Презентация по технологии на тему Методы и приёмы решения конструкторских технологических задач

Методы и приемы решения конструкторских технологических задач Классификация методовСовременные методы поиска новых решений позволяют рационализировать различные стороны поисковой деятельности. Все известные методы решения творческих задач можно условно разделить на две большие группы по признаку доминирования в них интуитивных или логических процедур и соответствующих им правил деятельности. Мозговая атака Метод представляет собой двухэтапную процедуру решения задачи: на первом этапе выдвигаются идеи, а на втором они конкретизируются, развиваются. Главная идея метода - коллективно генерировать идеи эффективнее, чем индивидуально. B обычных условиях творческая активность человека часто сдерживается барьерами (психологическими, социальными, педагогическими и т.д.). Еще во времена Колумба существовала традиция, согласно которой при возникновении на судне экстремальной ситуации для принятия плана действий собирался совет, на который приглашались все без исключения члены экипажа. Капитан выслушивал мнения собравшихся, начиная с юнги и кончая своими помощниками, и после этого принимал решение. Такой порядок был заведен для того, чтобы предложения старших членов команды не оказывали давления на младших. Мозговая атака рекомендуется к применению на уроках технологии при выполнении проектов. Мозговой штурм (прод.) СинектикаСинектика, так же как и мозговая атака, предполагает коллективный поиск новых решений. Однако синектическая группа не является впервые (или случайно) собранной группой людей, что часто практикуется при проведении мозговой атаки, а представляет собой тщательно подготовленную группу, владеющую специальными методами психофизиологической активизации творческого процесса. По этой причине синектика не находит своего применения при работе со школьниками. Тем не менее возможна организация синектических групп из педагогов для решения сложных административных или педагогических проблем. Синектика (прод.) B нашей стране метод синектики получил дальнейшее развитие и теоретическое обоснование в работах Г. Я. Бyша. Суть метода синектики заключается в следующем. Применить метод синектики — создать творческий процесс, заставляющий участников использовать для решения поставленной проблемы один из четырех механизмов аналогии — личностный, прямой, символический и фантазийный. Работа группы проходит в два этапа. Задача первого этапа — сделать непривычное привычным. Для этого путем обобщения различных ситуационных моделей непривычную проблему или объект помещают в привычный контекст, и ее непривычность исчезает. После этого начинается второй этап, задача которого — сделать привычное непривычным, что зачастую позволяет выработать совершенно неожиданные подходы и решения. Лидер группы должен овладеть искусством задавать вопросы, давать подсказки, уточнения, разъяснения, вставлять реплики, которые бы побуждали, растормаживали фантазию, воображение учащихся, то сужая, то расширяя поля поиска решения творческой задачи. После применения метода более 30 - 40 минут продуктивность генерирования новых идей постепенно падает. Метод эвристических вопросов Метод эвристических вопросов, известный также как метод "ключевых вопросов", целесообразно применять для сбора дополнительной информации в условиях проблемной ситуации или упорядочения уже имеющейся информации в самом процессе решения творческой задачи. Кроме того, эвристические вопросы служат дополнительным стимулом, формируют новую стратегию и тактику решения творческой задачи. Не случайно в практике преподавания их также называют наводящими вопросами, так как удачно поставленный педагогом вопрос наводит ученика на идею решения, правильный ответ. Метод эвристических вопросов (прод.)Метод эвристических вопросов базируется на следующих закономерностях и соответствующих им принципах:- проблемности и оптимальности (путем искусно поставленных вопросов проблемность задачи снижается до оптимального уровня);- дробления информации (эвристические вопросы позволяют осуществить разбивку задачи на подзaдачи);- целеполагания (каждый новый эвристический вопрос формирует НОВУЮ стратегию - цель деятельности).