НАНОвый год 2014. Подарок №9. Методические материалы для организации школьного мероприятия по развитию инженерного мышления.
Предлагаем вашему вниманию список вопросов для для организации школьного мероприятия по развитию инженерного мышления.
Мероприятие рассчитано на школьников 10-15 лет и может быть проведено в формате "мозгового штурма"
Метод мозгового штурма, или так называемый брейнсторминг, заключается в сборе максимального количества идей для решения определенной задачи за ограниченный короткий промежуток времени.
Основные правила проведения мозгового штурма
В первую очередь необходимо всем участникам запретить критиковать идеи, даже если они уж слишком «выходящие за рамки». Все члены группы должны не бояться того, что их идеи будут «освистаны» коллегами.
Во-вторых, каждому необходимо раскрепостить свой разум для того чтобы подавать самые фантастические и нереальные идеи, в которых в будущем можно будет найти что-то более-менее рациональное. Зачастую, гениальные решения приходят именно таким образом.
В-третьих, не должно быть ограничений по количеству идей. Пусть каждый участник высказывает свои самые смелые предложения вслух.
Класс (группа участников) разбивается на команды, в каждой из которых должно быть не менее 4-5 человек, но не более 10. Желательно, чтобы количество активных и умеренных членов в каждой группе было примерно поровну.
Сама процедура мозгового штурма начинается она со вступления, которое должно занимать не более 15 минут. Модератор рассказывает пару слов о методе брейнсторминга, объясняет правила, указывает основные тезисы проблемы и записывает их на доске. Далее идет непосредственное обсуждение, в процессе которого все участники генерируют идеи.
Если процесс останавливается, то ведущему нужно дать всем поразмыслить несколько минут или раздать список вопросов, которые будут стимулировать креативное мышление. Затем следует оценка всех сгенерированных идей и их классификация. Критерии оценки участники принимают сами и располагают в порядке убывания их важности. После этого каждый генератор поясняет суть своей идеи, тем самым проясняя детали коллегам. Следует помнить, что рассматривая в данный момент идея требует максимум внимания от всех участников. Представьте себе, что это единственное существующее решение. Это поможет найти рациональное зерно в предложенном варианте достижения цели. На этой стадии мозгового штурма критика уже приветствуется, но исключительно конструктивная. Если у вас есть достаточно времени, постарайтесь детально рассмотреть каждую идею. Затем следует сгруппировать их все, а возможно и объединить некоторые из них для того чтобы получилось гениальное оптимальное решение задачи.
Следующий шаг – выбор максимально подходящей группы идей. Тут речь уже должна идти о возможности воплощения тех или иных вариантов в жизнь. Следует помнить, что этап принятия или непринятия идей – наиболее важный, поскольку тут решается, был ли брейнсторминг эффективным, или же все идеи «идут в корзину». В процессе обсуждения может быть дан толчок действительно гениальным задумкам.
Время обсуждения каждой задачи - 10-15 минут. Организаторы могут выбрать из предлагаемого списка вопросов нужное количество в зависимости от времени, которое выделено на мероприятие и возможностей участников.
Ниже перечислены вопросы без готовых решений. Файл с решениями в заархивированном виде прилагается к документу
Вопросы по инженерному мышлению
1. В конце 20 века транспортники столкнулись с проблемой перевозки жидких и сыпучих грузов. Если большинство грузов можно было перевозить в унифицированных контейнерах, которые в обратном пути везли другие грузы, то жидкие и сыпучие продукты требовали использования специальных цистерн, которые, к тому же нельзя было использовать для других грузов без промывки. В результате пустые цистерны приходилось возвращать «порожняком», что сильно удорожало перевозки. Каким образом инженеры решили эту проблему? Предложите свое решение.
2. Как известно, для того, чтобы хорошо прогладить одежду, нужно провести по ней хорошо прижатым горячим утюгом. Одежду при этом, как правило, кладут на специальную поверхность. А вот было бы здорово гладить одежду, не вынимая из шкафа, прямо на «плечиках»! Предложите решение, которое позволит гладить одежду в любом положении, не используя для этого никакую вспомогательную поверхность.
