Обобщая задачу об удвоении квадрата, древние греки перешли к рассмотрению задачи об удвоении куба и также стремились решить ее при помощи циркуля и линейки. Оказалось, что решение задачи об удвоении куба сводится к построению циркулем и линейкой корня кубического из двух. Действительно, если ребро данного куба положить равным а, а ребро искомого куба х, то, согласно условию задачи, будем иметь

х3 = 2а3, откуда .

Однако все старания построить циркулем и линейкой не увенчались успехом. И трудно сказать, как долго еще продолжались бы эти попытки, если бы, наконец, в первой половине XIX в. не было доказано, что при помощи только циркуля и линейки построить нельзя.

Доказательство неразрешимости

В современной математике доказано, что кубическое уравнение с рациональными коэффициентами, не имеющее рациональных корней, не может быть разрешимо в квадратных радикалах, т. е. ни один из корней этого уравнения не может быть построен при помощи циркуля и линейки.

Выше было показано, что задача об удвоении куба сводится к решению кубического уравнения , где а -- ребро данного куба, х -- искомое ребро удвоенного куба.

Приняв для простоты длину ребра данного куба за 1, получим уравнение х3 -- 2=0. Это уравнение с рациональными коэффициентами, как легко убедиться, не может иметь рациональных корней. Следовательно, по предыдущей теореме задача об удвоении куба не может быть решена при помощи циркуля и линейки.

Первым из ученых, открыто высказавшим мнение о невозможности построения посредством циркуля и линейки отрезка, равного , был французский ученый Р. Декарт. В 1637 г. он высказал предположение, что корень кубический из некубического рационального числа есть вообще иррациональность, не приводящаяся к конечному числу действий извлечения квадратного корня.

Строгое доказательство неразрешимости задачи об удвоении куба при помощи циркуля и линейки было дано французским математиком П. Венцелем в 1837 г.

Вклад в решение Гиппократа Хиосского

Одним из первых древнегреческих геометров, сделавших значительный шаг в решении задачи об удвоении куба путем привлечения к циркулю и линейке дополнительных средств, был Гиппократ Хиосский (V в. до н. э.).

Решение стереометрической задачи, какой является делосская задача об удвоении куба, Гиппократ Хиосский свел к рассмотрению планиметрической задачи, заключающейся в отыскании двух средних, пропорциональных между двумя данными отрезками, из которых второй в два раза больше первого. Т. е. к нахождению таких двух отрезков х и у, которые, будучи «вставлены» между двумя данными а и 2а, составили бы вместе с ними геометрическую прогрессию: а, х, у, 2а.

Поскольку а, х, у, 2а -- геометрическая прогрессия, то

,

откуда х2 = ау и у2 = 2ах. Следовательно, х4 = a2y2 = 2a3x или х3 = 2а3. Выходит, что х и есть ребро искомого куба, превосходящего по объему данный куб с ребром а в два раза.

Ясно, что при помощи циркуля и линейки «вставки» х и у найти нельзя, так как обратное приводило бы к построению циркулем и линейкой х = , что, как указывалось выше, выполнить невозможно.

Решение Платона

Оказывается, «вставки» х и у можно найти, если воспользоваться дополнительными средствами в виде специально изготовленных приборов (механизмов). Оригинальные и весьма простые приборы для механического нахождения «вставок» х и у по двум заданным отрезкам а и 2а предложили Платон и Эратосфен. Прибор Платона состоит из двух обыкновенных прямоугольных плотничьих наугольников, а само построение основано на лемме:

Лемма: Во всякой прямоугольной трапеции с перпендикулярными диагоналями, отрезки диагоналей образуют геометрическую прогрессию:

Доказательство: Пусть АВСД - прямоугольная трапеция, у которой LА=LВ=90о и АС перпендикулярно ВД. В этом случае докажем, что . Из того, что ?АВС и ?ВАД прямоугольные, а ОВ и ОА соответственно их высоты, вытекает:

(1)

(2).

Из (1) и (2), как следствие, получаем: . Что и требовалось доказать.

Построение «вставок» х и у, нужных для решения задачи об удвоении куба, проводится следующим образом. Берутся две взаимно перпендикулярные прямые т и п, пересекающиеся в точке О (рис. 7).

