3 Bioloģijas uzdevumu veidi, piemēri un risināšana

3.8 Problēmuzdevumu risināšana pēc TRIZ metodes

Problēmuzdevumu risināšana pēc TRIZ metodes

Svetlana Gin (2004) iesaka problēmuzdevumu risināšanā izmantot šādus darbības līmeņus (7. attēls)

Informācijas vākšana

â

Informācijas apstrāde, modeļu atklāšana

â

Papildu informācijas vākšana, tās aprakstīšana atklātajā modelī

â

Pretrunu atklāšana starp jaunatrasto informāciju un izveidoto modeli

â

Pretrunu atrisināšana, izveidojot jaunu modeli

â

Papildu informācijas vākšana

7. attēls. Darbības līmeņi TRIZ metodē

Anatolijs Gins un Aleksandrs Kavtrejevs (2010) iesaka TRIZ metodiku piemērot skolām, izmantojot šādus etapus:

1. Datu bankas veidošana. Šajā etapā tiek apkopots pēc iespējas vairāk ideju, kas noderētu uzdevuma risināšanai.

2. Ideju analīze. Tiek veikta kritiska apkopoto ideju izvērtēšana.

3. Rezultātu apstrāde. Tiek atlasīti 2-5 interesantākie risinājumi.

Šadā veidā var organizēt grupu darbu un risināt dažādus uzdevumus, taču, ja uzdevumi kļūst sarežgītāki, ar to vien nepietiek, tāpēc ieteicams turpmākajā darbībā izmantot Altšulera izveidoto izgudrojumuzdevumu risināšanas algoritmu. Bet šis algoritms ir sarežģīts, tāpēc Anatolijs Gins un Aleksandrs Kavtrejevs iesaka to vienkāršotākā veidā piemērot skolas uzdevumu risināšanai, nosaucot to par PRIZ (krieviski - процедура решения изобретательских задач).

Uzdevumu risināšanas procedūra etapi:

1. Sagatavošanās darbam. Tiek ieteikts iepazīties ar uzdevuma nosacījumiem, pierakstīt tos – dots..., atrast (noskaidrot) ...

2. Nosacījumu analīze. Skolēniem vajadzētu censties rast atbildes uz jautājumiem: Kas ir uzdevuma galvenais objekts? No kādiem elementiem tas sastāv? Kādi objekti atrodas tam apkārt? Ar kādiem objektiem tas mijdarbojas? Kādi procesi notiek konkrētajā objektā ar tā līdzdalību un kādi procesi notiek ap to? Ja šajā etapā tiek izvirzītas hipotēzes, tās vēlams pierakstīt.

3. Hipotēzes izvirzīšana. Ieteicams padomāt, kā iepriekšminētie lielumi (parādības) varētu sekmēt uzdevuma rezultātu sasniegšanu. Lielumi (parādības) var būt – mehāniskie, akustiskie, siltuma, elektriskie, magnētiskie, elektromagnētiskie (optiskie), kodolaktīvie, ķīmiskie un bioloģiskie. Šī etapa galvenais uzdevums – izvirzīt hipotēzi. Skolotājs iesaka, ka šajā brīdi – visas hipotēzes ir piemērotas, līdz ar to var rasties 1-2, bet citkārt par 10 hipotēzes.

4. Piemērotu hipotežu atlase. Skolēni izvēlas vairāk ticamās un atbilstošās hipotēzes. Ja skolēniem nav izdevies formulēt piemērotas hipotēzes, tad ieteicams vēlreiz atgriezties pie uzdevuma nosacījuma noskaidrošanas, kā arī pameklēt papilsu informāciju. Pēc tam rekomendējams vēlreiz atkārtot iepriekšejos etapus.

5. Hipotēzes pārbaude. Šajā etapā skolēni vai nu piedāvā veikt eksperimentu (var ne vienmēr būt praktisks), vai arī izdarīt atbilstošus aprēķinus, kuri apliecinātu izvirzītās hipotēzes pareizību.

