Одной из важнейших задач современного образования является подготовка специали-стов, соответствующих современному технологическому развитию общества, направленному на использование нанотехнологий, робототехники, биотехнологий и других перспективных технологий. На решение этой задачи направлена образовательная область «Технология».
Формирование у учащихся основных технико-технологических понятий и представлений о способах преобразовательной деятельности, связанных с современным производством материальных и духовных ценностей, обеспечение на основе самоопределения подготовки, необходимой выпускникам для последующего профессионального образования и трудовой деятельности - основное предназначение образовательной области «Технология».
Тема программы по технологии «Интуитивные и алгоритмические методы поиска ре-шений» способствует воспитанию, развитию творческих способностей учащихся. Она должна научить школьников приемам и методам решения технических задач, способам развития творческого воображения, преодоления психологических барьеров, препятст-вующих творчеству.

Предмет: Технология
Класс: 10
Раздел: Технология проектирования и создания материальных объектов и услуг
Тема: Интуитивные и алгоритмические методы поиска решений
Тема урока: Морфологический анализ
Задачи учителя:
1. Объяснить сущность метода МА
2. Показать примеры применения метода МА
3. Познакомить учащихся с историей создания метода МА
4. Продемонстрировать условия применения метода МА
5. Познакомить с алгоритмом применения метода МА
Изучив материал данной темы, учащиеся смогут:
• объяснять сущность метода морфологического анализа;
• называть условия применения метода морфологического анализа;
• приводить алгоритм проведения морфологического анализа;
• приводить примеры использования метода морфологического анализа;
• применять метод морфологического анализа при решении творческих задач.
Основные понятия:
• морфология;
• морфологический анализ;
• двумерные и многомерные матрицы;
• морфологический ящик.

I этап Актуализация знаний и жизненного опыта учащихся, формирование мотива-ции к изучению темы.
Учитель рассказывает учащимся, что многие деятели науки и техники классифици-ровали явления, объекты. Приводит пример разработки периодического закона химиче-ских элементов Д. И. Менделеевым. Великому ученому удалось найти основополагающий принцип: периодичность изменения химических свойств в ряду, расположенном в порядке возрастания массы атома. Трудность задачи состояла в том, что на тот момент уже существовал ряд исключений. Однако в том и состояла гениальность Д. И. Менделеева, что за этими исключениями он сумел увидеть ситуацию более глубоко, что позволило предсказать существование трех еще не открытых химических элементов (галлия, германия и скандия), дать для этих элементов перечень основных их свойств и даже назвать руды, в которых можно искать предсказанные элементы.
Далее учитель переходит к определению морфологии.
Морфология (от греческих слов «форма» и «учение») – изначально учение о форме и строении растений и животных (автор – И. Гете). В дальнейшем термин получил широкое применение во многих науках: морфология человека, почв и т. д.
Учитель отмечает, что важно уметь работать со структурой объекта, системы. Изме-няя элементы системы или объекта, можно получить новые объекты и системы.
Далее учитель предлагает учащимся выполнить задание.
На доске заданы 5 фигур различной формы. Учащимся предлагается выполнить за-дание 1.
Задание 1. На складе имеется 20 видов различной продукции: кефир, молоко, смета-на, творог, кальмары, рыбные палочки, рыбные консервы, селедка, конфеты, зефир, мар-мелад, шоколад, булочки, кексы, печенье, вафли, колбаса, сосиски, буженина, ветчина. Необходимо на каждую коробку наклеить этикетку, обозначающую определенный номер. Однако у менеджера склада имеется 5 видов этикеток. Помогите ему обозначить товар.
 

    Учитель обсуждает с ребятами варианты решения задачи. Например, за счет измене-ния цвета, штриховки, надписи на фигурах. На доске демонстрируются различные варианты, предлагаемые учащимися. Кроме того, ученики могут использовать более сложную систематизацию этикеток по виду товара - например, все молочные продукты одного цвета, с обозначением товара по первой букве его названия. После решения данной задачи учащиеся делают вывод, что изменяя структурные элементы, можно получать новые объекты, не меняя его формы. Так, например, из 5 объектов мы получили 20 новых только за счет изменения такого элемента, как цвет.
 
II этап Изучение нового материала.