Согласно древнеримскому философу Квинтилиану, для сбора достаточно полной информации о каком-либо событии поставить перед собой и ответить на следующие семь ключевых, или эвристических, вопросов:Кто? Что? Зачем? Где? Чем? Как? Когда? Метод эвристических вопросов (прод.)На основе рекомендаций Д. Пойя, B. И.Андреев составил следующие эвристические вопросы, стимулирующие решение творческих задач.1. Нужно ясно понять предложенную задачу, а для этого необходимо поставить перед собой ряд вопросов и заданий: что неизвестно? что дано? В чем состоит условие? Возможно ли удовлетворить условию? Достаточно ли условие для определения неизвестного? Или недостаточно? Или чрезмерно? Или противоречиво? - сделайте чертеж; введите подходящее обозначение; разделите условие на части; постарайтесь записать их.2. На этапе поиска идей и составления плана решения ставятся следующие эвристические вопросы: как найти связь между данными и неизвестными? Не известна ли вам какая-нибудь родственная задача? Нельзя ли ею воспользоваться? Нельзя ли использовать метод ее решения? Не следует ли ввести какой-либо вспомогательный элемент, чтобы воспользоваться прежней задачей?Нельзя ли сформулировать задачу иначе, проще? Нельзя ли придумать более доступную задачу? Более общую? Более частную? Аналогичную задачу? Нельзя ли решить часть задачи, удовлетворитьчасть условий? Нельзя ли извлечь что-либо полезное из данных? Все ли данные и условия вами использованы? Приняты ли во внимание все понятия, содержащиеся в задаче?3. Осуществляя план решения, контролируйте каждый свой шаг: ясно ли вам, что предпринятый вами шаг правилен? Сумеете ли доказать, что он правилен?4. Контроль и самоконтроль полученного решения предполагает поиск ответов на такие вопросы, как: нельзя ли проверить результат? Нельзя ли проверить ход решения? Нельзя ли получить тот же результат иначе? Нельзя ли проверить правдоподобность, размерность полученного результата? Нельзя ли в какой-нибудь другой задаче использовать полученный результат? Нельзя ли решить задачу, обратную этой? Метод эмпатий (аналогий) В основе метода эмпатии (личной аналогии) лежит принцип замещения исследуемого объекта, процесса другим. С учетом сказанного метод эмпатии – это один из эвристических методов решения творческих задач, в основе которого лежит процесс эмпатии, то есть отождествление себя с объектом и предметом творческой деятельности, осмысление функций исследуемого предмета на основе "вживания" в образ изобретения, которому приписываются личные чувства, эмоции, способности видеть, слышать, рассуждать и т. д.Метод эмпатии применим к различным видам творческой деятельности (в рационализаторской, изобретательской, в управленческой деятельности, в процессе художественного творчества). Ассоциативные методы Ассоциация - это связь между отдельными представлениями, при которой одно из представлений вызывает другое.  Ассоциации, как мосты, могут соединять вновь полученную информацию с уже имеющейся. В нашем сознании ассоциации сменяют друг друга непрерывным потоком, возникая в ответ на всякого рода стимулы.  Ассоциативное мышление - исключительно важная составляющая разума человека, позволяющая ему производить обобщение и абстрагирование.Еще Аристотель указывал на ценность ассоциаций и их роль в запоминании  новой информации и мыслительном процессе. Со времен Аристотеля выделяют несколько видов ассоциаций:1.    По смежности, то есть по близости, по соседству в пространстве или во времени, когда одно представление вызывает в сознании другое. Н: улей - пчелы, медведь - зима - берлога, зима - мороз - снег. 2.    По сходству, по подобию: по форме, по цвету, по восприятию, по функции. Например: мяч - арбуз, лимон - лимонад, снег - вата.3.    По контрасту, то есть противоположное по каким-то свойствам.  Этот тип ассоциаций самый сложный, встречается относительно редко и в большей степени характерен для людей с нестандартным мышлением. Например: добро - зло, гора - равнина, гора - ущелье, искры - снежинки. Ассоциативные методы (прод.)Методы управления процессом генерирования ассоциаций«Поле ассоциаций»Использование системно-функционального подхода.1. Стартовое понятие представить в виде системы, в которую входят подсистемы. Пример:  дерево. Это понятие включает в себя такие подсистемы, как листья, корни, ветви, ствол, корни, кора и т.