РЕФЕРАТ по дисциплине «Истории и философии науки» на тему: Научное и техническое творчество в профессии инженера Выполнил: Проверил: 1. Творчество в общепринятом понимании это присущая человеку, как представителю биологического вида (homo sapiens), способность творить – созидать материальные и духовные ценности, в которых воплощаются его знания и понимание возможностей того материала, который выступает объектом преобразовательной деятельности. Результаты этой деятельности – артефакты [лат. artefaktum – искусственно созданный]. Это – материальные или идеальные объекты, обладающие принципиально новой формой и содержанием. Форма артефактов задается творцом изначально, поскольку они предназначаются для удовлетворения конкретных социальных потребностей, и преобразовательная деятельность ориентирована на определенный результат. Но артефакты непредсказуемы по содержанию, поскольку в них воплощается неповторимая индивидуальность творца, интерпретирующего возможности преобразуемого материала в соответствии со своим индивидуальным видением конечного результата. Классическое понимание творчества исходит из того, что главным признаком артефактов, как результатов подлинного творчества, является воплощенная в них гармония [греч. harmonia – созвучие, соразмерность, взаимное соответствие частей целого]. Гармония объективно присутствует в природе, но в процессе творчества она должна быть выявлена, осмыслена и запечатлена творцом в образе, адекватном его замыслу. (Беленкова). 2. Научное творчество – это вид творческой деятельности, ведущей к созданию принципиально новых и социально значимых продуктов – знаний, используемых в дальнейшем во всех сферах производства материальных и идеальных объектов. Техническое творчество – вид творческой деятельности по созданию материальных продуктов искусственное окружение – технических человека – средств, техносферу; образующих оно включает генерирование новых инженерных идей и их воплощение в проектной документации, опытных образцах и в серийном производстве. Поэтому было бы большим упрощением видеть в проектировании простую материализацию научных открытий. В наше время связи научного и технического творчества настолько усилились, что иногда их трудно отделить друг от друга. Воплощая научные идеи, открытия и догадки, инженерно-техническое творчество становится специфической формой познания. Научно-техническое творчество - это деятельность, порождающая качественно новые результаты в области науки и техники и отличающаяся оригинальностью и уникальностью. К ней относятся: 1) рационализация, 2) изобретение, 3) открытие. Рационализация – это усовершенствование, введение более целесообразной организации чего-либо в соответствие с общественными потребностями. Изобретение – это продукт творческой деятельности, в которой на основе научных знаний и технических достижений создаются новые принципы действия или конструирование технических систем, их отдельных компонентов. Открытие – это установление ранее неизвестных науке объективных закономерностей, новых явлений, свойств и эффектов, вносящих коренные изменения в существующие научные и научно-технические знания. Открытие является решающим элементом в научно-техническом прогрессе. 3. Структура творческого процесса Слово ИНЖЕНЕР произошло от латинского слова ingenium хитроумный, остроумный, изобретательный. Словом "инженер" стали называть создателей некоторых военных машин во втором веке, а впоследствии - творцов всяких хитроумных устройств. Творчество инженера имеет определенную структуру и определяемые этой структурой этапы развития. Известно много попыток определить структуру творческого процесса изобретателя. Опубликованные исследователями конкретные схемы творческого процесса имеют много общего и в большинстве случаев различаются последовательностью подразделения отдельных этапов на шаги и количеством этапов. Технологию инженерной профессиональной деятельности технологию технического творчества можно представить в виде последовательных, но функционально объединенных между собой этапов. Одна из возможных классификаций приведена далее. Первый этап - критическое осмысление существующего положения вещей на базе экспериментальных материалов и логических рассуждений, формирование проблемной ситуации. Результатом этого этапа является формулировка конкретной технической задачи, которая может стать основой дальнейших творческих поисков. Второй этап - этап генерирование (рождение) и «продумывания» новой технической идеи как результата скачка в новое качество при реализации поиска решения определенной технической задачи. Это еще не техническое изобретение и не идеальная модель нового, но уже выход за рамки непосредственно данного. С этой целью применяется набор методов инженерного поиска идей. При этом