Piemērs.

Nomaldījies pasta balodis

Pasta balodis Bils lidojumā nomaldījās un rezultātā veica transatlantisko pārlidojumu. Balodis lidojumu uzsāka Francijā, bet piezemēties viņam vajadzēja Anglijā, taču kaut kur Lamanša jūras šaurumā viņš nomaldījās no kursa un aizlidoja uz citu pusi. Rezultātā viņš nolidoja 5,5 tūkst. km un piezemējās Ņujorkā. Uz Angliju viņu pēc tam nogādāja ar lidmašīnu.

Jautājumi

1. Kā putni orientējas pārlidojumos?

2. Kāds varēja būt iemesls tam, ka balodis tā novirzījās no kursa?

Uzdevuma risināšanas gaita parādīta 11. tabulā.

11. tabula. Uzdevuma risināšanas etapi

Etaps

Izpilde

1. Sagatavošanās darbam
Izlasīt uzdevuma nosacījumus.

Noformulēt tos saviem vārdiem un pierakstīt.

Dots: parasti lidojumos putni labi orientējas.
Atrast (Noskaidrot): Kādā veidā putni orientējas, dodoties tālajos pārlidojumos?
Коmentārs: vispirms tiks meklēta atbilde uz pirmo jautājumu.

2. Nosacījumu analīze
Tiek veikta nosacījumu analīze

2.1. Kas ir uzdevuma galvenais objekts? No kādiem elementiem tas sastāv?

2.2. Kādi objekti atrodas tam apkārt? Ar kādiem objektiem tas mijdarbojas?

2.3. Kādi procesi notiek konkrētajā objektā ar tā līdzdalību un kādi procesi notiek ap to?

2.1. Balodis, viņa navigācijas sistēma.

2.2. Sauszeme, gaiss, okeāns, mākoņi, Saule, zvaigznes. Gaisā var būt arī citi putni un lidmašīnas.

2.3. Balodis vicina spārnus, lidojot nogurst, viņam vajadzīga barība un atpūta. Ceļā viņš var sastapties ar dažādām dabas (atmosfēras) parādībām. Balodis lidojumā var sastapties ar citiem lidojošiem objektiem (dzīviem vai tehniskiem).

3. Hipotēzes izvirzīšana
Ieteicams padomāt, kā iepriekšminētie lielumi (parādības) varētu sekmēt uzdevuma rezultātu sasniegšanu. Formulējiet hipotēzi!
Ietekmējošie faktori:

mehāniskie,

akustiskie,

siltuma,

elektriskie,

magnētiskie, elektromagnētiskie (optiskie),

kodolaktīvie,

ķīmiskie

bioloģiskie

Izvirzītās hipotēzes:

Putnu orientēšanos nosaka

1. Vēja virziens

2. Gaisa temperatūra – jo tuvāk dienvidiem (Ziemeļu puslodē), jo siltāk.

3. Smaržas.

4. Zemes magnētiskais lauks.

5. Saule un zvaigznes.

6. Iespējams, ka viņi atceras Zemes reljefu: upes, kalnus, jūras, celtnes utt.

4. Hipotēžu atlase
No visām izvirzītajām hipotēzēm, izvēlēties airāk piemērotāko, sakārtojot ticamības samazināšanas secībā.

1. hipotēze – nav ticama – vēja virziens var mainīties.

2. hipotēze – nav ticama – tā varētu noteikt virzienu, bet baloži parasti precīzi atrod pasta piegādes vietu. Temperatūra – „kaprīza” parādība.

3. hipotēze – maz ticama, jo pārlidošanas attālumi ir pārāk lieli ar mainīgiem vēja virzieniem.

4.-6. hipotēze – vairāk ticamāka.

5. hipotēze rada zināmas šaubas, jo putni parasti nezaudē orientāciju, lidojot nomākušās dienās, kad Saule un zvaigznes nav saskatāmas.

