Использование элементов ТРИЗ-педагогики в обучении школьников математике

129

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Вятский государственный гуманитарный университет»

Физико-математический факультет

Кафедра дидактики физики и математики

Выпускная квалификационная работа

Использование элементов ТРИЗ-педагогики в обучении школьников математике

Выполнил

студент V курса физико-математического факультета

(специальность 050201.65 Математика) Утёмов Вячеслав Викторович

Научный руководитель:

канд. пед. наук, ст. преп. кафедры

дидактики физики и математики

Горев Павел Михайлович

Рецензент:

канд. пед. наук, ст. преп. кафедры

дидактики физики и математики

Малых Елена Владимировна

Работа допущена к защите в государственной аттестационной комиссии

«___»__________2008 г. Зам. зав. Кафедрой М.В. Крутихина

«___»__________2008 г. Декан факультета Е.В. Кантор

Киров, 2008

Содержание

Введение

Глава 1. «Прикладная диалектика» и ее применение в педагогике

1.1. Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)

1.2. Развитие творческой личности и ТРИЗ

1.3. ТРИЗ - рабочий инструмент диалектики

1.4. Образование на основе логики и диалектики

1.5. Культура мышления

1.6. Принципы дидактики в ТРИЗ-педагогике

1.7. ТРИЗ и образовательная сфера

1.8. Этапы развития ТРИЗ-педагогики

1.9. Теория решения изобретательских задач

как метод исследования педагогических систем

1.10. Термин «ТРИЗ-педагогика»

Глава 2. Использование инструментов ТРИЗ

в обучении школьников математике

2.1. Ситуация как средство развития творческих способностей

2.2. Мета-алгоритм изобретения ТРИЗ

и решение учебных математических задач

2.3. Вепольный анализ при решении учебных математических задач

2.4. Метод переизобретения знаний

2.5. Методы технического творчества

при обучении школьников математике

2.6. Принципы решения математических задач

2.7. ТРИЗ-педагогика на уроках математики

Глава 3. Описание и анализ опытно-экспериментальной работы

3.1. Психологические аспекты сущности креативности

3.2. Ключевые психологические идеи тренинга

3.3. Тренинг креативного мышления

3.4. Анализ результатов опытно-экспериментальной работы

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

Анализ участия в программе по оценке образовательных достижений учащихся PISA (Programme for International Student Assessment: Monitoring Knowledge and Skills in the New Millennium) в исследованиях 2006 года [11], российских школьников показали, что учащиеся испытывают затруднения, среди прочих, при работе:

· с заданиями, составленными на материале из разных предметных областей, для правильного выполнения которых надо интегрировать разнообразные знания, использовать общеучебные умения, отбирать и использовать адекватные описываемой ситуации способы размышления, анализа;

· с заданиями, в которых неясно, к какой области знаний надо обратиться, чтобы определить способ действия или информацию, необходимые для выявления и решения проблемы;

· с заданиями, где нужно привлекать дополнительную информацию (в том числе выходящую за рамки описанной в задании ситуации), или, напротив, с заданиями, содержащими избыточную информацию и «лишние» данные;

· с комплексными или структурированными заданиями, состоящими из нескольких взаимосвязанных вопросов.

Среди целей, предъявляемых к современному школьному образованию, выделяется формирование личности, способной решать поставленные перед ней задачи в условиях рыночной экономики, в частности, быстро находить наиболее оптимальное и эффективное решение преодолеваемой проблемы. Такая цель направлена на реализацию внутреннего потенциала школьника, развитие его творческого начала, продуктивности мышления, которые как раз и должны способствовать развитию умения справляется с выше перечисленными заданиями. Это с одной стороны.

С другой стороны, в методике преподавания математики существуют три ключевых вопроса: «Что преподавать?», «Как преподавать?» и «Зачем преподавать?». Последний из них наиболее трудный. Сегодня главное в образовании - развитие, формирование общей культуры человека, способного в частности, самостоятельно добывать и перерабатывать информацию или, другими словами, на уроках математики разумней не учить математике, а учить математикой [48]. Это вызывает затруднения на практике. Необходимо внедрение на уроки математики в школе таких общих для всех дисциплин элементов, которые позволили бы интегрировать математику с другими образовательными областями.

В последнее время с высоким темпом адаптируется применение ТРИЗ (теории решения изобретательских задач Г. С. Альтшуллера) в образовании, которая получило название ТРИЗ-педагогика. Это отражается в ряде диссертаций на соискание ученых степеней: проектирование образовательных технологий на основе ТРИЗ [47], развитие системно-логического мышления учащихся в процессе изучения теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) [84] и др. Внедрение инструментов ТРИЗ в образование способствует продуктивности мышления [68], а также играет роль «общего» языка для интеграции различных образовательных областей [34]. Все это определяет актуальность темы выпускной квалификационной работы.

Эффективность отдельных приемов ТРИЗ убедительно была доказана в ходе экспериментальной работы по применению ТРИЗ в педагогике [57, 58, 77, 78, 79] (по физике - А. Гин, литературе - Ю. Мурашковский, О. Алешина, по биологии - И. Андржеевская, по информатике [36], естествознанию [31,37] и др.). Однако применение ТРИЗ-педагогики на уроках математики в литературе не встречается, что и обуславливает противоречие и научную новизну настоящего исследования: применение ТРИЗ-педагогики на уроках дает положительные результаты, а ее применение на уроках математики не разработано.

Цель выпускной квалификационной работы - разработать и апробировать на практике механизмы применения инструментов ТРИЗ-педагогики в обучении школьников математике.

Объектом исследования выступает развивающий учебно-воспитательный процесс в условиях общеобразовательного учреждения. Предметом исследования является развитие продуктивности мышления учащихся на уроках математики через использование инструментов ТРИЗ-педагогики.

