Текст книги "Задачи для изучающих ТРИЗ"

Е. Л. Пчелкина,А. В. Кислов
Задачи для изучающих ТРИЗ

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

© А. В. Кислов, Е. Л. Пчелкина, 2007–2017

© Пчелкина Е. Л., иллюстрации, 2017

© Издание, КТК «Галактика», 2018

Используемые аббревиатуры и термины

В разборах авторов-составителей сборника используются аббревиатуры и термины, принятые Ленинградской школой ТРИЗ, а именно – Методическим советом Международного общественного университета ТРИЗ (МОУ ТРИЗ) им. В. В Митрофанова. В таблице они отмечены знаком «*». Это сделано для того, чтобы подчеркнуть смысл ряда важнейших понятий и облегчить их восприятие нетехническими специалистами.

В разборах задач, сделанных детьми из других регионов, используются те аббревиатуры и термины, по которым обучали этих детей.

Напутствия

Зачем нужны инструменты

Анализ решений творческих задач детьми неизменно показывает, что большинство наиболее сильных решений получают те ребята, которые лучше знают и используют инструментарий ТРИЗ. Да, многие учебные задачки можно решить и без методики, додуматься «просто так». Но встретится задача посложнее, и… Переплыть речку можно и без лодки. Но многие ли переплывут без лодки море? Поэтому важно не только и даже не столько получение «каких попало» идей, сколько тризовский подход к поиску и анализу решений. Ведь именно такой подход, как правило, оказывается надежным залогом успеха.

О структуре сборника

Приведенные в сборнике задачи разделены по возрастным группам. Однако это разделение – условно. Оно учитывает кругозор и диапазон знаний инструментария ТРИЗ, складывающийся в среднем к определённому возрасту. Однако случается, что шестилетки с успехом решают задачи для старшеклассников.

Все задачи сопровождаются описанием возможного хода их решения. Причём, помимо подробного методического разбора, сделанного авторами-составителями сборника, даны примеры решений, найденных детьми. Эти примеры, в случае методических неточностей, снабжены необходимыми комментариями.

Используемый инструментарий ТРИЗ

При разборе задач используются простые инструменты, адаптированные с учётом детского восприятия в разном возрасте. Это в первую очередь – ДАРИЗ (детский алгоритм решения изобретательских задач)[1]1
  Е. Л. Пчелкина. Детский алгоритм решения изобретательских задач. – М.: КТК «Галактика», 2017.


[Закрыть], дополняемый для детей старшего возраста некоторыми шагами АРИЗ; это также наиболее известные приёмы устранения противоречий. В разборе отдельных задач присутствуют начала функционального анализа; используется диверсионный подход; введена одна из методик обоснованного выбора пути решения из нескольких возможных. Эти инструменты не только способствуют поиску решений, но и помогают различению сильных и слабых, верных и неверных идей решений. Определённое внимание уделено анализу идей: умение сделать выбор, чтобы не терять время на второстепенное и сосредоточиться на главном, умение выявить вторичные задачи – необходимейшие качества исследователя и изобретателя.

Следует отметить, что у каждого решателя, применяющего существующий инструментарий, проявляется свой почерк, который складывается под влиянием педагога, отражает личный опыт и который становится виден при рассмотрении нескольких задач. Чтобы читатель обратил на это внимание и, возможно, что-то взял себе «на вооружение», для сборника подобраны разборы разных задач, сделанные одними и теми же решателями. Надеемся, сказанное будет способствовать более внимательному изучению представленных материалов.

Рекомендации родителям и педагогам

Здесь нет обманных задач, основанных на двойном значении слова, игре слов, какой-то специально спрятанной информации и прочих фокусах. Такие задачи тоже по-своему интересны, они развивают внимательность, учат избавляться от инерции мышления. Здесь же все задачи «честные», в них отсутствует стремление запутать, «сбить с толку», – они излагают проблему так, как её представляет себе автор. Более того, текст может содержать подсказки, даже если автор их не делал.

