Классификация методических средств технического творчества

Б.З. Бронштейн

Большое внимание уделяется в последние годы вопросам технического творчества. При этом, техническое творчество не сводят к кружкам "умелые руки", а понимают под этим процесс поиска новых идей и решений в различных областях человеческой деятельности, учитывающий не только саму процедуру постановки и решения задачи, но и разнообразные аспекты, связанные с организацией поисковых групп, управлением их деятельностью, развитие творческих способностей каждого конкретного решателя.

Сформировались и специфические подходы к этой проблеме, отражающие точки зрения независимых групп специалистов. В основе этих подходов лежат отличающиеся концепции организации средств учебно-методического обеспечения, нашедшие свое отражение в учебных программах, пособиях, методике проведения занятий и т.п.

Так наиболее широко представленное в нашей стране направление, возглавляемое Г.С. Альтшуллером и названное разработчиками Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), базируется на законах развития технических систем, эмпирически установленных разработчиками на основе анализа жизненных циклов нескольких десятков различных технических (в основном машинных, по классификации В. Хубки (1) систем. Эти законы определяют логику постановки и решения задач, а также оценку полученных решений, включая прогнозирование будущих задач и решений то есть прогнозирование развития систем. Действие этих законов проецируется и на другие аспекты технического творчества: от творческих коллективов до информационных фондов (2).

Эвристические подходы к постановке и решению проблем, основанные на специфике человеческого мышления, в большей степени представлены из хорошо известных в России авторов у Г.Я. Буша (3).

Механистические принципы построения курса, ориентированные во многом на вузовскую студенческую аудиторию, предложены в рамках системы высшей школы А.И. Половинкиным. В основе их лежат элементы системного подхода. Одной из целей этого курса является формирование мотивации к усвоению фундаментальных знаний по базовым дисциплинам технических вузов (4).

В настоящей работе делается попытка сформировать некоторые общие принципы организации технического творчества, в первую очередь его учебно-методического обеспечения, учитывающие многообразие существующих подходов и форм, ориентируясь в первую очередь на задачи средней школы.

Образ задачи и его динамика

Любой поисковый процесс начинается с анализа ситуации. Установления отношения к ней, выявления на основе этого отношения ряда целей, представляющих определенный интерес. При выборе из них какой-либо, приоритетной можно говорить о постановке проблемы - осознанной необходимости поиска средств для ее (этой цели) достижения. То есть системы, реализующей некоторую совокупность функций. Систему, описанную подобным образом, относят к типу "черный ящик". На этом этапе совершенно безразлично как необходимые функции реализуются - важно лишь то, что они должны выполняться.

Следующим этапом является переход от системы типа "черный ящик" к системе типа "прозрачный ящик", когда известны не только внешние функции, но и принцип действия, состав элементов и структура. Этот этап может быть разбит на две части: первая - выбор способа реализации необходимых функций (принципа действия системы) и вторая - формирование конкретного облика системы, определенным ранее способом реализующие заданные функции.

К сожалению, крайне редко бывает, чтобы вновь созданная система, попав в реальные условия производства и эксплуатации, удовлетворяла бы всем предъявленным к ней требованиям (которые могли и поменяться за время разработки и изготовления) - выявляются нежелательные эффекты, проявляющиеся как во внешнем, так и во внутреннем функционировании, не говоря уже о технологических трудностях. Начинается этап доводки, характеризующийся последовательным устранением этих нежелательных эффектов.

Всё вышесказанное иллюстрируется обобщенной схемой проектирования систем (рис. 1), из которой видно - каждый этап характеризуется последовательным расширением и сужением поискового поля, так как переход на этап последующей возможен после установления достаточной определенности на этапе предыдущем.

