том числе ферментативный катализ).
Ж) Функционально -стоимостный анализ (Л. Майлз, Ю.Соболев; Н. Моисеева; С. Литвин и В. Герасимов), диаграмма Иссикавы-Сибирякова – как средства и способы выявления задач и проблем, требующих разрешения; алгоритм выбора задачи из изобретательской ситуации (Г.И. Иванова) – прежде чем решать технзадачу надо точно выявить источник, место её возникновения.
З) О поиске решений научных задач (объяснения эффекта Рассела – действие на фотопластинку полированной поверхности кремния; и перенапряжения при выделениях водорода на катодах из разных материалов В.В. Митрофановым, СПбг); замена объяснения явления на поиск ответа на вопрос: «как это сделать?».
И) КРАТКИЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВИДОВ ХИМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ:
Поисковый код Содержание вида ХЭ (Составлен ВА Михайловым, 2005; 110 видов, 1200 патентов)
1-5 – Окисление – восстановление (далее кратко описаны-названы 13 эффектов):
C01oO - усиление окисления кислородом: увеличение содержания О 2 и его активация;
O 2 (20%) => O 2 (50%) => O 2 (100%) => (P>1, t>100C) =(Epole/hvUV)=> O 2 * =(+E)=> O.
C01oz – озоном: увеличение ; c01og – галогенами и их соединениями;
O 2 + E/hv => O 2 + O 3 J 2 , J 3 (-), Br 2 , Cl 2 , HOBr, HOCl, Br 2 *, Cl 2 *, F 2 , F 2 *
C01os – растворами окислителей и c01ok - твердыми окислителями;
H 2 O 2 , FeCl 3 , HNO 3 , NO 2 , HMnO 4 , XeO 2 …; CuO, Ag 2 O, MnO 2 , V 2 O 5 , NaBiO 3 , PbO 2 , CoO 2
C02oo – ослабление окисления (т.е. действием CO 2 , H 2 O, NH 3 удаление С в среде СхНу);
C03no - применение нейтральных сред (жидкими водой и др., CO 2 , N 2 , Ar, Ne, He, Vakuum);
C04rd - применения восстановителей (anti-oxidation: Н 2 , H 2 S, NaH 2 PO 2 , Ме-ми, атомами Н.);
Cu, CO, H 2 , H 2 S, SO 2 , H 2 *, Fe, Zn, H 3 PO 2 , H., MeHx, Ca, Sr, Ba, Li, Na, K, electroliz
C05el - переход к электрохимии и переменный ток: c05eo – (анодное окисление) ;
2 H 2 O – 4 e- =(Anode)=> 2 O. + 4 H + ; CxHyNwOz + O. => CO 2 + H 2 O + N 2 /NO
C05er – (катодное восстановление) ; c05es, c64ei – (электрохимические источники тока) ;
Me n+ + ne- =(Katode)=> Me; or {2 H 2 O + 2e- =(K-)=> H 2 + 2 OH-; Me n+ + n OH- => Me(OH)n}
C05em – электрохимия в расплавах солей и их эвтектик;
6-11 – Обменные взаимодействия: (перечислены 8 видов)
C06ob – обмен (группами, радикалами, ионами) и конверсия солей;
Al 2 (SO 4) 3 + Ca(HCO 3) 2 + H 2 O =(Water)=> {Al(OH) 3 + CaCO 3 + CaSO 4 }(prec) + CO 2
C07cm - комплексообразование; c07cx– образование хелатов, циклических комплексов;
MAn + x HA HxMA(n+x); M n+ + x(-A-B-) M(-A-B-)x; ;
C08s - сорбция; c08si – ионообменная сорбция;
(SiO 2 .Al 2 O 3 .OH 2) + AB (SiO 2 .Al 2 O 3 .OH 2)/AB; R-(OH)n + Me n+ R-(O)nMe + n H +
C09sc - сорбционное концентрирование; c10so - сорбция на осадках;
Al(OH) 3 (prec) + Me n+ + H 2 O => Al(OH) 3 .Me(OH)n(prec)
C11hp – сорбция на гидрооксидах, закрепленных на полимерах (R);
R-(OH) + Fe 3+ + 2 NaOH => ROFe(OH) 2 ; + Me n+ + H 2 O => ROFe(OH) 2 /Me(OH)n
12-16 – Растворы (приведены 8 видов)
C12ff - применения пены на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ);
C13sl - растворение в жидкости; c13sr– растворение в расплаве; c14sp– и в сжатом газе;
C15cc - коагуляция коллоидов; c15ce – коагуляция эмульсий;
C16sg - золь-гель превращения; c16gl – применение гель систем;
17-39 – Синтезы и/или распад (перечислены 24 вида эффекта)
C17s – синтезы; c18sg – СВС - самораспространяющийся высокотемпературный синтез;
A + n B => ABn + x CD; Th(hard) + B(h) =(init-t, CBC)=> ThB + Q
C19tl - термо-распад; c20fl - фото-распад; c20fs – фото-синтез, bio-kataliz;
AB =(t)=> A + B ; 2 AgCl + hv => 2 Ag + Cl 2 ; CO 2 + H 2 O + hv =(bk)=> C 6 H 12 O 6
C21sz - синэргизм; c22or - методы возникающих реагентов (гидролиз или окисление);
Ox1 + Ox2 > Sum(1+2); La 3+ + (RO) 2 C 2 O 4 + H 2 O =(t)=> La 2 (C 2 O 4) 3 (prec) + ROH
C23mp – метод точного молекулярного дозирования;
{SiCl 4 + CH 4 } =(t1)=> CH 3 SiCl 3 =(t2>t1)=> SiC (hard) + HCl(gas)
C24gc - газотранспортные реакции (твердое, пар/газ, снова твердое вещество);
2 NiO + 12 CO =(t1)=> {Ni 2 (CO) 10 }(gas) =(t2>t1)=> Ni(hard) + CO(gas)
C25pm – олигомеры (средняя степень полимеризации) и полимеры (высокая степень);
CxHy(gas/liq) =(kt, t)=> (CxHy)m(liq) =(kt2, t2)=> (CxHy)n (n>>m, hard)
C26et – электреты (полимеры с фиксированным электрическим зарядом);
C27ep - электропроводные полимеры (композиты и бром-полиены: {-CBr=CBr-}n);
C28ic - промежуточные соединения; c29uc - малоустойчивые соединения;
C30ve – объединения разных эффектов (физ-ких и химических): например, электролиз + хинон;
