covertriz at school.pub - ADAM - Leonardo da Vinci Projects and

Teaching TRIZ at School
Guide on introducing
TRIZ at school
Based on TETRIS project experience
Guida all’introduzione
del TRIZ a scuola
Basata sull’esperienza del
Progetto TETRIS
TETRIS - Teaching TRIZ at School
Grant Agreement: 2007 – 3110 / 001 - 001
Teaching TRIZ at School
Guide on introducing
TRIZ at school
Based on TETRIS project experience
Editor:
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
Cover image
Harry Flosser (Harry Flosser Studios)
Edition
EN 1.1 - December 2009
Check the TETRIS project web site www.tetris-project.org for updated versions.
Copyright notes
This book has been developed in the frame of the TETRIS project funded by the European
Commission—Leonardo da Vinci Programme.
The partners of the project consortium are:
AREA Science Park (Italy) www.area.trieste.it (project coordinator)
ACC Austria Gmbh (Austria) www.the-acc-group.com
European Institute for Energy Research - EIfER (Germany) www.eifer.uni-karlsruhe.de
Fachhochschule Kärnten (Austria) www.fh-kaernten.at
Harry Flosser Studios (Germany) www.harryflosser.com
Higher Technical College Wolfsberg (Austria) www.htl-wolfsberg.at
Jelgava 1. Gymnasium (Latvia) www.1gim.jelgava.lv
Siemens AG, Sector Industry, Industrial Automation and Drive Technology (Germany)
w1.siemens.com/entry/cc/en/
STENUM Environmental Consultancy and Research Company Ltd (Austria) www.stenum.at
Technical Institute for Industry “Arturo Malignani” (Italy) www.malignani.ud.it
The educational center for adults of Jelgava (Latvia) www.jrpic.lv
University of Florence (Italy) www.dmti.unifi.it
This book can be freely copied and distributed, under the condition to always include the present copyright notes also in case of partial use of the handbook. Teachers, trainers and any
other user or distributor should always quote the authors, the TETRIS project and the Lifelong
Learning Programme.
The book can be also freely translated into other languages. Translators should include the present copyright notes and send the translated text to project coordinator that will publish it on
the TETRIS project web site to be freely distributed.
Disclaimer
This project has been funded with support from the European Commission.
This publication reflects the views only of the author and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.
1 Introduction to the TETRIS project
L. Mercatelli, F. Tomasi, M. Masutti (AREA Science Park)
We live in a rapidly changing world.
The speed of changes and the appearance
of novelties are growing abruptly.
It is not easy to orientate oneself in this world.
Knowledge quickly gets out of date
and new knowledge appears.
The situation in the world and in the regions
of the countries around us is also changing,
as well as economic conditions.
Cultures are integrating.
Today, it is not enough, as it was previously,
to master one specialty, learn typical professional
solutions and use them all through one’s life…
Nikolai Khomenko 2008
(TRIZ Master certified by G.S. Altshuller)
The TeTRIS Project has as its primary objective the dissemination of TRIZ principles, techniques and operating systems in the world of higher education institutions and of specialized
training in companies.
TRIZ is a theory created to systematize processes and procedures related to innovation and
creativity in the solution of problems.
TRIZ is a Russian acronym which can be expressed in English as ‘Theory for the Solution of
Inventive Problems’ and consists of a theory, operating procedures and a range of tools created
by Genrich Saulovich Altshuller (1926-1998) from 1946, with the objective of capturing the
creative process in technical and technological contexts, codifying it and making it repeatable
and applicable, in short a proper theory of invention.
The capability of inventing is usually deemed to be a natural quality and not a process which
may be systematized with a scientific approach. Altshuller did not agree with the idea and
started from the study of patented ideas to come up with the deduction of the general principles
governing the evolution of technical systems underpinning the theory of invention he formulated.
TRIZ allows the analysis, the structuring of models and, finally, the solution of problems with
a systematic approach based upon a series of subsequent stages and operating tools.
Up to this day, the TRIZ methodology has proved to be the most efficient to solve inventive
problems and one which may be learnt and used without any need for an innate individual
creativity. Supporting the validity of the methodology is the diffusion in companies both in
small and medium enterprises, as well as in several giants at a worldwide level, among which it
is worth citing 3M, BAE Systems, Boeing Corporation, Daimler Chrysler, Dow Chemical,
Ford, GM, HP, Hitachi, IBM, Intel, Johnson & Johnson, LG Electronics, Motorola, Kodak,
NASA, Nestlé, OTIS Elevators, Panasonic, Procter & Gamble, Samsung, Siemens, Toyota,
UNISYS, Xerox, Whirlpool, Saipem and BTicino.
1
1.1 The operating context
The so-called ‘information society’ we live in implies a very rapid obsolescence of knowledge
and the subsequent necessity to develop in all sectors a high capability to manage atypical information and situations, diverging from traditional, customary schemes.
Those called to solve problems in an innovative way need, therefore, new, unusual, efficient
tools and operating procedures to develop a new problem-solving methodology in a varied,
wide range of sectors of application.
TRIS positions itself, in this context, as an efficient theoretical and operational platform for the
development and improvement of capabilities and tools allowing to handle both typical and
atypical situations, the validity of which is shown and supported by the large number of enterprises using such methodology, as described above, and investing significantly in training for
their personnel.
Traditional TRIZ training requires at least 200 course-hours, following Altshuller’s suggested
parameters.
In the West, TRIZ training takes place mostly in 2- to 5-day seminars, in which only some of
the concepts, principles and tools can be presented, yet results remain insufficient and limited,
especially when it comes to supplying in-depth, trustable knowledge which may allow those
working for a given company to bring their significant, efficient contribution.
Bringing forward the teaching of TRIZ in the secondary school may, therefore, be a unique opportunity for the dissemination of a systematic approach for the solution of problems at an age
in which the specific individual problem-solving approach is moulded. Unlike the training carried out in a company context, the objective is not so much an immediate increase in problemsolving efficiency, as much as the understanding that the identification of innovative and creative solutions for technical problems is not an innate quality, but a skill which can be learnt and
results can be achieved by applying an appropriate technique and through practice. The first
step is getting past the psychological inertia which leads to accept the first available solution
coming to mind, on the basis of past experience - i.e. compromise solutions - instead of trying
to find new solutions closer to ideal ones.
1.2 The TeTRIS project: teaching TRIZ in an innovative way
Funded by the EU Commission’s Leonardo da Vinci Lifelong Learning Programme, with a
duration of 2 years and counting on the active cooperation of 12 European partners, TeTRIS
focuses on the training needs of those professionally dealing with training for the improvement
of individual problem-solving skills, with the objective of achieving better results through the
introduction of the TRIZ methodology.
Experts and researchers part of the scientific committee have, therefore, created a whole range
of materials and tools developed to be used in secondary schools and in companies, aiming at
supporting and facilitating the learning of TRIZ and improving individual problem-solving capabilities.
TeTRIS counted upon the cooperation of prominent international partners from the worlds of
research, universities and secondary education, treasuring the individual specific skills and experiences, integrating them and comparing them in a fruitful, satisfactory process of collaboration.
The involved organizations have participated, each on the basis of their own individual features, to the definition and development of the project, which started off with the description of
the cognitive requirements, advantages and difficulties encountered in relation to TRIZ training.
Trainers and experts have then participated in a constructive comparison, sharing their own
experiences in training at school, university or in companies.
On the basis of the obtained results and suggestions, the programmes were prepared for the in2
troduction of TRIZ in schools and companies, acknowledging the specific needs and requirements so highlighted, not least the creation of appropriately structured training materials and
training programmes for trainers and teachers.
1.3 The partners
The consortium created for the development of the TeTRIS Project involved a selected shortlist
of international organizations listed to follow:
Lead partner and coordinator of the project:
AREA Science Park Consortium, Trieste (Italy)
Partners:
University of Florence (Italy)
Siemens AG (Germany)
EIFER - European Institute for Energy Research (Germany)
Jelgava Adult Education Centre (Latvia)
Harry Flosser Studio (Germany)
ISIS Malignani, Udine (Italy)
Istituto Tecnico HTL Wolfsberg (Austria)
Jelgava 1. Gymnasium (Latvia)
Fachhochschule Kärnten (Austria)
Stenum Gmbh (Austria)
ACC Austria Gmbh (Austria)
1.4 The objectives
TeTRIS has, first and foremost, the function of identifying the needs and requirements of the
education system, especially of secondary schools with scientific and technical curricula, and
more widely of training organizations, with the objective of improving the efficiency of training initiatives aiming at developing individual problem-solving skills, particularly through the
introduction of TRIZ in schools and companies.
Specific attention is placed in highlighting similarities and peculiarities in training parameters
and specific requirements, with the aim of individuating new opportunities of cooperation in
training.
The development of training materials and the organization of specific courses are the following steps in the process of dissemination of TRIZ at a theoretical and practical level following
the most significant suggestions, listed to follow:
•
introduce appropriate techniques to avoid psychological inertia and resistance to new
methodologies for the handling and solution of problems;
•
eliminate the tendency to proceed empirically by trial and error attempts for the improvement of efficiency in innovation;
•
supply a structured approach for the analysis of problem situations and for creativity applied in a technical context through the introduction of systematic processes to implement when facing problems and based on the fundamental principles of the ARIZ algorithm for the solution of inventive problems;
•
introduce the fundamental principles of the evolution of technical systems and of the objective laws identified by TRIZ experts.
1.5 The tools: training materials and their validation
The training materials created for the TeTRIS project include a handbook, 5 animations illustrating in an immediate and efficient way the TRIZ methodology and a guide to introduce
TRIZ at school, all of the above available in 5 European languages (French, English, Italian,
German and Latvian) and freely downloadable on the project’s website, ‘www.tetris3
project.org’.
Material can furthermore be made available for translation into other languages.
As concerns companies, several partner organizations (Siemens AG, ACC Austria Gmbh,
Stenum Gmbh, Eifer) organized in-house training courses for the teaching of TRIZ in Austria
and Germany in 2009, whereas in Italy AREA Science Park, the lead partner based in Trieste,
organized in the month of May 2009 a course addressed to enterprises which was welcome
with great interest and obtained significant success with participants.
As concerns the world of school institutions, instead, training materials were tested by the three
schools partners of the project - ISIS Malignani in Udine, Higher Technical College Wolfsberg
in Austria and the Jelgava 1.gymnasium in Latvia. Their three experiences, described in detail
in the following paragraphs of this introduction, show how even in rather different contexts,
TRIZ can be taught with good success to secondary school students.
A comparison of the experiences will certainly help every teacher intending to teach TRIZ fundamentals at school.
All participants in this testing phase, teachers, trainers and students have filled in standard
questionnaires for the evaluation of the TeTRIS training materials they were supplied with.
The analysis of such data and suggestions lead to revising the first version of the training materials and its publication on the TeTRIS website, www.tetris-project.org, where it is freely available for all users who will register (registration is free of charge).
1.6 Main features of materials and tools made available for training activities
The training approach was developed by experts from various sectors in such a way to satisfy
the requirements of different contexts of use and final users in schools and in companies.
The training model was defined systematically, representing the constitutive elements and limitations to the integration of TRIZ in a training programme addressed to schools and companies.
Such model, described in detail by A. Sokol in Section 2 of the present guide, considers parameters such as the type of institute, programmes in which TRIZ is to be implemented, type
of expected integration, teacher’s requirements, use of resources available online, cooperation
with the industry, the role of the programme within the relevant regulations, financing, age of
learners, etc.
Since training materials need to attract seconday school students, besides the handbook TRIZ
tales were created, a series of multimedia animations making understanding TRIZ easier and
more interesting.
The guide to use IUSES training materials written by G. Cascini in the third section of this
guide is undoubtedly a further, precious help for the teacher or trainer for the teaching of TRIZ.
