Метод маленьких человечков для решения взрослых задач. Моделирование с помощью «маленьких человечков

Плаксин Михаил Александрович

Пермский государственный университет (ПГУ), Компьютерная школа ПГУ, г.Пермь

В докладе рассматривается использование на уроках информатики в начальной школе «Метода маленьких человечков» - одного из методов Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) - для освоения понятия «моделирование» и изучения физических свойств и процессов.

«Пермская версия» курса информатики исходит из того, что в школе должны изучаться основы системного анализа и Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

«Метод маленьких человечков» (ММЧ) - это один из методов ТРИЗ. Он предлагается для изучения во втором полугодии I-го класса.

Суть метода маленьких человечков в следующем. Представим, что все окружающие предметы состоят из маленьких человечков. Человечки бывают трех видов: твердики, гидратики и пневматики. Твердики стоят рядом друг с другом и крепко держатся за руки. Гидратики тоже стоят рядом друг с другом, но за руки не держатся. Пневматики на месте стоять не могут и все время бегают.

С помощью этих маленьких человечков моделируются окружающие нас предметы и процессы. Например, стакан с чаем будет выглядеть так: дно и стенки из твердиков, внутри - гидратики. Если чай горячий, то над ним надо будет дорисовать пар - несколько пневматиков. Если вместо стакана с чаем рисовать пустой стакан, то внутри оболочки из твердиков надо будет нарисовать воздух, т.е. несколько пневматиков. Если вместо чая рисовать газировку, то пневматиков, т.е. газ, надо будет поместить внутрь жидкости. И т.д.

При использовании ММЧ понятие «моделирование» вводится совершенно естественным образом. Мы МОДЕЛИРУЕМ предметы с помощью маленьких человечков. Дети прекрасно понимают, что маленькие человечки - это способ выразить вполне определенные свойства предметов. Другие свойства (которые нам в данный момент не важны) на этом изображении (в этой МОДЕЛИ) никак не видны. Например, модель (изображение) стакана с чаем не изменится, если чай заменить на молоко или сок, стеклянный стакан на пластмассовый или на металлическую кастрюлю. В данной модели мы отражаем только одно важное свойство: в сосуде с твердыми стенками налита жидкость. От остальных свойств мы абстрагируемся.

Модели из МЧ можно использовать двумя способами: изобразить с помощью МЧ какой-либо объект или догадаться, какому именно объекту соответствует конкретная модель. Оба направления удобно состыковать: домой задается построение моделей, а урок начинается с того, что несколько человек рисуют на доске придуманные ими модели, а остальные должны отгадать, что именно промоделировано. Для одного и того же рисунка, как правило, можно придумать несколько ПРАВИЛЬНЫХ объяснений. Это значит, что мы абстрагируемся от тех отличий, которые есть в этих предметах, и обращаем внимание только на то, что у них общего.

Другое направление использования ММЧ - понимание свойств окружающих нас предметов и физических процессов. При построении моделей в роли МЧ будут выступать дети.

Например, чем твердое отличается от жидкого? Почему если сжать пальцы в ванночке с водой, поднимется только одна капелька, а если сжать карандаш, поднимется весь карандаш? Для объяснения этой ситуации смоделируем ее с помощью МЧ. Карандаш моделируется из 10-12 «твердиков», которые держат друг друга за плечи. Если сдвинуть одного человека, сдвинется весь ряд. Ряд можно разорвать (сломать карандаш), но обе его половинки останутся твердыми. Если твердиков заменить на гидратиков (отпустить руки), то любого из них можно будет спокойно отделить от остальных.

Другой эксперимент на ту же тему - проход через отверстие твердого тела и жидкости. Шеренга твердиков может выйти через дверь только боком, а гидратики пройдут свободно каждый сам по себе.

Другие вопросы, которые очень хорошо моделируются маленькими человечками:

• что такое мягкое: твердики вперемешку с пневматиками, например, снежинка;
• фазовые переходы: при нагревании куска льда на сковородке твердики начинают подпрыгивать и при этом сначала расцепляют руки, а потом начинают бегать; при охлаждении для того, чтобы согреться, они прижимаются друг к другу;
• давление газа: пневматики бегают внутри оболочки и стукаются в нее;
• связь между количеством газа, объемом, температурой и давлением: дети, взявшись за руки, образуют оболочку, внутри которой движутся пневматики; меняем размер оболочки, количество пневматиков и скорость их движения.