Cu 2+ + 2e- =(K-)=> Cu; H 2 O + e- =(K-)=> H.+ OH- ; H. + OC 6 H 4 O =(by K-)=> HOC 6 H 4 OH ;
(получение плотного осадка Cu при высокой плотности тока – без пузырьков H 2);
Cu - 2e- =(A+)=> Cu 2+ ; H 2 O – 2e- =(A+)=> 2H + + O. ; O. + HOC 6 H 4 OH =(by A+)=> OC 6 H 4 O
C31hr - однородные реагенты; c32hs – однородные сорбенты;
SiO 2 + SiH 4 =(t)=> 2 Si + H 2 O: сорбция нефти из воды на порошке каменного. угля
C33sh – гидриды и растворы водорода в металлах или полимерах;
N 2 + H 2 + Pd (/Ti+Mg) =(P1)=> N 2 (gas) + H 2 (solv. Pd/Ti+Mg) =(P2
H 2 + Pd (/Ti+Mg)
C34kh– кристаллогидраты солей (образование и/или распад до раствора или пара воды);
Na 2 SO 4 .10H 2 O(h) =(t2)=> Na 2 SO 4 (h) + 10 H 2 O(liq/gas) =(t1 Na 2 SO 4 .10H 2 O(h) + Q ;
C35gh – газогидраты (образование при низкой температуре и/или высоком давлении);
H 2 O(gas) + CH 4 (gas) =(t1 1)=> CH 4 .H 2 O(hard) =(t2>0, P
H 2 O(liq) + CH 4 (gas)
C36ms - мономолекулярный слой (жидкого масла на воде и т.п.); c37ms – изомеры молекул;
C38cp – композиты (смеси измельченных веществ); c39rp - реагенты-посредники;
Стеклопластик, железобетон; Sn + Br 2 => SnBr 4 (gas) =(+ Al)=> AlBr 3 (gas) + Sn
(увеличение прочности, малая масса) (уменьшение теплоты конечной реакции)
40-51 – Экологический мониторинг (описаны 12 видов)
C40em - экологический мониторинг; c41dc – анализ загрязнения по компоненту,
(анализ многих примесей) (определение сброса по метке)
C42ad – анализ загрязнения по осадку; c43ap - по продуктам сгорания;
(в осадке обогащение примеси) (характеризующим исходные вещества)
C44ia - иммуно-химический анализ; c45be – биохимические методы анализа;
C46bt – биотестирование загрязнений (примесей); c47mb - микроволновое облучение;
(оценка влияния суммы примесей) (нагрев объекта исследования)
C48la – люминесцентный анализ (измерение свечения при или после УФ-облучения);
(понижение предела обнаружения, повышение чувствительности анализа)
C49hr – гидрохимия и резонанс потока; c50ae - акустическое излучение и действие;
C51db - использование баз данных (для оценок результатов физико-химических измерений);
52-65 – Технологические особенности (приведены 15 эффектов)
C52dp – динамичность (противоток, псевдоожижжение или летящий катализатор);
(усиление эффективности гетерогенного химического взаимодействия)
C53kz – затравка-кристалл; c54kc - применение критических условий;
(ускорение осаждения) (повышение эффекта реакции или раствора)
C55qa - квантовая активация реагентов; c56ss - спектры при низкой температуре;
(минимизация затрат энергии) (повышение чувствительности)
C57kt - катализаторы; c57bk – биокатализ, ферменты;
(ускорение реакции, (биологический катализ характеризуется
Понижение температуры) высокой селективностью и низкой температурой)
C58e – взрывчатые вещества; c59gs - газообразование;
(концентрирование энергии) (увеличение объема и/или давления)
C60hm – твердеющее вещество; c61km – клеющее вещество;
C62es - электролит-раствор; c63eh - твердый электролит;
(ионный проводник электротока) (передача заряда по цепной молекуле)
C64ei - источник тока; c65cl - хемилюминесценция;
(аккумуляторы и батареи ХИТ) (излучение света при холодной реакции)
66-75 – Выделение и/или поглощение ЭНЕРГИИ (перечислены 10 видов)
C66ez – экзотермическое вещество; c67ed – эндотермическое вещество;
(концентратор тепловой энергии) (поглотитель тепловой энергии)
C68hf – гидрофильность; c69hb - гидрофобность;
(хорошее смачивание тела водой) (несмачивание тела водой)
C70ad - ассоциация-диссоциация (обратимое превращение вещества);
(уменьшение-увеличение объема газовой смеси, тепловой эффект реакции)
C71ap - противопожарная добавка (уменьшение пожароопасности);
C72mc - механохимическая активация (включая ультратонкое измельчение реагента);
(увеличение эффективности реакций, активная поверхность металла без воздуха)
C73ak - действие звука и ультра-звука; c74sr - сопряженные реакции (возможно, синэргизм);
C75hr – спекание (твердофазная реакция, высокотемпературный синтез);
76-81 – Гетерогенные процессы (описаны 6 эффектов)
C76sv - растворимость и осаждение из жидкости; c77wp - водорастворимый полимер;
(получение малорастворимого соединения) (за счет гидрофильных групп-радикалов)
C78su - образование суспензии, эмульсии; c79pa - применения поверхностно-активных веществ;
(мельчайшие частицы твердые, жидкие) (сочетание гидрофильности и гидрофобности)
C80me - мицеллярная экстракция (разделение веществ с участием ПАВ, образующих пену);
C81le - жидкостная экстракция (разделение органических и неорганических веществ);
(извлечение соединений из водной фазы за счет образования комплексов, растворимых в
В мало- или неполярных органических растворителях).