В основе исследования лежат следующие гипотетические положения:

· включение в образовательный процесс инструментов ТРИЗ-педагогики, способствует развитию креативности мышления;

· включение в образовательный процесс инструментов ТРИЗ-педагогики, способствует развитию системности мышления;

· обучение на уроках математики в средней школе будет проходить эффективней благодаря овладению учащимися практическим опытом работы с методами активизации мышления, основанных на ТРИЗ;

· эффективность принципов разработанного курса не зависит от уровня сложности программного материала в экспериментальном классе.

Для достижения цели и доказательства изложенных гипотетических положений были определены следующие задачи работы:

· рассмотреть механизмы применения ТРИЗ в образовательной сфере;

· уточнить термин ТРИЗ-педагогика с позиции педагогической технологии;

· разработать механизмы использования инструментов ТРИЗ-педагогики в обучении школьников математике;

· разработать курс на основе внеклассных занятий по математике с применением ТРИЗ-педагогики;

· проверить данные и разработанные механизмы в ходе опытно-экспериментального преподавания, определив истинность гипотетических положений.

Содержание выпускной квалификационной работы представлено во ведении, трех главах, заключении и приложениях. Библиографический список насчитывает 89 источников.

В первой главе ««Прикладная диалектика» и ее применение в педагогике» рассматривается место, сущность и роль в применении инструментов ТРИЗ в образовании. Рассматривается история развития ТРИЗ, этапы становления ТРИЗ-педагогики, и уточняется термин «ТРИЗ-педагогика».

Во второй главе «Использование инструментов ТРИЗ при обучении школьников математике» предлагаются механизмы применения инструментов ТРИЗ-педагогики при обучении школьников математике в общеобразовательной школе. Среди предложенных механизмов, рассматриваются методы, которые могут быть использованы на факультативных занятиях по математике (мета-алгоритм изобретения ТРИЗ, вепольный анализ), методы, которые могут быть использованы непосредственно на уроках математики (ситуация, метод «переизобретения» знаний, принципы решения математических задач), а так же универсальные методы технического творчества.

В третьей главе «Описание и анализ опытно-экспериментальной работы» рассматривается курс «Тренинг креативного мышления», разработанный в рамках опытного преподавания и анализируются результаты опытно-экспериментальной работы.

В приложениях представлены материалы опытного преподавания, материалы занятий с учениками, бланки для тестирования результатов Гилфорда и Торенса, использованные при анализе опытной работы.

Глава 1. «Прикладная диалектика» и ее применение в педагогике

И бог создал все живые существа, какие до сих пор

двигаются по земле, и одно из них было человеком. И только этот ком глины, ставший человеком, умел говорить. И бог наклонился поближе, когда созданный из глины человек привстал, оглянулся и заговорил. Человек подмигнул и вежливо спросил:- А в чем смысл всего этого? - Разве у всего должен быть смысл? - спросил бог. - Конечно, - сказал человек. - Тогда предоставляю тебе найти этот смысл! - сказал бог и удалился.

Боконон, персонаж книги Курта Воннегута «Колыбель для кошки».

1.1. Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)

В 1946 году в СССР началась работа над созданием научной технологии творчества. Новая технология получила название ТРИЗ - теория решения изобретательских задач. Первая публикация по ТРИЗ относится к 1956 году [8]. Разработка ТРИЗ принадлежит советскому ученому Генриху Альтшуллеру [3, 4, 5, 7] и дальнейшее развитие получила в работах [52, 65, 88] и в материалах, регулярно публиковавшихся журналом «Техника и наука» в 1979-1983 годах.

Отечественная теория решения изобретательских задач принципиально отличается от метода проб и ошибок и всех его модификаций. Основная идея ТРИЗ: технические системы возникают и развиваются не «как попало», а по определенным законам. Эти законы можно познать и использовать для сознательного - без множества «пустых» проб - решения изобретательских задач. ТРИЗ превращает производство новых технических идей в точную науку. Решение изобретательских задач - вместо поисков вслепую - строится на системе логических операций.

Теоретической основой ТРИЗ являются законы развития технических систем. Прежде всего, это законы материалистической диалектики. Используются также некоторые аналоги биологических законов, ряд законов выявлен изучением исторических тенденций развития техники, широко применяются общие законы развития систем.

Законы проверены, уточнены, детализированы, а иногда и выявлены путем анализа больших массивов патентной информации по сильным решениям (десятки и сотни тысяч отобранных патентов и авторских свидетельств). Весь инструментарий ТРИЗ, включая фонды физических, химических, геометрических эффектов, также выявлялся и развивался на основе изучения больших массивов патентной информации. В этом смысле ТРИЗ можно считать обобщением сильных сторон творческого опыта многих поколений изобретателей [63]: отбираются и исследуются сильные решения, критически изучаются решения слабые и ошибочные.

Главный закон развития технических систем - стремление к увеличению степени идеальности: идеальная техническая система (ТС) возникает тогда, когда системы нет, а ее функция выполняется. Пытаясь обычными (уже известными) путями повысить идеальность технической системы, мы улучшаем один показатель (например, уменьшаем вес транспортного средства) за счет ухудшения других показателей (например, снижается прочность). Конструктор ищет компромиссное решение в каждом конкретном случае. Изобретатель должен сломать компромисс: улучшить один показатель, не ухудшая других. Поэтому в наиболее распространенном случае процесс решения изобретательских задач можно рассматривать как выявление, анализ и разрешение технического противоречия.

Основным рабочим механизмом совершенствования ТС и синтеза новых ТС в ТРИЗ служат алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ) и система изобретательских стандартов.

