Изобретатель пришел на урок. Развиваем креативное мышление - читать онлайн

– Изобретатель?! Но такой профессии не существует! Профессия, специальность – это то, чему можно научиться, а изобретателем нужно родиться! – возмущался Конструктор.

– Действительно, здесь что-то не так, – поддержал его Химик. – Каждый человек должен выполнять какую-то работу, а изобретательство – это искусство, его нельзя планировать, трудно учитывать. Ведь иногда человек годами ничего не может придумать. А потом вдруг что-то подтолкнет, осенит – и готово: есть новая идея!

Изобретатель рассмеялся: обычная история! Стоит только назваться профессиональным изобретателем… Несколько сотен ребячьих глаз выжидающе глядели на него. Сегодня первое сентября, День Знаний. Ребята собрались в школьном зале послушать приглашенных в школу интересных людей – ученых, инженеров о взрослой жизни, работе, в которой должны пригодиться школьные знания.

Только что очень интересно выступали симпатичные, увлеченные своим делом люди: опытный инженер, конструктор, и химик-исследователь. Но они дружно не согласны с тем, что изобретательство может быть не только хобби, но и работой, профессией. Ну что же, ничего страшного, подумал Изобретатель. Нужно подробнее рассказать о своем деле, убедить в своей правоте ребят, а если удастся, то и оппонентов…

– Как работает, по-вашему, изобретатель? – спросил он ребят.

– Сидит и рисует новую машину!

– Сначала нужно ее придумать!

– Вот он думает и рисует! А если не вышло, рисунок выбрасывает и начинает снова… Пока не получится.

– В принципе вы правы, – улыбнулся Изобретатель. – Он пробует разные варианты, ошибается, снова пробует. Этот метод так и назвали «метод проб и ошибок» – МПиО. Он очень древний. С его помощью создавались и совершенствовались первые орудия труда, потом различные машины. Только это был очень нелегкий, длительный процесс. Например, потребовалось много столетий чтобы создать такое чудо, как папирусная лодка древних египтян, способная, как доказал Тур Хейердал, переплыть океан.

– А почему так долго – столетия?

– Это недолго. Ведь как все делалось? Строили тысячи лодок: одни оказывались неудачными, тонули, другим везло больше. Так отбирались лучшие. А новые поколения пытались усовершенствовать то, что им досталось от отцов, и снова одни лодки гибли, другие становились быстрее, прочнее, вместительнее.

– Так изобретали в древности. Сегодня люди, наверное, научились придумывать новое быстрее?

– Попыток как-то усовершенствовать изобретательство было много, но мало успешных. Существенно изменить положение смогла только созданная советским ученым и изобретателем Г. С. Альтшуллером теория решения изобретательских задач (ТРИЗ). Она коренным образом изменяет технологию изобретательства, позволяет отказаться от перебора бесчисленных вариантов и изобретать «по правилам». Именно эта теория позволила сделать изобретательство профессией, заменить неуловимое «озарение» хоть и сложным, высококвалифицированным, но доступным каждому трудом.

– Постойте, – перебил Изобретателя Конструктор, – получается, что достаточно выучить эти ваши правила (хотя в их существование верится с трудом) и, пожалуйста, можешь изобретать?

– Конечно, недостаточно… – начал Изобретатель, но Конструктор снова перебил его:

– Не нужно ничего объяснять! Лучше решите «по правилам» одну задачку, тогда и станет все ясно!

Изобретатель вздохнул. И это знакомо. Специалист не верит, пока сам не убедится.

– Хорошо, попробуем решить вашу задачу. Только ТРИЗ вовсе не исключает специальных знаний. Наоборот, она их использует в полной мере. Поэтому задачу будем решать так: я стану задавать вопросы в соответствии с правилами теории изобретательства, а вы вместе с ребятами будете отвечать.

– Именно так работает профессиональный специалист по ТРИЗ, когда решаемая задача из той области знаний, с которой он слабо знаком. Он знает, что спросить, а «задачедатель» – что ответить, и вместе они могут найти решение, которое каждый в отдельности не нашел бы. Сформулируйте вашу задачу, только попроще, чтобы ребята все поняли.

– Задача кажется простой, – начал Конструктор, – но вот уже много лет специалисты не найдут хорошее решение.

Задача 1.

– Одно из важнейших правил ТРИЗ – представить себе идеальное решение, идеальный якорь, – сказал Изобретатель, внимательно выслушав Конструктора. – Правда, слово «якорь» плохое, оно сразу создает образ привычной конструкции с «лапами», а нам, очевидно, нужно от этого уйти, придумать что-то новое. Поэтому в соответствии с другим правилом ТРИЗ это слово нужно заменить на какое-то другое, не такое конкретное.