На прямой т вправо от точки О отложим отрезок ОС = а (а -- сторона куба, подлежащего удвоению). На прямой п вниз от точки О отложим отрезок OD = 2а. Теперь возьмем два прямоугольных плотничьих наугольника (на чертеже заштрихованы) и расположим их так (см. рисунок), чтобы сторона первого наугольника проходила через точку С, которая считается данной, а вершина его находилась на прямой п; чтобы сторона второго наугольника проходила через точку D, которая также считается данной, а вершина находилась бы на прямой m; остальные две стороны наугольников должны соприкасаться.

При таком расположении двух наугольников по данным точкам С и D найдем на прямых т и п точки А и В. Тогда 0В = х, а О А = у. По лемме

, откуда .

Следовательно, х = 0В и есть построенное ребро удвоенного куба, что и нужно было сделать.

Решение Эратосфена

Прибор Эратосфена носит название «мезолябий», что в переводе означает «уловитель», т. е. уловитель двух средних величин («вставок»), из которых одна составляет искомую сторону удвоенного куба.

Мезолябий Эратосфена состоит из двух параллельно расположенных реек т и п, расстояние между которыми равняется удвоенной стороне куба, т. е. 2а. К этим рейкам прикреплены три равных прямоугольных треугольника, из которых один, самый левый, смонтирован неподвижно, а другие два могут перемещаться вдоль пазов, устроенных в рейках, причем на верхнюю рейку опираются равные катеты, а на нижнюю -- их противоположные вершины (рис. 8).

На катете HD самого правого подвижного треугольника откладываем отрезок DQ = а. Теперь двигаем подвижные треугольники с таким расчетом, чтобы точки пересечения катета одного треугольника с гипотенузой следующего за ним (М и N) расположились бы на одной прямой с Е и Q. Тогда из соответствующих подобных треугольников получаем

.

Обозначая NC через х и MB через у, находим .

Следовательно, х = NC и будет найденной величиной искомого ребра удвоенного куба. Делосская задача решена.

Решение Менехма

1) Решение задачи об удвоении куба с ребром а сводится к рассмотрению двух парабол:

Решая эти уравнения, как систему относительно x, будем иметь

Размещено на http://www.allbest.ru/

Получаем 2 вещественных корня . Первый корень не удовлетворяет условию задачи. Следовательно, искомым решением будет второй корень, т.е. ребро удвоенного куба равняется .

Путем построения графиков обеих парабол искомое ребро куба получается, как ненулевая абсцисса точки пересечения парабол:

2) Задача об удвоении куба сводится к решению двух уравнений, из которых одно - уравнение гиперболы, а другое - уравнение параболы

.

Решая совместно относительно х, получим , или . Следовательно, . Путем построения графиков искомое ребро удвоенного куба находится, как абсцисса пересечения гиперболы с параболой:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задачу об удвоении куба можно предлагать не ранее чем в восьмом классе, т.к. основным в решении является понятие иррационального числа. Кроме того, решение задачи опирается на изучаемые в восьмом классе теорему Пифагора и решение рациональных и иррациональных уравнений. Этот материал занимает прочное место и большой объем в курсе математики в восьмом классе, и дать его детям раньше представляет определенную трудность.

Учащиеся должны знать, что такое иррациональное число, что оно не выражается конечной или бесконечной периодической дробью, уметь извлекать квадратный корень, иметь представления о решении рациональных уравнений, должны знать формулировку теоремы Пифагора, уметь использовать ее.

Из того, что для построения ребра удвоенного куба необходимо построить , следует, что дети должны уметь извлекать корни n-й степени, в частности, корень кубический. Этот материал изучается в девятом классе.

Прежде, чем давать в рассмотрение задачу об удвоении куба, необходимо убедиться, что детям известны возможные построения циркулем и линейкой. Если же этого нет, то нужно обязательно предоставить детям возможность изучить этот материал, самостоятельно или с помощью учителя. Без этого знания учащиеся не смогут понять, почему при помощи циркуля и линейки построить нельзя. А это необходимое условие для дальнейшего продвижения в решении задачи.

Теорема неразрешимости не изучается в курсе школьной математики, поэтому ее формулировку и пояснение ее смысла следует давать детям дополнительно. Это возможно не ранее, чем в девятом классе, так как в теореме идет речь о кубическом уравнении, не имеющем рациональных корней.

Для понимания рассуждений о построении «вставок» требуется знание геометрической прогрессии, пропорций и их свойств. Это также указывает на невозможность изучения задачи до девятого класса, потому что именно в девятом классе проходят геометрическую прогрессию.