рациональные методы, составляющие логическую основу процесса, не исключают действия фантазии и интуиции при рождении технической идеи. Третий этап - этап разработки воображаемой идеальной модели как результата новой технической идеи, как структурной и функциональной схемы будущего технического объекта. В идеальной модели выражается активная созидательная деятельность субъекта, учитывается необходимость ее последующей материализации, строится будущий объект не в чувственно воспринимаемой форме. На этом этапе протекает процесс обоснования, продумывания и создания образца будущего технического объекта. Четвертый этап - этап конструирования, перехода от мысленного построения к реальным разработкам. Результаты конструирования выражаются в эскизном и техническом проектах, в рабочих чертежах или модельно-макетном воплощении. Начинается разрешение противоречий между материальным и идеальным, теорией и практикой. Происходит движение от изобретения в форме идеальной модели или патента до рабочих чертежей или спецификаций и далее - до действующих моделей, экспериментальных или производственных образцов. Пятый этап - этап воплощения изобретения в новом техническом объекте. Как видим, все этапы инженерной деятельности пронизаны творчеством. Творческий характер деятельности инженера проявляется прежде всего в том, что он сознательно формирует цель своей деятельности на основе осмысления технических потребностей производства и общества в целом. Инженерное творчество реализует выход за пределы существующего состояния техники и технологии. Инженерная деятельность аккумулирует производственный опыт и использует научные знания, отличается высокой степенью интеллектуального творчества, протекает преимущественно в социальной среде и зависима от внешних, социокультурных факторов. 4. Методы решения творческих задач 1. логические методы – это методы, в которых преобладают логические правила анализа, сравнения, обобщения, классификации, индукции, дедукции и т. д.; 2. Эвристические методы технического творчества - это система принципов и правил, которые задают наиболее вероятностные стратегии и тактики деятельности решающего, стимулирующие его интуитивное мышление в процессе решения, генерирование новых идей и на этой основе существенно повышающие эффективность решения определенного класса творческих задач. 5. Эвристика Термин эвристика произошёл от древнегреческого слова ευρίσκω, что переводится как «отыскиваю», «открываю». Эвристика — это совокупность логических приёмов, методов и правил, которые облегчают и упрощают решение познавательных, конструктивных, практических задач. В настоящее время известно более 100 эвристических методов, методик, подходов и их модификаций. Важно понимать, что эвристика, в отличие от корректного алгоритма решения задачи, обладает следующими особенностями. Она не гарантирует нахождение лучшего решения. Она не гарантирует нахождение решения, даже если оно заведомо существует (возможен «пропуск цели»). Она может дать неверное решение в некоторых случаях. 6. Эвристические алгоритм Существует понятие «Эвристический алгоритм» - это алгоритм решения задачи, правильность которого для всех возможных случаев не доказана, но про который известно, что он даёт достаточно хорошее решение в большинстве случаев. Эвристические алгоритмы широко применяются для: решения задач высокой вычислительной сложности (задачи, принадлежащие классу NP), то есть вместо полного перебора вариантов, занимающего существенное время, а иногда технически невозможного, применяется значительно более быстрый, но недостаточно обоснованный теоретически алгоритм. В областях искусственного интеллекта, таких как распознавание образов, эвристические алгоритмы широко применяются также и по причине отсутствия общего решения поставленной задачи. Различные эвристические подходы применяются в антивирусных программах, компьютерных играх и т. д. Отдельно можно выделить компьютерные методы поискового конструирования (алгоритмические), основанные на использовании ЭВМ в решении творческих инженерных задач. В настоящее время известны десятки различных подходов и методов поискового конструирования. Дальнейшее повышение эффективности деятельности творчески работающего инженера связано с приобретением собственного опыта и расширением набора используемых методов и систем методов решения творческих инженерных задач. Какие принципиальные отличия имеют эвристические методы технического творчества и методы поискового конструирования? В 1977 г. было проведено условное разделение между эвристическими и компьютерными методами (с помощью первых решают задачи технического творчества, с помощью вторых — задачи поискового конструирования). К задачам технического творчества были традиционно отнесены такие, при которых человек решает поставленную задачу способом «проб и ошибок» или с помощью эвристических методов без использования ЭВМ. К задачам поискового конструирования отнесены такие творческие инженерные задачи, которые человек решает с использованием ЭВМ. 7. Методы технического творчества Творчество может осуществляться различными способами и в различных формах. Важное место в творческой деятельности занимает комбинирование, варьирование уже имеющихся знаний, известных способов действий. Это означает, что новое создается из уже имеющегося арсенала средств, материалов, умений и т.