4
2 How to use TETRIS educational kit
Gaetano Cascini (University of Florence)
2.1 Starting point
This handbook is one of the outcomes of the TETRIS Project, an initiative within the European
Lifelong Learning Programme aiming at:
•
identifying the educational requirements of upper-secondary schools, universities and
industries from different European countries interested in the introduction of TRIZ
(Theory of Inventive Problem Solving) in their curricula/training programs;
•
attracting secondary school students to the study of methods and tools enhancing their
creativity and supporting their problem solving skills with systematic means;
•
defining an educational model suitable for addressing the heterogeneous demands of
TRIZ education;
•
producing and validating educational materials adaptable to heterogeneous specific situations , that can be used in a wide variety of different contexts.
The structure of the handbook has been conceived to guarantee the maximum adaptability to
the heterogeneous requirements of TRIZ learners: a selected portion of the classical TRIZ
Body of Knowledge has been divided into independent items, to be assembled according to
specific needs and contexts of teachers, students, newcomers, practitioners.
Therefore, different readers might opt for selecting different subsets of chapters and paragraphs
as described below.
The whole volume is divided into 5 main chapters related to the following topics:
•
Introduction(s)
•
Laws of Engineering Systems Evolution
•
Algorithm of Inventive Problem Solving
•
Su-Field Analysis and System of Inventive Standards
•
Tools and Principles for solving contradictions
Moreover the handbook is accompanied by an appendix with a set of exemplary inventive
problems with solutions and 5 animations.
2.2 Structure of the chapters
Each chapter is related to a specific topic as detailed below; moreover, the chapters are divided
into paragraphs dealing with more detailed subtopics. For example, readers interested in a general overview of the TRIZ Body of Knowledge can limit their reading to the first sections of
each chapter, highlighted by means of a red bar on the side of the page. Besides, those who
want to go deeper into a specific topic can study the related chapter, discarding the rest of the
handbook.
Whatever is the level of detail of a topic, the related paragraph is divided into the following
subsections:
•
Definition: short definition of the selected Topic (hereafter referred as “T”);
•
Theory: theoretical aspects related to T;
•
Model: conceptual model and graphical representation of T;
•
Method/Tool: operative instructions about how to use/implement T;
•
Example: exemplary application of T;
•
Self-Assessment: exercises to assess the reader’s level of understanding about T;
•
References: further reading about T.
5
2.3 Topics of the handbook chapters and related scope
Chapter 1: Introduction(s)
•
The first paragraph introduces teachers and adult readers to TRIZ, explaining its rationale
and expected benefits;
•
The second paragraph is an introduction for students that is aimed at motivating younger
readers into TRIZ study;
•
The third paragraph introduces some reference concepts supporting the comprehension
that can be helpful in understanding the following chapters.
Chapter 2: Laws of Engineering Systems Evolution
•
The observation of the history of technical systems has demonstrated that any human artifact evolves by following repeatable patterns, despite the specific goal of such transformations. In other terms: Technical Systems evolve according to objective laws which are
not dependent on the field of application or the function that the technical system is supposed to deliver. These laws govern the development of technical systems just like natural laws regulate the development of biological systems. The knowledge of genetics allows to predict the characteristics of a living organism; just like the Laws of Engineering
Systems Evolution allow to anticipate future developments of technical systems.
•
The second Chapter describes the 8 general Laws of Engineering Systems Evolution
which can be used to analyse the level of maturity of a certain technical system and/or to
guide the development of inventive solutions with an efficiently focused approach.
Chapter 3: Algorithm of Inventive Problem Solving
•
System evolution implies the resolution of contradictions, i.e., conflicts between a system
and its environment or between the constituting elements of the system itself. According
to TRIZ research, the inventive solutions bringing a major contribution to the development of a technical system don’t compromise opposite requirements. Overcoming contradictions is thus a driving force behind technology evolution and their identification is
the first step of any invention process.
•
The third Chapter introduces the readers to the TRIZ approach for analysing and reformulating a problem in the form of conflicting pairs of parameters (in TRIZ terms, contradictions); the step-by-step algorithm embeds the TRIZ logic and its practice progressively increases individual’s problem-solving skills.
Chapter 4: Su-Field Analysis and System of Inventive Standards
•
The Inventive Standard Solutions (sometimes briefly named Standards) are a system of
76 models of synthesis and transformations of technical systems in agreement with the
Laws of Evolution of Engineering Systems. Together with the database of Scientific Effects and the Inventive Principles, they constitute the Classical TRIZ Knowledge Base.
•
The fourth Chapter details the Substance-Field modelling approach, which is the standard
TRIZ tool for modelling problematic situations; then, a selection of Inventive Standard
Solutions is presented with the aim of constituting a reference list of solving techniques.
Chapter 5: Tools and Principles for solving contradictions
•
Any inventive problem should be analysed according to the ARIZ logic and once that the
underlying physical contradictions have been identified, and the ideal solution has been
depicted, a new concept can be generated by means of the separation principles.
•
The fifth Chapter describes the TRIZ principles providing the directions to overcome the
contradictions of a problem modeled according to the ARIZ logic.
Appendix: Collection of examples
•
The appendix contains a set of exemplary “inventive” problems with a detailed step-bystep description of the solving process until the generation of a possible solution.
6
2.4 Content of the animations
The TETRIS educational material also includes a set of five animations which can be used both
for attracting to the study of TRIZ and to support the explanation of the main models of TRIZ
(teachers can stop the animations on the appropriate frame to describe with further details the
concepts behind the short stories). The content of the animations is briefly summarized below:
Animation 1: History of TRIZ
•
The short story shows the origin of TRIZ as a theory developed through an extensive experimental activity (fig. 1), just like other well established sciences.
•
The animation also introduces the existence of Laws describing the evolution of Engineering Systems.
Fig. 1: Animation 1 – History of TRIZ
Animations 2-4: Nina at school/university/work
•
The stories represent Nina at different ages; the main goal of the stories is to show how a
systematic approach to problem solving can support the generation of effective solutions
in any situation, in private life as well as at school/work. All the three problems proposed
in these animations are approached by means of the same inventive principles in order to
show that the same model of solution can be efficiently applied to a variety of problematic situations.
•
These animations also constitute a practical support to help teachers in the introduction
of some TRIZ fundamentals, as detailed below.
•
Animation 2 presents the concept of contradiction (fig. 2) and the importance of rejecting
any compromise solution by formulating the Most Desirable Result.
•
Animation 2 also introduces the Tongs model (fig. 3): to identify the underlying contradictions it is necessary to compare the most desirable result with the currently available
resources. TRIZ teaches that the identification of contradictions is a crucial step to generate inventive solutions.
Fig. 2: Animation 2 – The concept of contradiction and the formulation of the Most Desirable Result
7
Fig. 3: Animation 2 – The Tongs model: a comparison between the current situation and the Most Desirable Result allows to identify the obstacle in the form of contradictions.
•
Animation 3 adds further details to the concepts introduced in the first episode about
Nina: in order to avoid the psychological inertia it is suggested to intensify the contradictions. As a consequence, radical modifications can be made as a result of adopting different perspectives (fig. 4).
Fig. 4: Animation 3 – Exaggeration of contradictions helps overcoming psychological inertia.
•
•
Animation 4 highlights another extremely important feature of the formulation of the
Most Desirable Result: ideality suggests formulating the concept of an object of a function self-delivering the function itself, as a means to reduce the consumption of resources
and to avoid harmful effects (fig. 5).
Animation 4 provides also an extended list of products that can be associated with the
Inventive Principle adopted by Nina to solve the problems described in these short stories.
Fig. 5: Animation 4 – Ideality helps overcoming the psychological inertia and draws the attention to the cheapest
and most efective solution.
8
Animations 5: Theory of Inventive Problem Solving
•
The last animation summarises the concepts introduced in the previous ones and introduces some further elements of the TRIZ Body of Knowledge.
•
The first part continues the analogy between TRIZ and other sciences proposed in the
first animation; just like genetics allows to predict the evolution of a living organism,
TRIZ helps anticipate the evolution of technical systems (fig. 6).
•
The animation can also support teachers when introducing the System Operator (fig. 7)
as well as Su-Field Modeling and Inventive Standards (fig. 8).
Fig. 6: Animation 5 – Ideality helps overcoming the psychological inertia and draws the attention to the cheapest
and most efective solution.
Fig. 7: Animation 5 – System operator: the TRIZ approach to system thinking.
Fig. 8: Animation 5 – Su-Field modeling and Inventive Standard Solutions.
2.5 Future of TETRIS Project
The TETRIS project is the first attempt to create a unified multi-language training material to
be used by teachers, students, trainers, professionals and interested readers as an alternative to
multiple fragmented TRIZ education materials today available.
9
It is worth noting that all these materials can be freely copied and distributed provided the
copyright notice remains intact. This also applies to the partial use of the handbook.
The TETRIS project team has not aimed at the development of a comprehensive set of materials to cover the whole Classical TRIZ Body of Knowledge, thus the TETRIS materials can be
supplemented and improved. Those who would like to contribute to the translations into other
languages, as well as to the improvement or integration of the present materials are invited to
contact the project coordinator.
10
3 TETRIS Project. Description of the Educational Model
I. Murashkovska, A.Sokol (Jelgava Adult Education centre)
3.1 Introduction
One of the postulates of TRIZ says that “the peculiarities of a given situation should be taken
into account in the course of the problem solving process” (Khomenko & Ashtiani 2007). In
the context of introducing TRIZ in school, it means that there cannot be one approach that will
be appropriate for all possible situations. In this Guide, we will present general problems underlying introduction of such a subject as TRIZ, describe the educational model adopted in the
TETRIS project, and highlight some important decisions to be made by anyone interested in
introducing TRIZ in the school context.
3.2 Rationale for Bringing TRIZ to Schools
In the 1960s the concept ‘knowledge society’ appeared in Europe as a response to the inability
of traditional educational systems to meet the demands of the contemporary society.
The modern understanding of ‘knowledge society’ was presented by T. Koke as a system of
people’s social relationships ensuring high level of innovations in which every personality is
able to achieve a high degree of participation getting, using and developing new knowledge
independently.
Longworth [1] defines the basic skills necessary in the knowledge society: the ability to manage oneself, the ability to work with information and interpret it, the application of new knowledge to practice, studying skills, the ability to communicate sensibly and critically, management and communication skills, thinking abilities and creativity, the ability to adapt, the ability
to work in team and life long learning.
Since the existing system of education, with the actual programmes and curricula, does not
fully fulfil the task of preparing the students to the life in the knowledge society (Lipman 2003;
Wiske 1998), it is necessary to modify these programmes of education according to the skills
mentioned above.
TRIZ experts will recognize many skills highlighted by Longworth as those enhanced by the
TRIZ way of thinking and supported by the TRIZ instruments. A more detailed definition of
the skills developed by people practicing TRIZ on a regular basis is published in [2].
Therefore the introduction of TRIZ to the curriculum can be this possible change of the educational system aimed at fulfilling the new requirements of the knowledge society. The introduction can be achieved in two ways – TRIZ as a separate subject or as content integrated in other
subjects.
3.3 TRIZ in school
The traditional way of planning educational content can be described as follows (figure 1):
•
A school develops an experimental educational programme and defines the list of necessary list of subject
•
The state accepts the subject standards
•
Teachers develop subject programmes which include the list of necessary teaching materials. This means that the teacher chooses from the existing sources: course books, literature sources, Internet resources, etc., those which are most suitable to achieve the aim
stated in the programme while working with the target audience.
Certainly there are cases when there are no course books and the teacher has to develop the
teaching materials for the students independently. He/she does it according to the subject programme on the one hand, and on the basis of subject scientific literature on the other hand.
11
The schools belonging to the TETRIS consortium, as well as any other similar educational institution planning to teach TRIZ to their students, it the beginning have neither TRIZ skills, nor
teaching materials. Therefore the educational materials must be customized to the specific
situation. The main difference in comparison with the introduction of more classical subjects is
that there are neither programmes nor standards available for TRIZ as a subject.
