Методика теорії розв'язування винахідницьких задач (ТРВЗ) безперервно розвивається. Ідеї та методи переносяться в технічні галузі: художні системи, менеджмент, управління колективами, рекламу, розв'язання соціальних проблем. Дитина, яка володіє елементами ТРВЗ, намагається розв'язувати свої проблеми без застосування сили. Інженер за допомогою ТРВЗ має можливість ефективно розвивати та вдосконалювати технічні системи. Бізнесмени, опанувавши ТРВЗ, обганяють конкурентів і підвищують свої доходи за рахунок більш ефективного використання наявних ресурсів. У педагога, який застосовує ТРВЗ, діти вчаться із захопленням, без перевантажень засвоюють нові знання, розвивають мовлення і мислення.
ТРВЗ створена вітчизняним дослідником Г.С.Альтшуллером (народ, у 1926 р., літературний псевдонім Альтов) і його школою. В основу теорії покладений постулат про об'єктивність законів розвитку техніки, що можуть бути виявлені і свідомо використані у винахідницькій та прогностичній діяльності. При цьому акцент у ТРВЗ робиться саме на вивченні розвитку техніки, а не на «осяянні» («інсайт») винахідника під час розв'язування складних задач.
Розробка теорії як прикладної інженерної дисципліни почалася в м.Баку в 1946 р. Перша публікація з'явилася в журналі «Питання психології» у 1956 р. Сьогодні в інженерну ТРВЗ включені: переліки прийомів розв'язування технічних і фізичних суперечностей; покажчики геометричних, фізичних, хімічних і біологічних ефектів; АРВЗ — алгоритм розв'язування нестандартних винахідницьких задач; ЗРТС — закони розвитку технічних систем і так званий диверсійний аналіз, який слугує для прогнозування аварій. Відмітною рисою сучасної ТРВЗ є поєднання як перерахованих інженерних компонентів, так і курсів гуманітарного характеру: РТУ (розвиток творчої уяви) — курс, створений на базі дослідження значної кількості здобутків наукової фантастики; ЖСТО (життєва стратегія творчої особистості) — курс, складений на основі дослідження понад 1000 біографій творчих особистостей.
У даний час ТРВЗ-методики, крім суто інженерних розробок, використовуються під час аналізу великих систем (наприклад, організаційної структури підприємств та навчальних закидів і: у рекламних кампаніях: Їм побудови наукових гіпотез і методик, у тому числі й педагогічній спрямованості.
До переваг ТРВЗ, на відміну від ряду закордонних методик розв'язання творчих задач («мозковий штурм», синектика, морфологічний аналіз, метод фокальних об`єктів, можна віднести:
- істотне підвищення ймовірності розв'язання нестандартних задачі;
- можливість усвідомленого розв’язання однієї задачі за допомогою різних методик, що уможливлює «перехресну» перевірку отриманих розв'язків;
- можливість перевірки ходу розв'язування і розширення отриманої відповіді [1].
У школі біологія — переважно описова дисципліна. На уроках інших предметів природничо-наукового циклу (наприклад, фізики чи хімії) отримані учнями знання можна закріплювати і контролювати за допомогою задач. З біологією справи гірші. Закріплення і контроль знань у межах предмета традиційно здійснюються такими способами:
1. Переказ учнями навчального матеріалу. Спосіб гарний тим, що показує, наскільки точно матеріал був запам'ятований, але поганий, оскільки не дає змогу судити про те, як учень навчився застосовувати знання, оперувати ними.
2. Практичні та лабораторні роботи. За допомогою цього способу можна визначити, як засвоєний матеріал, як учень оперує знаннями. Недолік способу в тому, що він займає багато часу, вимагає спеціального обладнання, а перевіряє порівняно невелику частину програми.
3. Перевірочні та контрольні роботи. Питання, запропоновані учням, звичайно допомагають оцінити і ступінь засвоєння знань, і ступінь володіння ними. Недосконалість способу в тому, що учні просто бояться контрольних і перевірочних, зростає рівень тривожності. До того ж такі роботи застосовуються тільки для контролю, а закріплення знань вони не забезпечують. Ефективність освітнього процесу може бути значно підвищена шляхом застосування творчих задач. Під творчою задачею ми будемо розуміти проблему:
— з нечітко заданими умовами;
— яка має суперечності;
— припускає не один розв`язок, а серію відповідей, часто взаємозалежних
застосування творчих задач на уроках допомагає вчителю:
1) використовувати отримані учнями знання для розв`язання різних практичних, дослідницьких і навчальних задач, тобто закріплювати знання учнів;
2) демонструвати учням красу наукової думки, досягнення вчених у галузі природничих і технічних наук: творчі задачі і їхні контрольні відповіді являють собою красиві, витончені та яскраві приклади роботи творчої думки;
3) розвивати індивідуальні можливості й творчі здібності дітей (більшість творчих задач припускає не один, а гаму відповідей, що дає змогу висувати відразу кілька гіпотез, пояснень причин явищ);
4) сприяти формуванню в учнів навичок одержання, обробки і представлення наукових знань як у письмовій, так і в усній формі;
5) сприяти розвитку пізнавального інтересу учнів через радість творчості й ті позитивні емоції, які вони відчувають, розв'язуючи творчі задачі;
6) сприяти формуванню навичок продуктивної спільної роботи в групі;
7) привертати увагу учнів до теми уроку [2, 4].