Решение задач по АРИЗ идет без множества «пустых» проб, планомерно, шаг за шагом по четким правилам корректируют первоначальную формулировку задачи, строят модель задачи, определяют имеющиеся вещественно-полевые ресурсы (ВПР), составляют идеальный конечный результат (ИКР), выявляют и анализируют физические противоречия, прилагают к задаче операторы необычных, смелых, дерзких преобразований, специальными приемами гасят психологическую инерцию и форсируют воображение.

Сходные противоречия разрешают однотипными приемами, наиболее сильные приемы - комплексные (сочетания нескольких приемов, часто - сочетания приемов с физ-, хим-, геомэффектами). Самые сильные комплексные приемы образуют систему стандартов - аппарат ТРИЗ для решения типовых изобретательских задач. Следует подчеркнуть, что стандартные задачи стандартны только с позиций ТРИЗ; изобретатель, незнакомый с ТРИЗ, воспринимает такие задачи как нетипичные, сложные. Стандарты могут быть использованы для решения задач, сложных даже с позиций ТРИЗ; такие задачи решаются сочетанием нескольких стандартов.

Важное значение имеет в ТРИЗ упорядоченный и постоянно пополняемый информационный фонд: указатели применения физических, химических и геометрических эффектов, банк типовых приемов устранения технических и физических противоречий. Этот фонд - операционная основа всех инструментов ТРИЗ.

Особый раздел ТРИЗ - курс развития творческого воображения (РТВ). В этом курсе, в основном, на нетехнических примерах отрабатывается умение применять операторы ТРИЗ. Курс РТВ расшатывает привычные представления об объектах, ломает жесткие стереотипы.

Знание законов развития ТС позволяет решать не только имеющиеся изобретательские задачи, но и прогнозировать появление новых задач. Результаты такого прогнозирования значительно точнее, чем полученные с помощью субъективных методов, например, экспертными оценками. ТРИЗ стремится к планомерной эволюции ТС. Таким образом, современная ТРИЗ превращается в ТРТС - теорию развития технических систем.

ТРИЗ возникла в технике, потому что здесь был мощный патентный фонд, послуживший фундаментом теории. Но, помимо технических, существуют и другие системы: научные, художественные, социальные и т. д. Развитие всех систем подчинено сходным закономерностям, поэтому многие идеи и механизмы ТРИЗ могут быть использованы при построении теорий решения нетехнических творческих задач [72]. В частности, с помощью механизмов, используемых в ТРИЗ, была открыта ветроэнергетика растений и объяснены парадоксы, связанные с эффектом Рассела [46].

Аппарат теории решения изобретательских задач постоянно проверяется, корректируется и совершенствуется в ходе практического применения. Ежегодно в сотнях школ и курсов ТРИЗ слушатели решают множество учебных и неучебных (новых производственных) задач. Анализ письменных работ позволяет объективно определять причины ошибок: совершены ли они по вине преподавателя, по вине слушателя или имеет место сбой того или иного инструмента ТРИЗ. Накопленная информация тщательно изучается, это позволяет быстро развивать методику обучения ТРИЗ и саму теорию.

До 70-х годов обучение ТРИЗ велось преимущественно на экспериментальных семинарах, с 1970 года обучение сосредоточивается в постоянно действующих учебных центрах: народных университетах научно-технического творчества (Ленинград, Днепропетровск, Петрозаводск), общественных институтах и школах изобретательского творчества (Кишинев, Минск, Новосибирск, Ангарск, Владивосток), учебу организуют также центры НТТМ, различные министерства, ведомства, предприятия. Занятия ведутся в институтах патентоведения, в ряде отраслевых институтов повышения квалификации (ИПК). В 1980 году в ИПК Минэлектротехпрома впервые начата подготовка специалистов по ТРИЗ для постоянной работы в подразделениях функционально-стоимостного анализа (ФСА).

За 1972-1981 годы через школы ТРИЗ прошло примерно 7000 слушателей, подано почти 11 000 заявок, получено свыше 4000 авторских свидетельств (более половины заявок еще на рассмотрении), экономия от внедрения составляет миллионы рублей, общие расходы на обучение не превышают ста тысяч.

ТРИЗ - новая отрасль знания, быстро формирующаяся в отдельную науку. У ТРИЗ своя область изучения (законы развития технических систем, законы развития творческой личности), свой метод (анализ больших массивов патентной, историко-технической и историко-биографической информации), свой язык (вепольный анализ: технические «реакции» можно записывать так, как реакции химические), свой информационный фонд (принципы, методы и приемы разрешения противоречий, указатели применения эффектов).

1.2. Развитие творческой личности и ТРИЗ

Каждый инструмент оказывает обратное действие на человека, использующего этот инструмент. ТРИЗ-инструмент предназначен для тонких, дерзких, высокоорганизованных мысленных операций. Решение одной задачи еще не меняет стиля мышления, но в ходе занятий решаются десятки, сотни задач, постепенно мышление перестраивается, становится более гибким и управляемым.

ТРИЗ обеспечивает выход на решение, близкое к идеальному, но творческий процесс не сводится к одному лишь поиску решения.

Для формирования активной творческой позиции нужны как минимум шесть качеств личности [17]:

1) наличие достойной цели - новой (или недостигнутой), значительной, общественно полезной;

2) умение программировать достижение поставленной цели;

3) большая работоспособность по выполнению намеченных планов;

4) умение решать творческие задачи в выбранной области, владение техникой преодоления противоречий на пути к цели;

5) готовность «держать удар»: отстаивать свои идеи, выносить непризнание, непонимание;

6) результативность: на пути к конечной цели должны регулярно вырабатываться промежуточные результаты.

Воспитание комплекса творческих качеств - главная цель жизненной стратегии творческой личности (ЖСТЛ). Метод построения ЖСТЛ обычный для всех исследований в ТРИЗ: анализ больших информационных массивов (с целью выявления общих закономерностей). Изучено свыше тысячи биографий творческих личностей [6].