Здравствуйте, читатели!

И еще один рассказ об очередной “ТРИЗ-субботе”. В этот раз попробовали новый формат: мастер-класс по методам ТРИЗ. За одно занятие знакомимся с каким-то методом, используем его для решения какой-то научной задачи и потом пытаемся какую-то из своих собственных жизненных проблем решить с помощью этого метода.

Смысл: сделать каждое занятие законченным и не связанным с другим, чтобы могли участвовать и дети, которые пришли впервые, и “старички”.

У нас под прицелом был метод маленьких человечков — ММЧ . С помощью этого метода можно представить любой объект, их систему или даже процесс. Здесь ключевое слово ПРЕДСТАВИТЬ. Часто слова атомы и молекулы не несут ясного визуального образа, особенно для детей. К тому же, участие маленьких человечков очень сильно снижает психологическую инерцию: само их появление уже немного сказочно и необычно. Поэтому многие расслабляются и начинают думать так, как никогда не стали бы, если бы представляли атомы и молекулы.

Знакомство с методом ММЧ:

Самое приятная и интересная игра для детей: самим превратиться в таких человечков — жидких, твердых или газообразных.

Со школьниками мы сразу попробовали смоделировать некоторые процессы:

• “погружение” пальца в стол
• погружение пальца в воду,
• погружение в пустой стакан с воздухом.

Многие изобретатели придумывали что-то, когда начинали наблюдать за процессом не извне, а представляли его и становились полноценным участником. Для детей это очень полезное упражнение, развивающее умение воображать и мыслить образами.

Следующий способ представить человечков — нарисовать их. Тут я столкнулась со сложностью: рисовать предметы с помощью человечков многим было сложно. Многие скатывались к рисованию не однородной субстанции, а не человечков. Для меня это означает, что не все поняли смысла и какое преимущество дает представление именно человечков, а не кирпичиков, например. Значит надо это преимущество показать очень-очень наглядно.

Кульминацией нашего мастер-класса был эксперимент, который мы пытались понять и объяснить с помощью маленьких человечков. Достаточно простой, но именно он должен был подтолкнуть ребят на правильные рассуждения при решении следующей задачи.

Эксперимент №1:

В пакет набрали немного воды и плотно завязали. Кладем в банку и прокалываем пакет. В итоге вода сначала начинает вытекать фонтанчиком, а потом прекращает. Почему?

С человечками этот эксперимент объясняется очень просто и главное понятно для детей.

Сначала человечкам очень тесно в пакете с водой. Это похоже на душную комнату в которую набилось очень много людей. Всем хочется выйти. И когда открывают дверь (делают прокол), то те человечки, что стоят рядом тут же начинают выбираться наружу. А те, что стоят далеко от входа ждут своей очереди. Но в какой-то момент, человечкам снаружи становится также тесно, как и внутри. Выходить уже нет смысла и человечки перестают выходить из пакета.

Сообщающиеся сосуды, давление — все это будет изучаться только в старших классах на уроках физики. Но уже сейчас можно на доступном языке объяснить детям многие процессы, а главное ДАТЬ им инструмент с помощью которого они могут объяснять многие вещи вокруг. И еще: потом через 5-6 лет на уроках физики все эти процессы и формулы будут не просто заучиваться детьми, а пониматься на абсолютно естественном уровне.

Эксперимент № 2

В стакан с водой кидаем маленький бумажный шарик. Воду переливаем из стакана в стакан и шарик тоже двигается вместе с потоком воды.

Опять моделируем ситуацию с помощью маленьких человечков. Вы оказались в толпе людей (те кто был в час пик в метро — очень хорошо понимают). Очень сложно оставаться неподвижным или идти вспять. Самое простое — идти вместе со всеми. Тоже самое происходит с нашими человечками. Жидкие толкают твердых и несут вместе с собой вперед.

Исследовательская задача:

Неподвижная рыба удильщик приманивает к себе добычу с помощью фонарика на одном из шипов. Одно мгновение и добыча во рту у удильщика. Каким образом, если рыба НЕ ДВИГАЕТСЯ?

Вот какие этапы дети должны пройти, чтобы решить задачку:

Рисуем рыбу и добычу. Но это еще не все? Надо догадаться о третьем участники нашего процесса? Это маленькие человечки воды! Рисуем их тоже.

