ТРИЗ как инструмент формирования интереса к научно-исследовательской работе в системе образования военного вуза



Военное образование в Российской Федерации решает важную задачу обеспечения армии квалифицированными военными специалистами. В настоящее время очевидна необходимость усиления фундаментальной подготовки курсантов для эффективного решения задач стоящих перед инновационной армией [1].

Это подразумевает, прежде всего, формирование у курсантов «способности к логическому мышлению, обобщению, анализу, критическому осмыслению информации, систематизации, прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания». Кроме того, научно-исследовательская работа является «обязательным разделом основной образовательной программы подготовки специалиста» [2]. Целью этой работы является углубление и закрепление военно-технических знаний и умений в ходе решения актуальных задач военной науки. Результатами этой работы являются участие в НИР, подготовка научных докладов, выступлений и статей.

Одно из направлений, развиваемых в рамках военной научной работы, может быть ознакомление курсантов с теорией решения изобретательских задач (ТРИЗ) [3, 4]. ТРИЗ это — область знаний, исследующая механизмы развития технических систем (ТС) с целью создания практических методов решения изобретательских задач. Основной целью ТРИЗ является выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем.

В конце 50-х гг. XX в. появилась теория решения изобретательских задач. Автором является отечественный изобретатель Г. С. Альтшуллер. С появлением ТРИЗ стало возможным обучение технологии творчества. В процессе овладения инструментами теории не только приобретаются навыки решения творческих задач, но и начинают формироваться черты творческой личности. Саламатов Ю. П. отмечает близость творчества в науке и технике [5, с. 63], вытекающую из общности целей: «цель науки — добыча знаний о свойствах материи, цель техники — использование этих свойств на удовлетворение потребностей человека и общества». Техника — это реализация знаний, поставляемых наукой. Без техники невозможно решение основной задачи современной цивилизации, которой является разумное преобразование среды обитания на основе объективных научных данных. Важным является понимание того, что развитие техники есть естественно-исторический (объективный) процесс, которым управляют законы, не только не находящиеся в зависимости от воли, сознания и намерения человека, но и сами определяющие его волю, сознание и намерения. Долгое время казалось невозможным подчинить творчество научным основам его управления и развития, но оказалось, что принципы научного подхода едины в технике, науке и искусстве [5, с. 22]. Но теория пока разработана только для технических задач. Методы проб и ошибок, замена вещественных экспериментов мысленными, переборы возможных вариантов не одним человеком, а коллективом, замена невыгодных зрительных образов (жестких, сопротивляющихся изменениям) выгодными (гибкими, готовыми к любым изменениям) — эти методы далеко не исчерпывающие в поисках новых технических решений и реализаций.

Основными функциями ТРИЗ являются:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности.
2. Изучение законов развития технических систем — наиболее общих статистических закономерностей и тенденций развития техник. Прогнозирование развития сложных технических систем и получение перспективных решений.
3. Развитие творческих качеств личности.

К вспомогательным функциям теории решения изобретательских задач относятся:

1. Решение научных и исследовательских задач.
2. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
3. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.
4. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
5. Объективная оценка решений.
6. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
7. Развитие творческого воображения и мышления.
8. Развитие творческих коллективов.

Теория решения изобретательских задач является эффективным механизмом для поиска нетривиальных идей, выявления и решения технических проблем, развития творческого мышления.

Изучение основ этой теории предоставляет хорошие возможности для инициирования интереса к научной деятельности у обучаемых, интереса к изобретательству, позволяет устранить в некоторой степени табу у обучаемых «я не смогу, т. к. это недоступно для меня» и способствует формированию активной деятельной позиции. Кроме того, развитие воображение стимулирует развитие творческих способностей. Будущим инженерам, на наш взгляд, будет полезным расширение их кругозора и представлений о перспективах инженерной мысли.

Основные вехи, рассматриваемые в рамках занятий:

1. история развития техники (сопровождается примерами, в частности, история развитие летательных аппаратов за всю историю человечества);
2. определение, структура и свойства технических систем;
3. системные качества;
4. законы развития технических систем.