Удалось проследить становление и развитие творческой личности на протяжении всей жизни. На историко-биографических примерах убедительно доказано: творческий образ жизни доступен каждому, для этого не нужны особые прирожденные способности или сверхблагоприятные условия. В силах любого человека выбрать достойную цель и начать планомерную борьбу за ее достижение [5].

Подробно рассматривая путь к цели, ЖСТЛ дает человеку суммированный жизненный опыт поколений творцов: предупреждает о типичных опасностях, рекомендует конкретные методы их преодоления, предсказывает наиболее сильные ходы. Систематические исследования по ЖСТЛ постепенно формируют новую область знания - теорию развития творческой личности (ТРТЛ).

1.3. ТРИЗ - рабочий инструмент диалектики

ТРИЗ использует законы материалистической диалектики [5] для организации творческой деятельности. Механизмы ТРИЗ позволяют инструментализировать эти глобальные законы развития в применении к частным задачам изобретательского творчества.

Методологический анализ этих разработок должен способствовать реализации инструментальной функции естествознания и его сближению с массовым изобретательством. ТРИЗ формализует наиболее ответственную стадию научно-технических разработок, на которой происходит диалектическое взаимодействие фундаментальных и прикладных исследований. Если раньше вычленение практически полезных фрагментов естественнонаучного знания осуществлялось в каждом конкретном случае стихийно, то ТРИЗ программирует ряд мыслительных и информационно-знаковых операций, гарантирующих внедрение науки в конструкторскую практику [70].

1.4. Образование на основе логики и диалектики

Мировое сообщество (ЮНЕСКО) признает губительность действия современной системы образования на общество. Попытки реформирования предпринимаются. Среди них можно указать более или менее целостно спроектированную в 70-х годах систему дистанционного обучения Открытого университета Великобритании. Разработчики положили в основу системы принципы гуманистического образования американского психотерапевта К. Роджерса. Однако, несмотря на широкое распространение этой системы в мире, она не приводит к изменениям в системе образования. Попытки гумманизации образования делаются и в нашей стране, но устойчивость системы настолько велика, что всякие попытки изменений она успешно поглощает [18].

Традиционные методы обучения развивают логическое мышление. Современные требования к системе обучения выходят за пределы традиционной логики, ставя задачей формировать навыки творческой личности, умеющей решать проблемные ситуации, в основе которых лежит диалектическое противоречие. Творческое мышление предполагает осознание стратегии мыследеятельности и проявляется в виде стиля мышления. Для формирования навыков организованного системного мышления предлагаются системы упражнений, выполняемых на базе алгоритма решения проблемных ситуаций [43,71].

Существующая же система образования ориентирована в основном на подготовку исполнителей, у которых готовность к творческой деятельности не сформирована. Необходимость формировать качества творческой личности только провозглашается задачей системы образования, но методы реализации этой задачи в педагогике практически отсутствуют. В то же время для выработки навыков творческого мышления можно применить алгоритмические приемы на основе ТРИЗ, разработанные в техническом творчестве для решения проблем. Требуется адаптация этой методики для системы образования. В большинстве новейших теорий, где разрабатываются проблемы интеллекта, мышление рассматривается как система интеллектуальных операций, связанных с практическими действиями. Решающее значение в процессе мышления играет субъективный фактор, так как носителем мышления является реальный человек, для деятельности которого характерно единство эмоционального, волевого и интеллектуального начал. Сама мысль рождается не из другой мысли, а из мотивирующей сферы сознания, которая охватывает влечения и потребности, интересы и побуждения, чувства [43]. При всем многообразии проблем, связанных с мышлением, авторы сознательно ограничивают круг рассматриваемых вопросов только теми, которые имеют отношение к практическим методам формирования культуры мышления.

1.5. Культура мышления

Культура мышления - это результат целенаправленного воздействия на процесс выполнения субъектом мыслительных операций с целью получить эффективные решения проблемных ситуаций [43]. Воздействие на субъект выполняет система образования. Образование должно стать обучением искусству пользоваться знаниями, вырабатывать стиль мышления, позволяющий анализировать проблемы в любой области жизни. Обучение мышлению, или формирование культуры мышления непосредственно в учебном процессе будет происходить тогда, когда учебный материал будет вводиться не как описательный, а как содержащий реальную проблему, но при этом необходима методология решения проблем. Важнейшим моментом такого учебного процесса станет переход от преимущественно нерефлексивного к осознанному овладению и владению мыслительными приемами и операциями. Подобные теоретические концепции были заложены в основу проблемного обучения, предложенного в конце 60-х - начале 70-х годов. Однако практическое внедрение проблемного обучения в учебный процесс затормозилось из-за отсутствия банка проблемных ситуаций и неподготовленности педагогов к переконструированию учебного материала. Современная эпоха создала потребность в новом типе личности, способной самостоятельно принимать решения, осознанно осуществлять свой выбор, умеющей гибко реагировать на изменения обстоятельств и самой творить новые обстоятельства. Этим потребностям удовлетворяют качества личности, которые психология определяет как творческие. Таким образом, современные социально-экономические условия функционирования общества побуждают систему образования уделять всё больше внимания проблемам творчества и формированию качеств творческой личности в процессе обучения и воспитания [43, 44, 85].

Исследования в области природы творчества выявили ряд качеств творческой личности, особенностей её мышления и условий, способствующих её развитию. Однако, как отмечают исследователи, накопленный материал не реализуется в практической педагогике для развития творческого потенциала личности [85, 86]. Разработка программ, ориентированных на активизацию и развитие творческого потенциала личности, тормозится отсутствием методического инструментария, с помощью которого можно было бы создавать творческие задания, и, самое главное, формировать навыки творческого мышления непосредственно в учебном процессе. В пособии [85] на конкретных упражнениях, которые являются учебными моделями, даются определения и характеристики компонентов мышления, способствующих протеканию творческих реакций, создавая предпосылки для их формирования.