82 - 86 – Экологические проблемы (решения подразделены на 10 видов)
C82mw - уменьшение, ликвидация отходов; c83wm - применение отхода как сырья;
(улучшением технологии основного (переработка ранее накопленных отходов
Процесса, изменение реагентов) в результате старых технологий)
C84ww - очистка сточных вод; c85gw - очистка сбросных газов;
(реагентами и электрохимией) (поглощение и получение ценных продуктов)
C86br - биорегуляция; 87 – 92 – Дополнения (
C87ks- защита от коррозии (водой и газом); c88mz – образование макроциклов (катенаны, фуллеренов и пр.); c89sp – спектрофотометрия (образование окрашенных комплексов и соединений); c90es – электросенсор (измерение электрических параметров в зависимости от массы); c91ps – пьезосенсор (измерения массы сорбатива); c92mm - мембрана для молекул.
Предложена база данных по использованию более 100 разновидностей химических эффектов. выявленных в решениях творческих задач в 1200 патентах и творческих решениях по химии и экологии . Дальнейшее развитие и расширение БД патентов в химии и экологии приведет к расширению предложенного ныне перечня видов химических эффектов, что позволит подробнее и полнее учесть каждому инженеру достижения мирового опыта изобретателей. Готовится также материал по более подробному описанию предлагаемых химических эффектов с иллюстрацией их действий в конкретных технических решениях. Необходимо расширить возможности поисковой системы для выбора требуемого химического эффекта в связи с выявленным физическим противоречием технической системы или задачи, т.к. пока переход от противоречия к выбору, поиску эффекта происходит или случайно, или на основе ограничений психологической инерции специалистов. [.ru/db.php];
[Михайлов В, и др. //сб. Совр. инф. технологии- Пенза, ПГТА, 2005, в.1, с31-35; 2006, в.3, с.56-59.]
4. Подготовка к решениям практических задач слушателей (1-й этап): 16 час.
Функционально-стоимостные оценки предложенных ситуаций – первичные оценки,
Применения алгоритма выбора задач из заявленных проблемных ситуаций;
Выяснения и оценки административных, технических и физических противоречий.
Источники резервов совершенствования объектов: ресурсы веществ и их свойств:
Ресурсы источников веществ, энергии, информации, границы допустимых изменений;
Ресурсы готовые, производные, отсутствующие, доступные, дорогие и дешевые.
5. Домашняя теоретическая и практическая подготовка слушателей (1-2 мес., 100 ч.)
6. Рассмотрение хода решений задач слушателями, полученных при домашней подготовке (возможно, с помощью консультанта ). Защита найденных решений и оценка уровня подготовки обучающихся. (2-й этап) 14 / 22 часа.
7. Перспективы ТРИЗ в теории и практике, завещание Г. Альтшуллера 2 часа.
Будем ли ждать ДОКАЗАТЕЛЬСТВ пользы ТРИЗ для российских предприятий из-за рубежа (последние 15-17 лет уже показывают на широкое распространение ТРИЗ там, пусть даже пока в основном в виде применений большинством инженеров таблицы Г. Альтшуллера – у нас такой подход был характерен в 70-е годы ХХ века) ? Или руководство наших п/о решат всё же, что надо привлекать своих инженеров к решениям творческих задач на основе полного применения всего накопленного в ТРИЗ арсенала средств решения задач? С этой целью надо постоянно знакомить инженеров п/о как с мировым опытом применений ТРИЗ в производстве, так и с накапливаемым опытом в данном п/о. Не следует ожидать моментального результата от знаний ТРИЗ инженерами, т.к. их всю жизнь учили не творчеству, а быть только исполнителями указаний руководителей – жизнь же и практика показывают, что указания и самых активных и творческих начальников не всегда бесспорны – не всегда опираются на знания законов развития технических систем, на которые опирается ТРИЗ.
Можно также привлекать специалистов из групп ТРИЗ-профи, как ГИ Иванова из г. Ангарска, АВ Подкатилина из Москвы (оба имеет богатый опыт решения творческих задач в оборонной и химической отраслях промышленности). Я сожалею, что в своё время руководство п/о Маяк не откликнулось на мой призыв: привлекать к решениям творческих задач в п/о моего лучшего ученика АН Орлова (жителя Озёрска).
Надо также знакомить преподавателей СШ и Домов детского творчества с опытами применения ТРИЗ, накопленными в СШ и Домах творчества в разных городах России – этот опыт известен в Челябинске, там ежегодно проводятся педагогические конференции по ТРИЗ-педагогике, а также в Саратове, Ульяновске и на конференциях МА ТРИЗ. Как-то проводились ознакомительные занятия по ТРИЗ в Озерском ТИ (филиале МИФИ) в 70-80-х годах, полагаю, надо возобновить и проводить такие занятия постоянно.
Общий объём занятий: лекций 16 ч., практики 24 ч.,
Домашней подготовки 100 ч., консультирование 8 – 16 ч., защита 6 часов.
ВСЕГО: 56 (или 64) часа
Доцент Чуваш. ун-та, кхн Мастер ТРИЗ Михайлов ВА
Литература
1. Альтшуллер ГС Творчество как точная наука – Скандинавия: Петрозаводск, 2006.
2. Альтшуллер ГС Найти идею – Там же, 2003.
3. Иванов ГИ Формулы творчества: М., Просвещение, 1994.
4. Михайлов ВА Решение учебных задач по ТРИЗ. – Изд. ЧувГУ, Чебоксары, 1992.
5. Решения творческих экологических задач с использованием химических эффектов
И интеллектуальной системы ТРИЗ/ сост. В Михайлов и др.- Чебоксары, 1999.
6. Сайт www.altshuller.ru содержит свыше 500 работ Альтшуллера ГС. на многих
Языках мира: русском, английском, французском и др.
7. Сайт www.aitriz.org/ содержит материалы ежегодных конференций в США
(начиная с 1999), среди них и материалы из России.
8. Сайт www.matriz.ru содержит материалы Международной ассоциации ТРИЗ
9. Сайты www.metodolog.ru, www.trizland.ru, www.triz-ri.ru и другие.
10. Сайт ru/ содержит Базу данных по использованию
Химических эффектов в патентах по химии и экологии
11. СД-диск (600 Мб) / Чебоксары, 2008 содержит:
12 учебных пособий, изданных в Чувашском университете (1976 – 2007 годы), содержащих 600 задач по развитию воображения, электротехнике, химии, экологии и др.;
База данных 1550 рефератов патентов и НИР с пояснениями и примерами применений, включая 700 рефератов работ по химэффектам 17 и 18-го Менделеевских съездов (2003 и 2007);
Дополнение к БД химэффектов – 17000 патентов (1960 – 2008 гг.)