– Но это же смешно! – удивился Конструктор. – Якорь – точный, хороший термин. Термины помогают четко мыслить, зачем от них отказываться?

– Именно из-за четкости и конкретности. При поиске нового термины создают сильную психологическую инерцию, толкают нас, наши мысли в привычном, известном направлении, а мы ищем новые нехоженные пути. Поэтому назовем якорь как-нибудь иначе, например «держалкой» – держит корабль…

– Или «хваталкой»! – подсказал кто-то из ребят.

– Точно! – обрадовался Изобретатель. – Это даже лучше! Итак, у нас твердая скала и «хваталка», которая, правда, пока плохо хватает. А к хваталке привязан корабль. Как представить себе идеальную хваталку?

– Она должна быть крепкой!

– Хорошо вгрызаться в грунт!

– Должна быть легкой!

– Дешевой!

– Нет, это не то, – остановил ребят Изобретатель. – Вы просто перечисляете обычные требования к якорям. Не так ли? – обратился он к Конструктору.

– Да, конечно, но их в самом деле гораздо больше. Впрочем в принципе правильно.

– А вот с позиций ТРИЗ это совсем не правильно. Что нам требуется от любого технического устройства? Чтобы оно выполняло свою функцию. Автомобиль должен доставить нас в нужное место, авторучка – оставлять след на бумаге. А все остальное – место для хранения, заправка (бензин или чернила), их стоимость, наконец, вредные эффекты (отравление воздуха, повышенная опасность автомобиля, возможность испачкать карман чернилами) – это расплата за полезную функцию. А у идеальной машины не должно быть никакой расплаты – только полезная функция. В ТРИЗ есть рабочее определение идеальной Машины: «Идеальная машина – это машина, которой нет, а ее функция выполняется, как по мановению волшебной палочки».

Так что такое идеальная хваталка?

– Корабль держится на месте без всяких якорей!

– Неплохая формулировка, но не очень точная – она совсем меняет задачу. Теперь нужно добиваться не улучшения постановки судна на твердый грунт, а сохранить местоположение корабля в любых условиях. Впрочем, это, по-видимому, тоже очень важная задача? – спросил Изобретатель у Конструктора. Тот кивнул.

– Какие еще будут формулировки? – продолжал Изобретатель.

– Хваталки нет, а хватание есть! Как в «Алисе…»: Чеширский кот уже исчез, а его улыбка осталась! – сказала девочка.

Сидевшая неподалеку Учительница посмотрела на нее неодобрительно: несерьезно! Но Изобретатель очень обрадовался такой формулировке:

– Правильно! Очень хорошо получилось! Хваталки нет, а хватание сохраняется. И отсюда следует четкое противоречие: хваталка должна быть, чтобы хватать, и не должна быть, чтобы… Что?

– Чтобы ее не нужно было возить с собой!

– Чтобы она не занимала места!

– Чтобы легко поднималась!

– Последнее требование уже от другого противоречия: хваталка должна быть, чтобы держать корабль, и не должна быть, чтобы корабль мог быстро сняться с места. Противоречие – такое же важное понятие ТРИЗ, как и идеальность. Обычно оно формулируется как противоположные требования к какому-то объекту. В нашем случае – к хваталке.

– Но зачем это все? – не выдержал Конструктор. – Такая путаница: вместо якоря – хваталка, противоречия. Ну как может выполняться функция, если ее некому выполнять? Ведь так не бывает!

– К сожалению, мы привыкли к тому, что для всего нужна своя специальная машина. Нужно что-то сделать – заказываем машину. Если не дают – ждем, когда будет. А вот в трудную военную зиму на Урале потребовалось установить в котлован многотонное основание тяжелого пресса, а крана для этой операции не было. И обошлись без крана. Как? Пусть ребята сформулируют идеальное решение – взмахнули волшебной палочкой и… что произошло?

– Основание само село на место!

– Свалилось, что ли?

– Нет, постепенно: зависло в воздухе и понемногу стало опускаться.

– Отлично! А теперь нужно подумать, как реализовать эту хорошую картинку. Что мешает?

– Основание не может зависнуть над ямой: тут же провалится, там же пустота.

– Теперь можно сформулировать противоречие: яма должна быть пустой, чтобы туда установить основание, и должна не быть пустой, чтобы оно не свалилось. Для того чтобы решить задачу, нужно разрешить противоречие. Есть специальные приемы разрешения. Например, нужно попытаться разделить противоречивые требования в пространстве или во времени. В нашем случае разделение в пространстве означает, что где-то пустота, а где-то нет. А во времени – в одно время пустота, в другое – нет.