Следует отметить, что законы развития технических систем, на которых базируются все основные механизмы решения изобретательских задач, впервые сформулированы Г. С. Альтшуллером [3, с. 96]. Это:

1. закон полноты частей системы;
2. закон «энергетической проводимости» системы;
3. закон согласования ритмики частей системы;
4. закон увеличения степени идеальности системы;
5. закон неравномерности развития частей системы;
6. закон перехода в надсистему;
7. закон перехода с макроуровня на микроуровень;
8. закон увеличения степени вепольности;
9. закон динамизации технических систем.

Несомненным достоинством и обязательным элементом изложения основ теории является включение примеров, иллюстрирующих действие того или иного закона. Приведем некоторые из множества, связанные с законом динамизации технических систем, который можно сформулировать следующим образом: жесткие системы, для повышения их эффективности должны становиться динамичными, то есть переходить к более гибкой, быстро меняющейся структуре и к режиму работы, подстраивающемуся под изменения внешней среды.

На первом этапе развития технические системы имеют обычно жесткие внутренние связи, в них отсутствуют подсистемы для изменения режима работы в зависимости от изменения внешних условий. Из-за этого системы легко уязвимы, часто выходят из строя, недолговечны. Для механических систем динамизация начинается обычно с перехода от неподвижных частей к движущимся, жесткая связь (или конструкция) «ломается» и в этом месте вводится шарнир, жесткие элементы заменяются на гибкие, на гидро- и пневмоконструкции, используется вибрация, периодическое изменение формы и др. Для последующих этапов динамизации характерно использование физических и химических эффектов и явлений, введение обратной связи, первые стадии самоорганизации, замена систем и подсистем идеальными веществами, «интеллектуализация» техники.

В основе динамизации лежат фундаментальные принципы организации природных процессов, например, принцип Ле Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы уменьшить изменение. Система перестраивается, «уходит» от вредного воздействия внешнего фактора, повышает свою «живучесть» (разумеется, с помощью человека) приспосабливается к существующим условиям, к постоянно возрастающим потребностям человека и общества, в этом и есть главный смысл динамизации. Примеры динамизации в технической практике [5, с. 85]:

1. во Франции выпускается строительный кран с передвигающейся вверх-вниз кабиной для облегчения работы крановщика (расширяется поле зрения во время погрузки-разгрузки);
2. а. с. 742639: гайка с отделяющейся резьбой; если такую гайку освободить от корпуса, резьбовая часть свободно снимается с болта без свинчивания;
3. решение проблемы прочности крепления к фюзеляжу самолета ЯК-50 тонкого, с большой стреловидностью крыла самолета введением шарнирного элемента, что позволило достичь расчетных нагрузок. До этого момента испытания оказывались безуспешными, и конструкция разрушалась. Оригинальное решение Г. В. Смирнова позволило решить проблему, и самолет вышел на летные испытания с хорошими результатами.

В заключение следует отметить, что в рамках изучения ТРИЗ курсанты могут ознакомиться с системой стандартов для решения изобретательских задач, задачами-аналогами, технологическими и техническими эффектами, физическими, химическими и математическими эффектами, получить представления о методах выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений, методах системного анализа и синтеза. Данный подход, на наш взгляд, способствует повышению эффективности научной работы на старших курсах.

Литература:

1. Путин В. В. Доклад на Госсовете РФ 08 февраля 2008 года «О стратегии развития России до 2020 года».
2. Федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования по направлению подготовки (специальности) 090303 Информационная безопасность автоматизированных систем.
3. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. Теория решения изобретательских задач. — М.: Сов. радио, 1979, 184 с.
4. Указатель физических эффектов и явлений для изобретателей и рационализаторов / Денисов С., Ефимов В., Зубарев В., Кустов В. — Обнинск, 1977, 214 с.
5. Саламатов Ю. П. Система законов развития техники. В сб. Шанс на приключения. — Петрозаводск. — «Карелия». — 1991, 149 с.
6. Альтшуллер Г. С., Селюцкий А. Б. Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи. — Петрозаводск: Карелия. — 1980, 224 с.