Прочтя условие задачи, не читайте сразу дальше (разбор хода решения, комментарии). Сначала обдумайте условие, выделите, подчеркните карандашом то, на что, по-вашему, нужно обратить внимание. Составьте свое собственное мнение. Теперь воспользуйтесь комментарием для сравнения двух мнений. Возможно, они повторят или дополнят друг друга; возможно, ваше мнение окажется интересней, глубже и полезней для решения задачи.

ГЛАВНОЕ – не спешите сразу отгадывать ответ или придумывать решение. Сначала выберите инструменты – так же, как если бы вы хотели что-нибудь построить, смастерить и т. д. Для тех, кто пользуется Стандартами, решение сведётся к составлению вепольной модели задачи, выбору соответствующей рекомендации из перечня Стандартов и её «приспособлению» к данной задаче. У тех, кто предпочитает АРИЗ, решение «всплывёт» само, если внимательно, шаг за шагом, анализировать и перестраивать задачу, постепенно всё больше «проявляя» для себя её смысл. То же относится и к тем, кому ближе функциональный подход или метод классификаций и т. д.

В нужный момент ход решения сам подскажет, какой ресурс, или приём, или эффект, или точно сформулированная функция ведёт к сильной и красивой идее. Запишите её или зарисуйте, отложите в сторонку и «забудьте» – пусть она полежит, а вы двигайтесь дальше: возможно, вы чуть-чуть не дошли до ещё более сильной и красивой идеи…

Теперь можно сравнить собственный ход решения, собственные идеи с тем, что приведено авторами-составителями сборника. Проанализировать свои ошибки или увидеть наши… Станет легче и предсказать, и понять, где и какие трудности возникнут у детей, на чём они, скорей всего, споткнутся.

Оценивая ход самостоятельного решения задач детьми, нужно обращать внимание на следующее:

• грамотность использования инструментария ТРИЗ (логичность выбора конфликтующей пары, чёткость и правильность формулировки идеального конечного результата, функций, противоречий; обоснованность выбора изобретательских приёмов; корректность применения системного оператора и т. д.);

• наличие нескольких идей решения одной задачи с помощью разных инструментов ТРИЗ;

• сопоставительный анализ идей и предложений на их нравственность (это – в первую очередь!), реализуемость, новизну, оригинальность, и обоснованный выбор лучших решений.

Опыт показывает, что причиной затруднений чаще всего оказывается невнимательное прочтение задачи и, как следствие, поверхностное, неполное, нечеткое составление противоречий и ИКР – ключевых шагов преобразования (изменения формулировки) исходной задачи. С другой стороны, учащиеся обычно хорошо справляются с этим, если… с этим справляется родитель или преподаватель. А ведь известно, что хорошо сформулированная задача – это больше половины решения. Чтобы подтвердить это, в ряде задач сделана разметка (выделены важные места). Она показывает, что часто внимательное чтение исходной задачи уже приближает нас к решению. И достаточно всего лишь, следуя алгоритму, просто переформулировать условие задачи в идею решения.

Обращаем внимание на то, что в материалах сборника встречаются задачи двух типов: изобретательские и исследовательские.

В изобретательских (в основном ситуативных) задачах обычно можно найти разные решения, и те, которые приводятся ниже, – не единственные и, возможно, не самые сильные; но они следуют из выбранного хода решения.

В исследовательских задачах существует единственный верный ответ – тот, который нашла сама Природа, и на таких задачах мы учимся раскрывать её тайны. Но… этот ответ может оказаться не известен современной науке, или может существовать пока только как правдоподобная гипотеза. Возможно, кто-то из конкурсантов найдёт новое решение и родится ещё более правильная гипотеза. И в результате появятся новые талантливые исследователи, которых сейчас так не хватает нашей стране…

Координаты для отзывов и пожеланий:

E-mail: [email protected]

Тел: +7-911-931-6879.

Задачи для дошкольников

Бедная Настенька

В сказке «Морозко» злая мачеха приказала старику увезти Настеньку в лес и оставить там на съедение волкам. Долго горевал старик, да делать нечего. Повёз свою дочку в лес и оставил там под большой елью. Хорошо, что Настеньку нашёл в лесу Морозко и за сердце её доброе наградил. А если бы Морозко гулял в другом месте и не встретил Настеньку?

