TIỂU LUẬN nhận thức phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật

TRẦN HUY CƯỜNG NHẬN THỨC PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO KHOA HỌC KỸ THUẬT (TIỂU LUẬN PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO KHKT) TP HCM - 2006 -1- LỜI NÓI ĐẦU Đứng trước ngưỡng cửa công nghiệp hóa – đại hóa mà đất nước bước xây dựng với phát triển chòng mặt thời đại ngày thời đại kỹ thuật cao, tự động hóa, người để phục vụ “kinh tế hàng hóa” mãi bị bốc lột, để đất nước giàu mạnh người phải tự nâng cấp lên tầm tầm “kinh tế tri thức” Vì đất nước suốt trình dài phát triển lại phát minh, sáng chế giới công nhận Có phải không thông minh, kiến thức kém? Không, chứng đứng đầu thi kiến thức phổ thông giới Vậy nguyên nhân đâu? Đó giáo dục trọng đến việc giáo dục theo kiểu học công nghệ, làm việc theo khuôn mẫu, bắt chước mà phá cách, tự Đó chưa trọng đến việc giáo dục để “phát triển”, mà rèn luyện sáng tạo vấn đề quan trọng việc giáo dục “phát triển” mà lãng quên, thiết nghó việc cần quan tâm nhiều giáo dục Khả sáng tạo người có, dó nhiên người có mức độ sáng tạo khác Mặc dù vậy, cải thiện khả sáng tạo thông qua trình rèn luyện khả sáng tạo phương pháp cho sáng tạo trở thành thói quen, thành kỹ người Có nhiều phương pháp để rèn luyện sáng tạo, tiểu luận người nghiên cứu tận tình hướng dẫn Thầy Thái Bá Cần với nổ lực thu thập, tổng hợp tài liệu xin giới thiệu số phương pháp rèn luyện sáng tạo có hiệu cao Tiểu luận bao gồm chương, chương đầu trình bày nhận thức người nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật, chương cuối toán ứng dụng lý thuyết lý thuyết giải toán sáng chế để cải tiến máy vi tính phù hợp với nhu cầu ngày khắc khe người sử dụng tiện lợi, đa năng, mạnh mẽ, có cá tính… -2- Chương NHẬN THỨC CÁC THỦ THUẬT SÁNG TẠO CƠ BẢN 1.1 CÁC THỦ THUẬT SÁNG TẠO CƠ BẢN Thủ thuật thao tác tư đơn lẻ, hướng mà người giải cần suy nghó thể chổ đơn giản, tương đối độc lập, thường sử dụng phù hợp với quy luật phát triển hệ thống Cần hiểu lời phát biểu thủ thuật theo nghóa rộng, nghóa khái quát cách biện chứng – hệ thống cộng với trí tưởng tượng sáng tạo Không nên hiểu thủ thuật cách gò bó, cứng nhắc theo ngôn từ phát biểu thủ thuật Có tổng cộng 40 thủ thuật sáng tạo tuỳ theo toán mà ta dựa vào bước sau để tìm thủ thuật phù hợp : Bước : Chọn đối tượng tiền thân Bước : So sánh đối tượng cho trước với đối tượng tiền thân Bước : Tìm “Tính mới” A1 A2 Bước : Trả lời câu hỏi “Nhờ thủ thuật nào, người giải biến đổi đối tượng tiền thân thành đối tượng cho trước” Bước : Lặp lại bước từ đến để tìm thêm thủ thuật có từ đối tượng cho trùc Bước : Sắp xếp thủ thuật cách lôgích, phản ánh trình suy nghó để có đối tượng cho trước Các nhu cầu người Các chức cần có Cấu trúc hệ thống Các thủ thuật Các nguồn dự trữ Các kiến thức Thời gian -3- 1.2 NHẬN THỨC CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU Các thủ thuật có vai trò phương pháp luận sáng tạo vai trò chữ ngôn ngữ, nguyên tố hóa học hóa học…do thủ thuật tổ hợp lại với tạo nên ý tưởng sáng tạo phức tạp, hiệu Các thủ thuật dùng độc lập, dùng theo tổ hợp sức mạnh thủ thuật tăng lên dùng hệ thống thủ thuật phận hợp thành ARIZ nói riêng TRIZ nói chung Trong 40 thủ thuật sáng tạo có thủ thuật “ngược nhau” có thủ thuật dường chứa đựng thủ thuật khác, xem xét giải toán ta gặp trường hợp giải pháp nhìn từ hướng ta thấy phải dùng thủ thuật A, nhìn từ hướng khác lại thấy phải dùng thủ thuật B… Sở dó thủ thuật không xác thực khách quan vận động theo qui luật biện chứng, vật tượng thống mặt đối lặp không tách rời Các thủ thuật mặt phản ánh tính biện chứng giới khách quan, mặt khác giúp hình thành kỹ suy nghó biện chứng người học để giải toán thực tế, cụ thể Do vậy, không nên băn khoăn cứng nhắc văn phát biểu thủ thuật, tính biện chứng chúng Vấn đề cốt lõi cách sử dụng thủ thuật sáng tạo trả lời câu hỏi “Nhờ thủ thuật nào, ta biến đổi đối tượng tiền thân thành đối tượng cho trước” trình tìm tính mới, trình lập lập lại nhiều chừng giúp ta tìm nhiều thủ thuật chứng qua tìm nhiều lời giải So sánh để tìm tính A1 A2 Bằng cách trả lời câu hỏi : “Thủ thuật để từ A1 đưa A2” Từ thủ thuật sáng tạo ta tiến đến phương pháp sáng tạo Phương pháp tập hợp định số thủ thuật bản, sử theo thứ tự định, gồm nhiều bước hay nhiều giai đoạn để giải loại toán định Thông thường phương pháp xây dựng dựa sở số kết luận tiền đề liên quan đến sáng tạo Sau phương pháp mạnh, tiêu biểu giúp hệ thống toán theo quy luật phát triển cách khách quan -4- Chương NHẬN THỨC CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC HÓA TƯ DUY 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC HÓA TƯ DUY Phương pháp thường sử dụng để giải định phương pháp thử sai, nhiên dùng phương pháp việc tìm lời giải thường diễn cách mò mẫm Để khắc phục nhược điểm dùng phương pháp tích cực hóa tư để làm tăng số lượng ý tưởng phát đơn vị thời gian, nghóa tăng suất phát ý tưởng khắc phục tính ì tâm lý Các phương pháp thích hợp để giải toán cần nhiều lời giải đa dạng, đơn giản không thích hợp cho toán đòi hỏi tư duy, sáng tạo cao 2.1.1 Phương pháp đối tượng tiêu điểm : Phương pháp phát ý tưởng nhờ chuyển giao dấu hiệu đối tượng thu thập cách tình cờ, ngẫu nhiên cho đối tượng tiêu điểm cần cải tiến giáo sư F Kunze đưa C.Waiting hoàn thiện Phương pháp gồm bước sau : Bước : Chọn đối tượng tiêu điểm Bước : Chọn – đối tượng ngẫu nhiên lập danh sách dấu hiệu đối tượng Bước : Kết hợp dấu hiệu danh sách với đối tượng tiêu điểm Bước : Phát ý tưởng liên tưởng tự dựa kết hợp Bước : Đánh giá lựa chọn ý tượng có tính khả thi 2.1.2 Phương pháp phân tích hình thái : Phương pháp nhằm đưa nghiên cứu tất phương án cách hệ thống nguyên tắc, việc phân đối tượng thành phần sau đa dạng hóa chúng kết hợp chúng lại nhằm chọn phương án bất ngờ, độc đáo mà bỏ quên phương pháp thử – sai Phương pháp F Zwicky đưa năm 1942 bào gồm giai đoạn sau : Giai đoạn : Phát biểu toán cách xác Giai đoạn : Xác định phận – chức đối tượng Giai đoạn : Liệt kê hình thái phận – chức Giai đoạn : Lập công thức hình thái Giai đoạn : Phân tích, đánh giá lựa chọn phương án khả thi 2.1.3 Phương pháp câu hỏi kiểm tra : -5- Phương pháp giúp người giải vấn đề không sa đà vào hướng suy nghó quen thuộc mà quên hướng giải khác có, câu hỏi kiểm tra cho lời khuyên sử dụng thủ thuật, phương pháp, gợi ý, kinh nghiệm sáng tạo Tuy nhiên lónh vực khác đòi hỏi danh sách câu hỏi kiểm tra khác nhau, thực tế có nhiều danh sách câu hỏi kiểm tra, điển hình có danh sách câu hỏi kiểm tra đánh giá có hiệu cao : Dùng cho lónh vực sáng chế A Osborn (1953) Dùng cho lónh vực sáng chế T Eiloart (1969) Dùng để giải tập toán học G Polya (1945) 2.1.4 Phương pháp não công : Phương pháp A Osborn đưa năm 1938 