Основные способы и средства развития изобретательских способностей студентов включают следующие виды деятельности:
- изучение фундаментальных дисциплин (математики, физики, химии и др.) с использованием примеров открытий и изобретений в каждой дисциплине, а также возможностей и путей, реализованных в каждой дисциплине для целей анализа и синтеза новых принципов действия и технических решений;
- изучение дисциплин по основам изобретательского творчества, основам и методам технического творчества;
- гуманитарную подготовку, связанную с повышением морально-нравственных качеств личности, изучением психологии творческих процессов, творческим овладением элементами отдельных искусств, развитием ощущения вкуса к красоте и гармонии в природе, искусстве и технике;
- освоение средств компьютеризации инженерного и технического творчества и адаптацию их к задачам специальности;
- изучение дисциплин по истории техники, законам и закономерностям техники, теории проектирования новой техники с адаптацией их к специальности (фундаментализация технических дисциплин);
- постановку и решение реальных задач инженерного и технического творчества в курсовом и дипломном проектировании;
- изготовление и испытание студентами экспериментальных и опытных образцов по собственным творческим разработкам;
- оформление заявок на собственные изобретения и их защита (переписка с экспертами);
- проведение внутривузовских и межвузовских конкурсов и олимпиад по техническому творчеству студентов [3].
На занятиях по техническому конструированию и моделированию применяют различные методы и приемы обучения. Чем сложнее занятие и обширнее деятельность педагога и обучаемых, тем разнообразнее методы приемы его проведения.
Теория решения изобретательских задач состоит из элементов:
АРИЗ, законы развития ТС, ФСА, стандартные решения изобретательских задач (76 шт.), приемы устранения технических противоречий (40 шт.), вепольный анализ, указатели физических эффектов, курс развития творческого воображения, банк решенных задач [4].
Список контрольных вопросов (А. Осборна) – это один из способов активизации поиска решений технической задачи за счет ориентации человека на необычные направления поиска с помощью специально подобранных вопросов.
Метод морфологического анализа (Ф. Цвикки) – один из методов систематизированного поиска вариантов решения технической задачи заключается в разделении объекта совершенствования на отдельные функциональные части, отыскание вариантов исполнения этих частей и произвольном соединении этих вариантов в целый объект.
Метод фокальных объектов (Ч. Вайтинг) – это один из ассоциативных методов технического творчества, основан на произвольном присоединении к объекту совершенно не присущих к нему свойств и признаков. Последовательность выполнения:
1) Выбор объекта и формулировка задачи
2) Выбор случайных объектов
3) Определение признаков случайных объектов
4) Комбинирование признаков случайных объектов с объектом совершенствования
5) Выявление ассоциаций и построение возможных решений
6) Выбор лучшего решения
Метод мозгового штурма (А. Осборн) – это метод коллективного поиска вариантов решения задачи, основная идея которого заключается в разделении этапа генерации идеи, группы генераторов от этапа критики идеи группой экспертов.
Вепольный анализ (Альтшулер, Шахматов, Фликштейн) – это один из инструментов ТРИЗа. Это метод систематизированного поиска вариантов решения технических задач. Суть которого в том, что техническая задача заменяется ее идеализированной моделью состоящей из 3-х элементов (В1 – вещество 1, В2 – вещество 2, П – поле) и в определенных манипуляциях с этой моделью с последующим переносом найденных решений в реальную ситуацию [5].
После анализа методов, приемов, средств составлена таблица сравнительных характеристик творческих методов, в которой они сравнивались по критериям: решение технических задач (продуктивность), генерация идей, развитие изобретательских способностей, применимость в школе, возраст, учет Ψ-х особенностей участников. Баллы проставлялись по каждому критерию от 1 до 6.
Сравнительная характеристика творческих методов таблица 1
| Методы | Решение технических задач (продуктивность) | Генерация идей | Развитие изобретательских способностей | Применимость в школе | Возраст | Учет Ψ-х особенностей участников | ∑ |
| ТРИЗ | 6 | 5 | 5 | 3 | 3 | 4 | 26 |
| Список контрольных вопросов (Осборн) | 4 | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | 21 |
| Метод морфологического анализа (Ф. Цвикки) | 4 | 4 | 3 | 5 | 4 | 5 | 25 |
| Метод фокальных объектов(Ч. Вайтинг) | 5 | 5 | 4 | 6 | 5 | 5 | 30 |
| Метод мозгового штурма (А. Осборн) | 6 | 5 | 5 | 6 | 5 | 5 | 32 |
| Вепольный анализ (Альтшулер, Шахматов, Фликштейн) | 3 | 3 | 2 | 3 | 2 | 4 | 17 |
Так же для развития изобретательских способностей можно использовать:
1) Конструкторские задачи.