Потребность понять природу творчества возникла как следствие необходимости воздействовать на творческую деятельность с целью повышения её эффективности. Ещё древнегреческие философы стремились в своих системах обучения применять методы, которые развивали бы в учениках творческое мышление. В дальнейшем начались поиски более активных форм воздействия на человеческую психику, которые позволяли бы управлять творческой деятельностью. Исследуя проблему творчества, учитывают следующее [85]:

1) в ходе исторического развития изменялись не только средства и формы творчества, но и его субъективный фактор, то есть сам человек;

2) в творческой деятельности кульминируются не только типичные черты жизни общества, но и порождённые общественным развитием проявления психологических особенностей различных членов общества.

Психология творчества как наука начала складываться на рубеже 19-го и 20-го столетий. Творчество в ней рассматривалось как психологический процесс созидания нового и как совокупность свойств личности, обеспечивающих её включённость в этот процесс.

С позиций психологии основной причиной задержки обучения культуре мышления считается недостаточное внимание к тому, каким образом рефлексируются ситуации организованного и организуемого мышления. Считается, что внедрение методов формирования культуры мышления сдерживалось из-за отсутствия методологии, без которой все технологии сводятся к рекомендациям типа «для эффективного решения проблемы ее необходимо глубоко и всесторонне проанализировать» (при этом ни методы анализа проблемы, ни критерии для оценок не даются), и предлагают практическую методологию формирования культуры мышления на основе теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработанной Г. С. Альтшуллером [43].

1.6. Принципы дидактики в ТРИЗ-педагогике

Люди постепенно осознают, что запомнить всю информацию, которая обрушивается ежедневно на человека, невозможно, да и не нужно. Поэтому нужно менять приоритет в образовании [13]. Знания должны уступить способам деятельности и творчества. Процессом педагогического творчества можно управлять на основе законов, лежащих в основе ТРИЗ. Анализ педагогической практики позволяет выделить три модели обучения: информационную, информационно-творческую и сотворчества (учителя и учащихся). «Важнейшая задача цивилизации, - писал Т. Эдисон, - научить человека мыслить» (цит. по [41]).

В последние 10 лет накапливаются опыт и разработки приемов педагогической техники [23]. Приемы педагогической техники - это сеть. Они поддерживают друг друга, складываясь в единое целое, в систему. Их пять. Это немного, но каждый из них реализуется с помощью гаммы конкретных приемов [25,56].

1. Принцип свободы выбора. В любом обучающем или управляющем действии, где только возможно, необходимо предоставлять право выбора. С одним важным условием - право выбора всегда уравновешивается осознанной ответственностью за свой выбор. Это можно сделать в рамках современной системы обучения. Вот некоторые примеры свободного выбора: В. Ф. Шаталов задает ученикам много задач, и они сами выбирают для решения любые из них; у С. Н. Лысенковой дети сами выбирают, какие трудные слова учительница должна написать на доске; И. П. Волков дает ученикам только тему, а учащиеся сами определяют, какой предмет изготовить и из какого материала [56].

2. Принцип открытости. Необходимо не только давать знания, но еще и показывать их границы. Сталкивать ученика с проблемами, решения которых лежат за пределами изучаемого курса.

3. Принцип деятельности. Нужно организовать освоение учениками знаний, умений, навыков, смыслов преимущественно в форме деятельности. Чтобы знание становилось инструментом, ученик должен с ним работать. Пока проверкой знаний считается бойкий ответ-пересказ в режиме фонографа, пока изучение и повторение осуществляются в режиме заучивания, школа работает процентов на девяносто в холостом режиме.

4. Принцип обратной связи. Регулярно контролировать процесс обучения с помощью развитой системы приемов обратной связи. Чем более развита система - техническая, экономическая, социальная или педагогическая, - тем больше в ней механизмов обратной связи. Летчик в полете отслеживает по приборам ряд параметров: от температуры за бортом до количества горючего в баках. Без этого успешный полет не представим.

5. Принцип идеальности. Идеальность - одно из ключевых понятий ТРИЗ [5]. Психоаналитикам знаком принцип удовольствия, экономистам -принцип рентабельности, инженерам - принцип повышения коэффициента полезного действия (КПД). Суть всех этих принципов едина. Любое наше действие характеризуется не только получаемой от него пользой, но и затратами сил, нервов, времени и средств. Необходимо максимально использовать возможности, знания, интересы самих учащихся с целью повышения результативности и уменьшения затрат в процессе образования.

1.7. ТРИЗ и образовательная сфера

Темпы развития современной цивилизации, в отличие от древних времен и средневековья, очень высоки. Человечеству приходится за единицу времени решать гораздо больше проблемных задач, чем раньше. А вслед за каждой решенной проблемной задачей появляются новые, которые также нужно решать. Решение проблемных задач есть творчество, потому что при решении проблемных задач создаются новые материальные и духовные ценности. Таким образом, обществу нужно все больше творческих личностей [69]. Эта социальная и экономическая потребность нашла свое выражение в Законе Российской Федерации «Об образовании», в Федеральной программе развития образования, в Концепции модернизации образования и других документах. Творческие личности особенно необходимы в связи с принятыми Президентом и Правительством Российской Федерации решениями о формировании Национальной инновационной системы, провозглашенным инновационным путем развития России.

Таким образом, можно говорить о необходимости формирование творческих личностей учащихся. В начале 20 века было принять считать [12], что творчество - удел немногих людей, которые наделены творческими способностями от природы. А как сказано выше, таких людей обществу не хватает. Вывод один: необходимо учить творчеству, но как это делать? О методах положительного применения инструментов ТРИЗ в педагогике для обучения творчеству написано разнообразная литература [34, 66].

