Конструирование робота-помощника при использовании методов ТРИЗ

Зуева Маргарита Анатольевна,

педагог дополнительного образования

МАОУ Лицея №11 г. Красноярска

Невердовский Аркадий Андреевич,

учитель технологии МАОУ Лицея №11 г. Красноярска

Конструирование робота-помощника при использовании методов ТРИЗ

Методическая разработка интегрированного урока для обучающихся 5 классов

Роботы в современной жизни активно внедряются в домашнюю, промышленную, медицинскую и социальную сферы. Умение проектировать и оптимизировать роботов‑помощников становится ключевым навыком для будущих разработчиков и конструкторов.

Использование методов ТРИЗ помогает учащимся в развитии способности находить нестандартные решения, что крайне важно в условиях быстроменяющегося технологического мира.

Практическое применение методов ТРИЗ способствует не только формированию теоретических знаний, но и развитию навыков проектирования, командной работы и креативности, что соответствует современному подходу к техническому образованию.

Цель: ознакомление учащихся 5 классов с концепцией конструирования робота-помощника через изучение методов ТРИЗ: «Оператор РВС» и «Метод числовой оси».

Задачи:

-познавательные: ознакомиться с методами ТРИЗ в контексте конструирования робота-помощника;

-практические: научиться применять методы в поиске решений нового типа роботов‑помощников.

-развивающие: развивать навыки критического мышления, обучение командной работе, проектированию.

План урока

1. Вводная часть (5 минут)

2. Теоретическая часть (30 минут)

3. Практическая часть (50 минут)

4. Итог и рефлексия (5 минут)

Ход урока

Вводная часть

Педагог предлагает учащимся объяснить значимость инновационных методов в проектировании роботов и представить основные ограничения и требования к современным роботам‑помощникам(компактность, функциональность, легкость, управляемость и т.д.).

Теоретическая часть

Учащимся предлагаются к изучению методы ТРИЗ.

1.Оператор РВС (размер, время, стоимость)

Цель оператора: снять психологическую инерцию в самом начале решения задачи.

Размеры: что произойдет, если размеры объекта (указанного в задаче) начнут уменьшаться и что произойдет, если размеры объекта начнут увеличиваться?

Время: что произойдет, если рассматриваемое действие будет идти все медленнее и что произойдет, если рассматриваемое действие будет идти все быстрее?

Стоимость: что произойдет, если стоимость объекта будет увеличиваться и что произойдет, если стоимость объекта будет уменьшаться?

2. «Метод числовой оси» —это метод разработки новых идей путем систематического назначения численных значений (от - до +, включая ноль) основным параметрам рассматриваемой Технической Системы.

В частном случае такими параметрами могут быть: размер системы, время протекания процесса, стоимость – затраты на выполнение процесса.

Достоинства метода:

•метод легок для понимания и использования;

•устраняет психологическую инерцию;

•предоставляет неограниченные ресурсы для новых идей;

•приводит к появлению нестандартных идей;

•является универсальным.

Недостатки метода:

•не может быть использован для решения комплексных проблем;

•позволяет решать только простые задачи;

•нет критериев оценки разработанных идей.

Далее педагог предлагает создать концепцию робота-помощника, который должен быть компактным, мобильным, многофункциональным и легким, используя методы ТРИЗ для поиска инновационных решений по следующему алгоритму:

1.выбрать объект анализа и уточнить его недостатки;

2.охарактеризовать любую количественную характеристику прототипа, например, его геометрический размер или стоимость;

3.определить типичное среднее значение этой характеристики, это будет положение ТС по этой характеристики в середине числовой оси;

4.провести значение выбранного параметра по числовой оси:

•увеличить параметр в 10 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа;

•увеличить параметр в 100 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа;

•увеличить параметр в 1000 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа;

•уменьшить параметр в 10 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа;

•уменьшить параметр в 100 раз и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта анализа;

•уменьшить параметр в 1000 раз, вплоть до 0 и посмотреть, как можно устранить недостатки объекта.

5.Записать полученные идеи, выбрать самые перспективные вариации, сочетая параметры для достижения оптимального баланса, заполнив таблицу:

Пример заполнения таблицы

-провести общий разбор вариантов, выбрать наиболее подходящий вариант, обосновать выбор решений, обсудив как методы ТРИЗ помогают найти инновационные подходы.

Практическая часть

Учащимся предлагается:

-дать короткое описание концепции робота‑помощника, используя один или оба метода ТРИЗ, описав его основные характеристики и инновационные решения;

-структурировать свои идеи и сконструировать робота-помощника, используя конструктор, визуальные материалы и раздаточные шаблоны.

Итог и рефлексия (5 минут)

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

- что нового удалось узнать при изучении методов ТРИЗ и конструировании роботов-помощников?

-какие идеи оказались наиболее ценными?

-какие трудности возникли при использовании методов?