Конспект лекцій з дисципліни «основи студентськї наукової творчості»




Сторінка1/4
Дата конвертації17.04.2016
Розмір0.72 Mb.
  1   2   3   4
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ОСНОВИ СТУДЕНТСЬКЇ НАУКОВОЇ ТВОРЧОСТІ»

Лекція 1. Визначення поняття творчої діяльності, її ознаки. Типи й види творчої діяльності.



1.1. Творчість і творча діяльність

Творчість — це діяльність, що породжує щось якісно нове й відрізняється неповторністю, оригінальністю й суспільно-історичною унікальністю. Творчість специфічно для людини, тому що завжди припускає творця - суб'єкта творчої діяльності; у природі відбувається процес розвитку, але не творчості.

Аналізуючи творчість як вид людської діяльності, можна виділити ряд необхідних ознак, які проявляються інтегративно, у єдності. Це:

а) наявність протиріччя проблемної ситуації або творчого завдання;

б) соціальна й особиста значимість і прогресивність, тобто вона вносить вклад у розвиток суспільства й особистості;

в) наявність об'єктивних (соціальних, матеріальних) передумов умов для творчості;

г) наявність суб'єктивних (особистісних якостей - знань, умінь, особливо позитивної мотивації, творчих здатностей особистості) передумов для творчості;

д) новизна й оригінальність процесу або результату.

Якщо з названих ознак виключити хоча б один, то діяльність не може бути названа творчої, указує він.

Будь-яка діяльність, у тому числі й творча, складається з етапів. Класифікації етапів, пропоновані різними авторами, тією чи іншою мірою відрізняються друг від друга, хоча, у загальному виді, всі вони схожі. Перший етап (свідома робота) - підготовка (особливий діяльний стан як передумова, інтуїтивного проблиску нової ідеї). Другий етап (несвідома робота) - дозрівання (несвідома робота над проблемою, інкубація напрямної ідеї). Третій етап (перехід несвідомого у свідомість) - натхнення (у результаті несвідомої роботи в сферу свідомості надходить ідея рішення, спочатку у вигляді принципу, задуму). Четвертий етап (свідома робота) - розвиток ідеї, її остаточне оформлення й перевірка.



При інтерпретації сукупності етапів головні труднощі зв'язувалися звичайно з несвідомою роботою. Одні дослідники відверто відносили роботу підсвідомості до числа «світових загадок», інші надавали їй фантастичні або міфологічні відтінки, треті взагалі знімали саму цю проблему, відкидаючи взагалі існування факту несвідомої роботи. Недовіра до неусвідомленого моменту творчого процесу привело до істотного перетворення змісту подань про психічний механізм творчості. Ця недовіра послужила, наприклад, однієї із причин підміни психологічного аналізу творчого мислення теоретико-пізнавальним. У нашій психології це відбулося в середині 1930-х років. Ігнорування неусвідомлюваного моменту тривало досить тривало. Значною мірою воно зберігається й зараз.

Очевидно, що кожна зі згаданих концепцій відкриває якусь частину істини про творчу діяльність людини й може мати для нас певне значення, коли ми замислюємося над розвитком його творчих здатностей.

Говорячи про специфіку учбово-творчої діяльності, необхідно відзначити, що в цей час немає універсальних критеріїв для визначення цього поняття. Можна виділити деяку сукупність ознак, що розкривають її сутність:

- учбово-творча діяльність орієнтована на рішення навчальних проблем, творчих завдань і завдань;

- учбово-творча діяльність - педагогічно керована діяльність, - але керування здійснюється переважно на основі засобів непрямого й перспективного керування;

- успішність учбово-творчої діяльності часто залежить не стільки від рівня розвитку усвідомлюваних, скільки від евристичних, інтуїтивних процедур інтелектуальної діяльності;

- у результаті здійснення учбово-творчої діяльності з'являються психічні новотвори: знання, уміння, творчі здатності особистості. Так, у процесі рішення навчальних проблем звертається увага на відкриття нового знання, на виникнення нових цілей і змістів, способів діяльності, знань, які виступають як орієнтована основа діяльності, пізнавальних мотивів.

1.2. Види творчої діяльності

Всю творчу діяльність можна розділити на два основних види: науково-технічна й художня творчість.

Основним завданням науково-технічної творчості є створення сучасних конкурентоспроможних об'єктів техніки, які по своїх техніко-економічних показниках і конструктивному виконанні відповідають останнім науково-технічним досягненням. В основі технічної творчості лежить проектна діяльність.

Вид людської діяльності, що полягає в створенні творів мистецтва, зветься художньої творчості. Художня творчість проявляється у вибраної художником темі, у характері трактування тих або інших явищ життя, в оригінальності створених художніх образів, у використанні нових художніх засобів для найбільш адекватного виявлення змісту, у збагаченні жанрів даного виду мистецтва. Вищою формою вираження художньої творчості є створення добутків, що прокладають нові шляхи в мистецтві й літературі. Повноцінна художня творчість вимагає відповідного розвитку здатностей людини, художньої майстерності, які формуються й удосконалюються тільки в процесі реальної художньої практики.

1.3. Поняття про творчу особистість

Творча особистість — це такий тип особистості, для якої характерна стійка, високого рівня спрямованість на творчість, мотиваційно-творча активність, що проявляється в органічній єдності з високим рівнем творчих здатностей і які дозволяють їй досягти прогресивних, соціально й особисто значимих творчих результатів в одному або декількох видах діяльності. Найчастіше творча особистість досягає успіху в одному якому-небудь виді діяльності, наприклад, музиці, спорті, математику й т.д.

Творча особистість характеризується великою сукупністю властивостей, кожне з яких визначає не тільки рівень творчого потенціалу, але й темпи його наростання в часі. Причому, значимість тої або іншої властивості для кожного з індивідуумів виявляється різною. Саме завдяки цьому кожна окрема людина по-своєму талановита, розумний, оригінальний і цікавий.



Творчі здатності — це синтез властивостей і особливостей особистості, що характеризують ступінь їхньої відповідності вимогам певного виду творчої діяльності й зумовлюючий рівень її результативності.