3. Современные здания «напичканы» электроприборами и электроникой, для работы которых требуются провода. Как правило, такие провода размещают либо внутри стен, либо в специальных коробах, располагаемых на поверхности. Такие короба уродуют внешний вид стен, что особенно важно при реконструкции исторических зданий, в которых важно сохранить интерьер. Предложите решение «незаметных» проводов, которые будут практически невидимы на поверхности стены, с учетом того, что провода (особенно силовые) нельзя делать тонкими — площадь их поперечного сечения должна остаться прежней.
4. Расположенный в пригороде Франкфурта-на-Майне (Германия) большой комбинат химической фирмы "Хёрст" производит лекарства, краски, пластмассы, пищевые добавки. А еще он производит большое количество бросового тепла. Разогретый воздух до недавних пор просто выбрасывали в атмосферу, горячую воду охлаждали (на что тратилось немало энергии) и сбрасывали в Майн. Однако инженеры нашли решение, как обогревать этим теплом здания в соседнем городе. Предложите свое решение, если власти запрещают прокладывать между городом и заводом любые коммуникации – трубы, провода и т.п.
5. Полярные районы, как известно – ледяная пустыня. Всё, что там есть – это только лед. Поэтому жить там и проводить исследования не просто. К тому же ученые часто жалуются на то, что не могут установить связь между полярными станциями. Трудности радиосвязи в высоких широтах хорошо известны. Силовые линии магнитного поля Земли, сходясь к магнитному полюсу, привлекают сюда заряженные частицы, летящие от Солнца. Они ионизируют верхние слои атмосферы, создавая помехи распространению радиоволн, особенно в периоды повышенной солнечной активности. Предложите способ радиосвязи, на который не будут влиять атмосферные заряженные частицы.
6. Готовить пищу в невесомости – дело неблагодарное. И все же попробуйте сконструировать «кастрюльку» для того, чтобы приготовить на орбите, скажем, суп.
7. Передвигаться по космической станции в условиях невесомости, казалось бы, легко: надо хвататься за стенки и отталкиваться от предметов. Но, оттолкнувшись, уже нельзя затормозить или изменить направление полета, а при развиваемых в невесомости скоростях это может быть опасным. Предложите решение для безопасных перемещений по станции в условиях невесомости.
8. Мобильный телефон давно уже приобрел и функции фотоаппарата. Но главным его недостатком является то, что при столь маленьком размере очень сложно сделать объектив с переменным фокусным расстоянием. Умельцы говорят, что, нанеся капельку воды на объектив (то есть, изменив кривизну линзы), можно использовать его для макросъемки. Но вот бы при этом еще и регулировать эту кривизну. Предложите решение.
9. Изображенный на фотографии автомобиль был создан в 1013 году. Несмотря на то, что у него – только два колеса, автомобиль отличался поразительной устойчивостью. Как написал о нем журнал «Аэро- и автомобильная жизнь», «...Особое восхищение прохожих вызывало то обстоятельство, что коляска даже при совершенно тихом ходе не теряла устойчивости, шофёр нарочно ехал как можно медленнее, чтобы доказать, что устойчивость его автомобиля совсем не зависит от быстроты его движения».
Почему этот автомобиль, весивший 2750 кг, не опрокидывался как мотоцикл?
10. При дальних космических путешествиях забота о здоровье астронавтов, живущих в невесомости, станет одной из важнейших задач любой экспедиции. А как производить взвешивание (измерение массы тела) астронавта там, где и силы тяжести-то нет? Предложите решение.
11. Жаркие страны, такие как Индия и Морокко, страдают от нехватки воды. Ее усиленно собирают, но в жарком климате с поверхности водохранилищ испаряется слишком много воды. Предложите способ, позволяющий сократить потери на испарение.