Standard of subject
Syllabus of subject
Science of subject
aim
objectives
content
tools
assessment
Teaching materials
Figure 1: Traditional way of education content planning.
In fact, the programme must be defined in agreement with the system of requirements to be
satisfied during the teaching/learning process. Several factors must be taken into consideration
while developing the educational programme:
Student factors:
•
Human and national values
•
Educational needs
•
Motivation
•
Personal qualities
•
Age peculiarities
•
Cognitive factors: cognitive skills, creative skills
•
Affective factors: sympathy and emotions, their character and strength
•
learning style
•
Quantity and quality of the knowledge possessed
•
Work and problem solving experience
•
Ability to learn
•
Ability to cooperate
Teacher factors:
•
Human and pedagogical values
•
Attitude towards professional activities
•
Personal qualities
•
Personal culture
•
Education
•
Experience
•
Pedagogical believes and preferences
•
Professional knowledge
•
Attitude towards students and the style of socializing
•
Creativity
12
School factors:
The aim of activities and the development strategy
Educational programmes
Atmosphere and microclimate
Corporate culture
Pedagogical traditions
Teaching environment
Resources: material, human, time
Country factors:
National values
Social, economic and political development
Education policy
Education system
Education standards
The synthesis of all the above-mentioned factors allows to discern which information is understandable/not-understandable, interesting/ uninteresting for the students, if they can learn independently, what tasks are more suitable to their interests and abilities, on the grounds of what
pedagogical approaches the learning is going to be more successful, etc. Thus, it becomes possible to develop the materials which will be more suitable for effective application to teaching
TRIZ in a specific school or company. It also means that teaching materials for every project
participant have to be different and about at least 5-6 sets of teaching materials should be developed just in the framework of the TETRIS project. However, time and budget resources do
not allow for such an extensive approach. Only one set of materials can be developed.
The task clearly shows the conflicting requirements: to develop materials that are suitable for
different target audiences and in different situations using only the limited resources available
in the project. The contradiction – there must be many sets, there must be one set of teaching
materials – was solved by separation between macro and micro level: there is one set of teaching material, but it consists of clearly stated structural elements, which can be tailored to different needs.
This solution also coincides with modern tendencies in education where the importance of context for syllabus design and the active role assigned to both the teacher and the learner are
widely emphasized.
There is one more requirement the project participants have come across. The newly developed
materials were to be used by teachers who have never taught TRIZ before. Thus available resources, i.e. the teacher’s knowledge and expertise, had to be used to the maximum extent: the
train-the-trainers courses delivered to the school teachers before the introduction of TRIZ into
the classrooms, were organised in order to allow the teachers to recognise he examples of
TRIZ fundamentals like contradictions, standard solutions, etc. within their own subjects. As a
result, the teachers felt more comfortable with “new” subjects and a bigger set of examples was
available for the students to understand TRIZ concepts. Eventually, the applicability of TRIZ
instruments in different contexts and disciplines appeared more evident.
3.4 Questions to be answered
In this section we would like to propose a list of initial questions to be answered by
the colleagues who would like to introduce TRIZ in their context. On the basis of our experience of teaching TRIZ in three European countries, we would like to draw the attention to
those issues we have come across. To show the spectrum of answers, we will also suggest two
possible directions for thinking according to each question (marked a and b below). These di13
rections should not be taken literally; they are just possible vectors one should be aware of.
What is the aim of the TRIZ course to be introduced?
•
inform students about an approach to problem solving
•
change students’ approach to problem solving
How will TRIZ be introduced?
•
as a separate subject
•
as content to be integrated in other subjects
How will the classes be organised?
•
lectures followed by tasks where learners are assessed
•
problem solving sessions with ongoing assessment
What will be the source of problems used during the course?
•
specially developed classroom examples
•
real life problems
How will the teacher be trained?
•
a short train-the-trainers course to be followed by actual teaching
•
an ongoing learning by regular communication with TRIZ experts
What is a long-term aim for the institution when introducing a TRIZ course?
•
to meet the new demand for subjects dealing with innovation
•
re-organise the school’s curriculum according to the changing requirements of the modern world
Although the choice of a particular school will always depend on the peculiarities of a particular situation, we would like to stress that it is ultimately the choice b that leads to more profound changes in the education system that might eventually meet the requirements of the
modern world.
References
Khomenko, N. & Ashtiani, M. (2007) Classical TRIZ and OTSM as scientific theoretical bakcground for non-typical problem solving instruments, ETRIA Future 2007 (Frankfurt, 6-8 November.
Lipman, M. (2003) Thinking in educationCambridge University Press).
Wiske, M. S. (Ed) (1998) Teaching for Understanding. Linking Research with Practice.JosseyBass).
14
4 Piloting TETRIS Materials in the 1st Gymnasium of Jelgava, Latvia
V. Maido (Jelgava 1.Gymnasium), I. Murashkovska, A.Sokol (Jelgava Adult Education centre)
4.1 About the school
Jegava 1st Gymnasium is a general
education school that provides students with secondary education
required at the tertiary level. The
curriculum does not include any
professional programmes. When
joining the project, the main motivation for the gymnasium was
twofold. First of all, it was interested in finding the ways of developing powerful thinking skills of
students that are necessary in any
field of activity. In addition to this,
the aim was to connect the process
of education with real life by
enlarging the students’ idea about
industrial processes and events.
4.2 Organisation of classes
For piloting TETRIS materials,
two groups of learners were organised. Each group consisted of 15
students and comprised the learners from forms 10 and 11 (17-18
year olds). Each group had classes
once a fortnight during the period
of four months (from February to
May 2009). As it was impossible
to include the classes into the official curriculum, they were optional
for learners as a part of the so-called interest education.
The TRIZ teacher attended a TETRIS course for teachers delivered before the beginning of the
course in school. The actual course syllabus was developed given the total number of hours
available, general knowledge of students and the level of TRIZ competence of the teacher. Introduction into TRIZ and methods of problem solving, contradictions and general methods of
their resolution and laws of technical systems evolution were the main topics included in the
programme. The learning processes consisted of the teachers’ lectures followed by practical
sessions dedicated to problems solving, during which the students worked either in pair or in
groups.
15
4.3 Results of the lessons
In order to provide a more comprehensive picture, the results are described from the vantage
point of the three groups: the students, the teacher and the administration.
The students’ point of view
Practically all the students pointed out that the TRIZ animations were very convincing and they
thoroughly enjoyed them. As a result of the classes, it became clear how thinking works and,
most importantly, how it can be improved for reaching important personal aims. At the same
time, it was pointed out that general knowledge was at times insufficient for understanding
TRIZ materials and solving problems.
The teacher’s point of view
Unfortunately, students are not used to dealing with general tools for thinking. Instead they
tend to divide the tools and connect them with specific subjects, i.e. tools useful in physics,
tools useful in biology, tools useful in chemistry, etc. This means that there is a need for applying TRIZ for solving the problem of integrating the content of education and developing a systemic picture of the world. The multi-screen model of powerful thinking and laws of system
evolution appear to be the most suitable tools for this purposes.
Another difficulty faced by many students was connected with the necessity to specify the
problem situation by thinking step-by-step in a certain way. Students’ immediate response is an
attempt at solving a problem at once. The Yes-No Technology can be successfully used for
copying with this difficulty.
Students’ motivation is rising when they are dealing specific problems. General approaches of
OTSM-TRIZ, as well as methods of resolving contradictions, were used for this purpose.
The administration’s point of view
The age group of students is well-chosen as their knowledge is enough for independent problem solving. The problem exists as students often cannot use this knowledge for modelling and
transformation of problem situations. Unfortunately, powerful thinking skills often lack as
well. This leads to the conclusion that is necessary to work on these skills at an earlier age –
during the middle school.
Interest education has certain advantages – this kind of classes can be organised without introducing any changes to the curriculum in general or the syllabus of specific subjects. However,
students see these lessons as an additional load. Moreover, their pragmatic motivation for obtaining an official assessment for a course in a record book is not satisfied. At present, alternative forms for organising classes are being considered.
4.4 Impact
As a result of the project, students’ vision of the problem solving process has changed. They
have become aware of the importance of the theory and the necessity of using it. Many students have developed an interest in approaching problems with the help of TRIZ and believe
that it will help them during further studies at the tertiary level.
The project led to another important outcome – development of a new professional study programme in the gymnasium. This programme is for advanced engineering studies and it is supported by the municipality of Jelgava, Latvian metal processing association and the Agricultural University of Latvia.
The programme has been licensed by the Ministry of Education and Science of Latvia. In September 2009, 25 students were accepted and began their study.
The programme includes TRIZ lessons which are delivered with support from the Jelgava
Adult Education Centre. Familiarisation with the industrial process and the use of new tech16
nologies at the local factories is also envisaged.
4.5 Conclusion
The gymnasium is thankful to the project for the new and useful experience, collaboration possibilities with interesting partners and a large variety of study materials that have been developed. The project has proved that it is possible and necessary to teach TRIZ in school and it is
the intention of the school to continue doing it. Further possibilities for exchanging experience
with partners from other countries involved in teaching TRIZ would be an advantage.
17
5 Introducing TRIZ at HTL Wolfsberg
DI Robert Tiefenbacher, Dir. DI Dr. Johann Persoglia
5.1 HTL-Wolfsberg “School Type ”
The „HTL-Wolfsberg“ is a higher technical college offering technical and vocational education
and training (TVE).
Our advanced-level secondary vocational school (berufsbildende höhere Schule or BHS) starts
after the eighth year of schooling;
After five years of education and a successful school-leaving exam, the pupils get a Certificate
of Secondary Education and TVE-Diploma (called Reifeprüfung-Certificate or Matura.
After leaving HTL approximately 60 % start working and 40 % go to university
Typical jobs after leaving school are draughtsman, constructing engineer, programmer, software engineer, etc.
Currently there are 54 teachers and 480 students at school
5.2 Educational Focus
There are two major departments at our school and offers 5 year courses as well as an evening
course.
•
Higher technical college for mechanical engineering
•
Higher technical college for business engineering
Higher Technical College of Mechanical Engineering
Head of Department: Dipl.-Ing. Dr. Helmut HEBENSTREIT
Automation technology
•
Development of special devices
Mechatronics & Artificial technology
•
Development
of
Electronic components
plastic
18
components
with
Higher Technical College of Business Engineering
Head of Department: Mag. Dr. Johann MILLONIG
Industrial Engineering
•
Lower
cost
manufacturing
Analyses and calculations
and
business
Information Technology
•
Information procurement, introduction, software and IT systems support
Now have a look into the HTL Curriculum. You can see at this table that TRIZ teaching has
been integrated into 2 subjects:
•
CAD construction practice and in our
•
final project work.
19
5.3 Integration of TRIZ in the “CAD construction practice
Within this 3-4 hours weekly per school year students
have to perform two technical projects in this exercise
subject.
In detail students have to do:
•
Design/construction work •
Practical technical problems, which appeared
during the “CAD construction practise” were
tried to be solved by TRIZ •
Technical calculations Documentation •
5.4 Integration of TRIZ in the “Final Year Project”
Within this final years project, which is normally
done in cooperation with the local industry, students
have to perform an extensive technical project.
In detail students have to do:
•
Design/construction work •
New innovate applications of technical problems were tried to be solved by TRIZ •
Technical calculations •
Documentation 5.5 Possible motivation for students in studying TRIZ
•
Find good solutions for technical problems for their final projects
•
Hope that TRIZ – knowledge will help to get a job….