В.И. Андрєєв виділяє наступні укрупнені компоненти («блоки») творчих здатностей особистості учня, студента:



  1. Мотиваційно-творча активність і спрямованість особистості.

  2. Інтелектуально-логічні здатності.

  3. Інтелектуально-евристичні, інтуїтивні здатності.

  4. Світоглядні властивості (якості), що сприяють успішності учбово-творчої діяльності.

  5. Моральні властивості особистості.

  6. Естетичні властивості.

  7. Комунікативно-творчі здатності особистості.

  8. Здатності до самоврядування в учбово-творчій діяльності.

  9. Особливості особистості, що проявляються в учбово-творчій діяльності й сприяють її успішності.

Єдність творчого процесу в дітей і дорослих, характеристика його тими самими станами і якостями дозволяє за аналог творчої особистості учня прийняти творчого працівника — творця нової техніки. У зв'язку із цим розглянемо три опорних властивості технічних творчих здатностей.

Спостережливість — полягає в умінні помічати характерні, але малопомітні особливості предметів і явищ. Спостережливість здобувається в процесі систематичних занять улюбленою справою й тому пов'язана з розвитком інтересів особистості. Спостереження - особлива форма сприйняття, що відрізняється підвищеною активністю, цілеспрямованістю, організованістю й свідомістю. У технічній діяльності велике значення має сприйняття просторових відносин - відстаней, величини, фігури, форми. Специфічним характером спостережливості є спрямованість на сприйняття принципів побудови технічного об'єкта, основних вузлів, їхньої взаємодії.

Технічна спостережливість відрізняється гнучкістю, легко перемикається з одного об'єкта на іншій, допомагає критично сприймати, бачити недоліки й на цій основі визначати завдання по їхньому усуненню й удосконалюванню технічних об'єктів. Було б неправильним робити висновок про те, що спостережливість властива тільки людям з технічними здатностями. Вона необхідна у всіх сферах діяльності, але в технічних здатностях її роль особливо помітна. Експерименти підтверджують припущення про те, що в учнів, здатних до техніки, спостережливість розвинена досить високо. Отже, спостережливість - невід'ємна властивість особистості, що успішно займається технічною діяльністю.



Просторова уява — найважливіший компонент технічних творчих здатностей. У роботі конструктора — творця нової техніки, велика роль просторової уяви. Особливість його творчості полягає в тому, що свої задуми він викладає своєрідною мовою креслення. Конструктор зберігає у своїй свідомості основні, найбільш істотні й вирішальні елементи конструкції й далі починається процес, що складається з аналітичних розрахунків і графічного виконання різних креслень. У процесі конструювання просторова уява й виконуване креслення перебувають у взаємодії, причому перше завжди випереджає друге.

Технічне мислення — найважливіший компонент технічних творчих здатностей. Розумова діяльність людини, пов'язана зі створенням і обслуговуванням різноманітної техніки, відрізняється від інших видів діяльності тим, що вона завжди носить теоретико-практичний характер. Технічне мислення відбувається як оперування технічними образами предметів, що перебувають не тільки в статичному, але й у динамічному положенні в просторі. Технічне мислення людини формується в основному в процесі рішення виробничо-технічних завдань.

Лекція 2. Поняття технічних об'єктів, систем і технологій. Критерії розвитку техніки.


2.1. Поняття технічних об'єктів, систем і технологій

Техніка — це сукупність засобів людської діяльності, створюваних як для здійснення процесів виробництва, так і для обслуговування невиробничих потреб суспільства. Основне призначення техніки - полегшення й підвищення ефективності умов праці людини, розширення його можливостей у процесі трудової діяльності; часткове або повне звільнення людини від роботи в умовах, небезпечних або шкідливих для здоров'я.

Засоби техніки (технічні об'єкти) застосовуються для впливу на предмети праці (метал, деревина, бавовна) при створенні матеріальних або культурних цінностей, для одержання, передачі й перетворення енергії; дослідження законів розвитку природи й суспільства; збору, зберігання, обробки й передачі інформації; керування технологічними процесами; створення матеріалів із заздалегідь заданими властивостями; побутового й культурного обслуговування й т.д.

Технічний об'єкт — найширше поняття, тому до числа технічних об'єктів можна віднести й космічний корабель, і праска, комп'ютер і черевик, завод і болти, що випускаються на цьому заводі, і гайки. Більше того, до технічних об'єктів можна віднести кожної з елементів (агрегат, блок, вузол, деталь), з яких складаються машини, апарати, прилади.

Технічна система — це певна сукупність упорядковано зв'язаних між собою елементів, призначених для задоволення певних потреб, для виконання певних корисних функцій. Важливо відзначити, що технічна система має сукупні властивості, що не тільки підсумують властивості вхідних у її структуру елементів, але й іншими якісно новими властивостями, не властивими системоутворюючими елементам. Наприклад, автомобіль має властивість пересування по твердих дорожніх покриттях, у той час як жоден з його окремо взятих елементів (кузов, шасі, мотор) такою властивістю не володіє. Але, звичайно ж, не тільки такий складний технічний об'єкт як автомобіль, можна назвати технічною системою.

У такий спосіб технічний об'єкт переважно називати власним ім'ям тоді, коли мова ведеться взагалі, без усякої структурної, функціональної й конструктивної конкретизації, у той час як термін «технічна система» використовується під час обговорення його внутрішнього змісту, при вивченні, аналізі, синтезі й конструюванні.

Важливо мати на увазі, що будь-яка технічна система складається з ряду конструктивних елементів (ланок, блоків), називаних підсистемами. У той же час, у більшості технічних систем існують і надсистеми - технічні об'єкти більше високого конструктивного рівня, у які вони включені як функціональні елементи.

У загальному випадку, для того, щоб будь-який об'єкт можна було розглядати як систему, необхідно визначити його системні характеристики: функцію, структуру, властивості й зв'язки з навколишнім середовищем.

У завдання системного аналізу об'єктів входять:

- розробка формалізованих моделей, що описують структуру, функцію й властивості систем;

- характеристика ієрархічної будови систем і взаємозв'язків елементів різного рівня;

- визначення інтегральної функції системи на основі функцій окремих елементів;

- визначення загальних властивостей системи, виходячи із властивостей системи, виходячи із властивостей складових її елементів.