60 учебных пособий и обучающих программ, полученных из СПетербурга, Минска, Израиля,
Тольятти, собранных из Интернет-сайтов. Материалы МАТРИЗ.
12. СД-диск (600 Мб): сб. докладов в День ТРИЗ-2006 в СанктПетербурге (в Доме учёных
СПбГТУ, 13 – 21.11.06) (15 Мб) и 120 фотографий участников встречи в СПбГТУ.
13. ДВД-диск содержит 6 видео-фильмов: 3 про Г Альтшуллера (1974, 1991 и 1997 гг.),
Съезд МАТРИЗ в В.Новгороде (2001), 2 про дни ТРИЗ в ЧувГУ (2002 и 2004 гг.).
14. Эвристика-2: сб. 70 задач про ТРИЗ – Чебоксары, 2002.
15. Лисичкин ГВ, Бетанели ВИ Химики изобретают (196 а.с. и патентов 1948 – 1986 гг.). – М.: Просвещение, 1990.
16. Саламатов ЮП Подвиги на молекулярном уровне /сб. Нить в лабиринте/ сост. АБ
Селюцкий – Петрозаводск: Карелия, 1988, с. 95 - 164. (40 химэффектов).
17. Журнал ТРИЗ (1990, №№ 1 и 2, 1991, 1 и 2(4) 1992, 1 - 4(8); 1994, 1; 1995, 1(10);
1996, 1 и 2/3(13); 2005, 1(14); 2006, 2(15),)
18. Журнал “Технологии творчества” (ТРИЗ-Инфо, Челябинск) (1998 – 2000)
19. Иванов ГИ, Быстрицкий АА Формулирование творческих задач (АВИЗ) - Челябинск:
ТРИЗ-Инфо, 2000.
20. Альтшуллер ГС, Журавлёва ВН Библиографический указатель 1956 - 1998 гг. / сост.
Л. Кожевникова, ЧОУНБ, - Челябинск: ТРИЗ-Инфо, 2000.
21. В ЧОУНБ (Челябинск, пр. Ленина, 60) в отделе технической литературы собран Фонд
Литературы про ТРИЗ (печатной и рукописной), насчитывающий несколько тысяч
/ Л.А. Кожевникова E-mail:
22. В научной библиотеке Чувашского госуниверситета собраны 25 книг про ТРИЗ, изданных
В 1968 – 2004 гг. в Москве, Петрозаводске, Кишиневе, Новосибирске и др., общим тиражом 600 экз.; 12 учебно-методических пособий, изданных в ЧувГУ в 1976 – 2007 гг., - 1000 экз.; в учебном классе ИВЦ ЧувГУ на 10 рабочих местах размещены 20 обучающих программ для ЭВМ (для школьников и студентов).
23. Уразаев В.Г. ТРИЗ в электронике – М.: Техносфера. 2006, 320 с. (О химэффектах с. 123 – 128, 189-212). Он же Путешествие в страну ТРИЗ: записки изобретателя. М.: Солон-пресс, 2003. (Влагозащита печатных плат и другие изобретения автора).
Valery Mikhailov ; 428015 Чебоксары-15, А.я. 16 Михайлов В.А.
Дальнейшую работу учитель организует в группах.
Приемы, способствующие творческому саморазвитию учащихся:
- “Создай паспорт” для систематизации, обобщения полученных знаний; для выделения существенных и несущественных признаков изучаемого объекта или явления; создания краткой характеристики изучаемого понятия, сравнения его с другими сходными понятиями.
- Лови ошибку («ДА – НЕТка»). Ребята ищут ошибку, лучше группой, спорят, совещаются. Придя к какому-то мнению, выбирают спикера и предлагают свой аргументированный вариант ответа).
В каждой группе есть теоретики и практики. Цель – систематизировать теоретический материал о физических, химических свойствах воды, значении воды на Земле, экологических проблемах природных вод; придумать и продемонстрировать на опыте варианты решения названных выше проблем. Каждая группа получает карту-инструкцию, изучает определенный вопрос по теме, отвечает на творческое задание, работает с электронной презентацией. Время работы – 7-8 мин. При ответе учащиеся демонстрируют подготовленные электронные презентации (Приложение 1 ), демонстрируют творческое задание (изобретение).
Инструкция проведения физического анализа
Цель: Изучить физические свойства воды.
Порядок действий:
- Изучите справочную литературу, прочитайте дополнительный материал.
- Внесите в блок «Физика» своей «Карты расследования» сведения о физических свойствах воды.
- Тренер, бывший чемпион по прыжкам в воду, пожаловался коллеге: «Трудно работать. Прыжки становятся все сложнее и сложнее. Надо придумывать новые комбинации, пробовать, а при этом увеличивается вероятность приводнений и травм. Когда человек падает с высоты, вода не такая уж мягкая…» Придумайте и апробируйте на опыте способ, позволяющий сделать воду «мягче», чтобы спортсмены не травмировались при неудачных прыжках.
«Физика»
Агрегатное состояние | |
Плотность | |
Температура кипения | |
Температура плавления | |
Цвет | |
Вкус | |
Запах | |
Особые свойства |
Инструкция проведения химического расследования
Цель: Выяснить химические свойства воды.
Порядок действий:
- Прочитайте п.33, с.169-172, дополнительную литературу.
- В блоке «Химия» своей «карты расследования» внесите сведения о химических свойствах воды и укажите признак классификации химических реакций.
- Подготовьте отчет у доски.
- Наличие воды в бензине отрицательно сказывается на работе двигателя, особенно авиационного. Неполадки усугубляются, если в топливной емкости вода и бензин расслаиваются, может наступить момент, когда в двигатель начнет поступать вода. Придумайте и апробируйте на опыте химический способ обнаружения воды в топливе.
«Химия»
Инструкция проведения биологического анализа
Цель: Выяснить значение воды в природе и жизни организмов.
Порядок действий:
- Изучите справочный материал, дополнительную литературу.
- В блок «Биология» своей «карты расследования» внесите информацию о значении воды в природе и жизни организмов.
