ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ-ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ Учитель информатики гимназии

ПРИМЕНЕНИЕ ТРИЗ-ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ Учитель информатики гимназии «Дмитров» Выдра Валерий Анатольевич

ТРИЗ – ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ. Основатель – Генрих Саулович Альтшуллер (19261998 гг) – изобретатель, писатель-фантаст. Изобретал с детства (первый патент в 17 лет). В 1946 пришёл к идее ТРИЗ. В 1956 году опубликовал первые работы по АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач). Начав с попытки создания методики изобретательства, создал теорию сильного мышления (включающую ТРИЗ-ТРТС, РТВ, ТРТЛ).

ЗАДАЧА ТРИЗ Долгое время основным методом решения творческих задач был перебор ( «метод тыка» ). Существующие методики (мозговой штурм, метод контрольных вопросов, морфологический разбор и т. д. ) просто позволяли ускорить перебор вариантов. Г. С. Альтшуллер поставил задачу: Как без сплошного перебора вариантов выйти сразу на сильные решения.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТРИЗ Принцип объективности законов развития систем – строение, функционирование и развитие систем подчиняются объективным законам. (Сильные решения – это решения, соответствующие объективным законам и явлениям) Принцип противоречия – под воздействием внешних и внутренних факторов возникают, обостряются и разрешаются противоречия. Системы эволюционируют, преодолевая противоречия. (Сильные решения – это решения, преодолевающие противоречия) Принцип конкретности – каждый класс систем имеют конкретные особенности, облегчающие или затрудняющие изменение этой системы. (Сильные решения – это решения, учитывающие конкретные особенности систем) ТРИЗ включает в себя: • • • механизмы преобразования проблемы в образ будущего решения; механизмы подавления психологической инерции, препятствующей поиску решений (неординарные решения трудно находить без преодоления наших устойчивых стереотипов); обширный информационный фонд – концентрированный опыт решения проблем.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТРИЗ Противоречие (Система должна обладать свойством А, чтобы повысить эффективность, и не должно обладать свойством А, чтобы не навредить). Точная формулировка противоречия позволяет лучше понять корень проблемы. Ресурсы Вначале попробуйте использовать те ресурсы, которые уже есть в системе. Ресурсы бывают: Материальные (предметы, товары, деньги, оборудование и т. д. ). Информационные (каналы и носители информации). Ресурсы времени и пространства (площадь, объем и т. д. ). Энергетические ресурсы и поля (тепловая, электрическая, электромагнитная и т. д. ). Человеческие (люди, их стереотипы, мотивация, каналы восприятия и т. д. ). ИКР (Идеальный Конечный результат) Решать задачу проще, когда сформулирован идеальный ответ. Желательны варианты: "Система сама выполняет данную функцию". "Системы нет, а функции ее выполняются (с помощью ресурсов)". "Функция не нужна".

ПРИНЦИПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 1. Принцип объединения (при невозможности иначе, проделать действия сразу с несколькими объектами); 2. Принцип дробления (при необходимости разделить объект); 3. Принцип динамичности (сделать объект подстраиваемым, например сайт); Принцип «сделать заранее» (сульфат бария в деталях Лего); Принцип посредника (ввести промежуточный объект для воздействия на нужный); Принцип наоборот (перевернуть объект, вывернуть, сделать видимым или невидимым); Принцип «обратить вред в пользу» (использовать вредные факторы для получения положительного эффекта); Принцип копирования (если невозможно или дорого работать с объектом, работают с копией). 4. 5. 6. 7. 8.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ ТРИЗ Определите тип задачи (изобретательская задача, исследовательская, конструкторская, прогнозная); Сформулируйте к задаче противоречие и Идеальный конечный результат (это позволит обострить проблему и подтолкнуть к сильным решениям); Выявите ресурсы (сначала – внутренние, потом – дешёвые, потом – остальные); Примените приёмы и принципы решения задач (если до этого пункта решение не найдено, примените приёмы и принципы решения задач); Проанализируйте решение (желательно с позиции идеальности).

УРОВНИ ТВОРЧЕСТВА Первый уровень (объект не меняется, меняются его свойства: скруглил, заточил и т. д. ) – 32%; Второй уровень (в объект вносятся незначительные изменения и дополнения) – 45%; Третий уровень (вносятся значительные изменения и дополнения: изменяемый шаг винта, изменяемая геометрия крыла) – 19%; Четвёртый уровень (изменения полностью меняют принцип действия объекта: ультразвуковая стиральная машина, СВЧ-печь, оптоволокно) – 3, 7%; Пятый уровень (создаётся новый объект с новыми принципами действия: пароход, самолёт, ДВС, радио) – 0, 3%.