Тогда возникает вопрос: чему учить в условиях быстрого старения знаний? Ответ на этот вопрос известен, он сформулирован во многих педагогических публикациях: нужно переходить от преимущественного обучения знаниям к преимущественному обучению методам деятельности [53], или, еще уже, учить методам творческой деятельности [34]. А инструментарий ТРИЗ, как было сказано выше, прививает творческую деятельность.

ТРИЗ-педагогика - это педагогическая система, направленная на решение с помощью ТРИЗ актуальных проблем современного и будущего образования [63].

1.8. Этапы развития ТРИЗ-педагогики

ТРИЗ-педагогика оформилась как самостоятельное педагогическое направление в конце 80-хх гг. XX века. Основы TPИЗ педагогики заложил Г. С. Альтшуллер, который увидел, что созданная им наука не только помогает решать проблемные задач, но и формирует творческие личности. Он высказал идею создания теории развития творческой личности (ТРТЛ) и внес большой вклад в ее становление. ТРИЗ-педагогика является развитием ТРИЗ в ее применении в образовании. В развитие ТРИЗ-педагогики внесли вклад многие ученики и последователи Г.С. Альтшуллера: Е. Злотин, А. В. Зусман, Ю. П. Саламатов, И. Л. Викентьев, И. К. Каиков, В. А. Бухвалов, М. М. Зиновкина, Ю. С. Мурашковский, И. Н. Мурашковская, В. И. Тимохов, С. Модестов, М. И. Меерович, Л. П. Шрагина, Г. И. Иванов, А. А. Гин, С. Гин, М. Н. Шустерман, З. Г. Шустерман, М. С. Гафитулин, И. Г. Тамберг, А. А. Нестеренко, Т. А. Сидорчук, В. Г. Березина, Т. В. Клеймихина, С. Крейнина, А. В. Лимаренко, С. В. Сычев, О. И. Сычева и др.

Историю развития ТРИЗ-педагогики можно разделить следующие этапы [34].

1-й этап: ТРИЗ в клубах и кружках технического творчества.

Это применение ТРИЗ в образовании еще не являлось собственно ТРИЗ-педагогикой. Хотя оно дало импульс дальнейшего вхождению ТРИЗ в образование в виде системы ТРИЗ-педагогики. Уже несколько десятков лет инженеры, изучавшие ТРИЗ на курсах, предназначенных специально для них, приходят в школы и учреждения дополнительного образования, для того, чтобы проводить внеклассные занятия по техническому творчеству. На таких занятиях дети создают идеи новых, еще не существующих, самолетов, космических кораблей, судов, автомобилей, машин и механизмов, а затем изготавливают их модели. Такие модели часто побеждают на различных конкурсах и выставках, в том числе российских и международных. По этим идеям подаются заявки на изобретения и выдаются патенты.

2-й этап: ТРИЗ как предмет в школах, лицеях, гимназиях.

С 90-х гг. в стране стали создаваться лицеи и гимназии; увеличивалось количество специализированных классов, ориентированных на поступление их выпускников в вузы, при этом во все большем количестве вузов преподавалась ТРИЗ. Поэтому в ряде таких специализированных классов лицеев, гимназий, школ ТРИЗ стала преподаваться как предмет за счет школьного компонента базисного учебного плана, а в некоторых случаях как платная дополнительная образовательная услуга.

В то же время, такое применение ТРИЗ в школе не может полностью решить задачу формирования творческих личностей учащихся, поставленную в Законе РФ об образовании.

В тех учебных заведениях, где преподавалась ТРИЗ, выявился эффект, который «подсказывал» пути дальнейшего распространения этой науки в школе. На этом этапе, перед учителями других предметов встала задача преподавать так, чтобы, изучая их предметы, ученики одновременно учились творчеству на основе ТРИЗ.

3-й этап: ТРИЗ в решении творческих задач на уроках.

ТРИЗ не могла войти в другие предметы в качестве содержания. Но она вошла в них в качестве метода обучения. ТРИЗ-педагогика, в полном смысле этого слова, началась с решения на уроках творческих задач. Это локально проблемные задачи (т.е. решение их известно человечеству, но неизвестно ученикам), требующие для своего решения применения ТРИЗ и тех знаний, которые изучаются по программе соответствующего предмета. Постановка задачи может выходить за пределы изучаемого предмета, но решение состоит в применении тех знаний, которые предусмотрены программой этого предмета. Работа по составлению наборов таких задач требует времени и создания коллективов разработчиков. К настоящему времени больше всего в этом направлении сделано в области биологии, опубликованы два сборника [26].

Метод творческих задач непосредственно направлен на формирование творческих способностей учащихся. Этот метод охватывал не весь урок Использование изучаемого нового материала только как «фонда эффектов» для решения творческих задач во многом сохраняет репродуктивный характер усвоения знаний, предусмотренных программой.

4-й этап: ТРИЗ в изучении нового материала.

Ряд идей, положивших начало этому этапу, был высказан и изложен В.А. Бухваловым и Ю.С. Мурашковским в их книге «Изобретаем черепаху» [14], авторами некоторых задач, содержащихся в [26].

Каждое изучаемое в школе понятие, в любом предмете, есть развивающаяся система, имеющая своих предшественников. У систем-предшественников были свои противоречия развития. Эти противоречия были преодолены, в результате чего и появилась система, которую сейчас ученики изучают согласно программе. При изучении нового материала нужно вскрыть эти противоречия и найти те методы ТРИЗ, которыми они были преодолены. Таким образом, ТРИЗ используется для лучшего понимания и усвоения содержания предмета.