- Подготовьте устный ответ у доски.
- В трудном положении оказались герои приключенческой повести шотландского писателя Алистера Маклина «Ночь без конца». В поисках спасения они покинули полярную станцию и двинулись на стареньком тракторе в сторону материка. Полярная ночь, холод, нехватка продуктов поставили маленькую экспедицию на грань гибели. Остановился вышедший им на помощь мощный снегоход: преступники насыпали сахар в бочки с запасом бензина. Помощь явно опаздывала. Предложите простой и эффективный способ очистки бензина от сахара, проверьте свои идеи экспериментально. Учтите, что сахар не растворяется в бензине, а присутствует в нем в виде взвеси, полная же очистка бензина отстаиванием или фильтрованием требует много времени.
«Биология»
Вода в природе | |
Значение воды |
Инструкция проведения «экологического расследования»
Цель: рассмотреть применение воды, круговорот воды а природе, экологические проблемы гидросферы.
Порядок действий:
- Изучите справочный материал, прочитайте дополнительную литературу.
- В блоке «Экология» своей «карты расследования» внесите сведения об экологических проблемах водных ресурсов.
- Подготовьте отчет у доски.
- К катастрофическим последствиям приводит попадание нефтепродуктов в водоемы. Страдают от этого не только реки и озера, но и целые области Мирового океана: « Под вечер гладкое море было сплошь покрыто коричневыми и черными комками асфальта, окруженными чем-то вроде мыльной пены, а местами поверхность воды отливала всеми цветами радуги, как от бензина». Конечно, чтобы ожили водоемы, нужно, прежде всего, перекрыть источники сбросов. Вместе с тем необходимо очистить от нефти уже сильно загрязненные области Мирового океана. Подумайте, какими способами это можно сделать? Проверьте ваши идеи на опыте.
«Экология»
Использование | |
Типы загрязнения | |
Источники загрязнения | |
Советы по экономии воды в быту | |
Советы по очистке водопроводной воды в быту |
М.А. Фурцева
МБОУ СОШ № 47, учитель химии
Современные предприятия, учреждения, фирмы ищут для работы творческих людей, способных давать нестандартные решения различных проблем, умеющих решать творческие задачи. Поэтому перед современной школой, в рамках «Концепции модернизации российского образования» , сформулирована основная цель общеобразовательной школы – формировать целостную систему универсальных знаний и умений, опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся… при этом, важно обеспечить право каждого школьника на индивидуальное развитие, которое не противоречит его природным возможностям, склонностям, интересам и создать хорошие условия для обучения, развития, здоровья ученика с разными возможностями .
Для решения поставленной задачи на своих уроках использую элементы адаптивной системы обучения и метод ТРИЗ (теория решения изобретательских задач, автор Г.С. Альтшуллер). Рассмотрим эти . Структура креативного урока отличается от традиционного и включает в себя следующие блоки :
Мотивация
Содержательная часть
Головоломка
Рефлексия
Человек, получает удовольствие от любого действия, если выполняет его по собственному желанию. В этой части урока он встречается с чем то, что поражает его воображение и будит любопытство. Для этого можно использовать методы ТРИЗ: загадка в два шага
Ответ загадки (алюминий)
На что похож?
Чем отличается?
натрий
Не покрыт оксидной пленкой, активный
магний
При комнатной температуре взаимодействует с кислородом
Металл, 3 период
Белый, серебристый металл, но не натрий, горит ослепительным пламенем, но не магний, элемент 3 группы, но не бор, взаимодействует с щелочами, но не кислота. Подобное задание можно давать в начале урока , для определения темы урока, либо как домашнее задание, в
Метод ТРИЗ (теория решения изобретательских задач) при обучении химии
В настоящее время в педагогике очень много различных технологий, которые помогают представить учащимся материал в более доступной форме. Для развития познавательной деятельности в области химии можно использовать ТРИЗ -технологию (Теория решения изобретательских задач). Эта технология направлена на развитие у детей природных способностей, также дает возможность проявить себя, завоевать уважение одноклассников.
Есть русская пословица «Все новое - это хорошо забытое старое». Это относится к технологии ТРИЗ, так как работа над ТРИЗ была начата Г. С. Альтшуллер и его коллегами еще в 1946 году. Первая публикация - в 1956 году - это технология творчества, основанная на идее о том, что «изобретательское творчество связано с изменением техники, развивающейся по определённым законам» и что «создание новых средств труда должно, независимо от субъективного к этому отношения, подчиняться объективным закономерностям».
Основными функциями и областями применения ТРИЗ являются: Решение изобретательских задач любой сложности и направленности; Пробуждение, тренировка и грамотное использование природных способностей человека в изобретательской деятельности (прежде всего образного воображения и системного мышления).
Цель данной технологии: «Знает, понимает, применяет»
ТРИЗ разбивает материал на фрагменты. Процесс приобретает модульный характер. Существует три основных принципа ТРИЗ: - Принцип объективных законов. Все системы развиваются по определенным законам. Их можно познать и использовать для преобразования окружающего мира. - Принцип противоречия. Все системы развиваются через преодоление противоречий. - Принцип конкретности. Конкретное решение проблемы зависит от конкретных ресурсов, которые имеются в наличии.
Дидактические возможности ТРИЗ: - решение творческих задач любой сложности и направленности; - решение научных и исследовательских задач; - систематизация знаний в любых областях деятельности; - развитие творческого воображения и мышления; - развитие качеств творческой личности и формирование ключевых компетенций учащихся: когнитивной, креативной, коммуникативной, мировоззренческой; - развитие творческих коллективов.
В качестве примеров можно представить несколько задач, а также несколько приемов данной технологии. 1.В начале прошлого века немецкий химик Кристиан Шенбейн изобрел новые симпатические чернила, представляющие собой раствор сульфата марганца. После высыхания текст, написанный ими на розовой бумаге становится совершенно невидимым. Гордый выдумкой, Шенбейн написал своими чернилами письмо английскому физику и химику Майклу Фарадею. История умалчивает, удалось ли Фарадею прочесть послание своего немецкого коллеги. Вопрос. Подумайте, как можно было проявить написанное?
2.Почему нередко комнатные растения, посаженные в металлическую банку из-под консервов, лучше растут, чем такие же растения в глиняных горшках?