д.2. Представить стартовое слово частью большей системы.Пример: дерево входит в такие системы как лес, парк, сад, природа и т.д.3.     Определить функции, выполняемые этим понятием, где и когда оно встречается.Пример: из дерева изготавливают мебель, бумагу, строят дома,  используют как дрова для печи, камина и т.д.4.     Рассмотреть понятия-ассоциации как системы.Пример: лес – грибы, ягоды, звери, птицы, леший, лесник, грибники и т.д. Ассоциативные методы (прод.)Метод «Гирлянда ассоциаций и метафор»Г.Я Буш в книге «Диалогика и творчество» предлагает более сложный вариант, рассмотренного нами метода, который он назвал методом «Гирлянды ассоциаций»  Его цель облегчить поиски решения проблемы при дефиците информации, то есть когда возможные пути решения человеку не известны. Использование цепочек (гирлянд) ассоциаций и метафор позволяет совершить переход в новую область знаний, интерпретировать по-новому различные аспекты проблемы.  В этом случае в качестве своеобразного информационного фонда выступает ассоциативная память того, кто занимается поиском решений.Можно выделить следующие этапы метода «гирлянд ассоциаций».1. Определение синонимов объекта и образование из них первой гирлянды - гирлянды синонимов.2.Произвольный выбор случайных объектов. Из отобранных объектов образуют вторую гирлянду - гирлянду случайных объектов.3. Составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов и гирлянды случайных объектов. Комбинацию составляют из двух элементов, соединив последовательно каждый синоним рассматриваемого объекта с каждым случайным объектом.4. Составление перечня признаков случайных объектов. Определяют их признаки. Успех поиска зависит от широты охвата признаков случайных объектов. Целесообразно поэтому перечислять как основные, так и малозначительные признаки. 5. Генерирование идей путем поочередного присоединения к техническому объекту и его синонимам признаков случайно выбранных объектов. Аналогично образуют перечень новых конструкций, получаемых путем поочередного присоединения к гирлянде синонимов признаков других случайных объектов.6. Генерирование гирлянд ассоциаций. Из признаков случайных объектов, выявленных на четвертом шаге, генерируют гирлянды свободных ассоциаций. Для каждого отдельного признака гирлянды могут быть практически неограниченной длины, поэтому генерирование следует ограничить по времени или по числу элементов гирлянды. Если генерирование гирлянды ассоциаций осуществляют в коллективе, то каждый его член занимается этим самостоятельно.7. Генерирование новых идей. К элементам гирлянды синонимов технического объекта поочередно пытаются присоединить элементы гирлянд ассоциаций. На этом шаге решают вопрос, есть ли среди сочетаний синонимов технического объекта с эле ментами гирлянд ассоциаций достаточное число оригинальных и заманчивых идей. Если по предварительной оценке таких идей мало, можно продолжать образовывать гирлянды ассоциаций, начиная с нового элемента гирлянд, созданных на шестом шаге.8. Оценка и выбор рациональных вариантов идей. Генерирование новых вариантов решения задач на предыдущих шагах дает множество вариантов. Среди множества нерациональных, тривиальных и даже нелепых идей всегда найдутся оригинальные и рациональные. Отбор вариантов рекомендуется производить в несколько этапов. Сначала вычеркивают нерациональные варианты, затем отбирают сомнительной полезности, но привлекающие своей неожиданностью. Список таких вариантов целесообразно изучить с привлечением экспертов или творческою коллектива. В список рациональных решений включают варианты, наилучшим образом отвечающие поставленным целям и требованиям производства.9. Отбор наилучшего варианта из рациональных осуществляют разными способами. Весьма простым и эффективным является способ экспертных оценок. Морфологический анализ Морфологический подход представляет собой упорядоченный способ рассмотрения предмета и получения систематизированной информации по всем возможным решениям изучаемой проблемы. В процессе анализа все объекты разбиваются на группы, каждая из которых подвергается тщательному изучению. Такой подход позволяет накапливать данные для последующих исследований. Морфологический подход связан со структурными взаимосвязями между объектами, явлениями и концепциями. Морфологический анализ (прод.)