Системний підхід до творчої діяльності орієнтує на застосування наукових методів там, де сили уяви й досвіду недостатньо. Такий підхід є передумовою винахідницької діяльності й ефективного проектування й конструювання, а також дозволяє відійти від застарілих традицій і шаблонів.

Технічні об'єкти виконують певні функції (операції) по перетворенню речовини, енергії або інформаційних сигналів. Обробка речовини й т.д. виробляється шляхом виконання ряду технологічних операцій, що випливають один за одним у певній послідовності. Під технологією розуміється спосіб, метод або програма перетворення речовини, енергії або інформаційних сигналів із заданого початкового стану в задане кінцеве за допомогою відповідних технічних систем (об'єктів).

Серед безлічі параметрів і показників, що характеризують технічний об'єкт, є такі, які протягом тривалого часу підвищуються або підтримуються на певному рівні при досягненні своєї межі. Такі показники усвідомлюються як міра досконалості й прогресивності технічних об'єктів, тому їх прийняте називати критеріями розвитку технічних об'єктів. Так, до них можна віднести питому матеріалоємність виробів, дизайн і ін.

Особливо велика роль критеріїв розвитку при розробці нових виробів, коли конструктори прагнуть перевершити рівень кращих світових досягнень або коли підприємства хочуть придбати готові вироби такого рівня.

Всю сукупність критеріїв розвитку техніки звичайно підрозділяють на чотири групи:



  1. Функціональні, що характеризують показники реалізації функції об'єкта (продуктивність, точність, надійність, специфічні).

  2. Технологічні, що відбивають можливість і складність виготовлення технічного об'єкта (розчленовування на підсистеми, трудомісткість виготовлення, технологічність виготовлення, використання матеріалів).

  3. Економічна, визначальна економічна доцільність реалізації функцій за допомогою розглянутого технічного об'єкта (витрати матеріалів, енергії, на інформацію).

  4. Ергономічні, пов'язані з оцінкою впливи на людину негативних і позитивних факторів з боку створеного їм технічного об'єкта (екологічність, безпека, дизайн).

Ця класифікаційна систематика критеріїв розвитку технічних об'єктів дозволяє розроблювачеві нової техніки cформировать і описати сукупність критеріїв розвитку для класу, що цікавить, технічних об'єктів.

2.2. Закономірності розвитку технічних систем

Важливу роль у підвищенні ефективності творчо-конструкторської діяльності і її результатів при пошуку нових технічних рішень грають знання закономірностей розвитку технічних систем, уміння їх аналізувати й використовувати для виявлення резервів їхнього розвитку, визначення доцільності вдосконалювання або створення принципово нових технічних систем.

Знання закономірностей розвитку техніки допомагає зрозуміти особливості розвитку наступних процесів:

- прогресивну конструктивну еволюцію, тобто зміна функціональної структури системи, принцип певного класу технічних систем і техніки її дії й технічне рішення;

- зміна продуктивності праці й інших критеріїв прогресивного розвитку певного класу технічних систем;

- ріст потреб і відповідних їм функцій технічних систем, їхньої розмаїтості й кількісних характеристик;

- збільшення розмаїтості технічних систем, що мають однакові або близькі функції, а також розмаїтості технічних систем у галузі;

- підвищення складності технічних систем;

- ріст витрат енергії, матеріалів і інформації розраховуючи на одну людину.

Технічні об'єкти (системи), як і біологічні об'єкти, мають аналогічні життєві цикли й етапи свого розвитку.



«Життєвий цикл» технічної системи має характерні етапи, властивим всім системам: 1 — стадія розробки системи; 2 – інтенсивне вдосконалювання системи, її масове застосування; 3 – падіння розвитку системи; 4 – довгий час експлуатації, зберігаючи показники на досягнутому рівні; 5 – моральне старіння системи, заміна її принципово нової. Співвідношення між ділянками «життєвого циклу» технічної системи залежать від ряду факторів: строків розробки нових машин, строків заміни встаткування й т.п.

Прийнято виділяти чотири стадії, що відповідають чотирьом фундаментальним функціям праці й машин по обробці й виробництву матеріальних продуктів.

1-я стадія розвитку - техніка виконує тільки технологічну функцію, що забезпечує зміну матеріального продукту праці, інші функції (енергетичну, керування й планування) виконує людина.

2-я стадія - технологічна й енергетична функції, пов'язані із забезпеченням енергією процесу обробки предмета праці, реалізуються об'єктом, а людина виконує тільки функції керування й планування.

3-я стадія - на об'єкт (машину) покладені функції технологічного, енергетичні й керування процесом обробки предмета праці й потоками енергії, а людина лише планує кількість і якість виробленого продукту.

4-я стадія - всі чотири фундаментальних функції праці реалізуються об'єктом, а людина повністю виводиться з технологічного процесу його участь у виробництві епізодично потрібно на більше високих рівнях планування виробничого процесу, а також на позаштатних операціях налагодження й ремонту технічних пристроїв, устаткування.



2.3. Методологія вибору найкращих проектно-конструкторських рішень

При розробці будь-якого технічного об'єкта розроблювачеві (конструкторові, винахідникові-ентузіастові, студентові або школяру) доводитися вирішувати цілий ряд взаємозалежних завдань по пошуку й вибору найкращого проектно-конструкторського рішення. З найменшими трудовитратами й у більше короткий термін з такою роботою можна впоратися, якщо освоїти й використовувати методологію пошуку й вибору, що визначає методично доцільні етапи розробки, їхній зміст і раціональну послідовність виконання. Ця методологія передбачає розбивку всього процесу пошуку й ухвалення рішення на етапи. На кожному з них вирішуються свої логічно й змістовно самостійні, різноманітні оптимізаційні завдання.



Етап 1. Обґрунтування потреб і вимог до якості виробу.

Етап 2. Вибір фізичних операцій і відповідних технічних функцій.

Етап 3. Вибір функціональної структури технічного об'єкта.

Етап 4. Вибір фізичного принципу дії.