3.Для повышения октанового числа бензина используют добавку антидетонатора - тетраэтилсвинца. Это очень ядовитое вещество, которое может присутствовать в парах бензина, а значит попадать в воздух. Особенно это опасно на автотранспортных предприятиях. Предложите способ обнаружения паров тетраэтилсвинца в воздухе.
Сказка Сидит алхимик у свечи, подходит к нему дочка и спрашивает: «Папа, что ты делаешь?» «Хочу драгоценность получить, дочка». - «Из этой свечи?» - «Нет, из подсвечника», - отвечает отец. Дождался он, когда черная окалина на подсвечнике появится, соскреб ее и в кислоту бросил - стал синий раствор; бросил щепоть соды - выпал зеленоватый осадок; добавил едкую щелочь - и совсем синий стал осадок внутри. Высушил он эту смесь, и вышла краска дивной красоты. Чем не драгоценность?
2. Почему звезды горят? Звезды и наше Солнце состоят из смеси двух газов, превращение одного из них в другой происходит с выделением света и тепла. Что это за газы? Элементы, входящие в состав, - соседи по периодической таблице; первый из газов вдвое легче второго, молекулы первого газа двухатомна, второго одноатомна, к тому же второй газ инертный. Назовите эти газы.
В качестве приемов данной технологии можно использовать кейсы, загадки и т.д. 1. Объясните химические процессы, упоминаемые в строках стихотворения А.Ахматовой. «На рукомойнике моем Позеленела медь. Но так играет луч на нем, Что весело глядеть».
2. В кружево будто одеты Деревья, кусты, провода. И кажется сказкою это, А в сущности – только …….
Кто и когда впервые осуществил синтез воды? -- Какой воздух тяжелее – сухой или влажный? -- В каком органе человека содержится наибольшее количество воды, и в каком – наименьшее? -- Назовите восемь наименований состояния воды, принятых в метеорологии. -- сколько молекул воды в океане? -- Что такое снежинки? -- Распадаются ли в воде на ионы ее собственные молекулы? -- Может ли вода гореть? -- Может ли вода течь вверх? -- Перечислите химические и физические свойства воды. -- Роль воды в жизни человека.
Загадки о химических элементах. Давно известно человеку: она тягуча и красна, Еще по бронзовому веку Знакома в сплавах всем она. Объясните с точки зрения химии ее свойства.
Как вдохнешь зеленый газ, так отравишься сейчас. Кто открыл хлор? Где он применяется? Как влияет на организм?
Я светоносный элемент, Я спичку вам зажгу в момент. Сожгут меня - и под водой Оксид мой станет кислотой. Какими свойствами обладает фосфор? Где применяется? Какие аллотропия модификации Вы знаете? Объясните механизм свечения.
Современные предприятия, учреждения, фирмы ищут для работы творческих людей, способных давать нестандартные решения различных проблем, умеющих решать творческие задачи. Перед современной школой, в рамках «Концепции модернизации российского образования», сформулирована основная цель общеобразовательной школы – формировать целостную систему универсальных знаний и умений, опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся… при этом, важно обеспечить право каждого школьника на индивидуальное развитие.
«Конечно, научная истина
всегда пробьёт себе путь в жизнь,
но сделать этот путь скорым и более
прямым зависит от людей, а не от истины» (П. Л. Капица)
Современный мир динамичен. Мы часто видим, как новое, едва успевшее появится, превращается в историю.
Ещё в древние времена было известно, что умственная активность способствует и лучшему запоминанию, и более глубокому проникновению в суть процессов, предметов и явлений. Так характерной особенностью Сократа была постановка проблемных вопросов собеседнику. Этот же приём был известен в пифагорейской школе.
В новой истории стремление к активному обучению восходит к философским взглядам Ф. Бэкона, который критически относился к истинам словесного происхождения и требовал истины, добытой путём изучения действительности. В дальнейшем идею активного обучения развивали такие педагоги и философы как Я. А. Коменский, Ж.-Ж. Руссо.
В нашей стране идею развивающего обучения впервые выдвинул Л. С. Выготский.
По утверждению Л. С. Выготского, творчество - норма детского развития, склонность к творчеству вообще присуща любому ребёнку.
Внутренняя потребность в творческой деятельности рассматривается психологами и педагогами как объективная закономерность развития личности.
Согласно исследованиям И. Я. Сухомлинского, обучение творчеству - вооружение учащихся умением осознавать проблему, намеченную учителем, а позднее - формулировать её самим. Это развитие способностей выдвигать гипотезы и соотносить их с условиями задачи, осуществлять поэтапную или итоговую проверку решения несколькими способами; способностей переноса знаний и действий в нестандартную ситуацию или создания нового способа действий.
Теория Решения Изобретательских Задач (далее: ТРИЗ) - педагогика, как научное и педагогическое направление, сформировалось в нашей стране в конце 80‑х годов. В её основу была положена теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) отечественной школы
Г.С. Альтшулера. ТРИЗ - это определённая последовательность действий и различные методы образовательного процесса, такие как мозговой штурм, синектика, морфологический анализ, метод фокальных объектов применяемые с учётом активного мышления и воспитания творческой личности, для решения сложных задач в различных сферах деятельности.
Первоначально ТРИЗ, применялась только для решения инженерно-техни-ческих задач, но давно уже превратилась в универсальную технологию анализа и решения проблем в различных областях человеческой деятельности.
На уроках с использованием ТРИЗ знания, умения и навыки не транслируются от учителя к детям, а формируются в результате самостоятельной работы с информацией.
«Нужно признать: обучение, построенное на усвоении конкретных фактов, изжило себя в принципе, ибо факты быстро устаревают, а их объем стремится к бесконечности». Эти слова А. Гина заставили меня искать новые приёмы работы.
Так я познакомилась с ТРИЗ - Технологией Решения Изобретательских Задач.
На уроках с использованием ТРИЗ знания, умения и навыки не транслируются от учителя к детям, а формируются в результате самостоятельной работы с информацией .
На своих уроках я использую разные виды творческих задач.
Творческая задача - это задача:
- с нечётко заданными условиями;
- содержащая противоречие;
- допускающая разные пути решения;
- имеющая несколько ответов.