Что мог сделать старик, чтобы и злобной жене угодить, и дочку в лес не отвозить? А, может быть, он мог что-то придумать, чтобы мачеха сама выбросила из головы такую злобную мысль в отношении падчерицы?

Задача предоставлена Е. Пчелкиной

Краткое условие задачи:

Злая мачеха приказала старику отвезти Настеньку в лес. Как сделать так, чтобы мачеха передумала?

Определение КП:

– Что мы хотим получить в результате решения нашей задачи?

– Мы хотим, чтобы мачеха не давала старику такого ужасного приказа.

КП: мачеха и старик.

Некоторые могут при выделении КП ответить на вопрос следующим образом: «Мы хотим, чтобы старик не отвозил Настеньку в лес». В этом случае КП – Настенька и старик. Но между Настенькой и стариком конфликта нет, т. к. они оба являются «жертвами» злой мачехи и выполняют её приказ. Следовательно, конфликт именно между мачехой, отдающей такое приказание, и тем, кому она приказывает. А это старик.

Формулировка ИКР:

ИКР-1: Мачеха сама откажется от своих намерений.

ИКР-2: Старик сам не повезёт Настеньку в лес (без посторонней помощи заступится за дочку).

Определение ресурсов:

Рассмотрим ресурсы конфликтующей пары: если в состав КП входит живое существо, то в первую очередь вспомним про органы чувств (слух, зрение и др.) и психологические характеристики (чувства страха, радости, злости и др.).

Ресурсы, которые есть в задаче: изба (со всеми вспомогательными помещениями – погребом, хлевом, чердаком, сеновалом и т. д.), соседские избы.

ИКР-1 + Ресурсы: Мачеха из-за чувства страха откажется от своих намерений.

Идея решения:

Чего злая мачеха боится? Труда, т. к. по натуре она лентяйка. Кроме того, мачеха излишне опекает свою дочь. Следовательно, «трудом» и нужно мачеху напугать. Старику стоит сказать, что он отвезёт Настеньку в лес, а всю работу в доме придётся выполнять ей самой или Марфушке. Мачеха ужаснётся такой мысли и сама откажется от своих слов.

ИКР-2 + Ресурсы: Старик с помощью избы (благодаря помещениям избы) не повезёт Настеньку в лес.

Идея решения:

Старик может сделать вид, что увёз Настеньку, а сам спрячет её в хлеву или на чердаке. Через некоторое время мачеха одумается из-за того, что работать стало некому, и прикажет вернуть Настеньку. Эта идея плоха тем, что зимой подсобные помещения в избах не отапливаются и Настенька может там замёрзнуть.

ИКР-2 + Ресурсы: Старик благодаря соседям не повезёт Настеньку в лес.

Идея решения:

Старик на время может отвезти Настеньку к соседям. Она во время своего пребывания у них будет помогать им по дому. Эта идея опасна тем, что кто-нибудь из соседей может проболтаться мачехе, и тогда она осерчает и поднимет крик не только на старика, но и на соседей тоже.

Покормите белочку!

Серенькие пушистые любимицы приносят людям радость. И взрослые, и дети всегда готовы угостить их чем-нибудь вкусным. Особенно зимой. Но в сильные метели людей не особо тянет в парк, где пушистые зверьки ждут вкусной подмоги. Для птиц есть кормушки. И даже с дозатором, что позволяет оставлять пернатым запас корма. А для белочек таких кормушек нет. Иногда им приходится таскать корм у птиц, иногда угощаться у снеговиков.

А хорошо бы и для белочек сделать кормушки. И чтобы семечек там хватало надолго. И чтобы снегом не засыпало. И чтобы птицы не таскали из них корм. Можно, конечно, подписать «столовая только для белок», но вряд ли это поможет.

Предложи свои идеи решения этой задачи. А ещё лучше – смастери по своей лучшей идее «белкину столовую» и пришли фотографию.