д. Следует отметить, что исторически развитие методов технического творчества проходило от случайного (хаотичного) перебора вариантов решений задачи (метод проб и ошибок) до стройной теории алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ). В настоящее время встречается ряд классификаций методов технического творчества, предложенных отечественными и зарубежными учеными. Так, Ю.Н. Кузнецов в работе предлагает методы активизации творчества разбить на три основные группы: 1) системные (комбинаторные или гибридные), направленные на последовательный перебор всех возможных вариантов решения и основанные на анализе строения и особенностей объекта; 2) ассоциативные (психологической активизации творчества), предусматривающие психологического активизацию преодоления генерирования вектора инерции идей за мышления счет и представляющие бессистемный поиск решений задачи; 3) программные (алгоритмические), обеспечивающие более или менее целеустремленное движение к решению задачи выявлением технических и физических противоречий в известных объектах и их последующим преодолением. Широко известна классификация методов проектирования по Д. Джонсону. Согласно этой классификации, все методы разбиваются на группы в зависимости от стадии проектирования. Проектирование включает в себя три основных стадии: АНАЛИЗ - расчленение задачи на части; СИНТЕЗ - соединение частей рассматриваемого объекта по-новому; ОЦЕНКА - изучение последствий от практического внедрения нового устройства. 8. Противоречия в технических системах Объекты техники, как и весь мир, развиваются по закону единства и борьбы противоположностей, а само развитие технических средств выглядит как процесс зарождения, обострения и разрешения противоречий. Социально-техническое противоречие – противоречие между потребностями общества и возможностями их удовлетворения с помощью технических средств, то есть потребность есть, а средств для ее удовлетворения нет. Техническое противоречие – единство улучшения и ухудшения сторон технической системы, единство положительного и нежелательного эффектов при изменении части системы. Технических систем без противоречий не бывает. Вместо устраненного противоречия возникает другое противоречие. Поэтому задача разработчика технической системы сводится к устранению исходного нежелательного эффекта и недопущению или минимизации других нежелательных эффектов. 9. Методы разрешения технических противоречий Для разрешения технических противоречий и поиска новых решений создано около тридцати методов. Причем все известные методы технического творчества можно объединить в несколько групп: мозгового штурма; морфологического ящика; контрольных вопросов; методы, основанные на эвристических приемах. Метод мозгового штурма Согласно методу, поиск проводится двумя группами в два этапа. Первая группа – группа генераторов – предлагает идеи, строго придерживаясь правила запрета критики. Вторая группа – группа экспертов – обсуждает и анализирует выдвинутые идеи. Группа приглашаются генераторов состоит из специалисты-смежники 5…12 человек. (конструкторы, В группу технологи, экономисты, снабженцы), один-два человека со стороны (например, врач, парикмахер). Заседание группы продолжается 30…50 мин под руководством ведущего. Ведущий должен обеспечить раскрепощенную обстановку в группе. За один сеанс обычно высказывается 50…150 разных идей. Затем идеи передаются группе экспертов, которые их анализируют и пытаются оценить скрытые возможности предложений. На базе метода мозгового штурма в период 1952…1959 гг. Уильямом Дж. Гордоном разработан метод синектики. Слово “синектика” означает “совмещение разрозненных элементов”. Метод морфологического ящика Метод морфологического анализа основан на классификации объектов. Классификация позволяет систематизировать материал, сделать его наглядным и доступным. Метод разработан в 30-х годах прошлого столетия швейцарским астрономом Ф. Цвикки. Впервые метод был применен для решения технических задач в 1942 году, когда Ф. Цвикки начал разрабатывать ракетные двигатели. Для использования метода требуется выявить все возможные параметры, составить матрицу, выполнить анализ сформированной матрицы. Метод контрольных вопросов Контрольные вопросы позволяют стимулировать решение творческих задач. Их списки предлагались разными авторами (А. Осборном, Т. Эйлоартом, Д. Пойа и др.). Вопросами можно пользоваться как при индивидуальном, так и при коллективном поиске идей. Контрольные вопросы особенно полезны для молодых специалистов. Метод эвристических приемов Часто задачи решаются методом проб и ошибок, т.