ТРИЗ В ИНФОРМАТИКЕ Можно ли применить ТРИЗ в информатике? С одной стороны ТРИЗ оперирует чисто техническими понятиями и проблемами. Но с другой стороны, принципы развития творчества универсальные, они не привязаны только к одной области человеческой деятельности. Исходя из этого попробуем применить алгоритмы ТРИЗ в информатике.

ЗАДАЧА № 1 Переход к процедурному программированию. Имеется противоречие: усложнение задачи требует всё большего программного кода. Код усложнять нельзя, так как программа становится слишком громоздкой, плохо обозреваемой, в ней всё труднее находить ошибки. Как быть? Попробуем разрешить его методами ТРИЗ. Любая сложная задача состоит из более простых подзадач, т. е. она внутренне структурирована. А что, если внутреннюю структуру задачи отразить в программе, т. е. простые подзадачи оформлять отдельными кусками программы. Механизм для этого уже есть – процедуры и функции. Для универсальности процедуры и функции должны быть как можно более независимы от программы, тогда возможно использование их в других программах и составление библиотек.

ЗАДАЧА № 2 Исполнитель преобразует некое целое число. Он может выполнять три команды: 1) прибавь 1; 2) прибавь 2; 3) прибавь предыдущее. Сколько существует программ, которые число 2 преобразуют в число 15? Стандартное решение – перебор вариантов (недостатки очевидны). Предпочтительнее – динамический метод (строго по правилам ТРИЗ: производим дробление, решаем пошагово, результаты не пересчитываем, работаем только с количеством вариантов). Формула заполнения: для чётного: Ai=Ai-1+Ai-2 для нечётного: Ai=Ai-1+Ai-2+A(i+1)/2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1 2 4 6 12 18 34 52 92 12 13 14 15 144 248 392 658

ЗАДАЧА № 3 Фишка может двигаться по полю из N клеток только вперёд. Длина хода фишки не более K клеток за один раз. Найти число различных вариантов пути, с помощью которых фишка достигнет конца поля. Например, для N=3, K=2; Возможные пути: 1, 1, 1 1, 2 Ответ: 3 2, 1 3 2 1 Решение методом перебора с возвратом procedure go(i: integer); var j: integer; begin if i=n then inc(c) else for j: =1 to k do if i+j<=n then go(i+j); end; {в i - текущий номер поля с фишкой} {j - длина очередного хода фишки} {считаем вариант, если дошли до конца поля} {генерация след. варианта}

ЗАДАЧА № 3 (ПРОДОЛЖЕНИЕ) Решение динамическим методом for i: =1 to n do a[i]: =0; {очистка массива} a[1]: =1; {число вариантов для первой клетки} for i: =2 to n do {заполнение динамической таблицы} if i<=k then begin {пока длина хода меньше k} a[i]: =1; for j: =1 to i-1 do a[i]: =a[i]+a[j]; end else begin {длина хода больше k} a[i]: =0; for j: =i-k to i-1 do a[i]: =a[i]+a[j]; end; writeln(a[n]); {печать результата}

ВЫВОДЫ Методы ТРИЗ вполне можно использовать на уроках Информатики. Методы ТРИЗ пробуждают творческое отношение к стоящим на уроке задачам и проблемам. Методы ТРИЗ подходят ко всем школьникам, т. е. они не требуют каких-то исключительных знаний или талантов. Тем не менее, эти методы оказываются более востребованными учениками с высоким творческим потенциалом. При использовании этих методов, они как бы попадают в родную стихию, с большей свободой и увлечением пользуются её арсеналом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Сейчас, после стольких лет использования метода (больше 50 -ти), становится ясно: ТРИЗ – это удел не только техники; Г. С. Альтшуллер ставил задачу создать «науку изобретать» , а создал нечто большее; ТРИЗ – это по сути технология выработки правильных решений (в любой области человеческой деятельности); ТРИЗ не является строгой научной теорией, а представляет собой обобщённый опыт изобретательства и изучения законов развития науки и техники. ТРИЗ сегодня используется во многих областях деятельности: бизнес, искусство, литература, педагогика, политика и др. Информатика – в этом списке.