với mục đích thu thật nhiều ý tưởng giải toán cách làm việc tập thể Phương pháp chia tập thể thành hai nhóm phát ý tưởng đáng giá ý tưởng để hai nhóm khắc phục nhược điểm nhau, bao gồm giai đoạn sau : Giai đoạn : Phân nhóm Giai đoạn : Phát ý tưởng tự do, thoải mái Giai đoạn : Phân tích, đánh giá ý tưởng Giai đoạn : Chọn lời giải khả thi 2.1.5 Phương pháp sử dụng phép tương tự : Phương pháp W Gordon đưa năm 1952 giải vấn đề dựa sở “kết hợp yếu tố khác nhau, không dính dáng với nhau”, nhóm người có ngành nghề khác nhau, tập hợp lại với mục đích cố gắng giải cách sáng tạo toán việc luyện tập không hạn chế trí tưởng tượng kết hợp yếu tố không liên quan với nhau, trình thực trải qua giai đoạn sau : Giai đoạn : Thành lập nhóm Giai đoạn : Luyện tập sử dụng phép tương tự Giai đoạn : Giải toán Giai đoạn : Đánh giá định với kết thu -6- 2.2 NHẬN THỨC CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU Các phương pháp tích cực hóa tư giúp giải vấn đề cần đa dạng đơn giản khắc phục tính ì tâm lý mò mẫm việc tìm lời giải qua tiết kiệm thời gian kinh tế Ngoài còn công cụ hệu việc luyện tập trí tưởng tượng lứa tuổi Phương pháp đối tượng tiêu điểm hiệu việc khắc phục tính ì tâm lý thu thập dấu hiệu mang tính ngẫu nhiên cho nhiều lời giải khác qua việc phát ý tưởng không bị gò bó Phương pháp dơn giản lónh hội nhanh sau 2-3 lần luyện tập Thích hợp việc nhanh chóng tìm ý tưởng mẫu mã đồ dùng, hàng hóa , đồ chơi… Phương pháp phân tích hình thái khắc phục nhược điểm bao quát hết phép thử có phương pháp thử – sai, tránh việc để lọt lời giải Phương pháp thích hợp cho việc giải toán mang tính chất chung, tổng quát hệ thống thiết kế kết cấu, tổ chức, bố cục … Phương pháp câu hỏi kiểm tra sử dụng giai đoạn đầu đặt vấn đề giải toán không đòi hỏi mức độ phức tạp cao Các tác giả danh sách đưa câu hỏi rút từ kinh nghiệm thực tế giải toán nhiều người nên có hiệu tốt suy nghó tự phát khắc phục thiếu bao quát bỏ lọt lời giải phương pháp thử – sai Phương pháp não công khắc phục tính ì tâm lý để có nhiều lời giải đa dạng, thông thường người giàu trí tưởng tượng yếu mặt phân tích, đánh giá ngược lại, phương pháp não công giúp khắc phục nhược điểm giúp phát huy tối đa khả người, thường sử dụng để giải toán không đòi hỏi độ xác cao sâu chuyên môn vấn đề lập dự án, thiết kế, kinh tế, quảng cáo… Phương pháp sử dụng phép tương tự có phần dựa phương pháp não công, tận dụng hai khả sau để khắc phục tính ì tâm lý cách dùng nhóm người giải : Tạo không phương pháp mà tập hợp phương – phép tương tự Phương pháp khác với phương pháp luyện não công chổ, họ nhóm chuyên nghiệp, huấn luyện đặc biệt tích luỹ kinh nghiệm cần thiết phương pháp luận giải toán sáng chế -7- Chương NHẬN THỨC LÝ THUYẾT GIẢI CÁC BÀI TOÁN SÁNG CHẾ 3.1 LÝ THUYẾT GIẢI CÁC BÀI TOÁN SÁNG CHẾ Có thể dễ dãng nhận thấy tất toán giống độ khó cách giải, toán có mức độ khó cao ta vận dụng Lý thuyết giải toán sáng chế để tìm lời giải thích hợp Tác giả TRIZ G S Altsuller xây dựng sơ đồ khối TRIZ để giải toán kỹ thuật cụ thể, theo toán thuộc dạng chuẩn không chuẩn Nếu thuộc dạng chuẩn (đã giải rồi) sử dụng kho thông tin để tìm lời giải Nếu toán không chuẩn người giải phải sử dụng “Algôrit giải toán sáng chế” viết tắt ARIZ ARIZ đưa vào năm 1959, gọi ARIZ-59 Từ đến sau ARIZ cải tiến hoàn thiện để phục vụ tốt cho nhà sáng chế, đến ARIZ-85 có giai đoạn