•
Be impressed by TRIZ – examples
•
Be impressed by companies’ names who use TRIZ (BMW, SIEMENS…)
•
Being interested in technical fields, respectively have technical hobbies
•
(..invent a better skateboard …)
20
5.7 Performed TRIZ beginners' courses for students
We started teaching TRIZ for students at March 2009 in the
•
4th class of business engineering and
•
4th grade students of automation engineering
5.7.1 For 4th grade students of business engineering
Period of course: March – June 2009
Location: HTL Wolfsberg
Lecturers: DI Hans Peter Cervenka and Dr. Johann Persoglia
Teaching subjects: Project Management, Industrial Engineering, Cost Accounting, Marketing
Duration: 13 hours in total
Participants: 13 students
Course-topics in detail:
•
General presentation of TRIZ – techniques and methods
5.7.2 For 4th grade students of automation engineering
Period of course:
March – June 2009
Lecturer:
DI. Robert Tiefenbacher
Teaching subjects: Construction Practice, Mechanics, Industrial Manufacturing
Duration:
18-24 hours
Participants : 21 students of regular course,14 evening school students with a former vocational background
Course-topics in detail:
•
General presentation of TRIZ – techniques and methods
•
Discussion about purpose and contents of TRIZ
•
Altshullers biography and the development from TRIZ to ARIZ ….
•
function analysis
•
contradiction matrix
•
Ideality
•
5.8 Example: Implementing TRIZ in a final year’s project
Now let’s introduce a TRIZ Application from one of our final exam engineering project.
One student of the automation department will improve a common procedure in the field of
medical rehabilitation.
In that case a pressure sensitive floor covering, is helping physical therapists to leg injured people to be able to walk again.
This floor covering provides the therapist with data about the loads acting on the crutches.
let’s transfer the problem into TRIZ world……
You have to know that the patient needs a pressure- sensitive floor covering in order to improve the quality of the therapy.
21
But the costs for a pressure- sensitive floor are unacceptable high.
So invert the action used to solve the problem.
22
Final remarks
We feel confident that with the inventive power of TRIZ our students will be able to execute
various innovative future projects.
The Tetris materials, like: manual, animations, cd, homepage, etc. created from the project
leading team, is on the one hand a strong support for our teachers and students and on the
other hand these materials will remind us of the good working atmosphere and good cooperation in the TETRIS project.
23
6 ITI “A:Malignani”- TETRIS* experience
Written by Rodolfo Malacrea on behalf of the Headmaster Arturo Campanella and ITI
“A.Malignani” teachers involved in implementing TETRIS.
6.1 The school
Istituto Tecnico Industriale “Arturo Malignani” – Udine - represents one of the biggest Italian
technical high schools as regard to the number of students.
The school has had and still has an important role in the development of industrialisation in
Friuli, which is a north eastern region of Italy near the Austrian and Slovenian borders. Since
the late 30's this school has qualified more than 25,000 students and a relevant number of them
has given a big contribution to the transformation of Friuli from a mainly agricultural region to
an industrialised one. The school has always had good relationships to the industries of the Region Friuli Venezia Giulia and a lot of the local industry managers have been trained in the
school.
The school is constantly in contact with the industrial territory and the biggest firms like
Zanussi, Danieli, Pittini, Wartsila, FinCantieri etc…but the industrialisation in the area is by far
due to a great number of little and medium size industries which are all involved in the improvement of TQM and in the challenge of innovation.
In recent years the Institute created joint activities for applied research too that have been developed by all the specialized branches: Aeronautical Engineering, Building Engineering, Mechanical Engineering, Electrical Engineering and Automation, Electronics and Telecommunications
The Technical High School: the studies last five years. During the first two years students attend to a common study plan, then in the last three years each student follows one of the specialized curricula.
At the end of the five years of the national curricula Malignani the Institute offers Post Diploma courses and Higher Technical Education courses (IFTS) in the frame of a wide partnership with international industries located in Friuli Venezia Giulia region where students are
engaged in training stages to apply their knowledge and to grow professionally. Because of his
strategic role in the present and the past “Malignani” Institute has always been interested in
finding new ways for promoting the development of powerful thinking skills and encouraging
to be creative in a context of concreteness.
6.2 The teachers
The teacher have been trained by train-the-trainers courses followed by actual teaching in
parallel with an ongoing learning by communication with TRIZ experts
The project has been initially presented by Fabio Tomasi (AREA Science Park) at the kick-off
* TEaching TRIz at School
1 TRIZ (pronounced / tri z/) is a romanized acronym for Russian: Теория решения изобретательских задач
(Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch) meaning "The theory of solving inventor's problems" or "The theory
of inventor's problem solving". It was developed by a Soviet engineer and researcher Genrich Saulovich Altshuller (1926-1998) and his colleagues starting in 1946. It has been evolving ever since.
Today, TRIZ is a methodology, a tool set and a model-based technology for generating innovative ideas and solutions for problem solving. TRIZ provides tools and methods for use in problem formulation, system analysis, failure analysis, and patterns of system evolution (both 'as-is' and 'could be'). TRIZ, in contrast to techniques such as
brainstorming (which is based on random idea generation), aims to create an algorithmic (euristic) approach to
the invention of new systems, and the refinement of old systems.
Some TRIZ is in the public domain. Some TRIZ resides in knowledge bases held by commercial consulting organizations. A complete and open TRIZ development process is not yet evident. Various camps work for control of
TRIZ and interpretation of its findings and applications.
24
meeting and then a selected group of teachers has attended to the courses organized inside our
school. After the opening session and the lesson held by Francesco Saverio Frillici and
Gaetano Cascini (University of Florence) has runned the core training course divided in two
consecutive periods.
6.3 The students
After the presentation of this specific approach to problem solving and with the awareness that
dealing with specific problems is the best way to get an higher level of motivation and attention we decided to consider TRIZ as a content to be integrated in other subjects and to be implemented during the school activity called “Project area”. Project area consists in few days of
the school year when the regular lessons are interrupted to give the opportunity for developing
a real project.
The classes were structured in order to organize problem solving sessions with ongoing assessment followed by tasks to be developed in groups. We have identified the robotics lab as the
proper place to experiment problem solving and systematic innovation methodology
The problems to deal with were strictly connected to real problems regarding the sector of robotics. The small robot and microcontroller used for experimenting is supplied by the same
industry that is engaged in the production of the space robots.
We have selected two classes in the Electrical area:
•
3 ELT A composed of 21 students (some of them are in the pictures)
•
5 ELI B composed of 22 students
Both classes were engaged in experimenting TRIZ mainly during the “project area” time.
25
6.4 Target group
3 ELT A
21 students participants to the training course
They were students about 16 years old, without any experience in project design.
The participation was compulsory, but the aims were explained in advance in order to get an
agreement
The students were engaged, at an initial level, in the robotics activity that implies a good level
of creativity.
5 ELI B
22 students participants to the training course
They were students about 18 years old, with some experience in project design but no knowledge about TRIZ.
The participation was compulsory, but the project aims were explained in advance in order to
get an agreement
The students were engaged, at an advanced level, in the robotics activity that requires a good
level of creativity.
6.5 The experimental activities
3 ELT A
One school week (6 mornings plus 2 afternoons for a total amount of 36 hours) for teaching
and practising TRIZ
Lessons were scheduled in full days during which the first part has been dedicated to the theory
and the second one to practical applications of TRIZ linked to basic robotics.
5 ELI B
10 days divided in two periods for a total amount of 60 hours for teaching and practising TRIZ.
Lessons were scheduled in full days during which the first part was dedicated to the theory at
an higher level and the second one to practical applications of TRIZ linked to advanced robotics
26
6.6 The methodology and the contents
3 ELT A
Frontal lessons and cooperative learning during lab activities with exercises and practice on
real problems
Basic concept were used like contradictions A particular attention has been dedicated to System Operator.
5 ELI B
Frontal lessons and cooperative learning during lab activities with exercises and practice on
real problems
Every tool presented by prof. Cascini during teachers training course except the Su-Field.
27
6.7 The feedback
3 ELT A
Feedback from teachers:
The methodology ha got a good level of attention especially when was presented in a simple
way with a lot of examples.
The young age of the students may constitute a limit (only some teacher agrees about this).
The simple presentation of the models and the animations were of great utility.
About 60% of the students has usefully applied the method to improve effectively the robot
design.
Students feedback:
The greatest part of the students actively participated to TRIZ activities. In general they were
interested in System operator. They were satisfied, sometimes amused and interested in the animations. Some of them have used properly the TETRIS tool kit
5 ELI B
Feedback from teachers:
The methodology got a good level of attention.
The age of the students, in their last school year, and their good level of knowledge regarding
robotics and automation has been very appropriate. The good presentation of the tools were of
great utility.
The greatest part of the students has usefully applied the method to improve the advanced robot
design.
Students feedback:
The greatest part of the students actively participated to TRIZ activities. They were interested
in general methodology. They were critically satisfied. Some of them have used properly the
TETRIS tool kit.
28
6.8 ITI Malignani’s long-term aim and conclusions:
•
To meet the new demand for subjects like automation and robotics.
•
To deal with innovation and re-organising a school’s curriculum based on certification of
competences in agreement with the School Reform new programs.
Robotics can be considered a macro-competence that integrates a lot of different branches of
science and technologies while is constituting a good opportunity for developing motivation
and TRIZ creativity.
During the student’s Triz activities some brilliant ideas have been analyzed and implemented
while others remained at a general level. Some of the small projects analyzed were very creative but not immediately implementable ( i.e. the project for the construction of a smelling robot that follows a path traced by a particular odour or a perfume).
Istituto Tecnico Industriale “Malignani”, considering the implementation of Triz as a valid opportunity and a challenge to remain one of the centres for developing innovative ideas in a
context of international cooperation, confirms the intention to continue teaching TRIZ in its
courses.
29
30
Teaching TRIZ at School
Guida all’introduzione
del TRIZ a scuola
Basata sull’esperienza del progetto TETRIS
Editor:
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
Immagine di copertina
Harry Flosser (Harry Flosser Studios)
Traduzione
Luca Mercatelli (AREA Science Park)
Edizione
IT 1.1 - Dicembre 2009
Controllate il sito web di TETRIS www.tetris-project.org per versioni aggiornate.
Note riguardanti i diritti d’autore:
La presente guida è stata sviluppata nell’ambito del progetto TETRIS finanziato dalla Commissione Europea con il Programma Leonardo da Vinci .
I partner del progetto sono i seguenti:
AREA Science Park (Italia) www.area.trieste.it (ente coordinatore del progetto)
ACC Austria Gmbh (Austria) www.the-acc-group.com
European Institute for Energy Research - EIfER (Germany) www.eifer.uni-karlsruhe.de
Fachhochschule Kärnten (Austria) www.fh-kaernten.at
Harry Flosser Studios (Germania) www.harryflosser.com
Higher Technical College Wolfsberg (Austria) www.htl-wolfsberg.at
Jelgava 1. Gymnasium (Lettonia) www.1gim.jelgava.lv
Siemens AG (Germania) w1.siemens.com/entry/cc/en/
STENUM Environmental Consultancy and Research Company Ltd (Austria) www.stenum.at
Istituto Tecnico Industriale “Arturo Malignani” (Italia) www.malignani.ud.it
Centro di Educazione per Adulti di Jelgava (Latvia) www.jrpic.lv
Università di Firenze (Italia) www.dmti.unifi.it
La presente guida può essere liberamente copiata e distribuita a condizione che vengano riportate le presenti note sui diritti d’autore, anche nel caso di utilizzo parziale. Gli insegnanti, i formatori e qualunque altro utente o distributore è tenuto a riportare i nomi degli autori, il progetto
TETRIS ed il Programma di Appredimento Permanente (LLP).
La guida può anche essere liberamente tradotta in altre lingue. I traduttori sono tenuti ad includere le presenti note sui diritti d’autore ed inviare il testo tradotto al coordinatore di progetto
che li pubblicherà sul sito di TETRIS perchè siano liberamente distribuite.