Что нам подходит?

– Во времени! Когда основание над ямой, в ней должно что-то быть, чтобы оно не упало, а потом это что-то должно исчезнуть…

– Мы уже совсем близки к решению. Осталось только догадаться, что умеет хорошо исчезать, а главное, быстро…

– Воздух! Нет, воздух не удержит основание… Вода?

– Оно утонет! Лед, нужен лед! Он крепкий и может таять!

– Конечно! Так и сделали. Залили котлован водой, она быстренько замерзла. Подтащили основание, установили как нужно, а потом горелками выплавили лед. И основание встало точно на место! Крана не было, а его функция была выполнена!

Но, естественно, не нужно думать, что функция была выполнена совсем уж без ничего. Без ничего, ничего и не бывает. Вот только вместо сложной машины удалось воспользоваться подручными средствами – ресурсами, как мы это называем в ТРИЗ. А теперь вернемся к нашей задаче с хваталкой. Как можно разрешить сформулированное нами противоречие: хваталка должна быть и не должна быть?

– Тоже во времени! Хваталка должна появляться и исчезать.

– А какие у нас ресурсы?

– Вода. Много воды.

– И здесь можно воду заморозить! Получится ледяная хваталка…

Идея всем ребятам понравилась.

– Как вы считаете, ребята, мы решили задачу? – спросил Изобретатель. – Да! Решили!

– Нет!

– Не совсем решили!

Мнения ребят разделились. Конструктор колебался:

– С одной стороны, интересно. С другой стороны… Трудно сказать.

– Конечно, мы не решили задачу, – твердо сказал Изобретатель. – Впрочем, это и не требовалось. Ведь решить задачу полностью – это создать годное к работе устройство, испытать его, убедиться в работоспособности. ТРИЗ для этого не предназначена. Мы сделали другое: нашли новую идею. Не так ли? – повернулся он к Конструктору.

– Наверное, вы правы. Эта идея с примораживанием… Ледяной якорь – плита опускается вниз и примерзает к грунту. Технически это, пожалуй, осуществимо. Конечно, есть неувязки: грунт неровный, между ним и плитой будут щели. Впрочем и воду в щелях можно заморозить. В плиту вмонтируем холодильник и нагреватель. Нужно быстро поднять якорь – включается нагреватель. В общем, идея интересная, проверить стоит[1]. Так это и есть теория изобретательства? Что-то больно просто. Хотелось бы подробнее…

Рис. 1. Якорь, «хваталка», «морозилка»

Нет, конечно, ТРИЗ сегодня – непростая наука» обладающая разными инструментами для решения задач. Мы сегодня воспользовались только некоторыми элементами ТРИЗ – идеальным решением, противоречием, ресурсами. Это потому, что задача не особенно сложная. А подробнее об этой науке можно узнать из книг, прочитать на Интернет, например, на сайте www.Creatime.me.

Вот некоторые из книг, что появились за последние несколько лет. – Изобретатель достал несколько книг из сумки и показал их ребятам[2].

Спасибо, – поблагодарил Изобретателя Конструктор, а не могли бы вы очень коротко изложить основные идеи, суть ТРИЗ?

Именно это я и собираюсь сделать, – ответил Изобретатель, откладывая книги в сторону. – Видите ли, всегда считалось, что изобретательство – таинственный, может быть, даже непостижимый процесс, происходящий в мозгу изобретателя.

Есть отдельные талантливые люди, которым каким-то образом удается решать изобретательские задачи. Но как? Выяснить это не удавалось. Единственная рекомендация – думать над задачей как можно больше и настойчивее далеко не всегда помогает. Дело сдвинулось с мертвой точки, когда к процессу изобретательства подошли не со стороны психологии изобретателя, а со стороны техники. Ведь что такое изобретение? Это изменения в машинах, конструкциях, технологиях – в технических системах. И они, в отличие от психики изобретателя, легко поддаются анализу, изучению. Анализ множества изобретений, проведенный Генрихом Альтшуллером, показал, что изобретения появляются не «как попало», а по определенным законам. Ведь не случайно в истории науки, техники отдельные открытия, изобретения делались одновременно разными людьми в разных странах. Вам, конечно, известны такие примеры? – обратился Изобретатель к ребятам.

– Ломоносов и Лавуазье! Закон сохранения вещества!