Учитель рассказывает об истории создания метода морфологического анализа.
Автором морфологического анализа является Фриц Цвикки, швейцарский астроном. Спасаясь от оккупации страны фашистскими захватчиками, он попал в США и устроился на работу в фирму, занимающуюся созданием ракет. Цвикки был известным астрономом, но никак не инженером, и фирма не возлагала на него особых надежд. Однако за короткое время Ф. Цвикки предложил большое количество оригинальных технических решений. Он построил таблицу для реактивных двигателей, работающих на химическом топливе. В результате было получено 576 возможных решений; в это число попали и двигатели засекреченных немецких самолетов-снарядов ФАУ – 1, ФАУ – 2.
Далее для объяснения сущности метода морфологического анализа учитель предла-гает учащимся рассмотреть знакомый им всем объект - «сотовый телефон» и предложить свой вариант его дизайна.
Задание 2. На доске размещается изображение простейшего сотового телефона. Учащиеся должны выделить элементы, из которых состоит данный объект. Возможности интерактивной доски позволяют легко переместить данные элементы с панели на свобод-ное пространство и выделить такие элементы, как дисплей, клавиатура, антенна, микро-фон, корпус. Затем учитель предлагает учащимся сделать таблицу, которую назовем мор-фологической матрицей, в каждой строке которой указан соответствующий элемент и на-рисовать возможные варианты этого элемента.
Учитель объясняет, что матрица – символическая форма описания решений. Она да-ет представление о всех возможных вариантах решения исходной задачи. Данные вариан-ты получаются путем комбинирования морфологических признаков рассматриваемого объекта (системы) и его характеристик. Общее количество вариантов решений морфоло-гической таблицы (матрицы) равно произведению числа элементов в каждой строке на число столбцов. Вариантов может получиться огромное количество, поэтому морфологи-ческий анализ лучше всего применять не для поиска одного решения, а для исследования области возможных решений («поискового поля»)
 

   После обсуждения возможных вариантов учитель демонстрирует свой вариант на доске и на примере таблицы учитель объясняет суть метода морфологического анализа, который заключается в том, что при доработке существующего или разработке нового объекта необходимо выделить структурные элементы этого объекта, рассмотреть различ-ные варианты этих элементов и различные их комбинации.
 

   Используя возможности электронной доски, учитель демонстрирует получение воз-можных вариантов дизайна сотового телефона. Учащиеся обсуждают достоинства и не-достатки различных комбинаций элементов сотового телефона. Учитель должен показать учащимся, что итоговый вариант необходимо отбирать по тем параметрам, которые зна-чительно улучшают или придают необычные свойства объекту или системе.

Учитель демонстрирует этапы выполнения морфологического анализа на доске по-следовательно, формулируя их вместе с учащимися:
1. Формулировка цели, задачи, возможно более полное и точное определение исследуемого объекта.
2. Расчленение объекта (процесса, проблемы) на важнейшие функциональные узлы (параметры), выявление набора характеристик.
3. Раскрытие возможных вариантов использования каждой из характеристик.
4. Сведение совокупности полученных вариантов в морфологическую матрицу или морфологический ящик.
5. Выбор решений из морфологического ящика и определение их функциональ-ной ценности. Исключение известных и технически несовместимых.

 

Для закрепления теоретического материала учащимся предлагается выполнить следующее задание.
Задание 3. Разработать дизайн садового домика
 

   Один учащийся работает у доски, остальные выполняют задание в тетради. Работа осуществляется в соответствии с рассмотренным выше алгоритмом. Учащиеся формули-руют цель: получить оригинальный вариант дизайна домика, который будет отличаться от остальных. В соответствии с алгоритмом учащиеся раскрывают наиболее характерные элементы дизайна объекта, такие как форма, крыша, облицовка. Далее рассматриваются возможные варианты данных элементов. Ведется обсуждение различных комбинаций элементов и каждый учащийся выбирает свой вариант дизайна домика и обосновывает его с записью в тетради.
Учитель объясняет, что при наличии большого количества характеристик наиболее предпочтительно использовать морфологический ящик вместо морфологической таблицы.
Он позволяет более наглядно представить возможные варианты комбинирования элементов объекта или системы.
Использование метода морфологического ящика рассматривается на примере выбора молочной тары.
Задание 4.
На доске демонстрируется образец морфологического ящика и элементы, которые должны выделить учащиеся: материал, объем, форма. Затем учащиеся предлагают раз-личные варианты данных элементов.
 

 

III этап Подведение итогов урока.

В заключении учащиеся вместе с преподавателем делают вывод:
1. Морфологический анализ позволяет получить большое количество сочетаний все-возможных вариантов решений, в том числе и самых неординарных.
2. Главный недостаток данного метода - в обилии возможных вариантов и трудности выбора единственно правильного. Сравнивают варианты по одному или несколь-ким наиболее важным для данного объекта или системы показателям.
Домашнее задание: составьте морфологическую таблицу печатных изданий. Выявите та-кие типы изданий, которые ранее никем не выпускались.