Liberatoria
Il presente progetto è finanziato con il sostegno della Commissione Europea. L’autore è il solo
responsabile di questa pubblicazione e la Commissione declina ogni responsabilità sull’uso che
potrà essere fatto delle informazioni in essa contenute.
Introduzione al progetto TETRIS
L. Mercatelli, F. Tomasi, M. Masutti (AREA Science Park)
Viviamo in un mondo che cambia rapidamente.
La velocità delle trasformazioni e la continua
comparsa di novità non danno tregua.
Non è facile orientarsi mentre la conoscenza
diventa rapidamente obsoleta e superata.
Oggi non è più sufficiente essere specializzati
in un singolo settore o imparare soluzioni
standard, buone in ogni occasione…
Imparare a focalizzare la creatività sugli obiettivi e puntare sull’innovazione continua
sono abilità fondamentali per vincere le sfide
del nostro tempo…
Nikolai Khomenko, 2008
(TRIZ Master certificato da G.S. Altshuller)
Il progetto TeTRIS nasce con l’obiettivo di diffondere nel mondo dell’istruzione superiore e
della formazione aziendale i principi, le tecniche ed i sistemi operativi del TRIZ, una teoria
creata per sistematizzare i processi e le procedure legati ad innovazione e creatività nella risoluzione dei problemi.
TRIZ è un acronimo russo che può essere reso in italiano con l’espressione Teoria per la Soluzione dei Problemi Inventivi e consiste, al contempo, in una teoria, in procedure operative e in
un insieme di strumenti realizzati a partire dal 1946 da Genrich Saulovich Altshuller (19261998), con l'obiettivo di catturare il processo creativo in ambito tecnico e tecnologico, codificarlo e renderlo così ripetibile e applicabile, in breve una vera e propria teoria dell'invenzione.
L’abilità di inventare viene di norma considerata una dote naturale, una sorta di dono della natura e non un processo che possa essere sistematizzato con un approccio di tipo scientifico. Altshuller non era di questo avviso e, pertanto, partì dallo studio delle idee brevettuali ed arrivò a
dedurne i principi generali che governano l’evoluzione dei sistemi tecnici e che stanno alla base della teoria del’invenzione da lui formulata.
Il TRIZ permette, infatti, l’analisi, la predisposizione di modelli ed, infine, la risoluzione dei
problemi con un approccio sistemico basato su una serie di fasi successive e strumenti operativi.
Ad oggi questa metodologia è quella che si è dimostrata maggiormente efficace per risolvere i
problemi inventivi e che può essere appresa ed utilizzata senza la necessità di un’innata creatività individuale. A supportare la validità della metodologia, valga citarne la diffusione in ambito aziendale all’interno di piccole e medie imprese, come anche di molti colossi dell’industria
mondiale, tra cui vale la pena ricordare 3M, BAE Systems, Boeing Corporation, Daimler
Chrysler, Dow Chemical, Ford, GM, HP, Hitachi, IBM, Intel, Johnson & Johnson, LG Electronics, Motorola, Kodak, NASA, Nestlé, OTIS Elevators, Panasonic, Procter & Gamble, Samsung, Siemens, Toyota, UNISYS, Xerox, Whirlpool, Saipem e BTicino.
1
1.1 Il contesto operativo
La cosiddetta ‘società dell’informazione’ in cui viviamo implica una velocissima obsolescenza
delle conoscenze e la conseguente necessità di sviluppare in tutti i settori una forte capacità di
gestione delle informazioni e delle situazioni che si discostino dagli schemi e dalle consuetudini tradizionali.
Chi è chiamato a risolvere i problemi in maniera innovativa necessita, pertanto, di strumenti e
modalità operative inedite ed efficaci, utili per sviluppare una nuova metodologia per la risoluzione dei problemi nei più svariati ambiti di applicazione.
Il TRIZ si pone, in questo contesto, come efficace base teorica ed operativa per lo sviluppo ed
il miglioramento delle capacità e degli strumenti che permettono di affrontare situazioni tipiche
ed atipiche al tempo stesso, la cui validità è ampliamente dimostrata dal gran numero di realtà
industriali che utilizzano tale metodologia, come evidenziato sopra, ed investono in maniera
significativa per formare il proprio personale.
La formazione tradizionale al TRIZ richiederebbe almeno 200 ore di corso, secondo le indicazioni di Altshuller.
In Occidente la formazione al TRIZ avviene, invece, soprattutto in forma di seminari della durata di 2-5 giorni in cui vengono presentati alcuni dei concetti, dei principi e degli strumenti,
ma con risultati comunque insufficienti e limitati per fornire una conoscenza approfondita ed
affidabile che permetta a chi lavora in un’azienda di portare un contributo sostanziale ed efficace al suo interno.
Anticipare l’insegnamento del TRIZ alle scuole superiori può pertanto rappresentare un’opportunità unica per diffondere, in un’età in cui si forma e si costruisce l’approccio alla soluzione
dei problemi, un approccio sistematico alla risoluzione dei problemi. A differenza dei corsi aziendali l’obiettivo non è tanto un aumento immediato dell’efficienza nella risoluzione dei problemi quanto la comprensione che l’identificazioni di soluzioni innovative e creative a problemi tecnici non è una dote innata, ma è un’abilità che può essere conseguita con l’applicazione
di un metodo e con l’esercizio. Si tratta di superare quell’inerzia psicologica che ci fa accettare
la prima soluzione che ci viene in mente, sulla base delle esperienze passate, le soluzioni di
compromesso senza cercare nuove soluzioni che avvicinano alla soluzione ideale..
1.2 Il Progetto TeTRIS: insegnare la TRIZ in maniera innovativa
Finanziato dal Programma Leonardo da Vinci del Lifelong Learning Programme della Commissione Europea, con una durata di 2 anni e forte del contributo e dell’esperienza di 12 partner europei, TeTRIS si è proposto di individuare le necessità di conoscenza di quanti si occupano professionalmente di formazione rivolta allo sviluppo delle abilità individuali di risoluzione dei problemi, con l’obiettivo di migliorarne i risultati attraverso l’introduzione della metodologia TRIZ .
Gli esperti ed i ricercatori facenti parte del comitato scientifico hanno, pertanto, messo a punto
una serie di materiali e di strumenti sviluppati per essere utilizzati nelle scuole superiori e nelle
aziende, con l’intento di agevolare ed accelerare l’apprendimento del TRIZ e migliorare le capacità individuali di problem-solving.
TeTRIS si è avvalso della collaborazione di partner internazionali d’eccellenza appartenenti al
mondo della ricerca, dell’industria, dell’università e dell’istruzione secondaria di secondo grado facendo tesoro delle competenze specifiche e delle esperienze di ciascuno, integrandole e
mettendole a confronto in un fruttuoso e soddisfacente processo collaborativo.
Gli enti coinvolti hanno partecipato a vario titolo, ciascuno sulla base delle proprie peculiarità,
alla definizione ed allo sviluppo del progetto che ha preso l’avvio con la descrizione delle necessità cognitive, dei vantaggi e delle complessità incontrate in relazione alla formazione
TRIZ.
I formatori e gli esperti di TRIZ hanno quindi condiviso in un confronto costruttivo le proprie
2
esperienze nella formazione in ambito scolastico, universitario ed aziendale.
Sulla base dei risultati e delle indicazioni così ottenuti, sono stati messi a punto i programmi di
introduzione della TRIZ nelle scuole e nelle aziende, alla luce delle necessità e delle specificità
in tal modo evidenziate, non ultima la predisposizione di materiali didattici adeguatamente
strutturati e la formazione dei formatori e degli insegnanti.
1.3 I partner di TeTRIS
Il consorzio creato per lo sviluppo del progetto TeTRIS (Teaching TRIz at School), ha visto
l’attiva partecipazione di una rosa selezionata di soggetti internazionali che vengono elencati di
seguito.
Partner capofila e coordinamento del progetto:
Consorzio per l’AREA di ricerca scientifica e tecnologica di Trieste (Italia)
Partner:
Università di Firenze (Italia)
Siemens AG (Germania)
EIFER - European Institute for Energy Research (Germania)
Jelgava Adult Education Centre (Lettonia)
Harry Flosser Studio (Germania)
ISIS Malignani, Udine (Italia)
Istituto Tecnico HTL Wolfsberg (Austria)
Jelgava 1. Gymnasium (Lettonia)
Fachhochschule Kärnten (Austria)
Stenum Gmbh (Austria)
ACC Austria Gmbh (Austria)
1.4 Gli obiettivi
TeTRIS nasce con la funzione precipua di identificare le necessità del sistema educativo, specie degli istituti superiori ad orientamento tecnico-scientifico, e della formazione in senso lato,
con l’obiettivo di migliorare l’efficacia delle iniziative formative che mirano a sviluppare le
capacità individuali di problem-solving, in particolare attraverso l’introduzione della TRIZ a
scuola ed in azienda.
Particolare attenzione viene posta all’individuazione di somiglianze e peculiarità nei parametri
formativi e nelle necessità specifiche, con l’intento di evidenziare nuove opportunità di collaborazione nelle attività di formazione.
Lo sviluppo di materiale didattico e l’organizzazione di corsi specifici rappresentano i passi
successivi nel processo di diffusione della metodologia TRIZ a livello teorico e applicativo seguendo le principali indicazioni riportate di seguito:
•
introdurre tecniche atte ad evitare l’inerzia psicologica e la resistenza a nuove metodologie di inquadramento e risoluzione dei problemi;
•
eliminare la tendenza a procedere empiricamente per tentativi nei processi di miglioramento dell’efficienza dei processi di innovazione;
•
fornire un approccio strutturato all’analisi delle situazioni problematiche ed alla creatività
applicata in ambito tecnico attraverso l’instaurazione di processi sistematici da implementare quando si affrontano i problemi basati sui principi fondamentali dell’algoritmo
ARIZ per la soluzione dei problemi inventivi;
•
introdurre i principi fondamentali dell’evoluzione dei sistemi e delle leggi obiettive identificate dagli esperti TRIZ.
3
1.5 Gli strumenti: i materiali didattici e la loro validazione
I materiali didattici creati nell’ambito del Progetto TeTRIS comprendono un manuale, 5 animazioni che illustrano in maniera immediata ed efficace la metodologia TRIZ e una guida per introdurre la TRIZ a scuola, il tutto disponibile in 5 lingue europee (francese, inglese, italiano,
tedesco e lettone) e liberamente scaricabile sul sito ‘www.tetris-project.org’.
I materiali potranno, inoltre, essere disponibili per la traduzione in altre lingue.
In ambito aziendale, diverse organizzazioni partner (Siemens AG, ACC Austria Gmbh, Stenum
Gmbh, Eifer) hanno organizzato corsi di formazione inetrna per l’insegnamento del TRIZ in
Austria e Germania nel corso del 2009, mentre in Italia AREA Science Park, il partner capofila
di Trieste, ha predisposto nel maggio dello stesso anno un corso rivolto alle aziende che ha suscitato grande intereresse ed ottenuto un notevole successo presso i partecipanti.
Riguardo il mondo scolastico, invece, i materiali didattici sono stati testati dalle tre scuole partner del progetto l’ISIS Malignani di Udine, l’istituto tecnico di Wolfsberg in Austria e il Jelgava 1.gymnasium in Lettonia. Le loro tre esperienze, sono poi ampiamente descritte nei paragrafi successivi e dimostrano come, in contesti anche notevolmente diversi, il TRIZ possa essere
insegnato con successo agli studenti delle scuole superiori.
Una lettura comparata delle loro esperienze potrà essere certamente d’aiuto per ogni insegnante
che intenda insegnare nella scuola superiore i concetti fondamentali della TRIZ.