Наиболее интересными среди творческих задач являются изобретательские и исследовательские задачи.
Изобретательская задача - содержит проблему, которую надо решить, причем очевидные решения в данных условиях неприменимы. Перед решающим стоит вопрос: «Как быть?»
Например: медвежата плохо видят и не сразу узнают маму, возвращающуюся с охоты. Дожидаться, пока она приблизится - опасно, а вдруг это чужой взрослый медведь. Он ведь и обидеть может. Как быть медвежатам?
Исследовательская задача - включает некое явление, которое необходимо объяснить, выявить причины или спрогнозировать результат. Перед решающим стоит вопрос: «Почему? Как происходит?»
Например: отправляясь на охоту, медведица оставляет своих медвежат одних. А при ее возвращении медвежата ведут себя очень странно: едва завидев приближающуюся маму, они залезают на тонкие деревца. Почему?
Решению творческих задач детей надо учить. Необходимо познакомить учащихся с инструментарием ТРИЗ: противоречие, системный оператор, идеальный конечный результат, ресурсы, приёмы, алгоритм решения и т. д. Желательно сделать это на факультативных занятиях. Если такой возможности нет, то на конкретных задачах необходимо постепенно на уроках знакомить ребят с «мыслительными инструментами» ТРИЗ. Можно, конечно, решать задачи методом проб и ошибок, но это малоэффективно. Знание инструментария ТРИЗ позволяет решать задачи осознанно и быстро .
Решают задачи учащиеся в режиме мозгового штурма. Можно использовать разные модификации данной технологии: «свободное плавание», «атака вслепую», «наглядный штурм». Эта активная форма работы позволяет развивать творческий стиль мышления у детей. Поиск ответов вызывает у ребят большой познавательный интерес и положительные эмоции.
Задачи решаю с учащимися разных возрастных групп. Интересно, когда одну и ту же задачу решают ученики старших классов и среднего звена. Пути решения и варианты ответов у них часто разные.
Применять тризовские задачи можно на разных этапах урока, это зависит от цели урока.
Очень нравится ребятам самостоятельно придумывать задачи для своих одноклассников. Тем более, что задачу можно сделать из любого интересного факта. Сначала мы с ребятами учимся готовить маленькие сообщения на тему «Знаете ли Вы, что…», а потом превращаем эти сообщения в задачи.
ТЕКСТ. Земноводные распространены на всех континентах, за исключением Антарктиды, причём, как правило, обитают в непосредственной близости к водоёмам или в очень влажных тропических местообитаниях.
Задача. Хотя амфибии живут в разнообразных условиях среды, их распространение всегда связано со специфическими жизненными условиями - это тепло, наличие, значительная влажности воздуха. Почему лягушки не встречаются в пустынях, а «привязаны» к водоёмам? Подсказка содержится в учебнике (Сонин Н.И., Захаров В. Б. Биология. Многообразие живых организмов. М.: Дрофа, 2000. С. 188, 190.)
Текст. Этого лесного кузнеца, наверное, видели все, а если не видели, то уж слышали обязательно. Стук дятла раздаётся чуть ли не в любом лесу. А раз стучит дятел -значит, деревья лечит… Стучит дятел, барабанит весь день, а как же голова? Неужели не болит?
Задача. Американские учёные заинтересовались, как ему удаётся без ущерба для здоровья всю жизнь биться головой об дерево?
В разделе «Металлы главных подгрупп 1-3 групп Периодической Системы химических элементов Д. И. Менделеева» при изучении темы: Алюминий предлагаю решить задачу следующего содержания:
Некий мастер принёс римскому императору Тиберию (42 г. до н. э.) чашу из металла, напоминающего серебро. Подарок стоил изобретателю жизни: Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, т. к. боялся, что новый металл обесценит серебро императорской сокровищницы.
Применять данную технологию можно при работе с одаренными детьми, с ребятами, увлеченными биологией и просто на уроках, чтобы сделать их более интересными динамичными, познавательными.
В одной из своих работ Ю. Г. Тамберг сказал: «Если человек умеет хорошо решать задачи, значит, он хорошо мыслит» .
Учить мыслить нестандартно, преодолевать шаблонность ума, управлять процессом мышления трудно, но интересно.
Учитель, имея «в руках» интересный фактический пример, может сконструировать из него творческую задачу
необходимой сложности в соответствии с целями и задачами урока. Источник для конструирования задач по химии - книга Людмилы Аликберовой «Занимательные задания по химии». Вот несколько интересных вопросов, которые можно задать учащимся и на основе которых затем сконструировать творческие задачи исследовательского типа:
1. На дверях некоторых химических лабораторий есть надпись: «Водой не гасить!» Чем можно гасить пожар в таких лабораториях?
2. Почему уже со второй- третьей дозы героина возникает зависимость человека от этого вещества?
Из этих познавательных вопросов можно с
помощью технологии ТРИЗ сконструировать целый ряд творческих задач. Для конструирования исследовательских задач
воспользуемся следующим алгоритмом:
- исходный факт;
- формулировка задачи;
- выявление противоречия;
- поиск ресурсов.
- формулировка идеального конечного результата.
Пример 1. Исходный факт
: в Индии на площади стоит колонна, которая изготовлена около 1500 лет назад из железа. Уже много лет она не подвержена коррозии, несмотря на влажный и тёплый климат.
Составим текст исследовательской задачи: Как известно, климат в Индии тёплый и влажный. На площади во дворе мечети в Дели находятся знаменитая железная колонна - одно из чудес света. Почему же железная колонна в Индии стоит уже почти 16 веков не разрушаясь? Как сумели древние мастера создать химически чистое железо, которое трудно получить даже в современных электролитических печах?
Выявим противоречие
между знанием того, что железо способно разрушаться (ржаветь) и незнанием способов защиты от коррозии.
Выдвижение гипотез:
Если в состав железа колонны ввести антикоррозионное вещество, то колонна не будет ржаветь;
Если колонна абсолютно гладкая, то влага не оседает на ней и не образуется гальванической пары, способствующей разрушению;
Если в составе сплава колонны есть вещества, которые, реагируя с железом, водой и кислородом, создали защитный слой.