Етап 5. Вибір технічного рішення.

Етап 6. Вибір параметрів технічного об'єкта.

Розглянуті методологічні основи ієрархії рівнів опису ТЕ й відповідні їм завдання вибору будуть використовуватися при вивченні евристичних і алгоритмічних (комп'ютерних) методів і технологій рішення творчих завдань.

Лекція 3. Конструювання. Основні визначення. Види й етапи конструювання. Навчальне конструювання.

3.1. Основні поняття конструювання
Технічна творчість припускає одержання нових результатів в області техніки у вигляді технічних ідей, малюнків, креслень, втілених у реальних технічних об'єктах.

Процес творчості, зокрема технічного, завжди здійснюється поетапно й включає такі процедури:

- усвідомлення протиріччя, створення й обґрунтування ідеї;

- технічну розробку завдання й практичну роботу над ним (проектування й конструювання);

- випробування об'єкта в роботі й оцінку результату творчого рішення.

Перша процедура завершується створенням загального плану, ідеї, задуму рішення завдання (загального принципу дії систем даного типу).

Друга процедура включає проектування й конструювання.

Проектування — розробка й обґрунтування проекту машини, відверненого від речовинної форми. Проектування передує конструюванню і являє собою пошук науково обґрунтованих, технічно здійсненних і економічно доцільних інженерних рішень. Результатом проектування є проект розроблювального об'єкта (тексти, графіки, креслення, розрахунки, моделі й т.д.).

Процес проектування можна представити так:

- науково-дослідний пошук найкращого варіанта рішення технічного завдання;

- формулювання (обґрунтування) технічного завдання;

- технічна пропозиція (аванпроект);

- ескізне проектування;

- технічне проектування;

- робоче проектування.



Конструювання — розробка докладної схеми виконання задуманого об'єкта (системи) і робочих креслень всіх деталей і окремих частин машини.

Конструкція наочно представлена система способів з'єднання й взаємодії частин виробу, а також матеріал, з якого ці частини повинні бути виготовлені. Якщо конструкція є винаходом, тобто новим інженерним рішенням, то її новаторський характер повинен бути підтверджений документально, а відкриття запатентоване.
3.2. Особливості й послідовність навчального

конструювання
Конструювання в навчальному процесі припускає, насамперед, розвиток творчих здатностей учнів в області техніки. Установлено, що творчість учнів має однакову з дорослими психофізіологічну основу: стадії протікання, активність і напруга розумових процесів у творчій діяльності дітей подібні до відповідних моментів у творчості дорослих.

Для з'ясування педагогічного аспекту технічної творчості в процесі конструювання прибігають до уточнення поняття новизни, що може бути об'єктивної або суб'єктивної. У навчальній діяльності важливо, щоб результат творчого рішення був новий для самого учня. Одержуючи продукт праці, що володіє навіть суб'єктивною новизною, учень розвиває свої здатності до творчої діяльності в області техніки.

Процес навчання конструюванню в навчальному закладі завжди пов'язаний з виготовленням певних об'єктів, робота ж конструктора часто закінчується розробкою технічної документації, а виготовлення досвідченого зразка передається в інші руки. Існування продукту праці тільки у свідомості або у вигляді креслення не може задовольнити підлітка або юнака. Для нього сконструювати - значить не тільки зробити креслення, але й виготовити технічний пристрій. Конкретний технічний об'єкт, розроблений і виготовлений учнем, служить не тільки критерієм вірності ідей, розумових і практичних дій по їхній реалізації, але й джерелом нових ідей. Відомо, що технічне мислення й здатності найбільше успішно розвиваються в діяльності, що сполучить творчі й виконавські (практичні) елементи.
3.3. Вибір об'єктів конструювання

Вибір об'єктів ґрунтується на технічних, психологічних і дидактичних вимогах: наявності варіативності в конструкторських рішеннях об'єкта; доступності (для даного періоду навчання) вираження знайденого рішення в графічній формі; посильністі виготовлення й наявності відповідного встаткування й інструмента, політехнічної значимості об'єкта; технологічності; суспільно корисної спрямованості конструювання.

Характер конструкторської діяльності багато в чому визначається видом об'єктів конструювання. У процесі формування конструкторських знань і вмінь вибирають найбільш прості, але широко розповсюджені в сучасному виробництві об'єкти техніки. Це редуктори, різні механізми, пристосування й ін. Вибір цих об'єктів конструювання пояснюється тим, що вони складаються з типових деталей машин (корпусів або стійок, підстав, валів, осей і деталей, розташованих на них: зубчастих коліс, дисків, втулок і т.п.).

При розробці конструкції виробу необхідно дотримувати наступних умов:

- віддавати перевагу простим циліндричним формам у порівнянні з конічні сферичними; уникати гострих кутів, знімаючи фаски, роблячи скруглення; виконувати плавні переходи від однієї поверхні до іншої;

- передбачати однакову й рівномірну товщину стінок виробів; робити припливи, бобышки з метою посилення слабких місць;

- на одній висоті розташовувати поверхні обробки; для полегшення ремонту поверхні тертя виконувати на окремих, легко замінних деталях, а не на корпусах;

- заміняти, де це можливо, механізми із прямолінійним поступально-зворотним рухом більше вигідними механізмами з обертовим рухом;

- уникати відкритих механізмів і передач, містячи їх у корпуси;

- скорочувати обсяг механічної обробки або заміняти її більше продуктивними способами обробки без зняття стружки;

- розробляти спочатку окремі деталі, що входять у складальні одиниці, а потім корпусні деталі;

- заощаджувати дорогі й дефіцитні матеріали, застосовуючи їхні повноцінні замінники;



- дотримувати вимог технічної естетики, надаючи машинам стрункі архітектурні форми, поліпшувати зовнішню обробку машини.
Лекція 4. Методи навчання конструюванню.