Изучение материала школьных предметов на основе ТРИЗ позволяет учащимся видеть единство нашего мира, глубже разбираться в его закономерностях, формирует у них стиль мышления, помогающий усваивать новые знания не только на уроках, ведущихся на основе ТРИЗ-педагогики, но и при самостоятельном изучении [61].

5-й этап: ТРИЗ в решении актуальных задач развития образования.

Педагогические системы - это часть антропогенного мира. В своем развитии они также преодолевают противоречия, и преодолевают их теми же методами, пусть и найденными стихийно или по интуиции, которые содержатся в ТРИЗ.

Следовательно, если применять методы ТРИЗ при развитии педагогических систем не стихийно, а осознанно, то это позволит быстрее и эффективнее решать проблемы развития образования.

1.9. Теория решения изобретательских задач как метод исследования педагогических систем

Каждый педагог имеет свою систему воспитывающего обучения, состоящую из разных инструментов - приемов, методов и форм работы. Эти педагогические инструменты постоянно развиваются - педагоги испытывают потребность в новых приемах, методах и формах работы, соответствующих изменяющимся условиям жизни. Как же появляются новые педагогические инструменты, существуют ли закономерности в их создании? Именно здесь нам может помочь теория решения изобретательских задач, которая позволяет разрешать противоречия, возникающие в любой области человеческой деятельности. В результате преодоления противоречий и рождаются, в частности, новые педагогические формы, методы и приемы работы [13].

Основные элементы теории решения изобретательских задач разрабатывались Г. С. Альтшуллером для технических систем, поэтому мы рассмотрим ниже лишь их общую логику, используя для этого педагогические примеры.

Система

Система - это целое, состоящее из взаимосвязанных элементов (подсистем), обладающее системным эффектом. Мы живем в системном мире: все объекты, окружающие нас, являются системами. Педагогические объекты и процессы не составляют исключения. Например, урок - система, состоящая из подсистем-звеньев. Каждое звено имеет свою структуру и выполняет определенные функции: проверка знаний, изучение нового материала, закрепление, инструктаж по домашнему заданию. Урок как система имеет системный эффект - развивает и воспитывает учащихся посредством деятельности на конкретном предметном содержании. Ни одно из звеньев урока не дает системного эффекта всего урока в целом.

Системный оператор

Минимально он представляет собой девятиэкранную схему (рис. 1). Левый ряд - прошлое, центральный - настоящее, правый - будущее. Нижние три экрана - подсистемы, средние - системы, верхние - надсистемы.

Рис. 1. Системный оператор

Системный оператор способствует развитию системного видения педагогических объектов и процессов и, самое важное, связей между ними. Допустим, традиционный урок - это система. Поместим его в настоящее. Он состоит из подсистем-звеньев и вместе с тем входит в надсистему - систему уроков по теме. Эту иерархию можно продолжать вниз (каждое звено состоит из определенной последовательности действий, каждое действие - отдельных операций) и вверх (система уроков по теме входит в систему уроков по разделу, которые входят в систему уроков по курсу и так далее). Теперь рассмотрим прошлое традиционного урока. Четырехзвенная структура урока появилась в начале XIX века, до этого были занятия, на которых преимущество отдавалось одному - двум видам деятельности учащихся. Эти два вида и были звеньями занятий, последние входили в систему занятий по определенному курсу. Что будет после традиционного урока?

Ресурсы

Ресурсы - это структурные, функциональные и временные возможности в дидактической системе или ее элементах для дальнейшего развития. Рассмотрим основные виды ресурсов урока.

Внутрисистемные (ресурсы внутри урока) - это возможности включения дополнительных звеньев в урок: самостоятельных практических работ, фрагментов лабораторных работ, элементов активных форм проведения урока (микровикторин, конкурсов и т. д.). Внешнесистемные (ресурсы, расположенные рядом с нашим уроком) - это предыдущий и последующий уроки по теме. Используя внешнесистемные ресурсы урока, можно комбинировать содержание изучаемого материала, изучение взаимосвязей, творческие задания. Надсистемные - ресурсы следующей общей системы, к которой относится наша система. Урок относится к системе уроков по теме, поэтому они и являются надсистемными ресурсами. Используя надсистемные ресурсы, можно достаточно широко комбинировать теоретическое содержание изучаемого предмета и практические задания.

Ресурсы информации - возможности изменения объема содержания, изучаемого на одном (нескольких) уроках (дидактической единицы). Возможно укрепление или уменьшение объема дидактической единицы в зависимости от поставленной цели. Ресурсы времени - возможности увеличения или уменьшения продолжительности отдельных звеньев урока для определенных целей. Функциональные ресурсы - возможности для увеличения функций отдельных звеньев или всего урока. На практике достигаются за счет внесения дополнительных заданий в отдельные звенья урока. Системный ресурс - новые полезные свойства, которые могут быть получены при изменении связей между отдельными звеньями урока или новым сочетанием уроков по теме, новым сочетанием тем, разделов.

При решении педагогических задач очень важно сделать предварительный анализ ресурсов, что часто упускается из виду. Например, при планировании деятельности учащихся на этапе изучения нового материала можно внести элементы пройденного, если они логически связаны, тем самым, увеличив функциональные возможности данного этапа и сохранив время для дополнительного решения задач вместо повторения теории на обобщающих уроках.

Рассмотрим, как инструменты ТРИЗ могут входить при использовании различных педагогических систем.

Развивающее обучение (Эльконина-Давыдова) представляет ученикам мир, различные его объекты в развертке колонки по вертикали системного оператора (надсистема - система - подсистема), тогда как мыслительный инструмент ТРИЗ - системный оператор - предусматривает как минимум 9 экранов восприятия, включая аналогичные вертикальные колонки для прошлого и будущее системы. Дополнение до полного системного оператора плюс включение инструментов ТРИЗ в уроки-исследования, позволяют повысить успешность переоткрытия знаний, эффективнее используя систему развивающего обучения.