Осуществим поиск Ресурсов
с помощью дополнительной литературы и Интернет.
Результат
: колонна содержит неожиданно много фосфора, который, реагируя с железом, водой, кислородом, создал своего рода защитный антикоррозийный поверхностный слой .
Социальное творчество невозможно без такого метода активизации творческого мышления как мозговой штурм. Метод мозгового штурма - это оперативный метод решения проблемы на основе стимулирования творческой активности, при котором участникам обсуждения предлагают высказывать как можно большее количество вариантов решения, в том числе самых фантастичных. Затем из общего числа высказанных идей отбирают наиболее удачные, которые могут быть использованы на практике. Изобретателем метода мозгового штурма считается Алекс Осборн (США).
Мозговой штурм включает три обязательных этапа
- Постановка проблемы. Предварительный этап. В начале этого этапа проблема должна быть четко сформулирована. Происходит отбор участников штурма, определение ведущего и распределение прочих ролей участников в зависимости от поставленной проблемы и выбранного способа проведения штурма.
- Генерация идей. Основной этап, от которого во многом зависит успех всего мозгового штурма. Поэтому очень важно соблюдать правила для этого этапа:
- главное - количество идей, не делайте никаких ограничений;
- полный запрет на критику и любую оценку высказываемых идей, так как оценка отвлекает от основной задачи и сбивает творческий настрой;
- необычные идеи приветствуются;
- комбинируйте и улучшайте любые идеи.
- Группировка, отбор и оценка идей. Этот этап позволяет выделить наиболее ценные идеи и дать окончательный результат мозгового штурма. На этом этапе, в отличие от второго, оценка не ограничивается, а наоборот, приветствуется. Методы анализа и оценки идей могут быть очень разными. Успешность этого этапа напрямую зависит от того, насколько «одинаково» участники понимают критерии отбора и оценки идей.
Пример 2.Постановка проблемы: Раньше фрукты укладывали в ящики и коробки вручную, а теперь это делает машина. Конвейер подаёт пустую коробку на стол. Фрукты скатываются по лотку. Электромотор заставляет стол вибрировать, чтобы фрукты укладывались плотнее. Прекрасная машина, но… Есть у неё недостаток: падая в коробку, фрукты, ударяются друг о друга и от этого портятся.
Генерация идей:
- Можно опустить лоток, по которому скатываются фрукты, прямо к дну коробки.
- Можно укладывать разные фрукты по мягкости. Например, апельсины и персики.
- Между фруктами должно быть что-то мягкое.
- Между фруктами можно класть мягкие шарики, они будут смягчать удары.
- А как быть с шариками, когда коробка наполнится? Не перекладывать же их вручную?
- В шарики вставлять магниты!
Отбор идей. При укладке фруктов надо использовать принцип «посредника». Это будет мягкий шарик. В них встраивать магнит, а когда коробка с фруктами и шариками наполнится, включают электромагнит, который находится над коробкой, шарики «выпрыгивают» из коробки
Далее следует проанализировать решения т.е. выписать в таблицу те сведения школьных предметов, которые пригодились для решения, а затем в другую таблицу выписать все изобретательские приёмы, используемые для решения этих задач.
Проанализировать появление новых для детей приёмов «принципа дробления» и «принципа посредника» .
Таблица 1
Таблица 2
|
Изобретательские приёмы |
||
|
Формулировка в решении задачи, включающая использование приёма |
Название приёма в ТРИЗ |
Его сущность (формулировка в ТРИЗ) |
|
«Укладка фруктов» (…между двумя сталкивающимися плодами должно находиться третье вещество, похожее на плод) |
Принцип однородности |
Объекты, взаимодействующие с данными объектом, должно быть сделаны из того же материала (или близкого ему свойствам) |
|
«Укладка фруктов» (…в шарик встраивают магнитную пластинку. Над коробкой помещают электромагнит. Когда коробка наполнится, включают электромгнит, и шарики «выпрыгивают» из коробки |
Замена механической схемы |
А) заменить механическую схему оптической, акустической и т.д.4 Б) использовать для взаимодействия с объектами поля; В) использовать поля в сочетании с ферромагнитными частицами |
|
«Укладка фруктов» (…между двумя сталкивающимися плодами должно находится третье вещество, похожее на плод. Бросим в коробку десятка два шариков, например, из полиуритана, они будут смягчать удары) |
Принцип «посредника» |
А) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие; Б) на время присоединить к объекту другой (легко удаляемый) объект |
Применяя ТРИЗ технологию при проведении уроков получаю повышение мотивации обучения, развитие нестандартного мышления учащихся, социализацию личности .
- Альтшуллер Г. С., Верткин И. М. Как стать гением: жизненная стратегия творческой личности. - Минск: Беларусь, 1994.
- Березина В. Г., Викентьев И. Л., Модестов С. Ю. Детство творческой личности: Встреча с чудом. Наставники. Достойная цель. - СПб.: Изд-во Буковского, 1995.
- Бухвалов В. А., Мурашковский Ю. С. Изобретаем черепаху: как применять ТРИЗ в школьном курсе биологии: кн. для учителей и учащихся. - Рига, 1993.
- Князева М. Ф. Организация исследовательской деятельности учащихся на уроках химии и во внеурочное время как условие развития их креативности.
- Чечевицына М. Б. Химия как инструмент творчества в теории решения изобретательских задач // Современный урок. - 2009. - № 3. - С. 26.
- Зиновкина М. М., Утёмов В. В. Структура креативного урока по развитию творческой личности учащихся в педагогической системе НФТМ-ТРИЗ // Социально-антропологические проблемы информационного общества. Выпуск 1. - Концепт. - 2013. - ART 64054. - URL: http://e-koncept.ru/teleconf/64054.html
- Утёмов В. В., Зиновкина М. М., Горев П. М. Педагогика креативности: Прикладной курс научного творчества: учебное пособие. - Киров: АНОО «Межрегиональный ЦИТО», 2013. - 212 с.
- Утёмов В. В., Зиновкина М. М. Структура креативного урока по развитию творческой личности учащихся в педагогической системе НФТМ-ТРИЗ // Концепт. - 2013. - Современные научные исследования. Выпуск 1. - ART 53572. - URL: http://e-koncept.ru/2013/53572.htm