О геометрической прогрессии нужно знать: ее определение и следующее свойство - отношение двух, следующих друг за другом, членов геометрической прогрессии постоянно. О пропорции также нужно знать определение и свойство - произведение крайних членов пропорции равно произведению ее средних членов.

Для того, чтобы дети смогли повторить решение Платона, следует показать им прямоугольные плотничьи наугольники, и сформулировать используемую лемму. Доказательство можно предложить провести самостоятельно. Для этого дети должны уметь проводить доказательства, использовать теоретические факты на практике. Данные о прямоугольных треугольниках, высотах, необходимые для доказательства леммы, известны школьникам с седьмого класса.

Для проведения решения задачи об удвоении куба при помощи мезолябия, детям нужно объяснить устройство этого прибора, чтобы детям был понятен смысл проводимых при его помощи рассуждений. Кроме того, в решении используется подобие треугольников, изучаемое в восьмом классе. Детям достаточно знать только определение подобных треугольников, что их стороны пропорциональны.

Решение Менехма требует от школьника знаний о решении систем уравнений, а также иметь представление о графиках парабол и гипербол. Материал о параболе, гиперболе и их графиках идет в курсе школьной математики в восьмом классе, решение систем уравнений - в девятом.

Школьникам нужно знать уравнения параболы и гиперболы, уметь строить их графики, иметь представления о решении систем уравнений аналитическим и графическим способами.

Из этого следует, что задачу об удвоении куба можно предлагать школьникам не ранее, чем в девятом классе.

При условии, что все необходимые сведения об используемых в задаче понятиях будут даны на дополнительных занятиях, можно перенести изучение задачи об удвоении куба в восьмой класс. При этом, для наилучшего понимания доказательства неразрешимости задачи при помощи циркуля и линейки, следует давать эту часть материала в более старших классах, когда все необходимые понятия будут сформированы.

Задача о квадратуре круга

Построить квадрат, площадь которого была бы равновелика площади данного круга.

Доказательство неразрешимости

Во второй половине XIX в. немецкому математику Ф. Линдеману удалось, наконец, доказать, что задача о квадратуре круга неразрешима при помощи указанных средств. Доказательство Линдемана трудное и выходит далеко за пределы школьного курса математики. Оставляя в стороне рассуждения Линдемана, мы ограничимся следующими краткими замечаниями.

Пусть дан круг радиуса R. Требуется построить квадрат, равновеликий этому кругу. Обозначим сторону искомого квадрата через х, тогда.

, откуда .

Таким образом, вопрос о построении квадрата, равновеликого данному кругу, сводится к построению произведения данного отрезка R на данное число, причем это построение надо провести при помощи циркуля и линейки, т. е. путем проведения конечного числа окружностей и прямых линий.

При помощи циркуля и линейки можно всегда построить произведение данного отрезка R на рациональное число (целое или дробное), но далеко не всегда можно указанными средствами построить произведение данного отрезка на число иррациональное. Это возможно в некоторых случаях, например, если иррациональное число равняется или; тогда R находится как сторона квадрата, вписанного в круг радиуса R, а R -- как сторона правильного двенадцатиугольника, вписанного в круг радиуса R, причем, как известно, правильный двенадцатиугольник в круг можно вписать довольно легко, после того как в круг вписан правильный шестиугольник.

В теории геометрических построений установлено, что данный отрезок R можно умножить при помощи циркуля и линейки на вещественное число лишь только в том случае, если это вещественное число может быть корнем алгебраического уравнения с целыми коэффициентами, разрешимого в квадратных радикалах. Число, которое не может являться корнем никакого алгебраического уравнения с целыми коэффициентами, принято называть трансцендентным числом. Следовательно, при помощи циркуля и линейки нельзя построить произведение данного отрезка R на число трансцендентное.

Таким образом, чтобы доказать неразрешимость задачи о квадратуре круга при помощи циркуля и линейки, необходимо установить невозможность указанными средствами построить произведение данного отрезка R на число , а для этого достаточно показать, - что или число р есть число трансцендентное. Заслуга Ф. Линдемана как раз и заключается в том, что он впервые в мировой науке вполне строго доказал, что р есть число трансцендентное, и тем самым окончательно установил невозможность решения задачи о квадратуре круга с помощью циркуля и линейки. Вот почему Ф. Линдемана называют «победителем числа р».