– Попов и Маркони – изобретатели радио…

– Лазер тоже изобрели у нас и в Америке!

– Да, нобелевскую премию за создание квантового генератора получили россияне Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и американский ученый Ч. X. Таунс, – уточнил Изобретатель. – Таких примеров немало, и они говорят о том, что закономерности существуют. А раз они есть, остается их выявить и использовать для целенаправленного совершенствования техники. Это и есть основное положение ТРИЗ. Изобретательству «по законам» можно успешно учить, ему успешно учат не только в России, но и в Америке, Германии, Японии, Южной Корее, Китае и множестве других стран. Во всем мире работают специалисты по ТРИЗ – консультанты по изобретательству.

– А вы только инженеров учите изобретать? – спросил мальчик из второго ряда. – А школьников можно учить?

– Конечно, можно, сегодня этому учат школьников во множестве школ, а международная Ассоциация «Образование для Новой Эры» и проект «Creatime» готовят преподавателей.

– Но, наверное, это обучение сложно для ребят? Справятся ли они? – спросила Учительница. – Ведь они еще так мало знают?

Наоборот, ребятам легче учиться изобретательству» чем взрослым. Детям помогает отсутствие стереотипов, нешаблонное мышление. Когда мы учим взрослых, нам нужно сначала сломать привычный для них нетворческий стиль мышления, а потом учить мыслить по-новому. Такая ломка – довольно болезненный процесс. Да и учиться большинство отвыкли. А у детей ничего ломать не нужно. Мы обнаружили, что лучше всего учить даже не старшеклассников, а ребят из 6–7-х классов. Они прекрасно все осваивают. Дело не только в стереотипах, в психологической инерции мышления взрослых. Ребятам очень помогают «свеженькие» знания по физике, химии, математике. Взрослые многое подзабыли, даже выпускники физических факультетов университетов. Ребята, сколько вы можете вот так, сразу назвать физических эффектов, явлений?

– Плавление! Кристаллизация!

– Испарение!

– Закон Архимеда!

– Цепная реакция! Электрическая дуга! Магнитные силы!

– Тепловое расширение! Полупроводник!

– Сила тяжести…

Изобретатель поднял руку, останавливая ребят:

– Когда мы начинаем занятия по изобретательству со взрослыми, даем задание: записать на листе бумаги как можно больше физических эффектов за полчаса. И в самых лучших работах – не более полутора-двух десятков! А ведь для решения изобретательских задач могут быть использованы тысячи физических эффектов, одни чаще, другие реже, но знание их просто необходимо изобретателю. До «эры Интернет» нам очень помогали специальные пособия для курса ТРИЗ – указатели физических, химических, геометрических, биологических и психологических эффектов и явлений. Сегодня же есть Интернет. Но как редко люди задаются целью искать в нем что-нибудь нестандартное!

– Расскажите, пожалуйста, об изобретениях, сделанных с помощью физики, – попросили ребята.

– Как-то мне пришлось решать задачу обеспечения возможности выхода воздуха из находящегося под водой устройства. Вообще-то здесь ничего сложного – обычный клапан, который открывается, когда давление воздуха становится больше наружного. Задача оказалась в другом: клапан в воде обрастает мелкими ракушками, водяной растительностью и со временем перестает открываться, а если давление поднимется намного и все-таки откроет такой клапан, то он не закрывается. Это, конечно, недопустимо. Как быть?

Первые предложения ребят Изобретатель сразу отклонил:

– Нет, нет, конечно, никакие щетки, очищалки для клапана не годятся, это сложно и ненадежно. Нужен простой физический эффект, способный помочь разрешить противоречие: клапан должен быть под водой, чтобы выполнять свою работу, и не должен быть под водой, чтобы не обрастать. Нужно выделить в этой ситуации Противоречие – это наиболее точная постановка изобретательской задачи. Так как же может быть: предмет одновременно под водой и… не под водой?

После нескольких минут общего шума появилась интересная идея – водолазный колокол, например перевернутый просто стакан, опущенный в воду. Воздух в нем сжимается и не дает воде подняться. Значит, достаточно надеть на клапан снизу кусок трубы, и обрастания никакого не будет.

– Молодцы, ребята, – похвалил Изобретатель трех мальчишек-семиклассников, – вы повторили настоящее, совсем недавно сделанное мое собственное изобретение!

– Есть много изобретений – продолжал Изобретатель – которые сделаны благодаря хорошему пониманию физики. – Вот, например, как вы считаете, какой водой лучше тушить пожар: горячей или холодной?

– Конечно, холодной!