Tiesa, var pieņemt, ka 5. un 6. hipotēze ir patiesa, t.i., darbojas abi mehānismi: orientēšanās notiek pēc Saules un Zemes reljefa. Tas nozīmē, ka apmākušās dienās putni varētu orientēties pēc Zemes reljefa.

5. Hipotēzes pārbaude
Piedāvājiet veikt eksperimentu (var ne vienmēr būt prakstisks), vai arī izdarīt atbilstošus aprēķinus, kuri apliecinātu izvirzītās hipotēzes pareizību

Ir zināmi eksperimenti, kuros pasta baloži atgriezās mājās arī tad, ja tos transportēja slēgtā transportā. Tas ir apliecinājums izvirzītajai 4. hipotēzei – orientēšanās notiek pēc Zemes magnētiskā lauka. 5. un 6. hipotēzi var pieņemt kā papildinājumu. Iespējams, ka, pārlidojot mazus attālumus, putni orientējas pēc Zemes reljefa.

Varam izdarīt starpsecinājumu: visticamāk, ka garajos pārlidojumos putni orientējas pēc Zemes magnētiskā lauka. Pie tam iespējams, ka viņi izmanto papildu orientierus: Sauli, zvaigznes, Zemes reljefa īpatnības.

Turpinājumā tiek skatīts otrā jautājuma risinājums (12. tabula).

12. tabula. Uzdevuma risināšanas etapi (turpinājums)

Etaps

Izpilde

1. Sagatavošanās darbam
Izlasīt uzdevuma nosacījumus.

Noformulēt tos saviem vārdiem un pierakstīt.

Dots: pārlidojumā nomaldījies balodis.
Atrast (Noskaidrot): Kāds varēja būt iemesls tam, ka balodis tā novirzījās no kursa?

2. Nosacījumu analīze
Tiek veikta nosacījumu analīze

2.1. Kas ir uzdevuma galvenais objekts? No kādiem elementiem tas sastāv?

2.2. Kādi objekti atrodas tam apkārt? Ar kādiem objektiem tas mijdarbojas?

2.3. Kādi procesi notiek konkrētajā objektā ar tā līdzdalību un kādi procesi notiek ap to?

2.1. Balodis, viņa navigācijas sistēma.

2.2. Sauszeme, gaiss, okeāns, mākoņi, Saule, zvaigznes. Gaisā var būt arī citi putni un lidmašīnas.

2.3. Balodis vicina spārnus, lidojot nogurst, viņam vajadzīga barība un atpūta. Ceļā viņš var sastapties ar dažādām dabas (atmosfēras) parādībām. Balodis lidojumā var sastapties ar citiem lidojošiem objektiem (dzīviem vai tehniskiem).

3. Hipotēzes izvirzīšana
Ieteicams padomāt, kā iepriekšminētie lielumi (parādības) varētu sekmēt uzdevuma rezultātu sasniegšanu. Formulējiet hipotēzi!
Ietekmējošie faktori:

mehāniskie,

akustiskie,

siltuma,

elektriskie,

magnētiskie, elektromagnētiskie (optiskie),

kodolaktīvie,

ķīmiskie

bioloģiskie

Izvirzītās hipotēzes:

1. Balodis bija noguris un nolaidās atpūsties uz kuģa, kurš devās uz ASV

2. Spēcīgs vējš novirzīja viņu no kursa.

3. Skaļš troksnis (lidmašinas dūkoņa u.c.) novirzīja balodi no kursa.

4. Balodis bija pārkarsis un siltuma dūriena rezultātā mainījās viņa izturēšanās.

5. Pirms došanās ceļā viņš bija saindējies, tāpēc novirzījās no ceļa.

6. Debesis visu lidojuma laiku bija apmākušās, tāpēc putns nevarēja pareizi orientēties.

7. Balodis nobaidījās no negaisa un, “bēgot” no tā, pārlidoja pāri okeānam.

8. Balodi no pareizā kursa novirzīja ģeomagnētiskā vētra.

9. Balodi no pareizā kursa novirzīja elektromagnētiskais starojums no televīzijas torņiem vai radara.

10. Balodi no pareizā kursa novirzīja magnētiskās anomālijas (magnētiskās rūdas iegulas).

11. Spēcīgs uzliesmojums atmosfērā novirzīja putnu no maršruta.

4. Hipotēžu atlase
No visām izvirzītajām hipotēzēm, izvēlēties airāk piemērotāko, sakārtojot ticamības samazināšanas secībā.