Решение Бинга

Выше было показано, что задача о квадратуре круга неразрешима при помощи циркуля и линейки, однако она становится, вполне разрешимой, если специально для нее расширить средства построения, если воспользоваться некоторыми специальными кривыми (например, квадратрисой). Средствами циркуля и линейки можно решить задачу о квадратуре круга только приближенно.

Ниже приведем одно из приближенных решений задачи о квадратуре круга, основанное на использовании треугольника Бинга. Этот способ был предложен в 1836 г. русским инженером Бингом и очень удобен для практических целей.

Рассмотрим треугольник АВС (рис. 11), вписанный в круг, квадратура которого находится с таким расчетом, чтобы наибольшая сторона треугольника была диаметром. Обозначим угол CAB через а, а хорду АС через х. Подберем угол а так, чтобы отрезок х был стороной квадрата, равновеликого данному кругу. Для этой цели воспользуемся соотношением

,

где R -- радиус круга.

Так, как площадь квадрата со стороной х должна быть равновелика площади круга, то будем иметь или 4R2 cos2 a = рR2, откуда cos2 a =р/4, cos a =1/2 = 0, 886. По таблицам находим a=27°36'.

Итак, проводя в данном круге хорду под углом 27°36' к диаметру, мы сразу получим искомую сторону квадрата, равновеликого данному кругу. Легко догадаться, что рассмотренный треугольник АВС и есть треугольник Бинга.

Решение Динострата при помощи квадратрисы

Пусть ANB - четверть окружности, расположенной в квадранте АОВ, а АМС - квадратриса этого квадранта. Далее Динострат воспользовался соотношением, которое позднее было доказано Паппом Александрийским: АNВ : ОВ = ОВ : ОС, где С - конечная точка квадратрисы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Поскольку ОА = ОВ = R, то ANB : R = R : OC, или

ANB = R2/OC. Откуда длина окружности радиуса R равняется 4R2/OC. Т.о. длина окружности определена. Чтобы построить квадрат равновеликий кругу, Динострат воспользовался теоремой: площадь круга равна площади треугольника, основание которого равно окружности, а высота - радиусу круга. Уравнение квадратрисы:

.

Для понимания рассуждений о неразрешимости задачи о квадратуре круга школьники должны знать формулу площади круга, изучаемую в девятом классе. Эту формулу вполне возможно объяснить детям на дополнительном занятии раньше. Следующее необходимое знание - это знание об иррациональных числах, изучаемое в восьмом классе. Также нужны дополнительные знания из теории геометрических построений о том, на какое число и при каких условиях можно умножить данный отрезок.

Для возможности построения квадратуры круга при помощи треугольника Бинга обязательно нужно изучение описанной окружности, необходимо знать ее определение и теорему, что около любого треугольника можно описать окружность. Этот материал находится в курсе геометрии восьмого класса. В девятом классе изучается косинус острого угла прямоугольного треугольника, а это также необходимо для решения задачи. Также детям должно быть известно иррациональное число , они должны уметь приближенно вычислять , и пользоваться тригонометрическими таблицами Брадиса. Все это изучается в восьмом классе. Для переноса этой задачи в седьмой класс, необходимо дать детям все эти сведения на дополнительных занятиях.

Необходимым условием изучения решения Динострата является знание специальной кривой квадратрисы и ее свойств, и используемой теоремы. Это нужно дать учащимся на дополнительном занятии. Кроме того, дети должны знать свойства пропорции, изучаемые в седьмом классе, и формулу длины окружности, которую проходят в девятом классе.

Таким образом, задачу о квадратуре круга целесообразнее вводить в изучение в девятом, или в более старших классах. Но с учетом того, что необходимые для изучения задачи сведения можно дать школьникам на дополнительных занятиях, можно перенести задачу о квадратуре круга в седьмой класс.

Глава 2. Творческая задача как форма освоения подростками математической деятельности

Выбранный мной возраст 12 - 14 лет, соответствует, согласно периодизации Л. С. Выготского [8] особому этапу в развитии личности - подростковому периоду. Подростковый возраст обычно характеризуют как переломный, переходный и критический. Л. С. Выготский подчеркивает, что здесь имеет место период разрушения и отмирания старых интересов, и период созревания новой основы, на которой в последствии развиваются новые интересы. Особое внимание уделяется развитию мышления. Подросток овладевает процессом образования понятий, который ведет к высшей форме интеллектуальной деятельности, новым способам поведения.