4.1. Методи навчання конструюванню
Маніпулятивний метод. Суть цього методу в тім, що технічний пристрій конструюється в процесі виготовлення його спрощеного макета. Він дозволяє сконцентрувати розумові зусилля на рішенні конструкторського завдання до її графічного оформлення. При графічному оформленні витрачаються значні сили, щоб передати думку за допомогою креслення або малюнка. Маніпулятивный метод звільняє від цих зусиль для рішення властиво конструкторського завдання. При цьому для полегшення розробки й уточнення просторових форм деталей звертаються до легко оброблюваних матеріалів: пластиліну, картону, паперу, пластмасам. Виготовивши макет, уточнюють ескізи й, продовжуючи конструювання, вносять зміни й доповнення. Макет служить важливим орієнтиром для уточнення форми й розмірів як окремих деталей і вузлів, так і об'єкта в цілому.

Самостійна робота учнів. Основний вид самостійної роботи учнів - виконання технічного завдання на моделювання або конструювання. При цьому учнем доводиться самостійно працювати з технічною літературою, вирішувати конструкторські, технологічні й організаційні завдання, виконувати ескізи, креслення, схеми, робити різного роду розрахунки, виготовляти деталі й збирати з них технічний пристрій або модель, випробовувати їх у роботі й вносити корективи.

Підведення підсумків. Після кожного практичного заняття необхідно аналізувати результати роботи учнів: виявляти відступи від намічених планів, установлювати причини й визначати шляхи усунення недоліків, вносити корективи в план роботи. Наприкінці навчального року формою підведення підсумків роботи може бути участь кружковців у масових заходах - змаганнях, виставках, показових виступах і т.д.
4.2. Методи й прийоми рішення конструкторських завдань
Метод аналогії використання при конструюванні відомих конструкцій, форм, процесів, матеріалів і т.п., що існують у суміжних областях техніки, науки або в природі. Використання аналогів найбільше часто здійснюють за допомогою наступних прийомів: імітації, псевдоморфизації, масштабної зміни розмірів і ін.

Імітація — додання новому технічному об'єкту форми, кольору, зовнішнього вигляду за аналогією з яким-небудь уже відомим об'єктом.

Псевдоморфизація виконання технічного об'єкта у формі іншого об'єкта зовсім іншого призначення (наприклад, кулькову ручку роблять у вигляді мисливської рушниці, відбійного молотка й т.д.).

Масштабна зміна розмірів — збільшення (гіперболізація) або зменшення розмірів відомих технічних об'єктів з метою одержання нового ефекту. Для одержання однотипних машин з різною продуктивністю змінюють лінійні розміри, причому найчастіше - довжину, зберігаючи форму й розміри поперечного переріза колишніми. Так конструюють головним чином роторні машини, продуктивність яких пропорційна довжині ротора, наприклад, шестеренні й лопатеві насоси, вальцьові машини, мішалки.

Метод об'єднання припускає при створенні нової конструкції застосування складальних одиниць або їхньої групи, запозичених з інших, уже відомих конструкцій. Можливо кілька варіантів об'єднання.

Інтеграція — одержання нового об'єкта шляхом об'єднання двох або декількох елементів самостійного призначення так, що вони повністю або частково включаються один в іншій. Наприклад, при об'єднанні насоса й форсунки можна одержати агрегат для подачі строго певної кількості палива в циліндр двигуна внутрішнього згоряння.

Аглютинація — приєднання до основного технічного об'єкта іншого, котрий може й не мати самостійного призначення.

Агрегатування — створення конструкції на основі геометричної й функціональної взаємозамінності окремих агрегатів і складальних одиниць, які обособлене монтуються на одній загальній базовій деталі: корпусі, рамі, станині й т.п. При цьому з'являється можливість паралельно проектувати окремі складальні одиниці машин силами спеціалізованих груп конструкторів. Так організоване виготовлення редукторів, гальм, гідро- і пневмоапаратури й інших складальних одиниць, що входять у машини різного призначення. В умовах швидкої зміни моделей агрегатування є найбільш прогресивним методом конструювання. Різновидом агрегатування є використання базового агрегату й модульних елементів.

Резервування — збільшення кількості ненадійних однотипних складальних одиниць і елементів в об'єкті для підвищення його надійності. Наприклад, на теплових електростанціях у котельнях ставлять резервні насоси, які включаються в роботу у випадку зупинки або виходу з ладу основних.

Компаундирування — це паралельне з'єднання машин або агрегатів з метою збільшення загальної потужності або продуктивності установки. Машини, що з'єднуються, установлюють або поруч як незалежні агрегати (двигуни на літаках і судах), або зв'язують один з одним синхронізуючими, транспортними й іншими пристроями (паралельна установка машин-знарядь групами в автоматичних лініях, робочі кліті в прокатних станах і ін.).

Мультиплікація робочих органів і робочих позицій дозволяє збільшити кількість одночасно оброблюваних деталей, поверхонь і ін.

Метод секціонування — дроблення технічного об'єкта на секції, осередки, блоки, ланки з метою одержання нових об'єктів набором різної кількості цих секцій і т.п., забезпечення взаємозамінності, зручності в експлуатації й ремонті.

Метод модифікування це перебудова машини для пристосування її до інших умов роботи або до випуску нової продукції без зміни основної конструкції. Наприклад, модифікування машини для роботи в різних кліматичних умовах зводиться переважно до заміни матеріалів: для машин, що працюють у жаркому й вологому кліматі, застосовують корозійно-стійкі сплави, в арктичному - морозостійкі матеріали й т.п.

Уніфіковані ряди служать для утворення ряду похідних машин різної потужності або продуктивності шляхом зміни числа головних робочих органів і застосування їх у різних сполученнях. Такі ряди називають сімейством, гамою або серією машин. Прикладом є створення рядів чотиритактних двигунів внутрішнього згоряння на основі уніфікованої циліндрової групи й частково уніфікованої шатунно-поршневої групи. Слід зазначити, що винахідники й раціоналізатори широко застосовують при рішенні технічних завдань методи трансформації (механічної, гідравлічної, пневматичної) і комбінування. При комбінуванні можлива перестановка деталі, складальної одиниці або механізму з одного місця на інше в межах одного технічного об'єкта або перенесення елемента з одного технічного об'єкта на іншій. Наприклад, сервомеханізм, призначений для регулювання гідротурбін, установлюють на тракторах, автомобілях і інших транспортних машинах для полегшення керування.
Лекція 5. Класифікація конструкторських завдань. Відбір завдань на конструювання й вимоги до виготовлених пристроїв.