Задача предоставлена Е. Пчелкиной

Краткое условие задачи:

Зимой многие подкармливают птиц. Но кроме птиц в парках живут белочки. Что можно сделать, чтобы белочкам было чем подкрепиться и в ненастную зимнюю погоду, когда мало народа посещает парки?

Определение КП:

– Что мы хотим получить в результате решения нашей задачи?

– Мы хотим, чтобы у белочек был корм.

КП: белочки и корм.

Формулировка ИКР:

ИКР-1: Белочки сами (без посторонней помощи) достают корм.

ИКР-2: Корм сам «поступает» (подаётся) к белочкам.

Определение ресурсов:

Ресурсы КП: нюх белочек, слух, вес, умение бегать по деревьям, любопытство, запах корма, его небольшой размер.

Ресурсы, имеющиеся в задаче: парк с деревьями, большое количество снега, кора деревьев и ветви.

ИКР-1 + Ресурсы: Белочки, с помощью умения бегать по деревьям, достают корм.

Идея решения:

В коре деревьев между трещинками можно вставить маленькие орешки. Птички орешки не склюют, а белочки почувствуют запах, перебираясь вверх и вниз по стволам деревьев.

ИКР-2 + Ресурсы: Корм с помощью стволов и веток деревьев попадает к белочкам.

Идея решения:

На стволы и ветви можно закрепить бусы из корма. Для этого можно скрепить верёвкой половинки футлярчиков от киндерсюрприза. Гирлянду из таких футлярчиков укрепить на стволе дерева за ветви, и в каждый положить несколько орешков.

ИКР-2 + Ресурсы: Корм благодаря большому количеству снега попадает к белочкам.

Идея решения:

Так как снега в парке много, то в выходной день можно скатать из снега снеговиков. Снеговика можно поставить под деревьями, на которых живут белочки, и «утыкать» орешками. Белочкам легко будет взобраться на снеговика и из его головы и туловища вытащить орешки. А если украсить снеговика семечками, то и птицам будет подкормка.

ИКР-1 + Ресурсы: Белочки, с помощью своего веса достают корм.

Идея решения:

Сделать кормушку с дозатором из пластиковой бутылки. В бутылку сверху засыпаются орешки, а внизу в ней делается небольшое отверстие и заслонка, которая это отверстие закрывает. Заслонка укрепляется с помощью слабой пружины. Под тяжестью белочки пружинка приходит в движение и перемещает заслонку. Заслонка отодвигается, и белочка получает доступ к орешкам (либо сама их вынимает из открывшегося отверстия, либо орешки выпадают перед ней на столик). Необходимо отметить, что конструкция кормушки не должна позволять воронам подлетать к заслонке. Это вторичная задача, которая требует отдельного решения.

Дело в шляпе

В сказке «Гном Гномыч и Изюминка» рассказывается про гнома, который устроил себе домик под большой широкополой шляпой. Но через какое-то время шляпу унесло ветром, и Гном остался без дома. В скором времени Гномик нашёл большую тыкву. Тыква была внутри совершенно пустая, и Гном устроился жить в тыкве. Уж её-то ветер не унесёт. Но вот опять беда: каждый, кто пролетал или пробегал мимо тыквы, норовил её клюнуть или отъесть кусочек. Гному приходилось выбегать и объяснять, что тыква – это его дом.

Вот было бы хорошо, если бы тыква сама отгоняла всех. Как это сделать?

Предложи решения этой задачи, используя знакомый тебе алгоритм.

Задача подготовлена А. Кисловым и Е. Пчелкиной по материалам книги Балит Агнеш «Гном Гномыч и Изюмка»

Краткое условие задачи:

Как сделать так, чтобы на тыкву, в которой живёт гном, никто не смотрел как на корм?

Определение КП:

Выделим конфликтующую пару.

– Что мы хотим получить в результате решения нашей задачи?

– Мы хотим, чтобы окружающие (звери, птицы) не трогали тыкву.

КП: окружающие и тыква.

Формулировка ИКР:

ИКР-1: Окружающие сами не подходят к тыкве.

ИКР-2: Тыква сама не подпускает к себе окружающих.