Рассмотрим этапы проведения морфологического анализа:Точная формулировка риск-проблемы.Тщательный анализ всех параметров, важных с точки зрения решения данной проблемы риска.Построение "морфологического ящика", потенциально содержащего все решения. Если проблема решена, то каждое отделение такого "ящика" будет содержать только одно возможное решение"Морфологический ящик" строится в виде "дерева" или матрицы, в клетках которой помещенысоответствующие решений.5. Изучение всех полученных решений, с точки зрения их функциональной ценности.Выбор наиболее желательных конкретных решений и их реализация. Метод многомерных матрицНаиболее полное обоснование и практическое применение этот метод получил при разработке системы реактивных двигателей швейцарским ученым Ф. Цвики. Опираясь на этот метод, Ф. Цвики придумал множество изобретений. Анализируя проблемы, которые чаще всего стоят перед исследователями или изобретателями, Ф. Цвики разделил их на три больших класса:1) проблемы, для решения которых можно использовать сравнительно небольшое число уже известных элементов;2) проблемы, для решения которых требуется использовать еще неизвестные новые элементы;3) проблемы больших чисел. Метод многомерных матриц (прод.)Для примера построения двухмерной матрицы анализа возьмем семь произвольных эвристических приемов решения задачи и семь характеристик технико-экономических показателей изделия, который нужно улучшить. По одной оси матрицы мысленно "отложим" эти эвристические приемы:1. Прием аналогии – поиск аналога и использование всех процедур вывода по аналогии.2. Прием дробления – поиск компетентного состава системы, расчленение ее на подсистемы.3. Прием укрупнения - увеличение размеров, показателей, качественных характеристик системы.4. Прием инверсии – изменение процедур деятельности на противоположные, обращение функций, взгляд на систему с противоположной точки зрения, нежели общепринятая, замена динамики статикой и наоборот.5. Прием приспособления - адаптация системы или ее отдельных составляющих к внешним условиям, к взаимодействию нового и старого.6. Прием идеализации - поиск возможностей приближения системы или отдельных ее составляющих к идеальному варианту.7. Прием локализации - поиски возможностей временного отделения части системы, временное изменение части условий, временное удовлетворение части требований задачи и т. д.Вторым рядом характеристик при построении матрицы анализа могут быть взяты в нашем примере технико-экономические характеристики системы: 1) вес; 2) надежность; 3) экономичность; 4) удобство эксплуатации; 5) габариты; 6) технологичность изготовления; 7) эстетичность. Алгоритм решения изобретательских задач АРИЗ – это алгоритм анализа и поиска решений нетиповых задач, ориентируемый на эффективное решение задач с наименьшими затратами, минимальной переделкой исходной технической системы, решающий все технологические противоречия. Алгоритм труден в освоении, требует постоянного поддерживании изобретательской формы, и пригоден для решения сложных задач, где неалгоритмические методы бессильны. Основоположником метода является советский ученый Альтшуллер Г.С., который издал немалое количество работ посвященных АРИЗ. Для углубленного ознакомления с методом требуется ознакомление с его книгами или запись на многочисленные очные или онлайн курсы, которые сегодня проводятся по всей России по его методам. Функционально-физическая методика конструирования Метод разработан профессором Р. Коллером и его учениками (ФРГ) в 1975 г. и предназначен для синтеза технических систем (ТС) на новых принципах действия. В основе метода лежат три составляющих:- анализ функций технических систем и их элементов;- систематизированный фонд физических эффектов;- программа поиска новых физических принципов действия объекта и реализующих их технических решений. Таким образом это еще один алгоритмический метод, созданный для решения сложных инженерских задач. Пригоден для работы с машинами, осуществляющими преобразование энергии; аппаратами, осуществляющими преобразование веществ, и приборами, осуществляющие преобразование (переработку) информации.