5.1. Класифікація конструкторських завдань

Конструкторські завдання залежно від загальної мети діяльності класифікують у такий спосіб:

- завдання на моделювання - створення об'єкта по вже відомому або по малюнку, кресленню, схемі, ескізу;

- завдання на доконструювання - доробка або пошук відсутньої ланки (вузла) технічного пристрою;

- завдання на вдосконалення або переконструювання - внесення конструктивних змін для поліпшення окремих показників роботи технічного пристрою;

- завдання на конструювання за технічним завданням або власним задумом.

Конструкторові доводиться вирішувати завдання, по суті справи, на кожному етапі процесу конструювання технічного пристрою (частки конструкторські завдання). Наприклад, на етапі «Розробка ескізного проекту» вирішують завдання по складанню ескізних начерків частин пристрою, по їхньому аналізі й вибору раціонального варіанта.
5.2. Відбір завдань на конструювання й вимоги

до пристроїв
При відборі технічних завдань на конструювання до них висувають наступні вимоги: органічний зв'язок завдань із досліджуваним матеріалом; реальність змісту; коротке й чітке формулювання умови; доцільність виконання завдань і практична потреба в даній конструкції; посильність виконання; облік здатностей і можливостей учнів, а також наявності матеріалу й устаткування в навчальних майстернях.

Важливе значення мають строки виконання завдань. Кожне завдання повинне бути доведене до кінця. Якщо технічний пристрій досить складне, то доцільно конструювання й виготовлення його вести ланками по двох-трьох людини з поділом праці. Але при цьому важливо, щоб кожна складальна одиниця (вузол) складного пристрою була сконструйована й виготовлена однією особою.

Розглянемо технічні вимоги до проектованих конструкцій.

1. Відповідність конструкцій деталей їхньому функціональному призначенню й умовам роботи забезпечується конфігурацією, розмірами й взаємним розташуванням елементів.

2. Умовою міцності є обмеження робочих напруг у навантажених перетинах у межах що допускаються. Воно забезпечується правильним вибором конструкційних матеріалів, їхньою термообробкою, вибором доцільної форми перетинів і встановленням розрахункових розмірів конструкцій. Обмеження прогину й кутів повороту в перетинах у межах припустимих значень є умовою твердості пристрою. Однак завищений запас міцності й зайва твердість конструкції не припустимі.

3. При конструюванні варто вибирати такий матеріал, що забезпечує необхідну міцність, твердість, зносостійкість і оброблюваність. Разом з тим конструкційний матеріал повинен бути недорогим. Вибір матеріалу пов'язаний з конструктивним оформленням деталей, що визначають способи одержання заготівель. Марку матеріалу необхідно вибирати з урахуванням аналізу умов роботи деталей, характеру сприйманих ними навантажень, а також виду напруг, що виникають у навантажених перетинах і на окремих поверхнях деталей.

4. У процесі конструювання повинна вирішуватися проблема економії матеріалу в результаті зменшення припусків, раціонального використання відходів, зменшення шлюбу й т.п. Зменшення маси деталей - важливий засіб економії матеріалу. При конструюванні технічних пристроїв потрібно прагнути до зменшення їхньої маси й габаритів (обсягу), але без зниження надійності й інших якостей.

5. Велике значення має конструктивна простота пристрою. Вона виражається у відсутності зайвих деталей і механізмів, наявність яких не обумовлюється функціональним призначенням і умовами роботи технічного пристрою.

6. У ході конструкторської роботи варто враховувати вимоги безпеки праці, прагнути полегшити операції керування. Всі рухливі частини пристрою, що представляють небезпеку для обслуговуючого персоналу, повинні мати огородження. Конструкція повинна забезпечувати можливість монтажу й демонтажу окремих вузлів без їхнього розбирання й демонтажу сусідніх вузлів, а компонування агрегатів, вузлів і механізмів - зручний доступ до них для виконання операцій технічного відходу (регулювання, очищення, огляду, змазування й ін.).

7. У процесі конструювання необхідно прагнути до того, щоб створювані пристрої були гарні, сучасні, не погіршуючи при цьому їхні експлуатаційні якості. Конструктор повинен уміти розробляти просторовий малюнок майбутнього пристрою в декількох варіантах, вирішуючи одночасно питання колірного оформлення, і виготовляти модель технічного пристрою, дотримуючи всіх основних вимог, пропоновані до технічних об'єктів.



Лекція 6. Діалектика розвитку методів пошуку рішень технічних протиріч.

6.1. Сутність і природа технічних протиріч

У процесі формулювання ідеального кінцевого результату деякі показники якості можуть бути або суперечливими по відношенню друг до друга, або один з них може бути суперечливий стосовно цілої групи показників. У цьому випадку має місце так зване технічне протиріччя, що складається в тім, що поліпшення одного показника викликає погіршення іншого показника.

При рішенні ряду завдань виявлені технічні протиріччя виявляються недостатніми для знаходження шляху й способу їхнього дозволу. У цих випадках аналіз причин виникнення технічних протиріч варто поглибити й перенести на розкриття їхньої фізичної сутності. Інакше кажучи, варто виявити й сформулювати фізичні протиріччя, які забезпечують більше високий якісний рівень рішення завдання.

Технічні протиріччя виникають і виявляються на всіх етапах життєвого циклу технічного об'єкта: у процесі його розробки й проектування, виготовлення й налагодження, експлуатації й модернізації.

Технічні протиріччя умовно підрозділяються на зовнішні й внутрішні.

Зовнішні протиріччя обумовлені невідповідністю властивостей і параметрів технічного об'єкта, умовам його виготовлення й нормального функціонування в процесі взаємодії з людиною й навколишнім середовищем. Внутрішні протиріччя обумовлені невідповідністю структури й складу конструктивного виконання технічного об'єкта його функціональному значенню.

Розрізняють шість наступних джерел виникнення технічних протиріч.

1. Протиріччя між технічним об'єктом і людиною, що управляє цим об'єктом (оператором) або експлуатує його (користувачем).