Было бы хорошо, если бы звери и птицы умели читать. В этом случае Гном бы мог написать на тыкве: «Мой дом. Не трогать!». Но такое решение в данном случае не подойдёт. Можно покрасить тыкву в зелёный цвет. Все будут думать, что она ещё неспелая и не будут трогать. Но у Гнома нет денег на краску, да и магазина в лесу нет.

Чем же тогда воспользоваться Гному?

Определение ресурсов:

Ресурсы КП: тыква имеет вес, размер, шершавую поверхность, цвет; у окружающих птиц и зверей есть органы чувств: зрение, слух, обоняние и осязание. Есть чувство страха.

Ресурсы, имеющиеся в задаче: лес, в котором живёт Гном, с травами, грибами, ягодами, шишками и другими природными элементами.

ИКР-1 + Ресурсы: Окружающие звери и птицы благодаря шишкам, травам и пр. не подходят к тыкве.

Идеи решения:

– Гном может обмазать тыкву смолой и прикрепить к этой смоле еловые и сосновые шишки или хвою. В этом случае тыква станет похожа на муравейник, и не будет привлекать к себе внимание.

– Можно набрать в лесу еловых веток, связать их и укрыть тыкву этим пучком. Большая еловая куча спрячет тыкву и от непрошеных гостей, и от дождя, и от яркого солнечного света.

ИКР-2 + Ресурсы: Тыква с помощью запаха не подпускает к себе окружающих.

Идея решения:

Гном может сплести гирлянду из пахучих цветов, запах которых будет отталкивать разных зверей и птиц. Эта идея имеет ограничения. Важно, чтобы запах был полезным для Гнома, и не привлекал большого количества пчёл. Поэтому цветы можно заменить полынью.

Если у Гнома есть возможность вырастить чеснок на своём огородике, то можно увешивать тыкву гирляндами из нарезанного чеснока. Этот запах тоже не любят звери и птицы.

ИКР-2 + Ресурсы: Тыква с помощью природного материала не подпускает к себе окружающих.

Идеи решения:

– Гном может из палок и листьев (травы, соломы) смастерить флюгеры, которые закрепит на тыкве с разных сторон. Флюгеры будут шуршать и звуком отпугивать назойливых гостей.

– Из чешуек еловых шишек и травы можно сплести сеть. Такая сеть может прикрывать тыкву сверху от птиц и частично маскировать с боков.

Вариантов решений этой задачи может быть множество. Попробуйте и вы найти ещё несколько решений.

Опасные качели

В детских садах на площадках часто нет качелей. Взрослые боятся, что качели, раскачиваясь, могут ударить любого, кто подойдёт близко.

Как исключить такую опасность?

Предложи решения этой задачи, используя знакомый тебе алгоритм.

Задача подготовлена А. Кисловым и Е. Пчелкиной

Краткое условие задачи:

Часто родители и воспитатели боятся детских качелей, так как они не могут остановиться мгновенно и ударят любого, кто к ним подходит. Как устранить эту опасность?

Определение КП:

Определим конфликтующую пару.

– Что мы хотим получить в результате решения нашей задачи?

– Мы хотим, чтобы качели не могли ударить того, кто к ним подошёл (ребёнка, киску и т. д.).

КП: качели и окружающие дети.

Формулировка ИКР:

ИКР-1: Качели сами не подпускают к себе окружающих (ребёнка).

ИКР-2: Ребёнок (окружающие) сам не подходит к качелям.

Можно было бы поставить около всех качелей охрану в виде внимательного взрослого или робота, но это неудобно и дорого. Где найти «охранников» для каждых качелей?

Поищем ресурсы в самой КП и вокруг.

Определение ресурсов:

Ресурсы КП:

Качели – подвижность в ограниченном пространстве (выше себя или дальше себя качели не могут передвинуться), железные, устойчивые.

Ребёнок (окружающие) – органы чувств, чувство страха, желание покачаться (не стоять в очереди).

Ресурсы, имеющиеся в задаче: пространство (место) около качелей.

Подставим ресурсы в ИКР.

ИКР-1 + Ресурсы: Качели благодаря месту вокруг них не подпускают к себе окружающих детей.