ситуация
выбор цели	Анализ ситуации, создание массива целей, упорядочение этого массива, выбор приоритетной цели.
цель
постановкапроблемы	Анализ цели, выявление возможных средств отбор приоритетного, установление внешних ее достижения, функциональных требований к нему, то есть функций системы, позволяющей решить проблему - достичь поставленную цель. Другими словами - определяется система типа "черный ящик".
проблема
выбор системы
выбор принципа действия	Выявление возможных способов осуществления необходимых функций, принципов действия реализующей их системы, отбор оптимального
выбор конкретного воплощения	Выявление возможных конкретных вариантов воплощения системы, реализующей отобранный принцип действия и осуществляющей требуемые функции, отбор из их числа наилучшего
система с НЭ
снятие НЭ системы	Выявление нежелательных эффектов, возникающих при внедрении и эксплуатации, структурирование НЭ и отбор ключевых. Постановка и решение задач по их снятию. Отбор приемлемых вариантов решения.
решение

Рис. I. Обобщенная схема проектирования систем

Такой подход позволяет определить типы задач и установить предпочтительные им методические средства, что приведено в таблице "Типы задач, их содержание предпочтительные методические средства решения".

Таблица 1. Типы задач, их содержание и предпочтительные методические средства решения.

Тип задачи	Содержание (отличительные признаки)	Предпочтительные методические средства
Уточнение цели	Анализ ситуации, создание и упорядочение массива целей, выбор предпочтительной	Мозговой штурм, метод морфологического ящика, системно-морфологическоеисследование
Функция (набор потребительских свойств)	Поиск новой функции, нового набора потребительских свойств	Метод фокальных объектов, метод отрицания и конструирования, мозговой штурм,метод морфологического ящика, системно-морфологическое исследование
Принцип действия (способ функционирования)	Поиск нового принципа действия (способа функционирования), реализующегоизвестную функцию	Матрица взаимодействий, АРИЗ, вепольный анализ, метод морфологического ящика,операционное системно-морфологическое исследование
Конкретное воплощение	Создание новой системы по известному принципу действия реализующей известную функцию	Метод морфологического ящика, предметное системно-морфологическое исследование
Система с нежелательным эффектом	Совершенствование конкретной системы, по известному принципу действияреализующей известную функцию	Матрица взаимодействий АРИЗ, альбом основных приемов разрешения техническихпротиворечий, вепольный анализ

В жизни же всё бывает подчас куда более прозаичней: при необходимости реализовать какую-либо новую совокупность потребительских свойств (новую совокупности внешних функций системы) не задерживаясь на ранее сформулированных нами этапах, берут что-либо приблизительно похожее и, слегка видоизменив, пытаются использовать, то есть искусственно сводят задачу к типу "система с нежелательным эффектом". Такой подход позволяет быстро получить "нечто", с которым можно начинать конструктивно-технологическую доводку изделия, отчитаться о проведении работ по созданию и апробированию опытного образца, утешить себя и окружающих иллюзиями о наличии материального и технологического обеспечения будущего производства.

Подобное поведение разработчика приводит к непредсказуемому появлению нежелательных эффектов с неопределенным объемом работ по их устранению. В результате чего новое изделие вообще рискует не встретится со своим потребителем.

Эволюции методических поисковых средств

Говоря о конкретных методах поиска решений, как о системах для решения задач определенных типов, мы осуществили их классификацию. Сохраняя вышеизложенный подход к проектированию систем при рассмотрении самих методов мы можем разделить их по способам функционирования (принципам действия этих методов) и тогда можем выделить методы преимущественно случайного, систематического и логического поиска. При этом следует помнить о том, что в каждом конкретном методе все эти три компонента будут присутствовать, однако значимость их будит различна. Кстати, соотношение этих компонентов и конкретная форма их воплощения позволяют описать любой из существующих методов поиска идей и решений, а также прогнозировать появление возможных новых. Более того, учитывая, что методы поиска идей и решений - это системы, не следует отказывать им в подверженности эволюционным процессам, результатом которых является не только специализация под задачи определенных типов путем изменения значимости отдельных компонентов, но и трансформация самих методов под влиянием пользователя и условий его работы, приобретения присущих ему черт.