Учебная деятельность не является ведущей в подростковом возрасте и не определяет развития. Психологи утверждают, что «для подростка …ведущей воспроизводящей деятельностью является общественно-значимая деятельность» [10]. Основные интересы подростка лежат либо в «пространстве общения», либо в таких предметах учебного пространства, которые отличаются прагматичностью (обучение езде на машине) или психологичностью (обучение ответственности, «урок разговора по душам»). И, конечно, обучение математике не лежит в области запросов подростков, а сама математика не рассматривается ими как значимая деятельность. Анализ областей интересов, предложенных самими подростками, позволяет предположить, что интересными и значимыми для них являются такие формы взрослых деятельностей, которые в современной социокультурной ситуации естественным образом представлены как взрослые. По отношению к ним можно построить образование как удовлетворение запросов подростка.

Однако, математическая деятельность относится к тем профессиональным деятельностям, которые требуют специальной работы взрослого по их представленности [3].

Позитивное здесь - готовность подростка к тем видам учебной деятельности, которые делают его более взрослым в его собственных глазах. Такая готовность может быть одним из мотивов учения. Одной из возрастных особенностей учащихся является утрата интереса подростка к классно-урочной форме работы и освоенным учебным отношениям. Для подростков становятся привлекательными самостоятельные формы занятий. Подростку это импонирует, и он легче осваивает новые способы действия, когда учитель лишь помогает ему.

Учебная деятельность может перейти в новую форму - учебно-исследовательскую деятельность. Ей нужно придать форму проекта, сделать ее социальной, значимой для подростка. Усвоение модели математической деятельности возможно в форме творческой работы, проведения исследования.

Рассмотрим исследовательскую модель обучения, описанную М. В. Клариным [12]. Учебно-исследовательский процесс должен моделировать процесс научного исследования, поиска новых знаний. Учащийся ставится в ситуацию, когда он сам овладевает понятиями и подходом к решению проблем в процессе познания, в большей или меньшей степени организованного (направляемого) учителем. В наиболее полном, развернутом виде учебно-исследовательская деятельность предполагает, что учащийся выделяет и ставит проблему, которую необходимо разрешить; предлагает возможные решения; исходя из данных делает выводы в соответствии с результатами проверки; применяет выводы к новым данным; делает обобщения.

Исследовательская модель направлена на освоение опыта систематического исследования. В конечном итоге, после выдвижения, разработки и проверки гипотез, проводится анализ исследования. В целом модель включает следующие шаги-этапы.

1. Столкновение с проблемой, учащийся вводится в ситуацию познавательного конфликта.

2. Сбор данных - «верификация» (подтверждение фактических сведений). Учащийся проводит поиск достоверных сведений об объектах и явлениях. Важная задача учителя - расширить поле познавательного поиска, объем и характер доступных детям сведений. Типы этих сведений могут впоследствии стать предметом анализа. К их числу относятся следующие:

- характеристики объектов;

- явления;

- условия, т.е. характеристики состояния объектов;

- свойства, т.е. сведения о поведении объектов в различных условиях.

3. Сбор данных - экспериментирование. Учащийся выделяет изучаемые факторы (исследуемые переменные), выдвигает гипотезы, проверяет причинно-следственные связи. Экспериментирование включает две основные стороны: изучение и непосредственную проверку. Изучение объектов может происходить через изменение условий и наблюдение; оно не обязательно предполагает наличие каких-либо исходных предположений, но может дать почве для того, чтобы строить их. Вопросы, моделирующие эксперимент, дают возможность проверить предположение; их постановка требует опыта; и задача учителя - помочь детям освоить такой опыт. В частности, учитель помогает ученикам не торопиться слишком рано отбрасывать недостаточно проверенные предположения (независимо от того, «верны» они или нет).

4. Построение объяснения и доказательства.

5. Анализ хода исследования. Учащийся возвращается к проведенному исследованию, анализирует его ход. Учитель ориентирует на выяснение того, какие вопросы были наиболее эффективными для поиска информации, построения гипотезы, проверки объяснения и доказательства.

Итак, в модели обучения исследованию формируются исследовательские навыки, опыт исследования как метод и существо научного познания, обучение служит не усвоению знаний как обобщений, но освоению самого процесса, в котором создаются и проверяются эти обобщения.

Таким образом, учащийся получает представление о деятельности математиков как исследователей, ученых. Решается проблема представленности математической деятельности как взрослой профессиональной деятельности.

Для проведения исследования и написания творческой работы учащимся 7 - 9 классов предлагается тема «Знаменитые задачи древности». Анализ способов и средств решений задач показал, что их можно предлагать детям как темы творческих работ, начиная с седьмого класса, с возможностью их дальнейшего исследования и доказательства неразрешимости в более старших классах.