2. Протиріччя між технічним об'єктом і середовищем його функціонування через невідповідність функціональних параметрів його конструктивного виконання з параметрами навколишнього середовища.

3. Протиріччя між технічним об'єктом і його виготовлювачем через конфлікт між предметом праці й виробничим працівником.

4. Протиріччя між технічним об'єктом і виробничим середовищем.

5. Протиріччя між цілим (конструктивним виконанням, системою) і частиною (компонентом, елементом, підсистемою) технічного об'єкта

6. Протиріччя між змістом і формою компонентів виконання технічного об'єкта, суть якого укладена в діалектичному взаємозв'язку окремих компонентів.



    1. Типові прийоми дозволу технічних

протиріч і евристичні підходи до їхнього вибору

Типові прийоми — це взяті з технічної літератури, з науково-технічних журналів і патентних фондів найбільше що часто зустрічаються в проектно-конструкторській практиці прийоми, розроблені вченими, інженерами, винахідниками минулих і нинішніх поколінь.

Типові прийоми звичайно не містять прямої й однозначної вказівки, яким образом перетворювати прототип, а є своєрідною підказкою, що полегшує розроблювачеві в рішенні завдання, але аж ніяк не гарантує успіх її рішення. Різні люди по-різному знаходять нові, більше ефективні технічні рішення: одним це вдається зробити інтуїтивно, інші йдуть до них трудомістким шляхом застосування методу «проб і помилок», треті - прибігають до використання типових прийомів.

У ряді бібліографічних джерел убачається спроба класифікації безлічі типових прийомів шляхом їхньої розбивки на укрупнені групи по якихось загальних ознаках. Однак набір таких ознак випадковий і досить суб'єктивний, що не дозволяє представити всю сукупність типових прийомів у вигляді єдиної ієрархічної структури. При такому підході із усього безлічі реально існуючих і можливих типових прийомів перетворення компонентів субстанції технічних об'єктів можна виділити наступні п'ять груп:


  1. прийоми перетворення форми речовини;

  2. прийоми перетворення змісту речовини;

  3. прийоми перетворення енергії;

  4. прийоми перетворення інформації;

  5. комплексні енерго-інформаційно-речовинні прийоми, що базуються на використанні нових технологій і способів виготовлення, транспортування й застосування технічних об'єктів.

Існує два підходи до вибору з відомого набору (банку) типових прийомів дозволу технічних протиріч найбільш доцільного (ефективного) прийому: евристичний і алгоритмічний.

Евристичний підхід до відбору й переробки найціннішої інформації базується на використанні унікальних і специфічних властивостей нашого головного мозку.

При евристичному підході до вибору типових прийомів дозволу технічних протиріч розроблювач (студент, винахідник, конструктор) спочатку «власним розумінням» або з використанням евристичних методів пошуку нових ідей вибирає доцільну групу типових прийомів, а по суті, шлях рішення завдання, а потім аналогічним образом знаходить у рамках цієї групи один із самих «сильних» прийомів.



Алгоритмічний підхід до вибору типових прийомів дозволу технічних протиріч передбачає виконання ряду пошукових операцій по заздалегідь розробленому алгоритмі (правилу).

    1. Методи й прийоми пошуку найкращих творчо-конструкторських рішень

Сучасні методи пошуку нових рішень дозволяють раціоналізувати різні сторони пошукової діяльності. Всі відомі методи рішення творчих завдань можна умовно розділити на дві більші групи по ознаці домінування в них евристичних (інтуїтивних) або логічних процедур і відповідних їм правил діяльності.

Перша група - це евристичні (інтуїтивні) методи, які опираються на активізацію творчої діяльності людини й розвиток його творчих здатностей на основі розвитку інтуїтивних процедур діяльності, фантазії, аналогій і ін. У цю групу входять: метод проб і помилок, метод контрольних питань, «мозковий штурм», синектіка, морфологічний аналіз, асоціативні методи й ін.

Друга група методів заснована на використанні оптимальної логіки аналізу технічного або іншого вдосконалого об'єкта, закономірностей його розвитку. Тут пропонують логічні правила аналізу й синтезу, порівняння, узагальнення, класифікації, індукції, дедукції й т.д. Це раціональні (логічні) методи рішення творчих завдань. До них ставляться: алгоритм рішення винахідницьких завдань (АРВЗ), функціонально-вартісний аналіз, функціонально-фізичний метод конструювання й т.д.

Всі ці методи досить добре розроблені й можуть використовуватися як окремим фахівцем, так і спеціально формованим і навченим творчим колективом (наприклад, функціонально-вартісної аналіз, синектіка й ін.).

Удосконалювання методів пошуку нових ідей і рішень (як в області техніки, так і поза нею) триває, тому що потреба, попит на методи ростуть разом з розвитком світової економіки. Наприклад, застосування ЕОМ значно розширило можливості багатьох методів.

Але не менш важливим фактором є творчий розвиток і саморозвиток людини в процесі навчання методам рішення творчих завдань.

Лекція 7. Методи інтуїтивного пошуку рішень.

7.1. Евристичні методи рішення завдань

Сучасна науково-технічна революція, характерною рисою якої є бурхливий розвиток науки, техніки й виробництва, ввійшла в суперечність зі старими малопродуктивними способами мислення й пошуку нових рішень, що привело до створення евристики. Під терміном «евристика» розуміється певна сукупність логічних прийомів і методичних правил теоретичного дослідження й відшукування істини, які використовуються в умовах неповноти вихідної інформації й не вимагають чіткої програми керування процесом рішення завдання.

Науково-технічна революція вивела питання про методологію творчості в ряд найважливіших у сучасній науці, залучила до нього увага й сили величезної кількості фахівців різного профілю. У цей час сформувалися термінологія й деякі основні поняття методології творчості.

Ціль — бажаний результат діяльності особи або колективу в межах деякого наміченого часу.

Евристичне (методологічне) правило — це елементарна одиниця методологічних засобів, що містить наказ дії, дозвіл його, або заборона. Кілька елементарних правил, об'єднаних для досягнення певної мети, являють собою евристичний прийом - наступний щабель методологічних засобів.