Коллективный способ обучения (КСО) усовершенствовал организацию учебного процесса, пока оставив без изменения прежнюю репродуктивную методику. По второму закону существования систем - закону согласования - новой организации учебного процесса должна соответствовать и новая творческая методика, например, ТРИЗ-педагогика. Совместное применение ТРИЗ-педагогики и КСО позволяет реализовать принцип непрерывной и безотлагательной передачи знаний, поскольку новые структурированные знания, создаваемые учащимися на уроках, будут безотлагательно сообщаться ими друг другу, системно воспринимаясь ими.

Индивидуально-ориентированный способ обучения (ИОСО) в настоящее время предусматривает траектории обучения, различающиеся уровнем усвоения знаний по различным предметам. ТРИЗ-педагогика позволит конструктивно добавить в ИОСО образовательные траектории, включающие выполнение учащимися творческих научных работ и изобретений, благодаря применению инструментов ТРИЗ.

Система диалектического обучения (СДО), ранее известная под названием «словесно-логический метод обучения», ставит учащихся в режим частичного (под руководством учителя) переоткрытия знаний на основе диалектики Гегеля. Это хорошо соответствует задаче формирования когнитивной (познавательной) сферы деятельности личности. В то же время, ускоряющиеся темпы развития цивилизации требуют от общества большего количества людей с развитой креативной (творческой) сферой деятельности. Здесь также - путь взаимодействия СДО и ТРИЗ-педагогики.

Система «Экология и диалектика» формирует представление у учащихся о мире, как во многом случайном, неопределенном, имеющем статистические закономерности. Это, несомненно, серьезный шаг по сравнению с прежде формировавшимся представлением о мире, как о детерминированном, жестко определенном. В то же время, задача развития креативного мышления требует формирования представления о мире, как развивающемся по определенным законам, которые можно познавать и использовать для ускорения его развития, во избежание застоев в развитии, которые могут иметь и часто имеют серьезные отрицательные последствия. Это можно сделать во взаимодействии системы «Экология и диалектика» и ТРИЗ-педагогики.

Проектный метод обучения нацеливает учащихся на решение проблемных задач при особой организации этого процесса. Применение ТРИЗ в проектном методе позволяет существенно повысить эффективность выполнения проектов, чаще и эффективнее представлять результаты проектов на научные конференции и выставки школьников, патентовать и внедрять их.

1.10. Термин «ТРИЗ-педагогика»

Куда лучше совсем не думать о постижении истины, чем пытаться делать это, не имея метода.

Рене Декарт

В последние годы в российской педагогике активно разрабатывается подход, получивший название «личностно-ориентированное обучение», в котором обосновывается необходимость признания и учета уникальности личного (субъектного) опыта каждого ученика [89]. При таком подходе ученику предоставляется свобода выбора учебного содержания, поощряется индивидуальная избирательность по отношению к форме обучения, признается существование индивидуально-специфических способов усвоения материала [53, 54].

Однако при этом нельзя полностью отрицать потребности общества. Общество нуждается в личностях, обладающих определенной интеллектуальной и нравственной культурой. В этом заключаются гарантии дальнейшего развития человечества [70].

Известно выражение М. Монтеня: «Мозг хорошо устроенный стоит больше, чем мозг хорошо наполненный». Тем самым подчеркивается различие между образованностью (кругом знаний, получаемых в школе) и интеллектуальной воспитанностью (степенью умственного развития личности), между которыми никак нельзя ставить знак равенства.

Это означает, что целью образовательного процесса является не просто усвоение содержания отдельных учебных дисциплин, но, в первую очередь, развитие и обогащение интеллектуальных ресурсов личности средствами этих дисциплин.

Наряду с передачей ученику системы научных знаний об окружающей действительности, а также вооружением его методами научного познания необходимо создавать условия для его личностного роста, формирования у него психологической готовности к дальнейшей деятельности с учетом своеобразия и ценности его внутреннего мира.

В ТРИЗ целевые установки педагогики предлагается решать на основе так называемой теории развития творческой личности (ТРТЛ).

Отвечая на вопрос «Способна ли сегодняшняя ТРТЛ стать идеологическим стержнем образовательной системы?», многие авторы однозначно склонны к ответу «нет» [1, 70].

Термины «ТРИЗ-педагогика» и «ТРИЗ + педагогика», в которых усматриваются необоснованные претензии на решение основных задач воспитания и обучения исключительно средствами ТРИЗ, назвать общепринятыми нельзя.

Поэтому логичней употреблять термин «педагогика + элементы ТРИЗ».

Из наиболее распространенных в отечественной педагогической практике можно выделить следующие образовательные технологии [70]:

· педагогические технологии на основе личностной ориентации педагогического процесса (гуманно-личностная технология Ш. А. Амонашвили, педагогика сотрудничества);

· педагогические технологии на основе активизации и интенсификации деятельности учащихся (игровые технологии, проблемное обучение, обучение на основе опорных сигналов В. Ф. Шаталова);

· педагогические технологии на основе дидактического усовершенствования и реконструирования учебного материала (реализация теории поэтапного формирования умственных действий, использование укрупненных дидактических единиц П. М. Эрдниева, «диалог культур» В. С. Библера и С. Ю. Курганова);

· технологии развивающего обучения (система развивающего обучения Л. В. Занкова, развивающее обучение Д. Б. Эльконина и В. В. Давыдова);

· частнопредметные педагогические технологии (технология раннего и интенсивного обучения грамоте Н. А. Зайцева, технология обучения математике на основе решения задач Р. Г. Хазанкина и др.).

Ни к одной из перечисленных педагогических технологий отнести применение ТРИЗ в педагогике на данный момент нельзя.