Tutti i partecipanti a questa fase di testing, insegnanti, formatori e studenti, hanno compilato
dei questionari standardizzati di valutazione del materiale didattico TETRIS che è stato fornito
loro. L’analisi di questa mole copiosa di dati e suggerimenti ha portato ad una revisione della
prima versione del materiale didattico ed alla sua pubblicazione sul sito di progetto
www.tetris-project.org dove è liberamente disponibile per tutti gli utenti che si registrano
(gratuitamente).
1.6 Caratteristiche principali dei materiali didattici e degli strumenti messi a disposizione
per la formazione
L’approccio formativo è stato sviluppato da esperti di vari settori in maniera da soddisfare le
caratteristiche richieste dai contesti di utilizzo e dai fruitori finali in ambito scolastico ed aziendale.
Il modello formativo è stato definito in maniera sistematica, rappresentando quelli che sono gli
elementi costitutivi e le limitazioni all’integrazione della TRIZ in un programma di formazione
aziendale ed in ambiente scolastico. Tale modello, ampiamente descritto da A. Sokol nella sezione 2 della presente guida, prende in considerazione parametri quali la tipologia dell’istituto,
i programmi in cui integrare la TRIZ, il tipo di integrazione auspicato, i requisiti dell’insegnante, l’utilizzo delle risorse disponibili online, la cooperazione con l’industria, il ruolo svolto dal
programma all’interno della normativa di riferimento, il finanziamento, l’età dei discenti, eccetera.
Poiché il materiale didattico deve suscitare l’interesse degli studenti delle scuole superiori, oltre al manuale sono state realizzate le TRIZ Tales, una serie di animazioni multimediali, che
rendono la comprensione della TRIZ più agevole e stimolante.
La guida all’utilizzo del materiale didattico di IUSES scritta da G. Cascini nella terza parte di
questa guida, costituisce senza dubbio, un ulteriore prezioso aiuto all’insegnante o al formatore
che voglia cimentarsi nell’insegnamento del TRIZ.
4
2 Come utilizzare il kit didatico TETRISt
Gaetano Cascini (Università degli Studi di Firenze)
2.1 Premessa
Il presente manuale è uno dei risultati del Progetto TETRIS, un’iniziativa finanziata dal Programma Lifelong Learning Programme della Commissione Europea con i seguenti obiettivi:
•
Identificare le necessità formative delle scuole secondarie di secondo grado, delle università e dell’industria in diversi paesi europei interessati all’introduzione di TRIZ (la Teoria
per la Soluzione dei Problemi Inventivi) nei rispettivi curricula e programmi formativi;
•
Attrarre gli studenti delle scuole secondarie di secondo grado allo studio di metodi e strumenti per migliorare la loro creatività e supportare le loro capacità di problem solving
con una metodologia sistematica;
•
Definire un modello formativo adatto ad affrontare le richieste eterogenee di formazione
al TRIZ;
•
Produrre e validare materiali formativi adattabili alle eterogenee situazioni specifiche che
si possano utilizzare in una grande varietà di contesti differenti.
La struttura del manuale è stata studiata perché possa garantire la massima adattabilità alla
gamma variegata di requisiti richiesti dai discenti di TRIZ. Una parte selezionata dell’insieme
di conoscenze disponibili di TRIZ è stata, pertanto, suddivisa in sezioni indipendenti, in maniera che sia possibile assemblarle secondo necessità e contesti specifici di insegnanti, studenti, di
chi si accosta per la prima volta come di chi già conosce la metodologia.
Pertanto, lettori diversi possono scegliere differenti sottoinsiemi di capitoli e paragrafi, come
descritto di seguito.
Il volume è suddiviso in 5 capitoli relativi ai seguenti argomenti:
1.
Introduzione (i)
2.
Leggi di Evoluzione dei sistemi tecnici ingegneristici
3.
Algoritmo per la Soluzione Inventiva dei Problemi
4.
Analisi Su-Field e Sistema degli Standard Inventivi
5.
Strumenti e principi per la risoluzione delle contraddizioni
Inoltre il manuale è accompagnato da un’appendice contenente una serie di problemi inventivi
esemplificativi, completi di soluzioni e di animazioni.
2.2 Struttura dei capitoli
Ciascun capitolo è legato ad un argomento specifico, come meglio descritto più sotto.
I capitoli, poi, sono suddivisi in paragrafi che trattano in dettaglio ulteriori sotto-argomenti.
A titolo di esempio, i lettori interessati ad una panoramica generale della base di conoscenze di
TRIZ si possono limitare alla lettura delle prime sezioni di ciascun paragrafo, evidenziata con
l’inserimento di una linea rossa a bordo pagina.
Chi volesse, invece, approfondire un argomento specifico, può studiare il relativo capitolo e
tralasciare il resto del manuale.
Qualunque sia il livello di dettaglio di un dato argomento, il relativo paragrafo è suddiviso nelle seguenti sotto-sezioni:
•
Definizione: breve definizione dell’Argomento selezionato (di seguito “A”);
•
Teoria: aspetti teorici correlati ad A;
•
Modello: modello concettuale e rappresentazione grafica di A;
•
Metodo/strumento: istruzioni operative su come utilizzare/implementare A;
•
Esempio: applicazione esemplificativa di A;
•
Auto-valutazione: esercizi atti a stabilire il livello di comprensione di A del lettore in
questione;
•
Riferimenti: letture ulteriori su A;
5
2.3 Argomenti trattati nei capitoli del manuale e prospettiva d’azione correlata
•
Capitolo 1: Introduzione (i)
∗
Il primo paragrafo introduce gli insegnanti ed i lettori adulti al TRIZ, fornendo
spiegazioni sulla logica che impronta il testo e sui relativi risultati attesi;
∗
Il secondo paragrafo è un’introduzione dedicata agli studenti, con l’obiettivo di motivare i lettori più giovani allo studio del TRIZ;
∗
Il terzo paragrafo introduce alcuni concetti di riferimento a supporto della comprensione che possono risultare utili per affrontare i capitoli successivi;
•
•
Capitolo 2: Leggi di Evoluzione dei sistemi tecnici ingegneristici
∗
L’osservazione della storia dei sistemi tecnici ha dimostrato che qualunque artefatto
umano si evolve seguendo percorsi riproducibili, a prescindere dall’obiettivo specifico di tali trasformazioni.
∗
In altre parole, i Sistemi Tecnici si evolvono secondo leggi oggettive che non dipendono dal campo di applicazione o dalla funzione che si suppone debba fornire il
sistema tecnico. Queste leggi governano lo sviluppo dei sistemi tecnici in maniera
similare a quanto le leggi naturali fanno con lo sviluppo dei sistemi biologici. La
conoscenza della genetica permette di prevedere le caratteristiche di un organismo
vivente, proprio come le Leggi di Evoluzione dei sistemi tecnici ingegneristici permettono di anticipare i futuri sviluppi dei sistemi tecnici.
∗
Il secondo capitolo descrive le 8 leggi generali dell’evoluzione dei sistemi tecnici,
che possono essere utilizzate per analizzare il livello di maturità di un determinato
sistema tecnico e/o guidare lo sviluppo delle soluzioni inventive con un approccio
efficacemente focalizzato.
Capitolo 3: Algoritmo per la Soluzione Inventiva dei Problemi
L’evoluzione di un sistema comporta la soluzione di contraddizioni, ovvero dei
conflitti tra un sistema ed il suo ambiente o tra gli elementi costitutivi del sistema
stesso. Secondo la ricerca di TRIZ, le soluzioni inventive che portano un contributo
maggiormente significativo allo sviluppo di un sistema tecnico non risolvono le necessità contrapposte proponendo una soluzione compromissoria. Il superamento
delle contraddizioni è pertanto la forza propulsiva alla base dell’evoluzione tecnica
e la loro identificazione costituisce il primo passo di qualunque processo inventivo.
∗
Il terzo capitolo introduce il lettore all’approccio TRIZ per l’analisi e la riformulazione di un problema sotto forma di coppie conflittuali di parametri (in termini
TRIZ ‘contraddizioni’); l’algoritmo a passi consecutivi incorpora la logica TRIZ e
la sua pratica incrementa progressivamente le capacità individuali di problemsolving.
∗
•
.Capitolo 4: Analisi Su-Field e Sistema degli Standard Inventivi
Le Soluzioni Inventive Standard (a volte definite per brevità semplicemente
‘Standard’) sono un sistema di 76 modelli di sintesi e trasformazioni dei sistemi tecnici in accordo con le Leggi di Evoluzione dei sistemi tecnici ingegneristici. Insieme alla banca dati degli Effetti Scientifici e dei Principi Inventivi, esse costituiscono la base di conoscenze del TRIZ Classico.
∗
Il quarto capitolo descrive nel dettaglio l’approccio che segue il modello Substancefield, lo strumento TRIZ standard per creare un modello a partire dalle soluzioni
problematiche; quindi viene presentata una selezione di soluzioni inventive standard con lo scopo di costituire un elenco di riferimento delle tecniche risolutive.
∗
6
•
Capitolo 5: Strumenti e principi per la risoluzione delle contraddizioni
∗
Qualunque problema inventivo andrebbe analizzato secondo la logica ARIZ e, una
volta che le contraddizioni fisiche che stanno alla base sono state identificate e la
soluzione ideale delineata, un nuovo concetto può venire generato attraverso i Principi di Separazione.
∗
Il quinto capitolo descrive i principi del TRIZ, fornendo le indicazioni necessarie
per superare le contraddizioni di un problema all’interno di una rappresentazione
che utilizza un modello ARIZ.
•
Appendice: Raccolta di esempi
∗
L’Appendice contiene una gamma di problemi inventivi esemplificativi, con una
descrizione dettagliata di tutte le fasi consecutive del processo risolutivo, fino a che
si genera una possibile soluzione.
2.4 Contenuto delle animazioni
I materiali didattici del Progetto TETRIS includono anche un set di cinque animazioni che si
possono utilizzare sia per attrarre allo studio del TRIZ, sia come supporto alla spiegazione dei
modelli fondamentali del TRIZ (gli insegnanti possono interrompere le animazioni al momento
opportuno per descrivere in maggior dettaglio i concetti alla base delle brevi storie). Il contenuto delle animazioni viene brevemente riassunto di seguito:
•
Animazione 1: Storia del TRIZ
∗
La breve storia mostra le origini del TRIZ come teoria sviluppata attraverso un’
estesa attività sperimentale (fig. 1), proprio come è il caso di altre scienze ben affermate.
∗
L’animazione introduce anche l’esistenza di leggi che descrivono l’evoluzione dei
sistemi ingegneristici.
Fig. 1: Animazione 1: Storia del TRIZ
•
Animazioni 2-4: Nina a scuola/all’università/al lavoro
∗
Le storie rappresentano Nina a diverse età; l’obiettivo principale delle storie è mostrare come un approccio sistematico alla risoluzione dei problemi possa essere di
supporto alla generazione di soluzioni efficaci in qualunque situazione, nella vita di
ogni giorno in ambito privato, a scuola, al lavoro. I tre problemi proposti in queste
animazioni sono affrontati tutti attraverso gli stessi principi inventivi per mostrare
che lo stesso modello risolutivo si può efficacemente applicare ad una vasta gamma
di situazioni problematiche.
7
∗
∗
∗
Queste animazioni costituiscono anche un supporto pratico per assistere gli insegnanti nell’introduzione di alcuni principi fondamentali del TRIZ, come descritto in
dettaglio di seguito.
L’Animazione 2 presenta il concetto di contraddizione (fig. 2) e sottolinea l’importanza di rifiutare qualunque soluzione di compromesso attraverso la formulazione
del Risultato Maggiormente Desiderabile.
L’Animazione 2 introduce anche il Modello a Tenaglia (fig. 3): per identificare le
contraddizioni sottostanti è necessario paragonare il Risultato Maggiormente Desiderabile con le risorse attualmente disponibili. Il TRIZ insegna che l’identificazione
delle contraddizioni è un passo cruciale per generare le soluzioni inventive.