– Нет, ребята. Хоть холодная вода и отбирает больше тепла, но не это главное. Важнее то, что при соприкосновении с горящими предметами вода испаряется и отсекает от очага пожара кислород – виновника горения. А какая вода быстрее испарится? Конечно, горячая, лучше почти кипящая. Кстати, это придумали совсем недавно. Или вот еще такие решения: воду, предназначенную для тушения пожара, при помощи спиральной насадки, надетой на шланг, заставляют вращаться, как в водовороте, тогда она летит дальше. Увеличить дальность струи можно и с помощью специальных химических веществ, которые делают воду «скользкой», она меньше трется о стенки шланга. Снижение вязкости воды под влиянием небольших добавок веществ называется эффектом Томса. Это уже физико-химический эффект.

Рис. 2. Воздух в стакане под водой

– А где и как вы работаете «профессиональным изобретателем»?

– Я сотрудничаю с американской фирмой «Ideation International Inc.». Мы проводим обучение ТРИЗ специалистов разных предприятий, решаем задачи для компаний в Америке, Японии, Германии, Китае, Бельгии, Голландии, Мексике, Канаде и других странах, улучшаем их продукцию и технологию производства, помогаем создать и защитить их интеллектуальную собственность, занимаемся дальнейшей разработкой ТРИЗ.

– А с какими компаниями вы работали – если не секрет?

– Наши клиенты – больше сотни компаний в разных странах мира, например, из тех, что вы может быть знаете – автомобильные компании General Motors и Ford, авиационная – Boing, нефтяные Amoco (теперь – British Petroleum) и Shell, производители полупроводников – National Semiconductors и Honeywell, медицинских инструментов Ethicon Endo-surgery, производство пищи General Mills и другие.

– Наверное, у вас интересная работа?

– По-моему, более интересной не существует на свете!

– Скажите, а ТРИЗ для решения научных задач не годится? – неожиданно спросил Химик. – У нас тоже…

Изобретатель был готов и с ним поработать, ведь в ТРИЗ действительно есть методы решения исследовательских задач, но его остановила Завуч, напомнив, что сейчас прозвонит звонок на уроки, и поблагодарила от имени ребят Изобретателя, Конструктора, Химика и других приглашенных. Ребята разошлись по классам, а Изобретатель немного задержался, рассказывая Конструктору и Химику, как можно изучить ТРИЗ. Завуч поджидала его в дверях.

Не могли бы вы зайти в учительскую? – спросила она.

Разговор в учительской

В небольшой комнате сидели человек пять учителей разного возраста. Завуч провела Изобретателя к своему столу.

– Скажите, пожалуйста, вы действительно считаете, что для решения изобретательских задач достаточно школьных знаний? – спросила она.

– В принципе да, за некоторыми исключениями, – ответил Изобретатель. – Но придумать идею новой машины мало, нужно ведь ее еще спроектировать, рассчитать – здесь нужны специальные знания. Кроме того, без них не поставишь задачу. И еще…

– Понятно, что соответствующее образование необходимо.

– Я о другом. Знаете, меня удивила сегодня активность ребят во время вашего выступления, даже тех, кто совсем не интересуется физикой, химией.

– Дети любят решать хитрые задачи. Но главное, я думаю, в том, что они почувствовали, что школьная физика, химия – не абстрактные знания, которые, может быть, пригодятся в будущем, а уже сегодня позволяют решать творческие задачи…

– Вот, вот! Нельзя ли использовать этот их интерес к решению головоломок для лучшего изучения школьных предметов? Изобретатель задумался. Ему не понравилось, что его задачи назвали головоломками. Но дело не в этом, действительно, занимаясь с ребятами ТРИЗ он замечал, что она резко повышает интерес ребят к наукам.

– Конечно, можно, – ответил он. – Но это не самое главное…

– А что же?

– Изобретатель на секунду замялся, но все-таки решился:

– Главное в том, что вы плохо учите детей! – выпалил он. – Они не понимают физики! Я как-то дал девятиклассникам простенькую задачу на использование закона Архимеда, и они не смогли ее решить!

– Не может быть! Девятиклассники должны знать этот закон, – вмешался учитель физики, давно прислушивавшийся к разговору. – Или речь идет о каких-то двоечниках?

– Ничего подобного! Те ребята хорошо учились, и закон они знали. Даже научили меня необычной, хорошо запоминающейся формулировке:

Тело, впернутое в воду,

Выпирает на свободу

Весом выпертой воды,

Телом втиснутым туды…

Учитель рассмеялся. Такое «определение» закона Архимеда он слышал впервые.