Теперь надо понять, как эти человечки могут нам помочь? Они как и в эксперименте №2 могут перенести рыбку прямо в рот!

И последняя идея: как заставить человечком воды двигаться? Это посыл к эксперименту №1 . Ведь там человечки очень активно начали двигаться, когда открыли “вход”

ММЧ в жизни детей:

И в конце, я попробовала предложить детям найти свою собственную проблему. Из своей жизни. Считаю, это очень важная часть занятия, потому что фантазировать и придумывать на отвлеченные темы многие уже умеют и очень хорошо. А вот собственные проблемы даже не видят, не умеют их переводить в задачи и тем более решать. А ведь именно для этого нужен ТРИЗ!

Сначала рассказала им небольшую историю, про мальчика Дениса. В ходе истории дети должны были находить его проблемы и превращать их в задачи.

Потом каждый попробовал описать свой день и вспомнить какую-то проблему, а затем превратить ее в задачу.

1. Проблема: Младший брат рушит замки из лего. Задача: Как сделать так, чтобы брат сам перестал трогать мои постройки?
2. Проблема: Младший брат кричит и мешает учить уроки. Задача: Как сделать так чтобы крик брата помогал делать домашнее задание?
3. Проблема: После вырезания на полу много обрезков. Как сделать так чтобы после вырезания НЕ образовывалось обрезков.

Получилось сумбурно, но в целом хорошо. Каждый попробовал решить свою проблему с помощью маленьких человечков и моделирования процесса. Это было уже совсем сложно. И пока актуальный навык все-таки проблемы превращать в задачи. На этим и будем тренироваться дальше.

С уважением, Несютина Ксения

Что же такое ТРИЗ?

Ответ прост – это уникальный инструмент для:

- поиска идей,

- выявления и решения многих творческих проблем,

- выбора перспективных направлений развития,

- развития творческого мышления, формирования творческой личности.

Для овладения ТРИЗ необходимо вложить много труда, как при изучении любой другой науки. Стадии овладения определенными навыками превосходно сформулировал великий русский режиссер Константин Станиславский: " Сложное сделать простым, простое сделать привычным, привычное сделать приятным". И далее он говорит о путях достижения этого: "Далеко не все имеют волю и настойчивость, чтобы добраться до настоящего искусства, только знать систему мало. Надо уметь и мочь. Для этого необходима ежедневная, постоянная тренировка".

Основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности.

2. Прогнозирование систем (ТС) и получение перспективных решений.

3. Развитие качеств творческой личности.

Вспомогательные функции ТРИЗ :

- Решение исследовательских задач.

- Выявление проблем.

- Выявление причин.

- Эффективное использование ресурсов.

- Объективная оценка решений.

- Систематизирование знаний любых областей деятельности.

- Развитие творческого воображения и мышления.

Принципы построения работы по ТРИЗ.

- Минимум сообщения информации, максимум рассуждений.

- Оптимальная форма организации обсуждения проблемных ситуаций.

- Системный подход

- Включение в процессе познания всех доступных для ребенка мыслительных операций и средств восприятия

- Обязательная активизация творческого воображения.

Таким образом, ТРИЗ, с одной стороны, - занимательная игра, с другой - развит ие умственной активности ребенка через творчество. Что дает творчество ребенку?

- Дает возможность проявить себя.

- Стремление получать новую информацию об окружающем.

- Развивает потребность в познавательной деятельности.

- Дает возможность созидать, творить.

- Способствует развитию аналитических способностей.

- Формировать умение развивать и доказывать свою точку зрения.

Этому помогут приемы и методы ТРИЗ.

Существует несколько методов ТРИЗ:

- Метод контрольных вопросов

- Метод морфологического анализа

- Метод синектики

- Метод мозгового штурма

- Метод ресурсов

- Метод каталога

- Метод проб и ошибок

- Метод маленьких человечков

- Метод фокальных объектов

- Морфологический анализ

- Оператор РВС

- Системный анализ

- Метод противоречий

- Методика обучения разгадыванию и составлению загадок и сказок

Можно выделить положительные стороны ТРИЗ :

- У детей обогащается круг представлений, растет словарный запас, развиваются творческие способности.