Fig. 2: Animazione 2 – Il concetto di contraddizione e la formulazione del Risultato Maggiormente Desiderabile
Fig. 3: Animazione 2 – Il Modello a Tenaglia: una comparazione tra la situazione attuale ed il Risultato Maggiormente Desiderabile permette di identificare gli ostacoli presenti sotto forma di contraddizioni.
∗
L’Animazione 3 aggiunge ulteriori dettagli ai concetti introdotti nel primo episodio
che riguarda Nina; per evitare l’inerzia psicologica si suggerisce di intensificare le
contraddizioni. La conseguenza di ciò è che si possono portare a termine modificazioni radicali adottando prospettive differenti ( fig. 4).
8
Fig. 4: Animazione 3 – L’esasperazione delle contraddizioni permette di superare l’inerzia psicologica.
∗
∗
L’Animazione 4 sottolinea un’altra caratteristica estremamente importante della
formulazione del Risultato Maggiormente Desiderabile: il processo di ideazione
suggerisce che la formulazione ideale di un concetto è quella che prevede che l’oggetto di una funzione provveda autonomamente alla funzione stessa, come strumento per ridurre il consumo di risorse ed evitare effetti nocivi (fig. 5).
L’Animazione 4 fornisce anche una lista estesa di prodotti che si possono associare
ai principi inventivi adottati da Nina per la risoluzione dei problemi descritti nelle
brevi storie.
Fig. 5: Animazione 4 – Il processo di ideazione aiuta a superare l’inerzia psicologica ed indirizza verso la soluzione più economicamente conveniente e maggiormente efficace.
Animazione 5: Teoria per la soluzione dei problemi inventivi
∗
L’ultima animazione riassume il concetto introdotto nelle animazioni precedenti ed
introduce ulteriori elementi della base di conoscenze del TRIZ.
∗
La prima parte prosegue l’analogia tra il TRIZ ed altre scienze già proposta nella
prima animazione; proprio come la genetica permette di prevedere l’evoluzione di
un organismo vivente, il TRIZ aiuta ad anticipare l’evoluzione di un sistema tecnico (fig. 6).
∗
L’animazione può anche essere di supporto agli insegnanti nell’introduzione dell’Operatore di sistema (fig. 7) così come anche del Modello di Su-Field e degli Standard Inventivi (fig. 8).
9
Fig. 6: Animazione 5 – Il processo di ideazione aiuta a superare l’inerzia psicologica ed indirizza verso la soluzione più economicamente conveniente e maggiormente efficace.
Fig. 7: Animazione 5 – Operatore di Sistema: l’approccio TRIZ al metodo di sitematizzazione del pensiero.
Fig. 8: Animazione – Modello Su-Field e Soluzioni Inventive Standard.
2.5 Proiezioni future del Progetto TETRIS
Il Progetto TETRIS costituisce il primo tentativo di creare materiali didattici unificati e disponibili in diverse versioni linguistiche da utilizzarsi da parte di insegnanti, studenti, formatori,
professionisti e lettori interessati all’argomento come valida alternativa ai materiali attualmente
disponibili sul TRIZ, che si presentano in forma frammentaria e disomogenea.
Vale la pena di notare che tutti i materiali si possono liberamente copiare e distribuire, salvo
l’obbligo di mantenere l’indicazione relativa al copyright. Ciò si riferisce anche all’utilizzo
parziale del manuale.
Il team del Progetto TETRIS non ha inteso sviluppare una gamma di materiali tale da coprire
integralmente la base di conoscenze del TRIZ Classico, pertanto i materiali didattici si possono
migliorare ed ulteriormente ampliare. Coloro che volessero contribuire alla traduzione in altre
lingue oppure al miglioramento o all’integrazione dei presenti materiali didattici sono invitati a
contattare il coordinatore del progetto.
10
3 Progetto TeTRIS – Descrizione del modello educativo
I. Murashkovska, A.Sokol (Jelgava Adult Education Centre)
3.1 Introduzione
Uno dei postulati del TRIZ dice che “le peculiarità di una data situazione andrebbero prese in
considerazione nel corso del processo di risoluzione dei problemi” (Khomenko e Ashtiani 2007). Nel contesto dell’introduzione del TRIZ a scuola, ciò significa che non esiste un unico approccio appropriato per tutte le possibili soluzioni. La presente guida presenterà problemi di
ordine generale, sottolineando l’introduzione di un argomento quale il TRIZ, descriverà il modello educativo adottato nel Progetto TeTRIS ed evidenzierà alcune importanti decisioni che è
chiamato a prendere chiunque sia interessato all’introduzione del TRIZ in un contesto scolastico.
3.2 La logica dietro l’introduzione del TRIZ a scuola
Negli anni ’60 del Novecento il concetto di ‘ società dell’informazione’ è apparso in Europa
come risposta all’incapacità dei sistemi di istruzione tradizionale di soddisfare le esigenze formative della società contemporanea.
La definizione attualmente diffusa di ‘società dell’informazione’ è stata proposta da T. Koke
come sistema di relazioni sociali degli individui in grado di assicurare un alto livello di innovazione ed in cui ogni persona è in grado di raggiungere un alto livello di partecipazione ottenendo, utilizzando e sviluppando nuova conoscenza in maniera indipendente.
Longworth (1) definisce le competenze di base necessarie nella società dell’informazione: la
capacità di autogestione, di lavorare con le informazioni e di interpretarle, l’applicazione di
nuove conoscenze alla pratica, la capacità di studio ed apprendimento, di comunicare in maniera critica, di gestire ed utilizzare la comunicazione, la capacità di ragionamento e la creatività,
la capacità di adattarsi, di lavorare in gruppo e l’apprendimento permanente.
Dal momento che il sistema di istruzione esistente e con i programmi attualmente in uso non
adempie al compito di preparare gli studenti a vivere nella società dell’informazione (Lipman
2003; Wiske 1998), è necessario modificare questi programmi di istruzione per rispondere alle
necessità richiamate sopra.
Gli esperti di TRIZ riconoscono molte delle capacità sottolineate da Longworth come quelle
che vengono sviluppate proprio dal modo di pensare del TRIZ e supportate dagli strumenti del
TRIZ. Una definizione più dettagliata delle competenze sviluppate dalle persone che praticano
il TRIZ regolarmente è pubblicata in (2).
Pertanto l’introduzione del TRIZ nei programmi può essere proprio questo cambiamento possibile del sistema dell’istruzione, prodotto con l’obiettivo di soddisfare le nuove necessità della
società dell’informazione.
L’introduzione del cambiamento si può ottenere in due modi – introdurre il TRIZ come materia
separata o come contenuto intergrato in altre discipline.
3.3 Il TRIZ a scuola
Le modalità tradizionali per la pianificazione dei contenuti educativi può essere descritta come
segue (fig. 1):
•
una scuola sviluppa un programma educativo sperimentale e ne definisce i contenuti;
•
lo Stato accetta gli standard proposti;
•
gli insegnanti sviluppano programmi delle singole discipline che includono la lista dei
materiali educativi necessari.
Ciò significa che l’insegnante sceglie tra le risorse esistenti (libri di testo, letteratura disponibile, risorse disponibili online, etc.) ciò che è maggiormente adatto per ottenere l’obiettivo previsto nel programma lavorando con il target.
11
Certamente esistono casi in cui non esistono libri di testo e l’insegnante deve sviluppare i materiali da sottoporre agli studenti autonomamente. Il docente svolge tale funzione secondo il programma della materia da una parte e dall’altra sulla base della letteratura scientifica disponibile.
Le scuole che appartengono al consorzio creato per il progetto TeTRIS, come anche qualunque
altra istituzione simile che abbia intenzione di insegnare il TRIZ ai propri studenti, all’inizio si
trova a non avere a disposizione ne’ le competenze del TRIZ, ne’ i materiali didattici. Pertanto
i materiali didattici vanno prodotti in maniera che si attaglino alla situazione specifica. La
principale differenza, a paragone dell’introduzione di discipline più classiche, è che non ci sono ne’ programmi ne’ standard disponibili per insegnare il TRIZ come materia.
Standard of subject
Syllabus of subject
Science of subject
aim
objectives
content
tools
assessment
Teaching materials
Fig. 1 – Metodo tradizionale di pianificazione dei contenuti didattici
In effetti, il programma deve essere definito in accordo con il sistema dei parametri da soddisfare nel corso del processo di insegnamento ed apprendimento. Diversi fattori vanno, pertanto,
presi in considerazione nell’accingersi a sviluppare il programma didattico:
Fattori relativi agli studenti:
•
valori umani e nazionali
•
necessità didattiche
•
motivazione
•
qualità personali
•
aspetti legati all’età
•
fattori cognitivi: capacità di apprendimento, creatività
•
fattori affettivi: simpatia ed emozioni, loro carattere e forza
•
stile di apprendimento
•
quantità e qualità della conoscenza posseduta
•
esperienze di lavoro e di risoluzione dei problemi
•
capacità di apprendimento
•
capacità di cooperazione
Fattori relativi all’insegnante:
•
valori umani e pedagogici
•
atteggiamento nei confronti delle attività pratiche professionali
•
qualità personali
•
cultura
•
esperienza
12
•
•
•
•
criteri pedagogici adottati e preferenze
conoscenze professionali
atteggiamento nei confronti degli studenti e degli stili di socializzazione
creatività
Fattori relativi alla scuola:
•
lo scopo delle attività e lo sviluppo della strategia
•
programmi didattici
•
atmosfera e microclima
•
cultura aziendale
•
tradizioni pedagogiche
•
ambiente didattico
•
risorse: materiali, umane, di tempo
Fattori relativi al paese:
•
valori nazionali
•
sviluppo sociale, economico e politico
•
politiche dell’istruzione
•
sistema dell’istruzione
•
standard dell’istruzione
La sintesi di tutti i fattori sopra menzionati permette di distinguere quali informazioni siano
comprensibili e interessanti o meno per gli studenti, se questi possano apprendere in maniera
indipendente, quali compiti siano più adatti per i loro interessi e capacità, sulla base di quali
approcci pedagogici l’apprendimento avrà maggiore successo, etc. Diventa così possibile sviluppare i materiali che saranno più adatti per una efficace applicazione all’insegnamento del
TRIZ in una specifica scuola o azienda. Ciò significa anche che i materiali didattici devono
essere differenti per diversi partecipanti e andrebbero sviluppati all’incirca 5-6 set di materiali
didattici all’interno del progetto TeTRIS. In ogni caso, il tempo e le risorse disponibili non permettono un approccio così esteso e soltanto un set di materiali potrà essere sviluppato.
Quanto sopra riportato mostra chiaramente i parametri conflittuali presenti: sviluppare materiali che siano adatti per fruitori differenti e in situazioni differenti utilizzando soltanto le risorse
limitate a disposizione.
La contraddizione – sono necessari molti set didattici, ci deve essere un solo set – è stata risolta
con la separazione tra macro e micro livello: esiste un solo set di materiali didattici, ma esso
consiste di elementi strutturali chiaramente indicati che possono essere utilizzati per esigenze
differenti.
La soluzione coincide anche con le moderne tendenze nell’istruzione, in cui l’importanza del
contesto nella pianificazione dei programmi didattici ed il ruolo attivo assegnato all’insegnante
ed al discente vengono enfatizzati con particolare vigore.
Esiste ancora un’esigenza che i partecipanti al progetto hanno individuato. I materiali didattici
prodotti prevedono l’utilizzo da parte di insegnanti privi di esperienza nell’insegnamento del
TRIZ. Le risorse disponibili, ovvero la conoscenza e l’esperienza professionale dell’insegnante, andavano tuttavia utilizzate al massimo: i corsi di formazione rivolti ai docenti prima dell’introduzione del TRIZ nelle classi sono stati organizzati per permettere agli insegnanti di riconoscere ed applicare gli elementi dei fondamenti di TRIZ come contraddizioni, soluzioni
standard, etc. all’interno delle loro materie. Come conseguenza di ciò, gli insegnanti si sono
sentiti maggiormente a proprio agio con nuove materie ed un set molto più ampio di esempi si
è reso disponibile, in maniera che gli studenti potessero comprendere i concetti del TRIZ.