Ir šaubas, ka apžilbināts vai saindēts balodis varētu aizlidot tik tālu... Ja balodis ir novirzījies no kursa, glābjoties no kāda plēsīga putna, tad viņš tomēr pēc kāda laika, kad briesmas būtu jau garām, atkal atgrieztos uz pareizā ceļa. Starojums vai radars, kā arī magnētiskās anomālijas ir pārejoši faktori. Tas nozīmē, ka pēc kāda laika putns savas navigācijas spējas atjaunotu. Kaut gan nav izslēgts, ka šis process varētu būt ilgstošs. Tātad varētu uzskatīt, ka šajā gadījumā izvirzītā 8., 9. un 10. hipotēze ir vistuvāk īstenībai.

5. Hipotēzes pārbaude
Piedāvājiet veikt eksperimentu (var ne vienmēr būt prakstisks), vai arī izdarīt atbilstošus aprēķinus, kuri apliecinātu izvirzītās hipotēzes pareizību

Daudzi pētījumi pierāda, ka elektromagnētiskais starojums atstāj ietekmi uz putnu navigāciju – fakti liecina, ka ne tikai atsevišķi indivīdi, bet pat putnu bars zaudē orientēšanās spējas zemes ģeomagnētisko vētru laikā un tādējādi notiek novirzīšanās no maršruta. Būtība katru no minētajām hipotēzēm var arī eksperimentāli pierādīt. Acīmredzot no izvirzītajām hipotēzēm ticamākā ir 8. hipotēze, jo magnētiskā vētra var turpināties vairāku dienu laikā, tas nozīmē, ka tā varēja būt visā baloža pārlidojuma brīdī.

Atbilde

Putni tālajos pārlidojumos orientējas pāe Zemes magnētiskā lauka. Novērojumi parāda, ka pasta baložu navigācijas spējas ievērojami pasliktinās ģeomagnētisko vētru laikā. (Starp citu, pamatojoties uz metereoloģisko pētījumu datiem, tika noskaidrots, ka baloža Billa pārlidojuma laikā bija fiksēta spēcīga ģeomagnētiskā vētra. Acīmredzot tieši šī vētra arī novirzīja balodi no maršruta.)

Izziņai

Mūs visus ietekmē Zemes magnētiskais lauks. Pirmkārt – pati Zeme, kura ir kā milzīgs magnēts, otrkārt, lādētu daļiņu plūsmas augšējos atmosfēras slāņos. Parasti Zemes magnētiskā lauka izmaiņas sastāda 0,1 % no tā vidējā lieluma. Taču ir arī daudz spēcīgākas magnētiskā lauka izmaiņas: tās ir tā saucamās magnētiskās vētras. Šīs vētras ir Saules uzliesmojumu rezultāts. Šajos gadījumos no Saules kosmiskajā telpā tiek izmesta lādētu daļiņu plūsma. Sasniedzot Zemi, šīs daļiņas izsauc spēcīgu magnētiskā lauka ierosinājumu, t.i., vētru. Parasti magnētiskā vētra ilgst 2-3 dienas.

Secinājums

Kā norāda autori (Gins un Kavtrejevs, 2010) PRIZ palīdz ne tikai koncentrēt uzmanību un pamatīgi izanalizēt uzdevuma nosacījumus, bet paplašināt uzdevuma risinājuma idejas, virzīt skolēna domāšanu, izvirzot dažādas hipotēzes, bet noslēgumā, samazināt izvirzīto ideju “vēdekli”, pieņemt vairāk ticamos un piemērotākos risinājumus.