Идея решения:

– Можно сделать пластиковую прозрачную загородку по периметру опасной зоны, которая будет отделять окружающих детей от опасности.

ИКР-2 + Ресурсы: Ребёнок благодаря своим органам чувств не подходит близко к качелям.

Идеи решения:

– Сделать качели со звуковым сигналом. Например, если ребёнок сел на качели, начинает звучать музыка, и пока музыка играет, к качелям подходить нельзя. Они заняты и опасны. А если «качели» молчат, то можно идти качаться. Эта идея имеет недостаток – звук музыки может мешать или раздражать играющих вокруг детей или живущих вокруг людей.

– Вокруг качелей сделать подсветку. Если качели заняты, то лампочки светятся и подходить нельзя. Это опасно для окружающих. По аналогии со светофором это могут быть сигналы красных оттенков. Минус этой идеи: при ярком солнечном освещении подсветка может быть не видна. Да и лампочки необходимо менять время от времени.

Лапы прочь от занавесок!

Одно из пристрастий котов – лазанье по занавескам. Удобно повисеть, покачаться. А уж полежать и подремать на карнизе – самое милое дело. Высоко, уютно и никто не тронет.

Если повесить жалюзи, это тоже не спасёт от кошачьих проделок. А в некоторых случаях может быть и опасным для жизни любимого питомца, так как он может запутаться в верёвках и пластинках. Что можно сделать, чтобы, не обижая кота, отучить его от занавесок и штор?

Предложи решения этой задачи, используя знакомый тебе алгоритм.

Задача подготовлена Е. Пчелкиной

Краткое условие задачи:

Проказники-котики любят лазать по занавескам. И даже если заменить занавеску на жалюзи, то и это не спасёт. А может ещё и навредить коту. Как, не обижая кота, отучить его от этой шалости?

Определение КП:

Выделим конфликтующую пару.

– Что мы хотим получить в результате решения задачи?

– Мы хотим, чтобы котик не лазал по занавеске (по жалюзи).

КП: котик и занавеска (или жалюзи).

Формулировка ИКР:

ИКР-1: Котик сам не захочет взбираться по занавеске.

ИКР-2: Занавеска сама не подпустит к себе кота.

Рассмотрим, какие ресурсы есть у нас для решения этой задачи.

Определение ресурсов:

Ресурсы КП: органы чувств кота (его нюх, слух, зрение), страхи кота; ткань, из которой сделаны шторы, фрагменты жалюзи (узкие металлические полоски), верёвки.

Ресурсы, имеющиеся в задаче: карниз, подоконник, нитки; то, что не любит кот.

Подставим ресурсы в ИКР.

ИКР-1 + Ресурсы: Котик благодаря своему нюху отказывается взбираться по занавеске.

ИКР-2 + Ресурсы: Занавеска с помощью чего-то, что кот не любит, не подпускает к себе кота.

Мы видим, что ИКР-1 и ИКР-2 выводят на сходные решения с разных сторон.

Идеи решения:

– То место (нижний или боковой край занавески), с которого котик начинает своё восхождение к карнизу, можно украсить бусами из чеснока. Запах чеснока полезен для человека, но коты его не любят и, учуяв, откажутся влезать на занавеску.

– В данном случае необходимо определить, что неприятно коту. Кот не любит разные запахи. При этом запах должен быть для кота неприятным, а для человека безвредным. А ещё лучше, полезным. Это может быть запах чеснока, лука, или цитрусовых (лимона, апельсина, мандарина). Важно при украшении занавески чесноком или корками апельсина (мандарина) не испачкать саму занавеску. Эта идея имеет плюс и минус. Минус состоит в том, что «вонючие бусы» необходимо менять, иначе запах будет выветриваться. Плюсы – полезность запаха для человека (дезинфекция воздуха) и польза от поедания вкусных мандаринов (для использования мандариновых корок). «Вонючие бусы» можно развесить на занавеске, на жалюзи, на карнизе. Или просто разложить мандариновые корки около окна на полу или на подоконнике.

Попробуйте сами решить похожую задачу про усатых друзей, представленную ниже.