Відомий дослідник системи ТРВЗ І.Л.Вікентьєв виділяє п'ять типів творчих задач. Розроблений ним підхід найбільш цікавий саме ця вчителя біології, адже дає змогу сконструювати творчу задачу, використовуючи будь-який цікавий приклад або матеріал. Для цього вводиться визначення: модель як загальне поняття для обмеженої частини навчального матеріалу (закон, фрагмент теорії, поняття, принцип тощо).
Наводимо типологію творчих задач і типові формулювання.
• Впізнавання учнями моделі в умовах формулювання задач:
— назвіть модель, використану в переліку прикладів;
— оберіть правильне відповідно до моделі твердження з даного ряду;
— закінчіть фразу відповідно до моделі.
• Пряме застосування учнями моделі:
— застосуйте модель і отримайте заданий результат;
— знайдіть помилку в застосованій моделі.
— наведіть свої приклади використання моделі.
• Застосування учнями кількох засвоєних моделей (на вибір):
— застосуйте деякі із засвоєних моделей та отримайте заданий результат:
— застосуйте деякі із засвоєних моделей та отримайте гаму можливих відповідей;
— сформулюйте задачі під відоме розв'язання.
• Задачі на застосування біологічного ефекту чи явища:
— де, коли і навіщо можна застосовувати даний біологічний ефект (явище)?
• Дослідницькі задачі:
— на підставі даних зробіть узагальнюючий висновок.
(Зазначимо, що вони становлять для нас інтерес з точки зору завдань нашого дослідження і тому розглянемо їх докладніше [5,6].)
Задача «Молюски стежать за Місяцем».Конхіокультура (розведення молюсків) — одна з давніх і дуже прибуткових галузей культурного океанічного господарства. Приблизно через вісім днів після ікрометання устриць починається «роїння» їхніх личинок. Вони дуже недовго плавають, а потім осідають на твердий субстрат. У мулистому гирлі річки Шельди в Голландії устрицеводи збільшують свої «стада», укладаючи на морське дно черепицю, що слугує для личинок штучним субстратом. Цього не можна робити задовго до масової появи личинок, оскільки черепичини будуть швидко зайняті іншими організмами. Таким чином, від зоолога потрібно визначити, якщо це можливо, коли відбудеться «роїння». Молюски розмножуються в середині року, але така точність прогнозу недостатня. Прогноз ґрунтується на багаторічних спостереженнях і звучить дивно: «Основний максимум появи личинок варто очікувати щороку між 26 червня і 10 липня, приблизно через 10 днів після молодика чи місяця уповні». Це здається містикою, але є чистою правдою. Оскільки «роїння» відбувається через вісім днів після ікрометання, саме ікрометання слід очікувати через два дні після молодика чи повного місяця.
Назвіть фактор, що визначає час розмноження устриць. Запропонуйте гіпотези, що пояснюють механізм його дії.
Відповідь. Цим фактором є приплив, точніше момент збігу сонячного і місячного припливів, що буває один раз на місяць і супроводжується особливо високою хвилею. Як він впливає на устриць, ще невідомо, напевно, це пов'язано з тиском води, коливання якого максимальні саме під час припливів. Крім того, приплив викликає зміну освітленості на дні моря.
— Порівняйте, яка модель ефективніша і є оптимальною в даних умовах.
Задача «Неприступна... огорожа».Існує проблема: як запобігти виходу диких звірів на автостради, щоб вони не зіштовхувалися з автомобілями і не забридали до міста. Різні пастки й огорожі малоефективні й економічно невигідні. Як бути?
ІКР: звірі самі не виходять на траси. (ІКР — ідеальний кінцевий результат (терм. ТРВЗ).)
Підказка. Розгляньте ресурси. Чого «за визначенням» бояться звірі? Що може їх зупинити?
Під час розв'язання доцільно знайти гаму розв'язків і оцінити ефективність. Наприклад, чи ефективно побудувати огорожу вздовж усього шосе? Важливо пам'ятати, що, оцінюючи розв'язання, ми не повинні оцінювати учня, щоб не скривдити його на очах усіх. Розв'язання повинне бути «іменним» лише в тому випадку, якщо воно правильне. Якщо ж воно погане — нехай воно буде «безіменним»...
Можлива відповідь 1. У Західній Німеччині почали розміщувати вздовж доріг і навколо міських окраїн предмети з пористої гуми, просочені речовиною, що імітує запах людини. Ці хімічні «опудала», виконані у вигляді, наприклад, листків, підвішуються на гілки. Для людського нюху вони злегка пахнуть лимоном, але тварини розрізняють у них запахи масляної кислоти, амоніаку й інших компонентів людського поту. Птахи не бояться цього запаху, але кабани, лосі, зайці, козулі й інші тварини перестають виходити на вулиці й дороги і так уникають зіткнення з машинами.