е. путем логического анализа недостатков и их устранения. Если таким образом задача решена, то изобретатель, помимо решения, приобретает еще и метод решения. При появлении другой задачи изобретатель использует для ее решения прежде всего известные ему методы поиска идей. Если эти методы не дают желаемого результата, то изобретатель опять решает задачу методом проб и ошибок и находит новый метод. Так постепенно у человека формируется набор методов, приемов, которые называют эвристическими. Эвристические приемы (ЭП) содержат указания, предписания, подсказки, как преобразовать имеющийся прототип, или в каком направлении искать решение. 10. Этапы творческой деятельности при создании нового технического объекта Творческий процесс изобретателя условно делится на четыре стадии: подготовка, замысел, поиск и реализация. Каждая из стадий имеет непрерывную обратную связь с информацией изобретения, опорными знаниями и освоенным фондом методики изобретательства и подразделяется на шаги. На стадии подготовки происходит накопление знаний, фактов, предпосылок и мастерства, осуществляется интеллектуально-творческая подготовка личности к изобретательству. На этой стадии определяются также конкретная тема и ее основной вопрос или цель и возникает желание осуществить разработку этой темы. На стадии замысла путем сбора и анализа доступной информации определяется и локализуется проблемная ситуация. Осуществляется исходная формулировка задачи, выявляется центральный вопрос, или фокальная точка задачи, определяется необходимое требование, устанавливаются существенные ограничения, связи задачи со смежными задачами, изучается история решения аналогичных задач, анализируются потребность, актуальность, осуществимость и оптимальный уровень решения. На этой же стадии создается мысленная, графическая или математическая модель проблемной ситуации, определяются основные компоненты задачи и степень их известности, а также намечаются планы поисков решения, выбираются методы этого решения и возникает его замысел. На стадии поисков предвосхищается план решения путем мысленных проб, направленных на трансформирование проблемной ситуации. На этой стадии генерируются изобретательские идеи, определяются принципы решения задачи, которые верифицируются с последующим выбором оптимального принципа решения на основе выявленных положительных и отрицательных данных. Затем этот принцип превращается в конкретную схему, оторая анализируется и усовершенствуется. Стадия реализации решения характеризуется техническим, эстетическим и правовым оформлением решения изобретательской задачи, конкретизацией его и внесением дополнительных изменений. На этой стадии осуществляется опытная проверка решения, оно получает научнотехническое и экономическое обоснование, в него вносятся поправки, подсказанные практикой, решение внедряется и получает дальнейшее развитие. В некоторых случаях к этой стадии можно отнести и расширение области первоначально намеченного применения изобретения. Данная стадия, по мнению П. К. Энгельмейера, является чисто ремесленной и не требует творческой работы изобретателя. К этой же стадии Н. Д Левитов относит проверку изобретения и различные доработки, являющиеся результатом такой проверки. С. М. Василейский включает в эту стадию развернутое достигнутого техническое результата, основные и экономическое чертежные и обоснование манипулятивные операции. Трактование последней стадии творческого процесса как чисто ремесленной противоречит современному представлению о творческом процессе изобретательства. Сколь оригинальным и четким ни было бы принципиальное решение задачи, одними размышлениями и благими намерениями, без практических действий - экономического обоснования, изготовления и проверки опытного образца, проведения лабораторных и других испытаний - трудно создать пригодное изобретение. Операции по реализации изобретения содержат творческие элементы. На этой стадии нередко существенно изменяется и дополняется первоначальное решение. Патентоведам хорошо знакомы затруднения, возникающие в случае, если заявка на изобретение подана до его экспериментальной проверки. 