– Действительно, формулировка чёткая. Хоть стихи и не выдерживают никакой критики.

– Закон они знают, а применить не могут, – продолжал Изобретатель, – потому что не представляют механизма его действия, как все происходит. Вот и не решили задачу.

– А что за задача? – не отставал Физик. Теперь к разговору прислушивались остальные учителя.

Задача 2.

Учителя задумались.

– Поднимется, наверное, – неуверенно сказал один.

– Останется прежним? Нет, опустится. Поднимется… – заспорили педагоги.

Через несколько минут задача была решена.

Рис. 3. «Утонувшая» гиря

– Конечно, все просто, если хорошо представлять себе как происходит действие, – сказал Физик. – А что это такое – хорошо представлять? Как вы этому учите? – спросил Изобретатель. И опять учителя несколько замялись.

– Представлять, понимать – это значит проникнуть в смысл явления, усвоить его, осознать, не так ли? – продолжал Изобретатель, не дожидаясь ответа на свой вопрос. – Видимо, так – подтвердили учителя.

– Конечно, это ведь почти дословная цитата из толкового словаря русского языка. Только она ничего не объясняет, потому что одни слова в этом определении толкуются через другие, такие же непонятные. А как же все-таки научить ребят понимать физику или химию?

– Если ученик может решать задачи по пройденным темам, значит, понимает.

– В принципе верно, – согласился Изобретатель, – только вот о каких задачах идет речь? Ведь немало задач решается просто по шаблону, по образцу, который можно зазубрить.

– Нет, понимание – это умение решать нешаблонные, новые задачи. Или старые – по-новому, – уточнил Физик.

– Вот и отлично! – обрадовался Изобретатель. – Значит, понимание связано с умением решать нестандартные задачи, по-своему подойти к ним, то есть творчески! Понимание – обязательное условие творчества в любой области. Именно вопросами творчества, творческого решения задач и занимается ТРИЗ. Вот этим подходом и может быть полезна ТРИЗ в школе, а не только завлекательными головоломками! – Но ведь у хороших учителей ребята понимают материал. Вот, например…

– Господа, пора расходиться по кабинетам – прервала дискуссию Завуч. – Но разговор, конечно, очень интересный. Вы не могли бы зайти к нам еще раз?

– Могу, конечно, только одной-двух встреч недостаточно для освоения ТРИЗ. Дело непростое: надо приспособить ТРИЗ для школы и детей. Первые попытки начались силами энтузиастов лет 30 назад. Опыт накоплен достаточный. И сейчас мы, в рамках проекта «Creatime»[3], готовим систему обучения и сертификации ТРИЗ-педагогов. А они уже будут применять ТРИЗ-педагогику для развития креативности, критического и системного мышления детей. Однако дело это не простое, придётся самим поучиться. Так что подумайте – хотите ли вы тратить свое время…

– Вы же знаете, учителя – самый занятой народ. – Завуч задумалась. Как я поняла, у вас уже есть опыт преподавания ТРИЗ детям. Может быть, вы сможете иногда приходить к нам в школу? Работать с учениками в классах, беседовать с учителями. И поможете приспособить ТРИЗ к нашей школе.

– Опыт есть, только это совсем другое дело, я ведь учил ребят только изобретать. А вот учить их физике или химии с помощью ТРИЗ не приходилось. Да и на работе я очень занят, – колебался Изобретатель. Но идея чертовски привлекательная…

Домой Изобретатель шел, унося под мышкой не поместившиеся в сумке учебники и программы по физике для разных классов. «Удивительная у меня способность «влипать» во всякие авантюры, – думал он, посмеиваясь над собой. – Мало мне своих забот. Но все-таки это должно быть очень интересно. И учить школьников нужно».

В начале нашего века французский психолог Теодюль Арман Рибо установил, что способность к фантазированию, к творчеству, воображению с возрастом человека сначала растет, достигает максимума примерно в 17 лет, а потом неуклонно падает в течение всей оставшейся жизни. А Изобретатель в результате своей предыдущей работы с детьми обнаружил, что в наше время возраст максимума снизился до 12–14 лет, хотя, по-видимому, сам максимум повыше. Сказывается телевизор, зубрежка, заменяющие творчество созерцанием, запоминанием. Самое обидное, что это падение творческих способностей вовсе не обязательный физиологический процесс, а результат плохой методологии обучения. Его можно затормозить, остановить и превратить в сильный, быстрый взлет, если использовать теорию изобретательства, входящие в нее элементы развития творческого мышления. А еще лучше просто не допустить падения, начав работать с ребятами, которым сейчас по 12–14 лет. А, может быть, нужно начинать с первого класса? Или детсада? Нет, тут еще совсем целина, непонятно, как подступиться. Всё правильно, нужно идти в школу!