với 38 bước cụ thể sau : Nếu toán chuẩn Nếu chưa thỏa lời giải Giai đoạn (9 bước) Giai đoạn (6 bước) Giai đoạn (8 bước) Giai đoạn (7 bước) Giai đoạn (3 bước) Nếu không thu lời giải Rút kinh nghiệm sáng tạo Giai đoạn (2 bước) Giai đoạn (3 bước) Sơ đồ khối ARIZ – 85 Giai đoạn (9 bước): Phân tích tình xuất phát Giai đoạn (6 bước): Phân tích toán Giai đoạn (8 bước): Phân tích mô hình toán Giai đoạn (7 bước): Giải mâu thuẫn lý học Giai đoạn (3 bước): Phân tích cách khắc phục mâu thuẫn lý học Giai đoạn (3 bước): Phát triển mâu thuẫn lý học thu Giai đoạn (2 bước): Phân tích trình giải -8- 3.2 NHẬN THỨC CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU Nhìn vào lịch sử 200 năm “tiến hoá” chân vịt tàu thủy ta thấy tầm quan trọng lý thuyết giải toán sáng chế tác giả G S Altsuller Việc sáng tạo chân vịt tàu thủy ban đầu mò mẫm phương pháp thử – sai Nghiên cứu xếp loại tác giả sáng chế theo mức sáng tạo từ thấp đến cao, người ta rút số thống kê sau : Khoảng 95% số sáng chế từ mức đến mức 3, có khoảng 5% số sáng chế mức Mà sáng chế mức cao nguồn tạo bước ngoặc công nghệ Do vậy, việc sáng chế “công cụ” giải toán mức cao phải bắt nguồn từ Lý thuyết giải toán sáng chế tác giả G S Altsuller Trong giai đoạn ARIZ – 85 giai đoạn giai đoạn đặc biệt so với phương pháp khác, đòi hỏi người giải phải phân tích lại trình giải để tổng kết rút kinh nghiệm sáng tạo cho thân thường giải xong toán, việc trở nên rõ ràng hơn, tự người giải đánh giá chổ nào, chổ bị ảnh hưởng tính ì tâm lý để có kinh nghiệm lần giải sau Lịch sử 200 năm “tiến hoá” chân vịt tàu thủy -9- Chương ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT GIẢI CÁC BÀI TOÁN SÁNG CHẾ 4.1 BÀI TOÁN Cải tiến máy vi tính xách tay : Truyền tải tín hiệu từ có dây sang không dây nhằm mục đích tăng tốc độ xử lý giảm trọng lượng qua tăng tính tiện lợi cho máy tính xách tay 4.2 ỨNG DỤNG ARIZ-85 GIẢI BÀI TOÁN Giải toán theo bước sơ đồ khối văn ARIZ-85 : Nếu toán chuẩn Nếu chưa thỏa lời giải Giai đoạn (9 bước) Giai đoạn (6 bước) Giai đoạn (8 bước) Giai đoạn (7 bước) Giai đoạn (3 bước) Nếu không thu lời giải Rút kinh nghiệm sáng tạo Giai đoạn : Giai đoạn (2 bước) Giai đoạn (3 bước) Sơ đồ khối ARIZ – 85 Bùc : Mục đích cuối lời giải toán - Đặc trưng cần thay đổi : Tăng tốc độ xử lý, gọn nhẹ cách thay đổi truyền tải tín hiệu từ có dây sang không dây - Đặc trưng giữ nguyên : Vẫn đầy đủ chức - Chi phí : Dây truyền tải tín hiệu - Chỉ tiêu kỹ thuật : Truyền tải tín hiệu nhanh Bùc : Kiểm tra đường vòng * Hệ : - Đặc trưng cần thay đổi : Tăng tốc độ xử lý, gọn nhẹ cách thay đổi vật liệu chế tạo - Đặc trưng giữ nguyên : Vẫn đầy đủ chức - Chi phí : Giảm vật liệu có khối lượng riêng lớn - Chỉ tiêu kỹ thuật : Khả chịu lực vật liệu - 10 - ... xin giới thiệu số phương pháp rèn luyện sáng tạo có hiệu cao Tiểu luận bao gồm chương, chương đầu trình bày nhận thức người nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo khoa học kỹ thuật, chương cuối... vậy, cải thiện khả sáng tạo thông qua trình rèn luyện khả sáng tạo phương pháp cho sáng tạo trở thành thói quen, thành kỹ người Có nhiều phương pháp để rèn luyện sáng tạo, tiểu luận người nghiên... Các thủ thuật Các nguồn dự trữ Các kiến thức Thời gian -3- 1.2 NHẬN THỨC CỦA NGƯỜI NGHIÊN CỨU Các thủ thuật có vai trò phương pháp luận sáng tạo vai trò chữ ngôn ngữ, nguyên tố hóa học hóa học? ??do