11. Виды инженерной деятельности Инженерная деятельность включает в себя два уровня разработок, а именно: теоретический (техническое творчество) и практический (от инженерных исследований к проектированию, конструированию и к созданию промышленных образцов). Полный цикл инженерной деятельности включает в себя: 1) изобретательство 2) конструирование 3) проектирование 4) инженерное исследование 5) технология, организация и управление производством 6) эксплуатация и оценка техники. На этапе изобретательства осуществляется постановка конкретной технико-технологической идеи и выявление направления ее решения. На этом этапе важен человеческий фактор в процессе материализации новой идеи. Изобретение в значительной степени является формой реализации внутренних потребностей личности изобретателя, подкрепленных, однако, внешними условиями. Следующий вид инженерной деятельности — конструирование. На этом этапе происходит реализация технической идеи в рамках опытной разработки. Конструкторская деятельность становится необходимой с развитием серийного и массового производства, т.к. именно конструирование способствует проникновению изобретения в массовое производство. Конструирование — разработка конструкции инженерного объекта, которая затем материализуется в процессе изготовления на производстве. Результат конструкторской деятельности — создание опытного образца, с помощью которого уточняются расчеты и технические характеристики технического объекта, фиксируются специфические условия реализации (характер материала, производительность, степень экологичности, экономическая эффективность и др.). Конструирование сочетается с разработкой соответствующих технологических условий, т.е. методов и технических условий реализации конкретной модели. Следовательно, конструирование органично увязывается с технологией, а именно, выявляется и фиксируется механизм организации техникотехнологического процесса по производству конкретного изделия или системы. С развитием технических наук и инженерных исследований выделяется особый вид инженерной деятельности — проектирование. Проектирование необходимо отличать от конструирования. Если результатом конструкторской деятельности является создание опытного образца, то проектирование имеет дело с идеализированными объектами: чертежами, графиками, моделями в памяти ЭВМ и т.д. В структуре инженерной деятельности вычленяется такая сфера как инженерные исследования. В рамках этого уровня инженерной деятельности проводятся научные разработки: расчеты, экономическое обоснование и др. В условиях развитой технической науки всякое изобретение основано на тщательных инженерных исследованиях и сопровождается ими. 12. Роль эстетики в инженерном творчестве Эстетический критерий является одним из видов инженерной деятельности. Данное требование носит системный характер. Необходимо применять эстетические критерии в инженерной деятельности, тем самым производить инновационный инженерный продукт, востребованный рынком. Понятие «эстетика» (от греч. словосочетания «aisthetikos» – чувственное восприятие) впервые определил немецкий ученый А. Баумгартен в ХVIII в. Тем самым определено место эстетики в системе наук. А. Баумгартен считал, что эстетика – «низшая ступень гносеологии, наука о чувственном познании, совершенной формой которого является красота». Эстетический продукт всегда прекрасен и востребован человеком. Современный системный характер инженерной деятельности предопределяет и стиль эстетического мышления, которое отличается от естественнонаучного и экономического мышления равной долей формально-логических и интуитивных решений, нестандартной эрудицией, в т.ч. включающие различные предметные области: истории, гармонии, дизайна, проблем безопасности и прочее, принципиально различных сведений, а также сочетанием научного, художественного и бытового мышления. Необходимо осознавать, что невозможность создания конкурентоспособных инженерных проектов на основе простых, рядовых решений, приводит к требованию сочетаний инноваций и эстетики. В эстетическом (художественном) инженерном проектирование выделяют такое понятие как «дизайн», которое характеризует техническоэстетический процесс создания эстетического продукта как красивую и полезную вещь. При этом дизайн – это есть «важная, наиболее развитая и теоретически осмысленная сфера творческой деятельности человека по законам эстетики». Дизайн объединяет такие области как проектирование, производство и потребление, продукта, с учетом их пользы, удобства и красоты. Развитие дизайна тесно связано с такими видами искусствами как: архитектура, скульптура, живопись, орнаментика и др. Дизайн можно охарактеризовать как результат проникновения эстетики в технику, вторжения художника в производство. В заключение можно привезти слова Стива Джобса, который говорил, что «дизайн — это душа творения человека, которая проявляет себя через последовательные внешние слои продукта или услуги». Следуя этому принципу, компания тщательно следит за эстетической составляющей своей продукции.