Рис. 4. Кривые Рибо

Изобретатель Готовится к Занятиям (ИГЗ): Физика – изобретателям, изобретатели – физике

Начать подготовку к занятиям со школьниками Изобретатель решил в тот же вечер. Зачем откладывать хорошее дело в долгий ящик? Нужно отобрать из своей базы данных интересные изобретательские решения, в которых используется физика, и еще описания остроумных экспериментальных установок, способов исследования, изобретений, благодаря которым физика сама развивалась. Скопировать что-то из Интернета, сделать выписки из книг. Изобретатель открыл в компьютере новую папку: «ТРИЗ – школе», и в ней файл «Физика – изобретателям и изобретатели – физике». Можно начинать!

Но прошло полчаса, а в файле еще ничего не появилось. По какому принципу отбирать? С какой целью?

Цели, в основном, были понятны: не дать ребятам потерять способность к воображению, привлечь их к учебе, используя для этого необычные задачи. А для себя – проверить, отработать методы работы с тем, чтобы ими могли воспользоваться коллеги – специалисты по ТРИЗ и учителя.

Нет смысла повторять учебники. Буду рассказывать об изобретениях, причем не обязательно только о современных – нужно рассказать и о древних изобретениях, тогда нагляднее будет видна картина развития науки и техники, жизни на Земле.

Физика и изобретательство – когда же началось их «взаимовыгодное сотрудничество»? Наверное, с того времени, когда люди поняли, что высший авторитет в науке, последнее слово принадлежит не Библии, не схоластам, не умершему за 300 лет до нашей эры Аристотелю, а природе, опыту. Природа может давать ответы на правильно поставленные вопросы. Вопросы-эксперименты. Одним из первых на этот путь встал Галилео Галилей. Ему принадлежат первые остроумные изобретения устройств, приборов, позволяющих «расспрашивать» природу, «подсматривать» ее секреты, «подслушивать» тайны.

Как измерить время падения предметов с башни? Ведь портативных часов тогда еще не существовало, были лишь огромные башенные. Галилей нашел подходящий ресурс, природные часы – удары пульса. Что же это за «часы», скажете вы. Ведь биение пульса зависит от множества разных обстоятельств, от волнения, например. Галилей это учел. Он измерял время полета по пульсу старого полуслепого монаха, чье сердце уже забыло волнения и билось очень ровно.

Галилей изобрел и первый прототип термометра – термоскоп. Он представлял собой открытую трубку с пустотелым стеклянным шариком на ее конце. Шарик брали в руку и согревали её теплом, после чего другой конец трубки опускали в сосуд с водой. Когда воздух в шарике остывал, объем его уменьшался и в трубке поднималась вода – тем выше, чем больше была температура нагретого воздуха.

Галилей первым догадался использовать изменение свойств веществ при нагревании как информационный ресурс. Сегодня это важнейшее направление в развитии измерительной техники. Измерять температуру можно через изменение размеров или формы тела, цвета и яркости свечения, электропроводности, частоты колебаний кристалла, магнитных свойств, индуктивности и электрической емкости, электродвижущей силы, тока, диэлектрической проницаемости. Трубка Галилея – древний предок всех нынешних термометров.

Галилей – революционер в науке! С него началось сближение и взаимопроникновение двух сторон человеческой деятельности, которые до того времени развивались отдельно, независимо: науки и техники. Технические изобретения помогали ему развивать физику, а знание физических законов – совершенствовать технику.

Кстати, сторонники двух теорий теплоты долго боролись друг с другом. Одни считали, что теплота – это некая невесомая жидкость, ее называли «теплород» или «флогистон». Предполагалось, что когда тела трутся друг о друга, то в них «натекает» теплород из окружающего воздуха. Другие настаивали, что тепло – это движение мельчайших частиц вещества. Как же выяснить, кто прав?

Контрольные опыты для проверки гипотезы теплорода произвели физики Румфорд и Дэви. Румфорд сверлил изнутри ствол пушки тупым сверлом и наблюдал за ростом температуры. Температура быстро повышалась, хотя внутри ствола доступ воздуха и, следовательно, теплорода затруднен. То есть опыт отрицал теорию теплорода. Правда, в этом опыте полностью исключить доступ воздуха было невозможно, поэтому он не был абсолютно убедительным.

– Друзья, а как бы вы сделали эксперимент, который бы убедительно показал возможность нагрева без всякого притекающего из воздуха теплорода?

Такой опыт придумал сэр Гемфри Дэви, английский физик, химик и географ. Его опыт был поставлен очень остроумно: под стеклянный колпак, из-под которого был выкачан воздух, были помещены два ледяных бруска, которые с помощью несложного механизма приводились в соприкосновение, а затем в быстро вращались и тёрлись друг об друга. Лед плавился, вода нагревалась на 15 градусов. Здесь уже нельзя было говорить, что теплород появился из воздуха. В своем опыте Дэви разрешил несложное для нас, но казавшееся неразрешимым в те времена противоречие: к трущимся деталям, нужно иметь доступ, чтобы заставить их двигаться, и нельзя иметь доступ, чтобы не проникал «теплород».

Техника не раз «выручала» Дэви, с ее помощью он сделал много открытий. А его открытия послужили технике.

Хотите яркий пример?

Шахтеры всегда смертельно рисковали, опускаясь в шахту с открытым огнем – свечами, факелами, светильниками. Ведь если в шахте оказывался рудничный газ, взрыв был неизбежен. Дэви обнаружил, что если окружить открытый огонь частой медной сеткой, то языки пламени, способные вызвать взрыв массы газа, не могут выйти за сетку, а свет и необходимый для горения воздух проходят без всяких потерь. Снова было разрешено противоречие: к пламени должен быть доступ воздуха, чтобы оно горело, и не должно быть доступа, чтобы не было взрыва. Шахтеры были избавлены от смертельной опасности.

Иногда в науке бывает и так, что совсем молодые люди опровергают теории великих – если у них есть смелость, креативность, умение доказывать свои мысли.

Вот, например, один юный студент не поверил в теорию движения ледников, выдвинутую маститым геологом Н. С. Шалером. Геолог утверждал, что из-за огромного давления многокилометровой толщи лед у основания ледника должен плавиться и скользить по «водяной смазке». Представили это себе? Вполне здравая идея, в которую все современники верили. Но как её проверить?

И вот студент решил смоделировать это грандиозное явление в обычных, практически домашних условиях. Он взял большой чугунный брус, залил в отверстие воду, заморозил ее, вставил в отверстие поршень и надавил на него мощным прессом. Расчеты показали, что давление, возникающее в отверстии, соизмеримо с давлением ледника на собственное основание. Но как узнать, расплавился ли лед под поршнем?

Ведь туда не посмотришь! Установить внутри датчик температуры? Но давление раздавит любой датчик, да и температура у льда и талой воды одинакова. Студент догадался использовать для индикации состояния льда главное свойство, которое отличает его от воды, лед – это твердое тело!

Он сделал так: залил воду в отверстие до половины, заморозил ее, потом положил на лед свинцовую пулю и долил воды, заморозив и ее. Получился столбик льда с вмороженной в него пулей. Его поставили под пресс. Давление было огромным, куда больше, чем в ледниках – сквозь микроскопические поры в чугуне выдавились тончайшие иглы льда! Однако оказалось, что после этого пуля по-прежнему находилась в середине ледяного бруска. Значит, давление не сумело расплавить лед, иначе бы пуля в воде утонула и оказалась бы вблизи дна.

Рис. 5. Старинная шахтерская лампа Дэви

Так начал свой путь в физике знаменитый Роберт Вуд. Его называли «гением эксперимента». Вуд обладал удивительным свойством находить самые простые решения сложных задач (а это сложнее всего!), использовал любые имеющиеся под рукой ресурсы. Однажды ему срочно потребовалось очистить от пыли и паутины важную часть своего самодельного, но очень хорошего спектроскопа – деревянную трубу длиной 20 метров и диаметром 15 сантиметров. Как бы вы поступили в этом случае?

Вуд, не долго думая, схватил свою кошку и запихал ее в трубу, закрыв ближайший выход. Кошка проползла по трубе к свету и выскочила из нее, волоча за собой шлейф паутины…

Ну что ж! Бенждамин Томсон граф Румфорд, Гемфри Дэви, Роберт Вуд, – они умели мыслить смело, выходить за границы стандартных решений, удивлять необычными идеями.

Ну а мы разве так не хотим? Будем учиться мыслить смело!

Мозг нужно тренировать точно так же, как и мышцы. Для этого мы будем решать нестандартные, «прикольные» задачки. А теперь вперёд, за дело!

Задача 3.

Рис. 6. Замороженная пуля

Задача 4.

Задача 5.

Рис. 7. Сумасшедший мяч