Коротка вказівка (приписання) того, які перетворення в даній технічній системі можна провести для одержання нового рішення, досягнення поставленої мети, називається евристичним прийомом.

Прийом, розвиваючись, перетворюється в метод, тобто спосіб досягнення якої-небудь мети, рішення конкретного завдання, сукупність прийомів або операцій практичного або теоретичного освоєння (пізнання) дійсності.

Операцією називається дія, спрямоване на досягнення певної мети. Воно може бути як простим, дією, що розчленовується не, так і складним, що розчленовується на ряд більше простих дій. Існує також поняття процедура. Це сукупність вказівок про порядок виконання всіх операцій, що приводять до досягнення певної мети.

Евристичний метод містить один або кілька методологічних прийомів, викладених з дотриманням цілеспрямованої впорядкованості дій, що пропонуються.

Подальшим щаблем розвитку методологічних засобів є методика. Це метод, збагачений цілеспрямованими керівними принципами. Структура методики містить кілька принципів і впорядкованих методологічних правил.



Методологія — наука (навчання) про методичні засоби. Нові фізичні ефекти і явища, нові матеріали в руках досвідчених розроблювачів стають невичерпним джерелом нових технічних ідей у всіх областях техніки.

Інтуїція — безпосереднє збагнення істини (без усякого логічного обґрунтування в умовах неповноти вихідної інформації про об'єкт), засноване на проникливості, інтелектуальному чутті й освіченості людини. Саме в силу цієї властивості інтелекту, деяким людям у процесі розробки нового технічного об'єкта або проекту вдається знайти найбільш раціональне й краще із кращих рішення за рахунок власної інтуїції.
7.2. Метод проб і помилок

Методом проб і помилок (Мпіп) винахідники користувалися й користуються при рішенні найрізноманітніших технічних завдань. Суть його полягає в тім, що винахідник при пошуку рішення завдання перебирає всілякі варіанти й серед них знаходить той, котрий задовольняє поставленим вимогам.

Цей метод має досить міцна підстава — наочно-діюче мислення. Історичний досвід показує, що метод досить продуктивний, але продуктивність його низькоефективна, так на рішення одного тільки винахідницького завдання може піти все життя винахідника, а часом і цього мало - для рішення завдання потрібний досвід цілого покоління. Метод рішення творчих завдань у всіх областях людської діяльності залишався той самий - метод проб і помилок, або метод «тика». Приклади тому - історії відкриттів і винаходів.

Так, вирішувати завдання методом проб і помилок просто: не потрібно ні правил, ні формул. Але одержати сильну відповідь, використовуючи цей метод, дуже важко. За простоту (точніше - за примітивність) методу доводиться платити втратами часу, нескінченними пробами, відсутністю якої б те не було гарантії, що відповідь, зрештою, буде отриманий.

В умовах науково-технічного прогресу, коли бурхливо розвивається техніка й успіх будь-якої справи залежить від реалізації нових ідей, не можна покластися на настільки мало гарантуючий успіх метод. Потрібні більше діючі методи. Але це не виходить, що метод «проб і помилок» потрібно вилучити з арсеналу винахідників. Досвід показує, що його основні риси тією чи іншою мірою проявляються майже у всіх сучасних методах пошуку рішень творчих завдань.



7.3. Метод контрольних питань

Суть цього методу складається у використанні при пошуку рішень творчих завдань списку спеціально підготовлених питань. Винахідник відповідає на них і у зв'язку з ними аналізує своє завдання. Список контрольних питань - це коротка пам'ятка винахідникові й раціоналізаторові. Деякі списки містять тільки короткі рекомендації, в інших є й те й інше. Іноді використовують не один, а кілька списків, які застосовують у певній послідовності.

Список Ейлоарта містить наступні позиції.

1. Перелічити всі якості й визначення передбачуваного винаходу. Змінити їх.

2. Сформулювати завдання ясно. Спробувати нові формулювання. Визначити другорядні завдання й аналогічні завдання. Виділити головні.

3. Перелічити недоліки наявних рішень, їхні основні принципи, сформулювати нові пропозиції по їхньому усуненню.

4. Накидати фантастичні, біологічні, економічні, молекулярні й ін. аналогії.

5. Побудувати математичну, гідравлічну, електронну, механічну й іншу моделі (вони точніше виражають ідею, чим аналогії).

6. Спробувати різні види матеріалів і енергії: газ, рідина, тверде тіло, піну, пасту й ін.; тепло, магнітну енергію, світло, силу удару й т.п.; різні довжини хвиль, поверхневі властивості та ін., перехідні стани - замерзання, конденсацію й т.п.

7. Установити варіанти, залежності, можливі логічні збіги.

8. Довідатися думка деяких зовсім необізнаних у даній справі людей.

9. Улаштувати групове обговорення, вислухуючи будь-які ідеї без усякої критики.

10. Спробувати «національні» рішення: хитре шотландське, всеосяжне німецьке, марнотратне американське, складне китайське й ін.

11. Спати із проблемою, іти на роботу, гуляти, їхати, пити, є, грати в теніс - усе з нею.

12. Бродити серед стимулюючої обстановки (смітник лома, технічні музеї, магазини дешевих речей), пробігати журнали, комікси.

13. Накидати таблицю цін, величин, переміщень, типів матеріалів і т.п. різних рішень проблеми або її частин, шукати проблеми в рішеннях або нові комбінації.

14. Визначити ідеальне рішення, розробляти інші можливі.

15. Видозмінити рішення проблеми з погляду часу (скоріше або повільніше), розмірів, в'язкості й т.п.

16. В уяві «залізти» усередину механізму.

17. Виявити й виключити з подальшого обговорення альтернативні варіанти рішення проблеми, що ведуть убік від траєкторії пошуку кращого рішення.

18. Кого й чому цікавить розв'язувана проблема?

19. Хто придумав це перший? Історія питання. Які хибні тлумачення цієї проблеми мали місце?

20. Хто ще вирішував цю проблему? Чого він домігся?

21. Визначити загальноприйняті граничні умови й причини їхнього встановлення.


  1   2   3   4


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка