Как найти противоречие в проблеме

Правильно формируем противоречия и проблему диссертационного исследования

С чего начинается любая работа? Конечно же, с определения цели и задач, а также наиболее важных моментов, требующих решения. Данное правило действует как в науке, так и любой иной отрасли, сфере деятельности.

При выполнении научно-исследовательской работы важно не просто изучить теоретические аспекты в рамках выбранной темы, но и определить проблему: что нужно решить, как это отразится на развитии науки/отрасли или объекте и пр. Именно проблема исследования подчеркивает актуальность вопроса, новизну и значимость проекта в целом.

Курсовая и дипломная работы являются среднемасштабными материалами, которые призваны закрепить пройденный курс и продемонстрировать умение пользоваться полученными знаниями и навыками. Написание кандидатской и докторской диссертации преследует иную цель: совершить открытие урегулировать значимый вопрос, решить актуальную проблему новыми, более эффективными способами. Здесь выявление и конкретизация проблемы играет немаловажную роль.

Постановка проблемы предопределяет дальнейшие действия автора: что именно он будет изучать и анализировать, какую литературу использовать, какими методами пользоваться и пр. Поэтому при написании любого научно-исследовательского проекта грамотно определить «уязвимое место», которое не нашло окончательного решения до настоящего времени.

Сегодня специалисты ОЦ Disshelp готовы помочь в грамотной постановке и формулировке данного критерия.

Противоречие и проблема исследования: одно и то же?

При выполнении научно-исследовательской работы автору предстоит колоссальная работа: поиск информации, ее изучение и анализ, обработка и систематизация пригодных для раскрытия темы данных. На протяжении всего проекта автор разбирается в определенной ситуации, поднимает конкретный вопрос и пытается его решить новыми методами с учетом эффективности.

Проведение научного исследования

Постановка противоречия и проблемы исследования

В студенческой и научной среде принято считать, что для постановки и конкретизации и проблемы необходимо выявить противоречие. Отчасти, так оно и есть. Но далеко не каждое обозначенное противоречие может быть переквалифицировано в проблему научной работы.

Противоречие представляет собой выявление определенных нестыковок, критики, различных позиций в отношении одного и того же вопроса. К примеру, одна и та же теория может быть интерпретирована с разных ракурсов, по-разному, но при этом ее смысл должен быть в любом случае одним и тем же. Если авторы преподносят концепцию по-своему и придерживаются отличных друг от друга позиций, это должно вызвать подозрение относительно надежности материалов. Доказательства теории у разных исследователей должны разниться, но исход (результат, тенденция) совпадать (с учетом небольших погрешностей).

Изучая конкретную тему без учета различных факторов, можно выявить массу противоречий, но перерастет в проблему только одно из них или небольшая комбинация нескольких противоречий. Для постановки проблемы недостаточно выявить недостаток или нестыковку, необходимо также учесть: тему и ключевые слова, цель и задачи проекта, предмет и объект, методологию. Указанные параметры в разы сократят «поисковую зону» и позволят отметить детально наиболее сложный момент, критерий, требующий решения, оказывающий воздействие на объект и пр.

Что такое противоречия?

Что можно отнести к противоречиям в научной работе?

Определить проблему исследования можно только на основе действующих, современных трудов. Актуальность и нерешенность – ключевые параметры данного элемента. Проследить «деформации» проблемы, ранее предпринимавшиеся попытки по ее решению можно на основе ранних научных и иных работ. Таким образом, раскрытие и конкретизация данного элемента будет очевидна в теоретической части, а в практической – продемонстрировано реальное действие и значение, необходимость оперативных мер по ее решению.

На основе диагностированной проблемы автор должен выдвинуть собственную гипотезу (предполагаемое решение и результат), подлежащую доказательству/опровержению. Она будет проверяться на протяжении всей работы и в конечном итоге приведет к определенному результату: решение или невозможность решения противоречия.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Мы всегда рады Вам помочь!

Правила формулировки противоречия и проблемы исследования

Противоречие в научной работе подчеркивает наличие уязвимого места, а проблема – конкретизирует это «слабое звено». Для грамотной формулировки указанных параметров автору диссертационного исследования необходимо придерживаться следующего плана действий:

  • Собрать максимальное количество достоверных и обоснованных материалов в рамках изучаемой темы. Важно перепроверить все ресурсы и убедиться в их качестве подлинности, уместности;
  • На основе изученных первоисточников выявить существующие противоречия. Данный параметр легко выявить при ознакомлении различных обзоров и мнения критиков, сравнении материалов из разных источников, сопоставлении старых и новых правил;

Проблема диссертационного исследования

Как определить проблему научного исследования?
  • Определить границы изучаемого явления: что именно следует осветить, на каком примере показать действие проблемы и пр.;
  • Конкретизировать проблему необходимо, ориентируясь на цель, предмет и объект исследования, выявленные противоречия, опираясь исключительно на проверенные первоисточники.

Противоречия и проблема должны подчеркивать актуальность, новизну и значимость выбранной темы диссертационной работы. Проблема научного проекта призвана отметить наличие пробела между доказанными фактами и предположениями автора, доказать необходимость его ликвидации, акцентировать внимание на ее влиянии на объект исследования в текущих условиях и спрогнозировать перемены после ее решения.

При постановке проблемы исследования важно располагать необходимыми знаниями и представлениями по теме. В частности, автору необходимо:

  • учитывать «симптомы», которые подчеркнут наличие слабых мест у объекта научной работы;
  • собрать доказательную базу, которая обоснует предположения автора;
  • хорошо владеть русским (или иностранным) языком для грамотной формулировки мыслей, ключевых моментов исследования.

Роль проблемы при написании диссертации

Проблема в любом проекте играет первостепенную роль. Именно она задает ориентир следования автора, предопределяет область изучения: какие первоисточники пригодятся, что именно следует исследовать, какие меры и методы применять и т.д.

Ни один труд (будь то курсовая, дипломная или диссертационная работа) немыслим без конкретизации проблемы и выдвижения соответствующей гипотезы (предполагаемого решения). При отсутствии данного элемента научно-исследовательский проект превратится в банальный пересказ существующих трудов, реферат.

Решение проблемы исследования

Конкретизация проблемы исследования

Решение проблемы – это поэтапный и сложный процесс, который раскрывается на протяжении всей научной работы. В теоретической части автору предстоит рассказать о существующих теориях и стандартах, способах ее ликвидации, показать снижение их эффективности и целесообразность перемен. В практической части он демонстрирует собственные навыки по диагностике проблемы, предлагает новые комбинации и алгоритмы ее решения на конкретном примере (объекте) и прогнозирует результат (доказывает или опровергает собственное предположение).

Фактически, выявление противоречия и конкретизация проблемы является центральным звеном научной работы, которое позволяет определить целесообразность новшеств и компетентность специалиста. Грамотная формулировка данного параметра – залог успеха при выполнении и защите диссертации. Конкретизация проблемы в тексте должна быть краткой и емкой.

Обратите внимание, что одна и та же проблема может подниматься в разных исследованиях, находить уникальные методы решения, приносить разные результаты. Главное, чтобы автор смог доказать, что полученные им итоги являются эффективными и достижимыми по сравнению с предшественниками. Для этого необходимо владеть достаточной доказательной базой, достоверными и обоснованными прогнозами и результатами апробации.

Команда образовательного центра Дисхелп готова помочь авторам в постановке проблемы исследования и выполнении курсовых, дипломных и диссертационных работ по всем направлениям. Нашим экспертам посильна любая задача, независимо от уровня сложности. У нас трудятся теоретики и практики, педагоги лучших ВУЗов страны, кандидаты и доктора наук, доценты и профессора.

Дисхелп гарантирует каждому клиенту высокое качество услуг, конфиденциальность данных индивидуальный подход, безупречное выполнение заявленных требований. Оформить заявку можно на нашем сайте.

Что такое противоречия в курсовой работе

Противоречие – это взаимодействие между взаимоисключаемыми, но при этом связанными в единую систему противоположностями внутри единого объекта. Научное противоречие является логической формой развития научного познания. Противоречие в курсовой работе – основа для формулирования проблемы, которую и будет решать студент в курсовой работе.

Пример формулировки противоречий в курсовой

Рисунок 1. Пример формулировки противоречий в курсовой

Зачем нужны противоречия

При выполнении курсовой работы важно определить проблему: что нужно решить, как это решение будет влиять на объект, область научного исследования и науку в целом. Актуальное противоречие – это научная новизна и значимость курсового проекта. Если студент грамотно определил ключевое противоречие, то у него есть шанс предложить инновационное и практически значимое решение.

Требования к формулировке противоречий

К формулировке противоречия предъявляются следующие требования:

  • актуальность и новизна: противоречие должно быть значимым для развития изучаемой области.
  • конкретность выявленных противоположностей: должны быть четко обозначены те аспекты объекта, которые взаимодействуя друг с другом, затрудняют развитие объекта.
  • уникальность: автор курсовой работы должен обозначить противоречие таким образом, чтобы показать уникальность своей работы. Нужно доказать, что в этом аспекте тема и проблема еще не изучалась и не решалась.

Как обозначить противоречия в курсовой работе

Обозначение противоречия это формулировка выявленных определенных нестыковок, различных позиций в отношении одного и того же вопроса. При изучении источников по теме можно увидеть различия во взглядах ученых на одну и ту же проблему. Это может стать отправной точкой для поиска и формулирования противоречия.

Для правильного формулирования противоречия нужно учитывать ряд факторов: тему, цель курсовой, предмет, методологию исследования. Одной нестыковки в теориях будет недостаточно.

На первом этапе нужно изучить источники и выявить нестыковки в теориях, интерпретациях, взглядах на один и тот же объект.

На втором этапе проводится выявление причин обозначенных трудностей и их конкретизация. Далее необходимо определить актуальность выявленных противоречий. Анализ фактов позволит определить масштаб выявленных противоречий и сформулировать поисковую проблему для курсовой работы.

Как оформить противоречия в курсовой работе

Противоречия должны быть сформулированы в введении, непосредственно перед формулированием проблемы. Оформляются они аналогично требованиям к оформлению основного текста работы. Специальных выделений в тексте не требуется. Тип шрифта. кегль и форматирование стандартное.

Где обозначаются противоречия

Противоречия должны быть сформулированы во введении, перед формулировкой проблемы и более подробно и обоснованно раскрыты в теоретической главе. Причем важно проследить взаимосвязь: в теоретической главе обозначено реальное значение противоречия, его содержание, а в практической главе описаны практические меры по его разрешению.

Объем и количество противоречий

Для курсовой работы и постановки проблемы достаточно выявить одно фундаментальное противоречие. Достаточно, если оно будет сформулировано в 2-3 предложениях.

Типичные ошибки при описании противоречий

Выявление противоречий – важный этап постановки проблемы, которую студент будет решать в курсовой работе. Если противоречие сформулировано с ошибками, то проблему будет сложно диагностировать и решить.

К типичным ошибкам относят:

  1. Противоречие более не актуально для современных реалий развития темы.
  2. Противоречие уже решено в рамках другого исследования.
  3. Противоречие является «надуманным», в реальной жизни фактами не подтверждается.

Примеры противоречий в курсовой работе

На рисунках представлены варианты противоречий для курсовых работ различной тематики.

Пример противоречия в курсовой по педагогике

Рисунок 2. Пример противоречия в курсовой по педагогике

Пример противоречия в курсовой по педагогике и методике преподавания

Рисунок 3. Пример противоречия в курсовой по педагогике и методике преподавания

Пример противоречия в курсовой по психологии

Рисунок 4. Пример противоречия в курсовой по психологии

Ответы на вопросы

Сколько должно быть выявлено противоречий для темы курсовой работы?

Достаточно одного актуального противоречия, чтобы плодотворно раскрыть тему курсовой работы.

С чего начать поиск противоречия для курсовой работы?

Лучше всего начать с анализа тематической литературы и актуальных научных статей: нужно сравнить взгляды авторов на тему, изучить обозначенные ими проблемы и постараться выявить нерешенные вопросы.

Допустимо ли решать в курсовой работе несколько небольших проблем, основанных на нескольких противоречиях?

Вероятнее всего, большое количество противоречий запутает работу, сделает ее не структурированной и такую работу не примут к защите. При большом количестве противоречий стоит построить их иерархию с точки зрения причинно-следственных связей. Тогда можно будет выявить главное противоречие, оно и станет основой для решаемой в курсовой проблемы.

Как сформулировать противоречие в научном проекте

Следующий за актуальностью компонент, который следует осветить это противоречие в научном проекте. Как сформулировать противоречие в научном проекте?

После освещения актуальности, на фоне изложенного формулируется противоречие, понимаемое как несоответствие между должным и существующим. Противоречие может иметь место как в теории, так и в практике.

Многие авторы рекомендуют формулировать противоречие следующим образом: «Однако, изученная литература свидетельствует о том, что до сих пор не разработаны…», или «Таким образом, имеет место противоречие между необходимостью… и неразработанностью методики…», или «Без знания… сейчас невозможно…. В то же время до сих пор не выявлены…» и т. п.

В зависимости от выбранной Вами позиции, предварительно можно, как уже говорилось ранее, дать краткий аналитический обзор предшественников. Этот обзор должен завершиться указанием на то, что при всём уважении к предшествующим исследователям, вы видите недоисследованные элементы, наличие которых приводит к некоторым противоречиям.

В качестве конкретного примера приведу формулировку, которую я использовал в своём последнем проекте «Уравнение Пифагора и задачи, связанные с ним»: «Противоречие:Имеется практическая необходимость выработать стандартный способ нахождения всех решений диофантовых уравнений второй степени и выше с двумя и более переменными, но на сегодняшний день, не существует единого способа или приёма, позволяющего решить любое диофантово уравнение, если его степень выше первой».

Далее можно переходить к следующему компоненту научного аппарата введения.

Источник

Введение к диплому: противоречие и проблема исследования

После того, как представленное обоснование актуальности исследования не вызывает сомнения, можно переходить к следующей части введения. К слову, эта часть не является обязательной, как обоснование актуальности, но она существенно улучшает вид введения, делает его более обстоятельным, более аргументированным и более серьезным.

Противоречие – это взаимодействие между взаимоисключающими, но при этом взаимообуславливающими и взаимопроникающими друг в друга противоположностями внутри единого объекта и его состояний.

Как известно научное противоречие является важнейшей логической формой развития научного познания. имеено благодаря выявлению, раскрытию и разрешению научных противоречий, найденных в теории и практике, осуществляется развитие научных теорий и науки в целом.

Например, при теме исследования «Формирование мотивации к здоровому образу жизни детей младшего школьного возраста» противоречие может быть таким — противоречие между необходимостью воспитания здорового ребенка и недостаточно сформированной мотивацией к здоровому образу жизни у младшего школьника.

Только выявив существующее противоречие, можно сформулировать проблему как главный вопрос конкретного исследования.

Проблема – это объективно возникающий в ходе развития научного познания вопрос или целостный комплекс вопросов, решение которых представляет существенный практический или теоретический интерес.

В этом смысле проблема выступает как осознание, констатация недостаточности достигнутого к данному моменту уровня знаний, что является либо следствием открытия новых фактов, связей, законов, обнаружения логических изъянов существующих теорий, либо следствием появления новых запросов образовательной практики, которые требуют выхода за пределы уже полученных знаний, движения к новым научным знаниям.

Таким образом, проблема исследования логически вытекает из установленного противоречия. Из него вычленено то, что имеет отношение только к науке и переведено в плоскость познания, сформулировано на языке науки.

Чаще всего проблема формулируется в виде вопроса, например: «какова взаимосвязь того-то и того-то…?», «при каких условиях формируется…?», «при каких условиях эффективно…?», «каковы механизмы воздействия на …?» и т.п.

В приведенном выше примере с темой ВКР про здоровый образ жизни младших школьников, проблема исследования может быть сформулирована так: «При каких условиях у младших школьников формируется мотивация к здоровому образу жизни».

Стоит отметить, что благодаря верно выявленному противоречию и корректно сформулированной проблеме, намного проще определить цель исследования, проводимого в ВКР.

Источник

Привести пример формулировки противоречия исследования (из дипломной работы, диссертации).

Тема диссертации к.п.н. Н.В. Шереметовой «Педагогическая поддержка успешности в обучении русскому языку младших школьников».

Таким образом, можно констатировать, что педагогическая поддержка успешности в обучении русскому языку младших школьников является актуальной проблемой, которая обусловливается необходимостью разрешения противоречий:

— между необходимостью научного уровня организации процесса обучения

младших школьников, наметившимися акцентами личностно-деятельностного

образования и недостаточным исследованием условий реализации

педагогической поддержки успешности в обучении русскому языку младших

— между объективной потребностью начального языкового образования в

продуктивном использовании педагогической поддержки успешности в

обучении русскому языку младших школьников и невозможностью ее

реализовать из-за отсутствия целостного педагогического подхода названного

На основе выдвинутых противоречий, а также анализа психолого-педагогической и лингвистической литературы, была определена и сформулирована проблема исследования, которая заключается в поиске и выборе путей актуализации педагогической поддержки успешности в обучении русскому языку младших школьников.

Определение проблемы исследования

Проанализируйте психолого-педагогическую литературу и заполните таблицу 4.

Сущностная характеристика проблемы исследования

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 3913 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Правильно формируем противоречия и проблему диссертационного исследования

С чего начинается любая работа? Конечно же, с определения цели и задач, а также наиболее важных моментов, требующих решения. Данное правило действует как в науке, так и любой иной отрасли, сфере деятельности.

Poryadok raboty s inostrannymi literaturnymi istochnikami v kandidatskih i doktorskih dissertatsiyah 1

С чего начинается любая работа? Конечно же, с определения цели и задач, а также наиболее важных моментов, требующих решения. Данное правило действует как в науке, так и любой иной отрасли, сфере деятельности.

При выполнении научно-исследовательской работы важно не просто изучить теоретические аспекты в рамках выбранной темы, но и определить проблему: что нужно решить, как это отразится на развитии науки/отрасли или объекте и пр. Именно проблема исследования подчеркивает актуальность вопроса, новизну и значимость проекта в целом.

Курсовая и дипломная работы являются среднемасштабными материалами, которые призваны закрепить пройденный курс и продемонстрировать умение пользоваться полученными знаниями и навыками. Написание кандидатской и докторской диссертации преследует иную цель: совершить открытие урегулировать значимый вопрос, решить актуальную проблему новыми, более эффективными способами. Здесь выявление и конкретизация проблемы играет немаловажную роль.

Постановка проблемы предопределяет дальнейшие действия автора: что именно он будет изучать и анализировать, какую литературу использовать, какими методами пользоваться и пр. Поэтому при написании любого научно-исследовательского проекта грамотно определить «уязвимое место», которое не нашло окончательного решения до настоящего времени.

Сегодня специалисты ОЦ Disshelp готовы помочь в грамотной постановке и формулировке данного критерия.

Противоречие и проблема исследования: одно и то же?

При выполнении научно-исследовательской работы автору предстоит колоссальная работа: поиск информации, ее изучение и анализ, обработка и систематизация пригодных для раскрытия темы данных. На протяжении всего проекта автор разбирается в определенной ситуации, поднимает конкретный вопрос и пытается его решить новыми методами с учетом эффективности.

word image 126Постановка противоречия и проблемы исследования

В студенческой и научной среде принято считать, что для постановки и конкретизации и проблемы необходимо выявить противоречие. Отчасти, так оно и есть. Но далеко не каждое обозначенное противоречие может быть переквалифицировано в проблему научной работы.

Противоречие представляет собой выявление определенных нестыковок, критики, различных позиций в отношении одного и того же вопроса. К примеру, одна и та же теория может быть интерпретирована с разных ракурсов, по-разному, но при этом ее смысл должен быть в любом случае одним и тем же. Если авторы преподносят концепцию по-своему и придерживаются отличных друг от друга позиций, это должно вызвать подозрение относительно надежности материалов. Доказательства теории у разных исследователей должны разниться, но исход (результат, тенденция) совпадать (с учетом небольших погрешностей).

Изучая конкретную тему без учета различных факторов, можно выявить массу противоречий, но перерастет в проблему только одно из них или небольшая комбинация нескольких противоречий. Для постановки проблемы недостаточно выявить недостаток или нестыковку, необходимо также учесть: тему и ключевые слова, цель и задачи проекта, предмет и объект, методологию. Указанные параметры в разы сократят «поисковую зону» и позволят отметить детально наиболее сложный момент, критерий, требующий решения, оказывающий воздействие на объект и пр.

word image 127Что можно отнести к противоречиям в научной работе?

Определить проблему исследования можно только на основе действующих, современных трудов. Актуальность и нерешенность – ключевые параметры данного элемента. Проследить «деформации» проблемы, ранее предпринимавшиеся попытки по ее решению можно на основе ранних научных и иных работ. Таким образом, раскрытие и конкретизация данного элемента будет очевидна в теоретической части, а в практической – продемонстрировано реальное действие и значение, необходимость оперативных мер по ее решению.

На основе диагностированной проблемы автор должен выдвинуть собственную гипотезу (предполагаемое решение и результат), подлежащую доказательству/опровержению. Она будет проверяться на протяжении всей работы и в конечном итоге приведет к определенному результату: решение или невозможность решения противоречия.

Нужна помощь преподавателя?

Мы всегда рады Вам помочь!

Правила формулировки противоречия и проблемы исследования

Противоречие в научной работе подчеркивает наличие уязвимого места, а проблема – конкретизирует это «слабое звено». Для грамотной формулировки указанных параметров автору диссертационного исследования необходимо придерживаться следующего плана действий:

Противоречия и проблема должны подчеркивать актуальность, новизну и значимость выбранной темы диссертационной работы. Проблема научного проекта призвана отметить наличие пробела между доказанными фактами и предположениями автора, доказать необходимость его ликвидации, акцентировать внимание на ее влиянии на объект исследования в текущих условиях и спрогнозировать перемены после ее решения.

При постановке проблемы исследования важно располагать необходимыми знаниями и представлениями по теме. В частности, автору необходимо:

Роль проблемы при написании диссертации

Проблема в любом проекте играет первостепенную роль. Именно она задает ориентир следования автора, предопределяет область изучения: какие первоисточники пригодятся, что именно следует исследовать, какие меры и методы применять и т.д.

Ни один труд (будь то курсовая, дипломная или диссертационная работа) немыслим без конкретизации проблемы и выдвижения соответствующей гипотезы (предполагаемого решения). При отсутствии данного элемента научно-исследовательский проект превратится в банальный пересказ существующих трудов, реферат.

word image 129Конкретизация проблемы исследования

Решение проблемы – это поэтапный и сложный процесс, который раскрывается на протяжении всей научной работы. В теоретической части автору предстоит рассказать о существующих теориях и стандартах, способах ее ликвидации, показать снижение их эффективности и целесообразность перемен. В практической части он демонстрирует собственные навыки по диагностике проблемы, предлагает новые комбинации и алгоритмы ее решения на конкретном примере (объекте) и прогнозирует результат (доказывает или опровергает собственное предположение).

Фактически, выявление противоречия и конкретизация проблемы является центральным звеном научной работы, которое позволяет определить целесообразность новшеств и компетентность специалиста. Грамотная формулировка данного параметра – залог успеха при выполнении и защите диссертации. Конкретизация проблемы в тексте должна быть краткой и емкой.

Обратите внимание, что одна и та же проблема может подниматься в разных исследованиях, находить уникальные методы решения, приносить разные результаты. Главное, чтобы автор смог доказать, что полученные им итоги являются эффективными и достижимыми по сравнению с предшественниками. Для этого необходимо владеть достаточной доказательной базой, достоверными и обоснованными прогнозами и результатами апробации.

Команда образовательного центра Дисхелп готова помочь авторам в постановке проблемы исследования и выполнении курсовых, дипломных и диссертационных работ по всем направлениям. Нашим экспертам посильна любая задача, независимо от уровня сложности. У нас трудятся теоретики и практики, педагоги лучших ВУЗов страны, кандидаты и доктора наук, доценты и профессора.

Дисхелп гарантирует каждому клиенту высокое качество услуг, конфиденциальность данных индивидуальный подход, безупречное выполнение заявленных требований. Оформить заявку можно на нашем сайте.

Трудности с учебой?

Помощь в написании студенческих и
аспирантских работ!

Источник

Как написать противоречие в курсовой работе пример

В настоящее время система образования претерпевает существенные изменения [5, с.16; 8, с. 22; 19, с.12]. Возрастает роль информации в жизни общества, что приводит к повышению требований, предъявляемых к уровню образования [7, с.12]. Хорошее образование предполагает, что выпускник школы овладел методологией научного поиска [2, с.14; 8, с.14]. В федеральном компоненте государственного стандарта общего образования (обязательный минимум содержания основных общеобразовательных программ) [10] указывается, что изучение физики направлено на достижение следующих целей: овладение учащимися умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости, анализировать результаты собственных действий и т.д. Физические знания нужны для общего образования. Усиливается их влияние на развитие учащихся и подготовку их к практической деятельности [2, с.15]. В связи с этим процесс модернизации структуры и содержания учебной физики нуждается в научном обеспечении.

Повышение эффективности обучения невозможно без применения новейших технических средств обучения [3]. В последнее время в учебном эксперименте наблюдается тенденция создания комплектов нового оборудования на базе компьютерной техники, позволяющих автоматизировать управление экспериментом, и методик применения этих комплектов при обучении физике [7, 8]. Этому направлению развития учебного эксперимента посвящены работы Ю.А.Воронина [1], В.А.Извозчикова [6], В.В.Лаптева [9] и др. Как правило, компьютерные измерения осуществляются с помощью датчиков физических величин. Перемещая датчик в пространстве, можно визуализировать распределение измеряемой физической величины с помощью показывающего устройства [4, с.8], функции которого может выполнять компьютер [5, с.12].

В результате изучения физики у учащихся должны быть сформированы такие важные понятия, как физическая величина и физическое поле [3]. Изучение содержания современных учебных программ по физике [20, 21] показывает, что значительная часть учебного материала отводится на изучение волновых полей (Приложение 1, табл. 1, 2, 3).

Источник

Тема: Виды проблемных ситуаций и подходы к их решению

Домашнее задание: сделать в рабочей тетради конспект урока и привести несколько проблемных ситуаций и их решение из конспекта.

Ход урока

Началом работы над проектом, побудительным стимулом к деятельности является наличие проблемы.

Проблема (от греч. problema – задача) – в широком смысле – сложный теоретический или практический вопрос, требующий изучения, разрешения; в науке – противоречивая ситуация, проявляющаяся в виде противоположных позиций в объяснении каких-либо явлений, объектов, процессов и требующая адекватной теории для её разрешения.

Проблемы принято разделять на научные, практические, мировоззренческие.

Не всякая проблема заставляет человека действовать. Процесс пойдет, когда исходная проблема проекта приобретет личностную окраску. Это может стать житейский случай, взаимоотношения, учебные интересы, хобби, личные проблемы и т.п. Из этого должны появиться первые очертания будущей работы, ее неявно сформулированная цель.

Из проблемы проекта следует его тема, которая часто является краткой формулировкой исходной проблемы. Самый простой способ развить у себя умение видеть проблемы – учиться смотреть на одни и те же предметы с разных точек зрения.

Рекомендации:

  • Подумай и запиши проблемы, которые тебя интересуют.
  • Попробуй задать себе следующие вопросы:
  1. Что мне интересно больше всего?
  2. Чем я хочу заниматься в первую очередь.
  3. Чем я чаще всего занимаюсь в свободное время?
  4. Что из изученного в школе хотелось бы узнать глубже?
  5. Есть ли что-то такое, чем я особенно горжусь?

Ситуация может приобрести проблемный характер, если:

    • имеются те или иные противоречия, которые необходимо разрешить,
    • требуется установить сходства и различия,
    • важно установить причинно-следственные связи,
    • необходимо обосновать выбор,
    • требуется подтверждение закономерностей примерами из собственного опыта и примеров из опыта — теоретическими закономерностями,
    • стоит задача выявления достоинств и недостатков того или иного решения.

Постановка проблемы – это выявление в существующей ситуации задачи, для которой еще не создано средств её решения.

Действия для постановки проблемы:

  1. собрать информацию и различные мнения о современном состоянии дел в той области, которая выбрана для работы;
  2. определить, какие существуют взгляды на развитие существующей в этой области ситуации;
  3. определить, с каких позиций обосновываются эти взгляды;
  4. проанализировать, в чем состоит противоречие между этими позициями;
  5. предложить вариант разрешения существующего противоречия.

В проекте должно быть учтено разное видение существующей проблемы, т.е. видение с разных профессиональных позиций: конструктора, экономиста, юриста, ученого и т.д.

При решении любой проблемы необходимо рассматривать ее с разных сторон, т.е. учитывать ее разные аспекты: технический, экономический, исторический, географический, социокультурный и др. За каждым из аспектов стоит определенная деятельностная позиция.

В основе проблемы, как правило, лежит противоречие.

Противоречие — логическая ситуация одновременной истинности двух взаимоисключающих определений или высказываний (суждений) об одном и том же.

Виды противоречий:

1. Между тем, что должно быть и тем, что есть в реальности.

Тема: Быстрый и полезный завтрак для подростка

Правильный завтрак оказывает большое влияние на сохранение здоровья школьника, однако на практике большинство подростков не знают, как правильно питаться, пренебрегают завтраками, экономя время для сна или сборов в школу. Возникает противоречие между необходимостью регулярно и правильно завтракать и неумением подростков организовать свое питание по утрам.

Проблема: Какие блюда наиболее подходят для завтрака подростка?

2. Между имеющимся потенциалом и его реализацией на практике.

Тема: «Семь бед — один ответ» (Разработка платья-трансформера для девушки-подростка)

За время обучения в школе девушка посещает множество праздничных мероприятий. Настоящая модница не может себе позволить ходить на них в одном и том же наряде, а покупать для каждого мероприятия новый костюм весьма накладно. Проблему позволяет решить платье-трансформер. Меняя аксессуары, отдельные элементы на базе одного платья, можно получить множество разных образов. Однако в продаже таких платьев практически нет. Возникает противоречие между большими возможностями платьев-трансформеров для создания образа современной девушки-подростка и недостаточным использованием этих возможностей на практике.

Проблема: Какое платье позволит на одной основе создать различные образы девушки подростка?

3. Между противоречивыми требованиями в рамках одного объекта:

Тема: «Разработка проекта школьной формы»

Школьная форма, с одной стороны, должна быть единой, с другой стороны – выражать индивидуальность каждого ученика, быть комфортной для него, в том числе и с психологиче-ской точки зрения.

Проблема: Какой должна быть школьная форма современного школьника?

Проблема сформулирована, далее проведите анализ проблемы, выделяя причины и последствия ее существования, определяя, решаема ли она для вас, заинтересован ли кто-то, кроме вас, в ее решении.

Помните! Между проблемой, целью и задачами прочная связь.

Пример 1. При сооружении башни рассматривали проблему, как сделать сооружение максимально возможной высоты из листового материала.

Цель проекта, вытекающая из этой проблемы, — придумать конструкцию устойчивую, жесткую.

При этом задачи формулировались так:

  1. придумать форму и способ изготовления жестких, легких и максимально длинных деталей, из которых можно было бы соорудить башню;
  2. придумать конструкцию башни, изготовленную из выбранного типа деталей, с максимально возможной устойчивостью;
  3. сделать макет придуманной конструкции из двух листов писчей бумаги формата А4 с помощью ножниц и клея;
  4. подготовить и сделать устное сообщение-презентацию с демонстрацией макета и обоснованием того, что предлагаемая конструкция решает проблему проекта.

Пример 2. В проекте «Реклама и мы» проблема формулируется так: «Нужна ли реклама, и если нужна, то какая?». Когда эта проблема рассматривается с позиции потребителя рекламируемых товаров, то возникает формулировка подпроблемы: «Какая нужна потребителю реклама?»

Целью этого проекта будет: «Сформулировать психологические, этические, эстетические требования к содержанию рекламы и способам ее подачи».

Задачи могут вытекать из перечисления различных видов требований к содержанию рекламы, которые мы собираемся формулировать.

  1. сформулировать этические требования и нормы к содержанию рекламы в средствах массовой информации;
  2. сформулировать нормы и требования к эстетическому облику такой рекламы;
  3. сформулировать требования к содержанию рекламы в средствах массовой информации как метод психологического воздействия на сознание потребителя;
  4. выработать правила (закон) для города или страны о способах подачи рекламы в средствах массовой информации.

Пример 3.

Проблема ‒ ребёнку нужно оборудованное личное место в малогабаритной квартире.

Тема – Моё рабочее место

Цель ‒ изготовление макета рабочего места

Пример 4.

Тема – Взаимоотношения людей

Проблемы:

  • что делать, когда нас не понимают;
  • чего боятся современные люди и как им помочь;
  • кого и как я могу защитить
  • кому и как я могу помочь

Цель – разработка рекомендаций, помогающих улучшить взаимоотношения с близкими людьми, одноклассниками и др.

Типичные ошибки в формулировании проблемы

  1. подмена проблемы вопросом (как убедить маму завести котенка?);
  2. подмена проблемы трудностью (большая нагрузка в школе не позволяет заниматься спортом);
  3. подмена формулировки проблемы указанием на область существования проблемы (есть проблема с уборкой квартиры);
  4. проблема недостаточно детализирована (цветы в моей комнате растут плохо);
  5. «напрашивающееся решение» (старые вещи хранятся дома и не используются для полезных целей).

Схема формулирования проблемы состоит в кратком описании ситуации, которая требует изменения. Возможно применение фраз-клише:

  • До сих пор ничего не сделано для того, чтобы…
  • Все меры оказываются малоэффективными…
  • То, что делалось до сих пор, не принесло результатов…
  • Данный вопрос не изучен (недостаточно изучен) и требует основательного рассмотрения…
  • С одной стороны…, но если посмотреть на… с точки зрения…

Проблемы различаются масштабом. Одни проблемы возникают в жизни конкретного человека, другие проблемы возникают у школы, третьи проблемы – проблемы страны, народа. Существуют и проблемы всего человечества, например, связанные угрозами его существованию из космоса.

Умения учащихся разрешать проблемные ситуации включают:

1) умения видеть проблемы и ставить их самостоятельно;

2) умения создавать гипотезу решения, оценивать ее, переходя к новой в случае непродуктивности первоначальной;

3) умения направлять и изменять ход решения в соответствии со своими интересами;

4) умения оценить свое решение и решения собеседников.

7. Противоречия — разбор примеров и задач

Ревенков А. В.

Рассмотрим, как формулировка противоречий помогает в поиске решения задачи.

Следует отметить, что противоречия в задачах появляются в следующих случаях:

— когда не видно, как реализовать возникшую потребность (административные);

— когда стремление улучшить одни свойства объекта приводит к недопустимому ухудшению других свойств (технические);

— физические противоречия обнаруживаются в результате анализа технических противоречий, а также после формулирования ИКР и попытке приблизиться к нему.

В физическом противоречии формулируются требования, приводящие к несовместимым свойствам, которыми должен обладать объект. Раскрывая глубинную суть конфликта, формулировка ФП обладает эвристической ценностью. После формулировки физического противоречия необходимо провести его анализ и наметить прием его разрешения, и только после этого непосредственно осуществлять поиск самого решения.

Стремление же сразу искать ответ на поставленную задачу без такого анализа практически приводит к применению метода проб и ошибок. Поэтому наша задача отработать приемы поиска решения, сформировать навык применения приемов, которые рекомендуются в ТРИЗ.

Задача 7.1. Одно из чудес света — Александрийский маяк на египетском берегу Средиземного моря. Время разрушило маяк, но многие археологи утверждают, что он был высотой более 300 м.

Несколько веков простоял маяк с надписью на вершине: «Для богов и во имя спасения моряков построил Состратос из Книда, сын Дексифона». Так звали строителя, и люди запомнили его имя на века. Но история помнит и другое. Когда строительство маяка заканчивалось, Состратоса вызвал правитель и повелел: «Ты высечешь на маяке мое имя!».

Строителю было запрещено высекать свое имя, и он знал, что если он не выполнит приказа, то его казнят, а если выполнит, то потомки никогда не узнают имени настоящего автора маяка.

Строитель остался жив, но весь мир узнал его имя.

Как это могло произойти?

АП: Очень хочется увековечить свое имя, а правитель запретил это делать, — он хочет увековечить свое имя.

ТП-1: Если я выбью на стене свое имя, то увековечу его, что хорошо, но лишусь жизни, что недопустимо.

ТП-2: Если я выбью на стене имя правителя, то не увековечу своего имени, что плохо, но при этом останусь жить, что хорошо.

Таким образом, приходим к двум противоречащим высказываниям, которые и составляют физическое противоречие.

ФП: На стене должно быть мое имя, чтобы его увидели потомки, на стене не должно быть моего имени, а должно быть имя правителя, чтобы меня не казнили.

Эту задачу можно сформулировать следующим образом. Пока жив правитель, надпись должна быть одна, а после его смерти — другая.

Тогда ФП можно переформулировать: Надпись должна быть одна, чтобы ее увидел правитель, и надпись должна быть другая, чтобы ее увидели потомки. Как это сделать?

Из последней формулировки ФП видно, что для правителя надпись должна быть одна, чтобы он ее увидел, а для потомков должна быть другая, чтобы увековечить свое имя. То есть противоречащие требования, которые предъявляются к объекту, относятся к разным моментам времени.

Противоречие разрешается во времени введением в систему еще одного компонента — вещества, которое сначала должно быть, а потом исчезнуть.

Решение

Строитель вытесал на каменной стене свое имя, но закрыл его слоем известкового раствора, на котором написал имя правителя. Через несколько лет известняк выветрился и проступило имя «Состратос, сын Дексифона».

Задача 7.2. В экспериментальной лаборатории для испытания длительного действия кислот на поверхность образцов сплавов имеется установка, которая представляет собой герметичную камеру.

На дно камеры устанавливаются образцы в виде кубиков. Камеру заполняют агрессивной жидкостью и создают необходимую температуру и давление.

Проблема заключается в том, что агрессивная жидкость действует не только на образцы, но и на стенки камеры, вызывая их коррозию. Камеру приходиться изготовлять из благородных металлов, что чрезвычайно дорого.

Таким образом, имеем АП: нужно снизить затраты на испытания, а как это сделать — неизвестно.

В задаче описана система, состоящая из трех компонентов, которые участвуют в конфликте: камера, образцы и агрессивная жидкость.

Соответственно имеются три пары взаимодействий (рис. 7.1):

камера — жидкость;

камера — кубик;

жидкость — кубик.

Жидкость агрессивная и должным образом взаимодействует с образцом (кубиком) — цели испытаний достигаются. Но жидкость разрушает стенки камеры — плохое взаимодействие.

Рис. 7.1

Жидкость должна быть агрессивной, но стенки камеры не должны разрушаться. Поэтому первая и третья пара взаимодействий находятся в конфликте между собой.

Г. С. Альтшуллер разбирал эту задачу на семинарах и писал, что «… за 1973–1982 гг. накопилась обширная статистика…

Слушатели, незнакомые с ТРИЗ, в 75 % случаев выбирают в качестве конфликтующей пары „камера — жидкость“, то есть ситуация переводится в задачу по борьбе с коррозией. Это крайне невыгодная стратегия: локальная задача по улучшению способа испытаний образцов заменяется несоизмеримо более общей и трудной задачей по защите металла от коррозии. В результате — 80 % заведомо неверных решений и почти 20 % весьма сомнительных и ненадежных (например, различные защитные покрытия камеры). Слушатели, знающие основы ТРИЗ, в 83 % случаев выбирают пару „кубик — жидкость“, что почти всегда приводит к правильному ответу».

Очевидно, это связано с тем, что в постановке задачи незримо присутствует вектор психологической инерции (ВПИ), который и нацеливает на решение именно этой проблемы.

Разработка модели задачи в виде сформулированных ТП позволяет избавиться от вектора психологической инерции (ВПИ).

Главная полезная функция (ГПФ) камеры — это создание необходимых условий для испытаний: размещение образцов, агрессивной жидкости, создание давления и температуры.

Камера должна быть, чтобы изолировать агрессивную среду и создать необходимые условия для проведения испытаний (температуру и давление). Но жидкость вредно действует на стенки камеры.

Поэтому в формулировке ТП нужно отразить конфликт совместного взаимодействия:

Но жидкость и образцы должны находиться в камере, значит, агрессивная жидкость будет взаимодействовать со стенками камеры.

ТП-1: Если жидкость будет находиться в камере, то будут соблюдены условия испытаний, но при этом стенки камеры будут разрушаться.

ТП-2: Если жидкость будет взаимодействовать с образцом вне камеры, то не будет и разрушительного действия жидкости на стенки камеры, но при этом не будут соблюдены условия испытаний.

Здесь следует отметить, что понятие «изменяемый параметр», участвующий в описании ТП — это не только количественные изменения в системе (например, увеличить, уменьшить), но и качественные изменения, наличие или отсутствие каких-то условий.

Понятие «функциональное свойство» (см. рис. 7.1) в данной задаче следующее:

Ф1 — условия проведения испытаний;

Ф2 — сохранение (неразрушение) стенок камеры.

В этой задаче целесообразно обратиться к формулированию ИКР — того идеального образа, к которому нужно стремиться.

ИКР: Жидкость сама нужным образом воздействует на образец и не оказывает вредного воздействия на камеру.

Достижению ИКР мешают реальные условия.

ФП: Жидкость должна быть агрессивной для образцов, чтобы достичь целей испытаний и не должна быть агрессивной для стенок камеры, чтобы они не разрушались.

После такой формулировки, естественно, возникает задача: «Как сделать так, чтобы жидкость, находясь в камере, не воздействовала на ее стенки агрессивно?»

Коррозия стенок камеры — это нежелательный эффект (НЭ). Следует обратить внимание, что после формулирования ФП задача получает другую направленность — не бороться с НЭ, а не допустить его появления.

Из противоречащих высказываний видно, что диктуемые требования относятся к объектам, которые расположены в разных точках пространства — агрессивная для образцов и не агрессивная для стенок камеры.

Таким образом, приходим к мысли, что противоречие можно разрешить в пространстве.

Ресурсы для изменения системных свойств объекта:

— изменение изделия или инструмента;

— введение веществ, полей;

— изменение формы компонентов системы.

Основное требование для проведения испытаний — жидкость должна контактировать с образцами.

Возможные решения

Каждый образец с жидкостью изолируется от камеры, например, устанавливается в сосуд или мешок, сделанный из пленки. Эти дополнительно введенные компоненты должны быть сделаны из материалов, которые выдерживают действие жидкости и температуры, при которых проводятся испытания.

При этом можно добиться дополнительного эффекта, чтобы стенки камеры не взаимодействовали с парaми агрессивной жидкости.

Жидкость удерживается самим образцом. Для этого его надо сделать с полостью.

Следует отметить, что препятствием для получения последнего решения является заданный в условии задачи ВПИ, который создается тем, что испытуемый образец называется кубиком.

Задача 7.3. При наклеивании новых обоев из стен удаляют шурупы, на которых крепились ковры, книжные полки и т. д. Возможно, что придется вернуть некоторые предметы на старое место. Как найти отверстия в стене?

ТП: Чтобы найти отверстие, нужно на обоях сделать какую-то метку, например, вставить в отверстие спичку, которая при наклейке обоев проткнет их и будет выступать. Это неважно, если точно известно, что это отверстие будет использовано. А если неизвестно, какие отверстия понадобятся, а какие нет, то это портит внешний вид стены.

Таким образом, необходимо предложить простой способ отыскания отверстий в стене после наклейки обоев, но такой, чтобы внешний вид стены не был испорчен.

ФП: Метка на стене должна быть, чтобы знать, куда вставить шуруп, и метки быть не должно, так как она портит внешний вид стены.

Из этой формулировки, естественно, формулируется задача, что метка должна быть такой, чтобы ее не было видно.

Из формулировки ФП видно, что противоречащие требования к метке относятся к различным моментам времени. Метка должна появляться только тогда, когда в ней возникает потребность, а когда такой потребности нет, то нет и метки.

Система: стена, обои, отверстия в стене (пустые или с установленными в них вставками — пластмассовыми или деревянными).

Следует вспомнить, что разрешение противоречия во времени предусматривает введение в имеющуюся систему веществ, полей или того и другого, а также использование приема динамизации компонентов и связей между ними. Все эти мероприятия приводят к изменению системных свойств. Какие из перечисленных ресурсов можно использовать для решения задачи?

Для поиска ресурсов сначала нужно понять, какими свойствами обладают компоненты системы, которые проявляются в связях между ними или с компонентами надсистемы. Если эти свойства не удается использовать, то подумать, как их усилить или изменить.

Если отверстие большое и примерно известно его расположение, то можно, ощупывая пальцами стенку, найти место, где обои прогибаются. Можно найти место отверстия, постукивая легким предметом по стенке. Там, где пустота, — будет другой звук. Но это все сложно.

Поэтому нужно подумать, какие вещества и поля можно ввести в имеющуюся систему.

Возможные решения

В отверстие установить маленький магнит или намагнитить шуруп и завернуть его до конца, вровень со стенкой. Для поиска этого магнита использовать железные опилки. Как? Например, перемещать полиэтиленовый пакетик с опилками и смотреть, как они будут себя вести.

Можно в отверстие поместить железосодержащую деталь (гайку, гвоздь) и использовать намагниченные опилки.

Рис. 7.2

А если известно, что этот поиск нужно будет сделать в ближайшие дни, то заложить в отверстие ватку, смоченную валерианкой и использовать кошку?

Задача 7.4. На одной из метеостанций требовалось зимой, в лютые морозы четыре раза в сутки опускать в прорубь приборы для замеров параметров воды и взятия пробы. Работа осложнялась тем, что прорубь через 2? 4 ч полностью замерзала и ее приходилось ломом пробивать заново. Никаких сложных механизмов на метеостанции нет. Как освободить работника метеостанции от ручной работы по пробиванию проруби?

Следует обратить внимание на то, что в условии задачи присутствует ВПИ. В задаче дается ориентировка на создание устройства по пробиванию проруби.

Поэтому целесообразно дать эту задачу для самостоятельного решения. Посмотреть, в каком направлении будут сделаны попытки ее решения. Затем провести анализ сделанных попыток, выяснить причины неудач. Чаще всего это связано с тем, что задачу пытаются решать методом проб и ошибок, не применяя предлагаемый подход, через формулировку противоречия и определения приемов его разрешения.

Часто учащиеся начинают решать задачу, не вникнув полностью в условия, не поняв до конца физические процессы, происходящие в описываемом явлении. А это весьма важно для поиска ресурсов при решении задачи. Поэтому целесообразно выяснить, насколько глубоко учащиеся вникли в существо происходящих явлений, и эту часть задачи разобрать более подробно.

Охлаждение воды происходит за счет конвективного теплообмена с холодным воздухом и за счет испарения.

Усиливают охлаждение воды низкая температура воздуха и ветер.

Препятствует охлаждению воды конвективный теплообмен в толще воды. Известно, что вода максимальную плотность имеет при температуре около 4 °C. Поэтому вода, охладившись до этой температуры, как имеющая бoльшую плотность, опускается вниз. Снизу поднимается более теплая вода.

Система: вода, лед, лом. Надсистема (НС) — холодный воздух, глубинные слои воды.

В этой задаче под функциональными свойствами, которые приводят к возникновению ТП, понимаются потребности (см. рис. 7.1). С одной стороны, прорубь нужна для выполнения некоторых работ. С другой стороны, очень не хочется систематически заниматься работой по пробиванию проруби.

Таким образом, ТП: Прорубь пробивать нужно для взятия проб воды. И этого делать не нужно, потому что это тяжелая работа.

Следует отметить, что после такой формулировки задача начинает получать несколько иную направленность, чем была в исходной постановке. И это особенно становится заметным после формулировки ИКР.

ИКР: ТС обладает таким свойством, что сама не дает воде замерзать.

Достижению ИКР препятствуют природные процессы. Это и обуславливает физическое противоречие.

ФП: вода в проруби должна замерзать, так как взаимодействует с холодным воздухом, но она не должна замерзать, чтобы не пробивать ломом каждый раз прорубь (не ломать лед).

Следует подчеркнуть, что формулировка ИКР и ФП определяет направление поиска решения — не разрабатывать устройство для прорубания, а не допускать замерзания воды.

Изменение системных свойств рассматриваемого объекта можно сделать введением дополнительных компонентов (веществ или полей).

Какие вещества и поля можно ввести в систему, чтобы вода не замерзала?

Какими свойствами должны обладать эти вещества?

Какие ресурсы можно почерпнуть из НС?

Возможные решения

В лед вмораживают металлическую трубу (рис. 7.2.) Нижние слои воды более теплые. Металл хорошо проводит тепло.

Рис. 7.3

На поверхность воды, в трубу наливают жидкость с низкой температурой замерзания, которая не смешивается с ней и легче воды (например, бензин, керосин, масло).

Труба дает еще один эффект — при наличии течения не вымывает эту жидкость.

Для уменьшения конвективного теплообмена с воздухом прорубь можно накрыть крышкой из теплоизоляционного материала (например, из пенопласта) или палаткой.

Задача 7.5. Из замкнутого резервуара с непрозрачными стенками в химический реактор поступает агрессивная и ядовитая жидкость. Требуется измерять скорость истечения этой жидкости, однако никаких измерительных устройств на пути этой жидкости ставить нельзя (рис. 7.3).

Состав системы: резервуар, расходный трубопровод, агрессивная и ядовитая жидкость.

Задача на измерение, обнаружение.

ТП: Измеряющее устройство должно быть для осуществления контроля расхода жидкости, но его нельзя установить внутри расходного трубопровода.

Переход от ТП к ФП в этой задаче встречает определенные трудности. Это связано с тем, что в условии задачи не объясняются причины

Рис. 7.4

запрета устанавливать его в потоке жидкости. Вероятно, что детали измерительного устройства не могут вступать в контакт с жидкостью.

Следовательно, нужно поискать обходные пути.

Здесь можно наметить два пути решения проблемы.

Измерительное устройство (ИУ) поставить снаружи расходной трубы.

Вместо прямого измерения попытаться применить косвенное измерение. То есть измерять не расход жидкости, а какой-то другой параметр, по которому можно было бы определять расход.

Можно ли ИУ поставить не на расходную трубу, а в другое место?

Рассмотрим первый путь.

Если измерительное устройство поставить снаружи расходной трубы, то пока непонятно, как измерять расход, на каком физическом принципе действия может работать такое устройство.

В трубопроводе имеется жидкость. Надо измерять некоторые свойства этой жидкости, в частности, ее скорость. Измерительное устройство и жидкость разделены стенкой трубы.

Если измерять свойство вещества нельзя прямым контактом, значит, нужно использовать поля, которые могут проникать сквозь стенку трубы. Такими полями могут быть звуковые и ультразвуковые, электромагнитные волны.

Из физики известен эффект Доплера — изменение частоты колебаний, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний. Применяется для измерения скорости потока гетерогенных (неоднородных по составу) тел.

ФП: Для применения эффекта Доплера в трубе должна быть гетерогенная среда, но из резервуара течет однородная жидкость.

Как сделать поток гетерогенным? Очевидно, нужно ввести в систему еще одно вещество.

Возможные решения

Ультразвуковыми колебаниями создать явление кавитации или вдувать в расходную трубу газ, например, воздух, чтобы по трубе перемещались пузырьки. Использовать эффект Доплера.

Устройство сложное.

Рассмотрим второй путь — косвенное измерение.

Для решения задачи нужно понять, как изменяются связи между компонентами системы, когда происходит истечение жидкости (рис. 7.4).

Рис. 7.5

Из задачи понятно, что при истечении жидкости взаимодействия между резервуаром и расходным трубопроводом 1, а также между жидкостью и расходным трубопроводом 2 не изменяются. А взаимодействия между жидкостью и резервуаром 3 изменяются — уменьшается уровень жидкости. Каким образом можно использовать это обстоятельство?

Очевидно, измеряя скорость изменения уровня жидкости, можно получить скорость жидкости в расходной трубе. Для этого достаточно знать, как меняется площадь поперечного сечения резервуара по высоте.

Если вводить вещества в контакт с агрессивной жидкостью нельзя, значит, нужно использовать поля, например, ультразвуковое для измерения положения границы раздела между жидкостью и воздушной прослойкой в резервуаре. Можно использовать оптические методы.

Кроме того, нужно посмотреть, какие еще свойства изменяются при уменьшении уровня жидкости.

Изменяются вес резервуара, объем воздуха над жидкостью. Значит, можно производить измерение этих параметров.

Возможное решение

Вместо скорости истечения агрессивной жидкости измерять скорость поступления воздуха в резервуар. Для повышения точности измерения, возможно, придется контролировать еще давление воздуха внутри резервуара, атмосферное давление, а также температуру воздуха.

Задача 7.6. При приземлении самолета можно наблюдать, что в момент касания колес с бетонным покрытием аэродрома появляется легкий дымок. Это результат динамического взаимодействия резины колес с аэродромным покрытием, который приводит к интенсивному износу покрышек. Как устранить это явление?

В этой задаче формулировка противоречий не столько помогает выйти на тот или иной прием его разрешения, сколько помогает глубже вникнуть в суть явления и осуществить целенаправленный поиск решения.

Состав системы: шасси, колесо самолета. Надсистема — воздух, бетонное покрытие.

Конфликтующая пара: колесо самолета и бетонное покрытие.

Анализ явления. Посадочная скорость самолета большая. В момент касания бетонного покрытия колесо неподвижно. Из-за большого момента инерции оно не может мгновенно раскрутиться и какое-то время скользит. В этот момент происходит значительное истирание покрышки.

Износа покрышки не будет, если нижняя точка колеса будет иметь такую же скорость, что и самолет.

Следовательно, нужно устройство для раскручивания колеса, но такое, которое бы не усложняло систему, чтобы его масса, габариты и энергоемкость стремились к нулю.

Например, ставить на каждое колесо двигатель для его раскручивания недопустимо — это значительно усложняет конструкцию, увеличивает вес конструкции.

ТП: Если на шасси установить специальное устройство для раскручивания колеса, то это усложнит систему, но устранит нежелательное явление — износ покрышки.

ФП: Устройство для раскручивания колеса должно быть. И его быть не должно, чтобы не усложнять систему и не увеличивать ее массу.

ОЗ — колесо, покрытие взлетно-посадочной полосы (ВПП), ОВ — момент касания ВПП и время, когда самолет идет на посадку.

Следуя принципу идеальности, нужно при минимальных усложнениях в системе обеспечить требуемое свойство.

Значит, нужно попытаться использовать имеющиеся ресурсы в рассматриваемой ТС или НС.

Во-первых, найти энергию, и, во-вторых, найти способ ее использования для преобразования в механическое движение — вращение колеса.

Здесь целесообразно сформулировать ИКР.

ИКР: Колесо само раскручивается до встречи с бетонным покрытием.

Самолет идет на посадку с большой скоростью, торможение происходит за счет аэродинамических сил. Таким образом, имеется бесплатная энергия — скоростной напор воздушной среды (рис. 7.5, а). Как его можно использовать для раскручивания колеса?

Если свободно подвешенное на оси колесо находится в воздушном потоке, то из-за симметричности обтекания оно вращаться не будет.

Рис. 7.6

Получаем ФП: Колесо должно вращаться, чтобы в момент касания оно не скользило по бетону, и оно не будет вращаться, так как нет условий для возникновения крутящего момента.

Значит, нужно создать крутящий момент. Из приведенной схемы видно, что при симметричном обтекании момента не возникает. Следовательно, нужно сделать так, чтобы сумма аэродинамических сил, действующая на нижнюю часть колеса, была больше, чем на верхнюю часть.

Выберем изменяемый элемент. Очевидно, что он должен быть на самолете. Это может быть либо элемент рассматриваемой системы, то есть колесо, либо ближайшей надсистемы, в которую входит колесо, то есть шасси.

Возможные решения

Ввести еще один компонент в систему.

На стойку шасси закрепить крыло, которое сделает несимметричным обтекание колеса воздушным потоком (см. рис. 7.5, б).

Изменить форму имеющегося компонента.

Для согласования скоростей вращения колес и скорости полета самолета французский изобретатель Х. Оливье предложил раскручивать колеса в полете. Для этого на боковой поверхности колес установить лопатки, которые позволяют раскрутить колеса под действием набегающего воздушного потока (рис. 7.5, в).

Можно привлечь аналогию — вертушка анемометра, прибора для измерения скорости ветра.

Задача 7.7. На кораблях, особенно военных, каждый квадратный метр площади на счету. Особенно важно, чтобы любые сооружения занимали как можно меньше места. Но весьма трудно сократить вылет трапа, потому что он зависит от высоты и глубины ступенек. Сделать каждую ступеньку выше (тогда их потребуется меньше) нельзя — затрудняется хождение. А сделать каждую ступеньку уже тоже нельзя, так как на ней должна уместиться ступня.

Как сократить вылет трапа L (рис. 7.6, а)?

Рис. 7.7

Рассматриваемая система — трап состоит из однородных компонентов — ступенек, которые характеризуются двумя важными для поставленной проблемы параметрами: высотой h и шириной b ступеньки.

ТП: Если ступеньки стандартной ширины b и высоты h, то удобно ходить, но при этом трап занимает много места, имеет большой вылет L.

Из этого ТП можно сформулировать два физических противоречия.

ФП-1: Ступенька должна быть высокой, чтобы сократить вылет трапа, и она не должна быть высокой, чтобы удобно было ходить.

ФП-2: Ширина ступеньки должна быть маленькой, чтобы сократить вылет трапа, и она должна быть большой, чтобы удобно было ходить.

Противоречия в задаче обусловлены двумя требованиями, с одной стороны, минимальный вылет трапа (размерная характеристика) и, с другой стороны, удобством хождения, то есть антропологическим фактором.

Первое требование ориентирует на поиск решения путем пространственных преобразований или применения принципа динамизации (аналогия — складывающаяся стремянка).

Второе — на анализ потребительных свойств этого устройства при использовании его по прямому назначению человеком, то есть выявление тех свойств трапа, которые были бы достаточны для удобного спуска и подъема.

Здесь целесообразно обратиться к функциональному анализу ступенек — дать оценку уровня выполнения ими своих функций, например, по трехбалльной шкале: адекватно, недостаточно или избыточно.

Если создаваемая лестница не предназначена для организации встречного движения пешеходов, то каждая ступенька поднимающимся или спускающимся человеком используется не в полной мере. Действительно, ведь человек ставит ногу только на одну ступеньку, если он не решил по дороге отдохнуть или не затеял на лестнице разговор.

Таким образом, длина ступеньки избыточна по выполняемой функции, для перемещения по лестнице. И ее можно сократить, например, вдвое.

Таким образом, мы получили ресурс для решения задачи. Возникает вопрос: можно ли эту избыточность использовать для решения поставленной проблемы?

Избыточная длина «подсказывает» использовать пространственный ресурс.

Если длина ступеньки уменьшилась, то на ее место можно поставить следующую ступеньку.

Таким образом, ступеньки можно расположить в шахматном порядке. Вылет трапа уменьшится вдвое при сохранении удобства перемещения (см. рис. 7.6, б)

Читайте также

4. Парадоксы и противоречия. Активация аналитического мышления

4. Парадоксы и противоречия. Активация аналитического мышления
Теперь мы потренируем левое полушарие мозга и расскажем о самом интересном, что неизбежно встречается на жизненном пути изобретателя, — о парадоксах и противоречиях! Только в последние сто лет прояснилась

Какие бывают противоречия?

Какие бывают противоречия?
Наверное, многих не устроит такая упрощённая классификация противоречий: в понятии или в суждении. Тогда можно предложить парадоксальную классификацию! Нет такой области, где нет противоречий, поэтому можно классифицировать, называя

ПРОТИВОРЕЧИЯ АДМИНИСТРАТИВНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ

ПРОТИВОРЕЧИЯ АДМИНИСТРАТИВНЫЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ
Сравним два изобретения. Первое: «Способ определения параметров, недоступных прямому наблюдению (например, износостойкости), основанный на косвенном контроле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности

Технические противоречия

Технические противоречия
Попытаемся решить задачу о дождевателе обычными приемами. Нужно втрое увеличить размах крыльев; что ж, сделать трехсотметровую ферму технически вполне осуществимо. Что мы при этом проиграем? Возрастет вес. Если размах крыльев увеличить втрое,

Несколько учебных задач

Несколько учебных задач
Задачу о ледоколе мы решили «в обход»: на первой же стадии решения цель была изменена. Возьмем теперь задачу о дождевателе и рассмотрим такой случай, когда цель не меняется.Чтобы не было соблазна идти обходными путями, начнем с шага 2—3, а все

6. Противоречия при решении технических задач

6. Противоречия при решении технических задач

Ревенков А. В.
В развитии технических систем в соответствии с законами диалектики происходит чередование этапов количественного роста и качественных скачков. В процессе количественного роста в результате неравномерного

8.7. Как пользоваться приемами. Разбор ситуации

8.7. Как пользоваться приемами. Разбор ситуации
«Принцип перехода в другое измерение» предлагает заменить перемещение объекта по линии движением в плоскости или в объеме, выполнить компоновку объектов многоэтажной.Простой иллюстрацией данного приема является любой

12. АРИЗ Ранние алгоритмы (разбор примеров)

12. АРИЗ Ранние алгоритмы
(разбор примеров)

Кудрявцев А. В.
АРИЗ — один из основных инструментов теории решения изобретательских задач. С 1961 г. он прошел большой путь развития, превратился из простого и короткого списка инструкций в развернутый, детализированный метод

5.1. «Отыскивая противоречия, нередко на мнимые наткнуться можно и в превеликие оттого и смеху достойные ошибки войти…»

5.1. «Отыскивая противоречия, нередко на мнимые наткнуться можно и в превеликие оттого и смеху достойные ошибки войти…»
Гишторические материалы, не вошедшие в собрание сочинений Козьмы ПрутковаОтдел, где предстояло работать, был ареной борьбы. Визгливые взрывы эмоций

4.7. Панель задач и ее настройка

4.7. Панель задач и ее настройка
Немногие могли заметить, что панель задач Windows 10, также имеет свои настройки, которые можно всячески менять. Со времен Windows XP, эти настройки претерпели огромные изменения, но они по-прежнему есть и их можно изменять под себя. Щелкните

Решение логических задач

Решение логических задач
Важнейшим практическим результатом кибернетики является использование знаний о работе нервной системы животных и человека для конструирования машин, способных выполнять некоторые их функции.

Рис. 68. Логические элементы И, ИЛИ, НЕСовременная

Глава 1. Двадцать примеров революционных преобразований в использовании энергии

Глава 1. Двадцать примеров революционных преобразований в использовании энергии
Люди привыкли говорить об «энергосбережении». Выражение «экономия энергии» имеет моралистический подтекст. Отец обычно убеждает своих детей выключать свет, выходя из комнаты, и никогда без

Глава 2. Двадцать примеров революционного повышения продуктивности использования материалов

Глава 2. Двадцать примеров революционного повышения продуктивности использования материалов

Введение
Понятие «продуктивность использования материальных ресурсов» ввел в оборот Фридрих Шмидт-Блеек, директор Отделения движения материалов и экономической перестройки

Глава 3. Десять примеров революционного повышения производительности транспорта

Глава 3. Десять примеров революционного повышения производительности транспорта
Мы посвящаем отдельную главу производительности транспорта. Любая транспортировка товаров или людей влечет за собой потребление как энергии, так и материала, но воздействие транспорта на

Добавить комментарий