- ТРИЗ помогает формировать диалектику и логику, способствует преодолению застенчивости, замкнутости, робости; маленький человек учится отстаивать свою точку зрения, а попадая в трудные ситуации самостоятельно находить оригинальные решения.

- ТРИЗ способствует развитию наглядно-образного, причинного, эвристического мышления; памяти, воображения, воздействует на другие психические процессы.

А сейчас на примере метода моделирования маленькими человечками попытаемся с вами разобраться в сути технологии ТРИЗ.

Метод ММЧ

Метод ММЧ – уникален. Уникальность его в том, что с помощь него ребенку можно не только объяснить окружающие его явления, но и наглядно показать его изменения. Для моделирования будем использовать символических заместителей- маленьких человечков. Почему человечков, а не вещества, микробы, атомы? Потому что человечки могут думать, производить действия, вести себя по-разному. Но во всем этом моделировании есть определенные правила, которым нужно следовать:

• Так как деревянные, стеклянные, тканевые, пластмассовые человечки обладают общим свойством- держать форму, то они держаться за руки, руки опущены вниз.

• Человечки молока, чая, воды, киселя и т.д.- это человечки капельки, они принимают форму того сосуда, в котором их наливают. Эти человечки не держатся за руки, руки у них на поясе.

• Воздушные человечки постоянно в движении: они все время куда-то бегут, летят (газ, дым, пар, запах). Обозначения у них любые, главное чтобы они были в движении.

Для моделирования ребенку можно предложить не только картинки с изображением МЧ, но и кубики, где модель будет строиться картинкой к себе, а с другой стороны появится модель-загадка «Что там?»

Детям так же не можно предложить самим нарисовать изображение-обозначение Маленькими человечками.

Можно в роли Маленькими человечками. использовать самих детей. Дети через движения, взаимодействие чувствуют перемены, переход из одной роли в другую, попутно идет отработка мимики, движений, жестов.

С чего начать работу?

• Построить с детьми простейшими модели, где участвуют человечки одного вещества (например: кирпич, воздушный шар, чашка)

• Следующий шаг работы - моделирование взаимодействие двух веществ (например: чашка с водой)

• Освоив эти модели, дети могут моделировать сложные взаимодействия и состояния окружающих предметов, переход из одного состояния в другое (чайник кипит, сосулька растаяла).

Где использовать ММЧ

• С помощью ММЧ можно обыграть любой режимный момент (Наприме: когда дети моют руки)
• С использовании ММЧ интересно проводить познавательные занятия, эксперименты, игры по обучению грамоте, ознакомлению с окружающими. (например: эксперимент с чашкой из льда. При обучении грамоте составление слов или словосочетаний из Маленьких. Человечков, где синие человечки согласные, а красные гласные).
• Использовать моделирование НОД по ФЭМП (например: посвященное изменению длины предметов), где выступают человечками сами дети.
• ММЧ можно использовать в НОД по художественному творчеству.(смешивание красок)

Представим себе, что все предметы, вещества, все живое и неживое вокруг нас состоит из маленьких-маленьких человечков. Человечки ведут себя по-разному. Человечки твердых тел (камня, дерева) крепко держатся за руки. Руки у них сильные -- ни разжать, ни согнуть. Вот почему твердое тело не меняет форму. Человечки жидкости за руки не держатся: стоят плотно рядышком друг с другом, переминаясь с ноги на ногу. Вот почему жидкость не держит форму. Но если наполнить стакан "жидкими" человечками, то новых жильцов туда уже не добавить: человечки ведь стоят плотно друг к другу, свободного места между ними нет. Человечки газообразных веществ на месте стоять не могут и все время бегают. С помощью этих маленьких человечков моделируются окружающие нас предметы и процессы. изобретательский младший школьник

Очень удачно этот метод работает на уроках познания мира. На уроке « Вода-колыбель жизни» ученики сами показали три агрегатных состояния воды.

Круги Луллия

Пособие состоит из нескольких кругов, которые разделены на сектора и разные по размеру. Данные кольца с помощью связующего стержня накладываются друг на друга, обычно это соединение двух или трех кругов разных диаметров. На них прикрепляется стрелка. В каждом секторе прикрепляется картинка. Суть метода в том, что мыслительные операции осуществляются с помощью этих картинок.