Рассмотрим в качестве примера мозговой штурм, традиционно относимый к методам случайного поиска. Напомним в вкратце его суть: метод состоит в разделенном во времени групповом выдвижении идей по решаемой проблеме с их обсуждением и принятием окончательного решения. Действительно, в начальный период использования метода, решение проблемы происходило, в основном, на этапе выдвижения (генерации) идей, а на этапе обсуждения (анализа) осуществлялся отбор наиболее подходящих решений и их уточнение (5). В настоящее время мозговой штурм (не в условиях учебного процесса) является мощным средством формирования поискового поля, контуры которого намечают на этапе генерации (нет идей плохих и хороших - все идеи одинаково значимы и ценны, потому что важна их совокупность), а на этапе анализа осуществляют классификацию идей по типам (уровням), к примеру: функция - способ - устройство, и достраивают структурированный таким образом массив решениями, на этапе генерации не названными (6).

При этом, объем работы на этапе анализа, где основными инструментами являются элементы формальной логики: классификация, определение, основные логические операциями с понятиями, превышает в десятки раз трудозатраты этапа генерации. Кстати, правила выполнения этих процедур формализованы очень тщательно, практически алгоритмизированы.

Так к какой же группе методов отнести современный мозговой штурм: случайных, систематических, а может быть логических?

Методические поисковые средства технического творчества в формировании эффективной среды их применения

Обобщенная схема проектирования систем позволяет выделить основные этапы поиска решения и установить предпочтительный для каждого из них перечень методических средств. Она описывает последовательность формирования образа проектируемой системы от неопределенной исходной ситуации до конкретных технических предложений, достаточных для начала разработки жизнеспособного изделия, включая и этапы эксплуатационно - технологической доводки.

Но эффективная работа по поиску решений требует и создания определенной комфортности этого процесса, высокой творческой активности участников, благоприятной и доброжелательной атмосферы в коллективе, общей заинтересованности в положительном конечном результате, ослаблению психологических барьеров как во взаимоотношениях членов рабочей группой так и по отношению к стоящей перед ними задаче. Не менее важно и установление гибких ролевых установок, наиболее благоприятных на каждом поисковом этапе.

Такой подход, с одной стороны, требует другой классификации методических поисковых средств (индивидуальные и коллективные, эвристические и рациональные и т.д.) с учетом числа участников, их психологических особенностей. А с другой - использование специальных методик, позволяющих как формировать рабочие группы на основе совместимости психологических типов их участников и вырабатывающих навыки позитивного общения в процессе коллективной деятельности, так и развивающих творческое воображение, ассоциативное мышление.

В этом случае методические поисковые средства будут направлены на решение внутренних проблем пользователя (индивидуального или коллективного), то есть превратятся в разнообразные упражнения по развитию творческого воображения, навыков группового общения и работы, преодолению психологических и мотивационных барьеров.

Предлагаемая организация учебно-методических средств технического творчества, в основу которой положено рассмотрение отдельных методов как систем для решения задач определенных типов, позволяет создать гибкую и внутренне непротиворечивую, развивающуюся структуру учебно-методического обеспечения процесса обучения техническому творчеству. Облегчит конкретную работу по поиску новых идей и решений, упростит ее адаптацию, как к задачам, так и к условиям их решения с учетом индивидуальных особенностей конкретных решателей.

1. В. Хубка, Теория технических систем, Москва, Мир, 1986.

2. Г.С. Альтшуллер, Б.Л. Злотин, А.В. Зусман, В.И. Филатов, Поиск новых идей: от озарения к технологии, Кишинев, Катря Молдавеняскэ, 1989.

3. Г.Я. Буш, Проблемные задачи и регулятивы их решений, Москва, ВНИИПИ,1989.

4. А.И. Половинкин, Основы инженерного творчества, Москва,Машиностроение, 1989.

5. Дж.К. Джонс, Методы конструирования, Москва, Мир, 1986.

6. А.В. Кудрявцев, Организация и проведение мозгового штурма, Москва,ВНИИПИ, 1986.

Вместе с этим смотрят:

Aerospace industry in the Russian province

Airbus Industries

AVR микроконтроллер AT90S2333 фирмы Atmel

Bachelor

Cкремблирование и дескремблирование линейного сигнала