Конструкторская задача решается в несколько этапов. Приступая к ее решению, главное внимание уделяют выяснению сути задачи и уточнению конечного результата (что желательно получить в идеальном случае). Этому в значительной мере способствует графическое изображение ее условия. После полного усвоения условия задачи переходят к ее анализу. Анализ проводится в целях выявления технического противоречия и вызывающих его причин. В ходе анализа ставят вопросы, которые помогают глубже проникнуть в содержание задачи, наметить пути устранения противоречия (что требуется определить в задаче или какова ее конечная цель, что мешает достижению этой цели, в чем причина затруднения, при каких условиях оно исчезает, не напоминает ли эта задача какую-либо из ранее решенных). Для облегчения поиска путей устранения противоречия и нахождения способа решения задачи можно предложить схему, где намечены отдельные этапы – шаги анализа задачи.
Задача 1. В гидравлическом цилиндре (рис.1) возвратно-поступательно перемещается поршень. Скорость его перемещения в одном и другом направлении одинакова. Внесите изменение в конструкцию, чтобы движение поршня в направлении, указанном стрелкой, на участке, а было замедленным.
Задача 2. Заготовки одна за другой катятся по наклонному лотку (рис. 2). Как сделать, чтобы каждая последующая заготовка начинала, скатываться, когда предыдущая достигнет конца лотка?
Задача 3. Шарики трех размеров под действием собственного веса непрерывным потоком скатываются по наклонному лотку (рис. 3). Как осуществить непрерывную сортировку шариков на группы в зависимости от размеров? [6]
2) Использование методов технического творчества
Методы систематизированного творчества
| “+” | “-” |
| 1) Позволяют прогнозировать развитие техники 2) Опирается на анализ большого объема патентной информации 3) Возможность переложения на машинный язык 4) Повышает вероятность решения аналогичных задач 5) Возможность рассмотрения истории развития технического объекта 6) Системный подход 7) Использование большого информационного фонда | 1) Трудны в освоении 2) Требуют специальной подготовки 3) Необходимость постоянного кропления новой информации 4) Необходимость учета типа мышления 5) Большое количество методов, проблема выбора 6) Ограниченность средств снятия психологической инерции 7) Малая вероятность при повторном решении получит новую идею |
Методы интуитивного поиска
| + | _ |
| 1) Существенно расширяет область поиска и количества идей 2) Доступны в освоении, не требует специальной подготовки 3) Могут использоваться в различных областях 4) Разделение этапа генерации от критики 5) Возможность получения нового решенная при повторном проведении 6) Возможность начала работы с неполной информацией | 1) Маленький опыт применения 2) Не учитывается систематизированный подход 3) Не эффективен при сложных задачах 4) Большое количество методов, проблема выбора 5) Слабое развитие конвергентного мышления 6) Информационный фонд ограничен памятью человека |
3) Морфологический альтернативный сбор информации
С.А. Новоселов предлагает следующую философски обобщенную логику процесса создания нового технического объекта:
1) Осознание проблемной ситуации с аналитическим осмыслением ее структуры субъектом творчества. Реальное содержание творчества на этом этапе складывается из отражения технической потребности, осознания недостатков старого и необходимости нового, раскрытия конкретных ТП и формулировки определенных технических задач.
«Рождение и вынашивание» новой технической идеи.
Разработка идеальной модели (как по форме, так и по содержанию). 4) Конструирование.
5) Этап предметного и относительно завершенного воплощения изобретения в техническом объекте. На данном этапе относительно завершается процесс технического творчества, т.к. этот этап – основа возникновения новых технических задач и циклов творческого поиска.
С.А. Новоселов предлагает структуру сотворческой изобретательской деятельности учащихся и педагога, включающую морфологический сбор информации (МАСИ).
Основным отличием МАСИ от морфологического анализа является то, что в качестве условных морфологических признаков выделяются отдельные элементы изобретательского процесса (область техники, усмотрение потребности, построение иерархии целей, разработка способов, устройств, веществ для достижения этих целей и т.д.), а альтернативные варианты морфологических признаков подбираются в процессе сбора научно-технической и патентной информации.