Например, на этапе обобщения по теме «Весна - утро нового года», возможен следующий вариант. На верхний круг прикрепляется картинка обозначающая цвет, на средний - название месяцев, а на нижний круг прикрепляются весенние символы, характерные для каждого месяца. Задача учащихся правильно совместить в одном секторе название - цвет - символ. (март - желтый - солнце, апрель - голубой - ручьи, май - зеленый - трава...)

Суть методики ММЧ состоит в том, что дети представляют себе маленьких человечков, которые живут, действуют в окружающих предметах и явлениях. Игра в маленьких человечков развивает у детей внимание, наблюдательность, логическое мышление, сообразительность

Рассмотрим методику ММЧ на примере опыта «Как из снега получить воду?»

Что такое снег? (Снег - это вода, которая застыла в виде кристалликов-снежинок.)

Как можно получить из снега воду? (Снег надо нагреть. Сделать это можно по-разному: в руке, принести в тёплое помещение, подогреть на огне.)

Вывод: в любом из этих случаев снег превратится в воду.

В результате ознакомления детей с явлениями неживой природы на основе ММЧ решаю следующие задачи:

• Расширение и уточнение представлений о воде, находящейся в жидком состоянии, её признаках и свойствах, о мерах по охране её чистоты, экономному использованию.
• Знакомство со свойствами твёрдых тел, с приёмами обследования всеми органами чувств, понимание зависимости свойств вещества от внутренней структуры.
• Систематизация знаний о свойствах воздуха, овладение основами исследовательской деятельности, умением изображать различные действия с воздухом с помощью ММЧ.
• Уточнение представлений о трёх состояниях воды, причинах перехода одного в другое, понимание круговорота воды в природе.

При знакомстве детей со свойствами твёрдых тел, веществ объясняю, что все предметы, которые нас окружают, состоят из очень маленьких частиц-молекул, которых мы не видим. Их мы будем называть «маленькими человечками», разные предметы состоят из разных «маленьких человечков».

В некоторых предметах, например, железе, «маленькие человечки» крепко держатся за руки, поэтому, чтобы разделить железный прутик на части, нужно приложить много силы. В других материалах, таких как бумага, «маленькие человечки» не так крепко держатся за руки, поэтому бумага легко рвётся. Для более полного понимания ММЧ провожу игру-инсценировку: превращаю «волшебной палочкой» детей в «маленьких человечков» твёрдых тел. Попутно учу их символически изображать «маленьких человечков» твёрдых веществ.

По аналогии знакомлю детей со свойствами жидких и газообразных веществ. Только в воде «маленькие человечки» не держатся между собой, но стоят рядом, поэтому воду легко переливать из сосуда в сосуд, между ними могут располагаться «маленькие человечки» других веществ.

«Маленькие человечки» газообразных веществ очень подвижны, их руки подняты вверх, они всегда бегают и прыгают.

В своей работе иду по пути «от простого - к сложному», то есть вначале мы изучаем простые вещества: стекло, дерево, вода. Затем даю представление о воде как о веществе, находящемся в природе в трёх агрегатных состояниях (жидкость, пар, лёд), которые непрерывно переходят одно в другое, то есть знакомлю детей с круговоротом воды в природе. Рассматривая схему «Круговорот воды в природе», подробно и доступно объясняю детям, как в природе протекают эти процессы и закрепляю всё в игре с использованием ММЧ. После того как дети научились описывать и моделировать простые системы, перехожу к изучению более сложных систем, состоящих из двух, трёх и более веществ (лужа на асфальте, вода в стакане, минеральная вода в бутылке и т.д.). При этом не забываю про игры-инсценировки «маленьких человечков».

Учу детей не только моделировать системы, но и читать карты-схемы объектов рукотворного и природного мира на основе ММЧ. Раздаю карты-схемы, предлагаю подумать и ответить, что это может быть.

В процессе использования ММЧ в организации поисково-познавательной деятельности заметила, что дети стали не просто пассивными наблюдателями, как это было вначале, а активными участниками практической части опыта, научились высказывать предположения, пусть даже и ошибочные, анализировать полученные результаты. Стали более самостоятельными, активными, а самое главное - усвоили в доступной форме знания о сущности процессов в явлениях неживой природы. Таким образом, подтвердилась выдвинутая мною гипотеза о целесообразности использования ММЧ в организации поисково-познавательной деятельности детей-дошкольников.