В результате - раннее начало работы с историческим материалом, учащиеся осваивают новый метод работы с ним. Самостоятельное решение знаменитых задач древности соответствует исторической линии развития этих задач: восхождение от методов древности к современным математическим теориям. Такой способ введения исторического материала - воспроизведение исторического хода решения задач древности - кажется продуктивным, поскольку он обеспечивает включенность детей в математическое творчество и повышение интереса к истории математики, формирует представление о развитии и значении математики как предмета в целом.

Исторически значимый материал более интересен для подростков, они с большим желанием занимаются им и отдают ему предпочтение перед другим, не имеющим исторической значимости. Это отвечает критериям значимости учебных проблем, выделенных М. В. Клариным [12].

§2. Понятие творческой задачи

Математическое творчество не является атрибутом традиционного школьного обучения (по крайней мере, на рассматриваемом нами возрастном этапе 6 - 9 классах) [3]. Однако детское математическое творчество возможно инициировать, «запустить» возможно при определенных условиях организацией учебного процесса. Инициация такого рода детской активности, способствующей личностному росту ученика, развитию его мыслительных способностей, способностей к самостоятельной деятельности и планированию является особенно важной при обучении подростков [16].

Прежде всего, конкретизируем понятие задачи, для этого применим систему понятий, введенную Баллом [4] для задания общей рамки подхода к пониманию задач. Г.А. Балл определяет задачу (или он называет её ещё задачной системой), как систему, обязательными компонентами которой являются:

предмет задачи (всякий предмет (материальный или идеальный), для которого не совпадают в исходное требуемое состояние) находящийся в исходном состоянии или исходный предмет;

б) модель требуемого состояния или требования задачи.

Заметим, что обязательные компоненты задачи не исключают наличия в её составе других компонентов.

Решение задачи в рамках “задачного подхода” (термин Г.А. Балла) определяется как “воздействие на предмет задачи обуславливающее её переход из исходного состояния в требуемое” ([4], с.34). “Воздействующей” на предмет задачи силой является “решатель”. В качестве решателей могут выступать животные, люди, коллективы людей, технические устройства, то есть решатель, согласно Баллу, может быть охарактеризован как совокупность средств решения задачи, находящихся в его распоряжении. Кроме того, Г.А. Балл вводит понятие “идеализированный решатель”, как систему четко охарактеризованных средств решения задачи, отличая его от “реального решателя”.

Согласно этому, задачи, рассматриваемые безотносительно к решателю называются несоотнесенными, а задачи, рассматриваемые по отношению к решателю - отнесенные (к идеализированному решателю в системе преметно-логических средств решения задачи и к решателю с определенными характеристиками - способами решения задач). Таким образом, творческая задача, рассматриваемая нами, является по Баллу отнесенной задачей, так как она всегда удерживает отношение “решатель-задача”.

Опишем понятие творчества, чтобы отличить его от хорошо поставленных в школьной практике видов самостоятельной учебной работы учащихся (реферирования литературы, самостоятельного углубленного изучения темы и т.д.), а также от различных форм соревновательности (решения задач на соображение, участия в математических олимпиадах).

Мы будем рассматривать творчество, как его описывает А. Т. Шумилин [23], как вид деятельности, качественно отличный от других видов деятельности (в том числе и от учебной). Творчество - сложная многоэтапная деятельность. Структура творческого процесса отражает логику (необходимость) движения творчества, логику перехода от одного этапа к другому. В структуре творчества проявляется его сущность и многие закономерности его динамики. Раскрытие структуры творчества имеет большое значение для понимания сущности творчества, его законов. В определении структуры творчества А. Т. Шумилин [23] исходит из того, какие задачи решаются на каждом этапе творчества, выделяет основные этапы движения творчества - от возникновения проблемной ситуации (противоречия) до ее разрешения. Можно выделить четыре основных этапа творчества.

Первый этап - осознание, постановка, формулирование проблемы.

Второй этап - нахождение принципа решения проблемы, нестандартной задачи (решающая гипотеза, идея изобретения, замысел).

Третий этап - обоснование и развитие найденного принципа, теоретическая разработка, конкретизация и доказательство гипотезы (научное творчество). К этому же этапу относится и разработка плана экспериментальной проверки гипотезы, реализации замысла, идеи и т.д.