In questo modo è diventata più evidente l’applicabilità degli strumenti del TRIZ in contesti e
discipline differenti.
13
3.4 Quesiti a cui rispondere
In questa sezione vorremmo proporre un elenco di domande iniziali a cui rispondere per i colleghi che volessero introdurre il TRIZ nel proprio contesto. Sulla base della nostra esperienza
dell’insegnamento del TRIZ in tre paesi europei, vogliamo attirare l’attenzione su quegli aspetti che ci siamo trovati ad affrontare. Nel mostrare la gamma di risposte, suggeriremo anche due
possibili direzioni per il ragionamento in relazione a ciascuna domanda (lettere a e b qui sotto).
Queste direzioni non vanno prese letteralmente; si tratta soltanto di possibili vettori di cui è necessario essere a conoscenza.
Qual è lo scopo del corso sul TRIZ da introdurre?
•
informare gli studenti su di un approccio al problem-solving
•
cambiare l’approccio degli studenti verso il problem-solving
Come si introdurrà il TRIZ?
•
come una materia a parte
•
come uno dei contenuti, integrato in altre materie
Come verranno organizzati i corsi?
•
lezioni in aula seguite da esercitazioni in cui i discenti vengono valutati
•
sessioni di problem-solving con valutazioni multiple nel corso dello svolgimento delle
attività formative
Quale sarà la fonte dei problemi utilizzata per il corso?
•
esempi appositamente sviluppati da utilizzare in classe
•
problemi della vita reale
Come verrà formato il docente?
•
un breve corso volto a formare i formatori a cui seguirà immediatamente l’attività di insegnamento
•
apprendimento permanente attraverso la comunicazione costante con esperti del TRIZ
Qual è lo scopo sul lungo periodo per l’istituzione nell’introdurre un corso sul TRIZ?
•
soddisfare la domanda di insegnamenti che riguardino l’innovazione
•
riorganizzare i programmi della scuola seguendo le mutate esigenze del mondo contemporaneo
Per quanto la scelta di una particolare scuola dipenderà sempre dalle caratteristiche peculiari di
una particolare situazione, vorremmo sottolineare che la scelta b porta a cambiamenti più profondi nel sistema dell’istruzione che potrebbero portare alla soddisfazione delle esigenze del
mondo contemporaneo.
Fonti
Khomenko, N. & Ashtiani, M. (2007) Classical TRIZ and OTSM as scientific theoretical background for non-typical problem solving instruments, ETRIA Future 2007 (Frankfurt, 6-8 November.
Lipman, M. (2003) Thinking in education Cambridge University Press).
Wiske, M. S. (Ed) (1998) Teaching for Understanding. Linking Research with Practice.JosseyBass).
14
4 Corso pilota con i materiali del Progetto TETRIS presso il 1st Gymnasium
di Jelgava, Lettonia.
V. Maido (Jelgava 1.Gymnasium), I. Murashkovska, A.Sokol (Jelgava Adult Education centre)
4.1 L’istituto
L’Istituto 1st Gymnasium di Jelgava è un’istituzione dedicata all’istruzione secondaria superiore, il
cui curriculum non comprende insegnamenti pratico-professionali.
Nel partecipare al progetto, due
erano le motivazioni principali:
prima di tutto si volevano individuare modalità di sviluppare negli
studenti capacità di ragionamento
efficaci, che potessero essere utili
in qualunque campo di azione; in
secondo luogo, lo scopo era anche
collegare il processo educativo alla
vita reale, attraverso l’ampliamento delle conoscenze che gli studenti potevano avere in materia di
processi ed eventi legati alla produzione industriale.
4.2 L’organizzazione delle lezioni
Per il corso pilota basato sui materiali di TETRIS si sono organizzati
due gruppi di studenti, ciascuno
dei quali di 15 individui degli anni
10° e 11° (età compresa tra i 17 e i
18 anni).
Per ciascun gruppo si sono organizzate lezioni una volta ogni due
settimane, per una durata complessiva di quattro mesi (da febbraio a maggio 2009).
Dal momento che era impossibile includere le lezioni all’interno del curriculum ufficiale, si è
scelto di inserirle tra le materie opzionali, nei cosiddetti programmi di istruzione integrativa.
Il formatore di TRIZ aveva precedentemente seguito un corso dedicato agli insegnanti nell’ambito del Progetto TETRIS, quindi si è dedicato alle attività educative all’interno della scuola.
Il programma dettagliato è stato sviluppato in considerazione del numero di ore disponibili,
delle conoscenze pregresse degli studenti e del livello di competenze in materia di TRIZ del
formatore. L’introduzione al TRIZ ed i metodi di risoluzione dei problemi, le contraddizioni e
la metodologia generale per la loro risoluzione, nonché le leggi che regolano l’evoluzione dei
sistemi tecnici ingegneristici sono stati gli argomenti principali del programma. I processi di
apprendimento hanno compreso le lezioni dell’insegnante seguite da sessioni pratiche dedicate
alla risoluzione di problemi, in cui gli studenti hanno lavorato a coppie o in gruppi.
15
4.3 I risultati delle lezioni
Per fornire un’immagine più completa, i risultati sono descritti dal punto di vista dei tre gruppi
coinvolti: gli studenti, il formatore e l’amministrazione.
Il punto di vista degli studenti
In pratica tutti gli studenti hanno confermato che le animazioni sul TRIZ sono state molto convincenti e sono loro piaciute molto. In seguito alle lezioni si è evidenziato che come funzioni il
ragionamento e, più importante, come si possa migliorare per raggiungere importanti obiettivi
personali. Al contempo, è stato evidenziato che le conoscenze pregresse si sono rivelate talvolta insufficienti per comprendere i materiali del TRIZ e la risoluzione dei problemi.
Il punto di vista degli insegnanti
Sfortunatamente gli studenti non hanno l’abitudine di occuparsi di strumenti generali per il ragionamento, tendono invece a separare gli strumenti e a collegarli ad ambiti specifici, ad esempio gli strumenti da utilizzare nella fisica, quelli utili per la biologia, quelli per la chimica, etc.
Ciò evidenzia la necessità di applicazione del TRIZ alla risoluzione del problema dell’integrazione dei contenuti didattici e dello sviluppo di una visione sistemica del mondo. Il modello
multi-schermo del ragionamento efficace e le leggi dell’evoluzione dei sistemi sembrano essere
le più adeguate a questo scopo.
Un’altra difficoltà incontrata da molti studenti è collegata alla necessità di specificare la situazione problematica ragionando per passi successivi in una determinata maniera. La risposta
immediata degli studenti è un tentativo di risolvere un problema alla volta. La Tecnologia SìNo può essere utilizzata con successo per superare questa difficoltà.
La motivazione degli studenti cresce quando si confrontano con problemi specifici. Gli approcci generali del TRIZ-OTSM, come anche i metodi per la risoluzione delle contraddizioni sono
stati utilizzati con questo obiettivo.
Il punto di vista dell’amministrazione
La fascia d’età degli studenti è ben scelta, poiché le loro conoscenze risultano sufficienti per la
risoluzione dei problemi. Il problema sussiste dal momento che gli studenti spesso non possono utilizzare le loro conoscenze per modellare e trasformare le situazioni problematiche. Sfortunatamente le capacità di condurre un ragionamento efficace spesso non sono presenti. Tutto
ciò porta alla conclusione che si rende necessario lavorare su queste abilità in un afascia d’età
inferiore, negli precedenti del ciclo d’istruzione.
I programmi di istruzione integrativa presentano dei vantaggi – questo tipo di lezioni si può
organizzare senza dover introdurre cambiamenti al curriculum in generale o al programma di
materie specifiche. Comunque, gli studenti vedono queste lezioni come un carico addizionale.
Inoltre, non viene soddisfatta la loro motivazione prammatica volta all’ottenimento di una valutazione ufficiale riportata in un apposito registro in merito all’apprendimento in un dato corso. Al momento si stanno considerando forme alternative di organizzazione delle lezioni.
4.4 L’impatto
A seguito delle attività legate al progetto, la visione degli studenti del processo di risoluzione
dei problemi è cambiata, essi hanno acquistato consapevolezza dell’importanza della teoria e
della necessità di utilizzarla. Molti studenti hanno sviluppato un interesse nell’approcciare i
problemi con l’aiuto del TRIZ e credono che ciò potrà aiutarli nel proseguimento degli studi al
livello successivo.
Il progetto ha portato un altro importante risultato – lo sviluppo di un nuovo programma di studio professionale all’interno del ginnasio. Il programma riguarda studi avanzati di ingegneria
ed è supportato dal Comune di Jelgava, dall’associazione lettone per la metallurgia, e dall’Uni16
versità Agraria della Lettonia.
Il programma ha avuto il riconoscimento ufficiale del Ministero dell’Istruzione e della Scienza
della Lettonia. Nel mese di settembre 2009, 25 studenti sono stati ammessi ad intraprendere gli
studi.
Il programma comprende lezioni di TRIZ svolte con il supporto del Jelgava Adult Education
Centre. E’ inoltre prevista la familiarizzazione con il processo industriale e l’utilizzo delle nuove tecnologie presso aziende locali.
4.5 Conclusione
Il ginnasio è grato al progetto per l’esperienza nuova e utile, le possibilità di collaborazione
con partner interessanti ed una grande varietà di materiali didattici che sono stati sviluppati.
Il progetto ha dimostrato che è possibile e necessario insegnare il TRIZ a scuola ed è intenzione dell’istituto continuare su questa strada. Sarebbe un vantaggio poter fruire di ulteriori opportunità di scambio di esperienze condivise con partner internazionali che si occupano di TRIZ.
17
5 L’introduzione del TRIZ presso l’istituto HTL Wolfsberg
DI Robert Tiefenbacher, Dir. DI Dr. Johann Persoglia (HTL Wolfsberg)
5.1 HTL-Wolfsberg
L’HTL-Wolfsberg è un istituto di istruzione superiore che offre agli studenti corsi di natura
tecnica e professionale.
L’accesso ai corsi offerti dall’istituto di istruzione tecnica avanzata (berufsbildende höhere
Schule or BHS) riservato a chi abbia completato l’ottavo anno dell’istruzione obbligatoria;
Dopo cinque anni di studi e una volta passato un esame finale, gli studenti ottengono un diploma di istruzione superiore ed un diploma professionale chiamato Reifeprüfung-Certificate o
Matura.
Dopo l’HTL all’incirca il 60% degli studenti inizia a lavorare, mentre il 40% prosegue gli studi
all’università.
Le posizioni tipiche ricoperte dagli studenti che escono dall’HTL sono quelle di progettista,
tecnico delle costruzioni, programmatore, tecnico di software, etc.
Al momento l’istituto conta su un team di 54 docenti per 480 studenti iscritti.
5.2 Percorsi didattici
Esistono due dipartimenti principali presso l’istituto e l’offerta prevede sia corsi regolari della
durata di 5 anni, sia corsi serali.
•
Istituto Tecnico Superiore ad indirizzo meccanico
•
Istituto Tecnico Superiore ad indirizzo commerciale
Istituto Tecnico Superiore ad indirizzo meccanico
Responsabile: Ing. Helmut HEBENSTREIT
Tecnologia dell’automazione
Sviluppo strumentazioni speciali
Meccanotronica e Tecnologia Artificiale
Sviluppo di elementi componenti plastici con componenti elettronici
18
Istituto Tecnico Superiore ad indirizzo commerciale
Responsabile: Mag. Dr. Johann MILLONIG
Gestione industriale
Riduzione costi di produzione, analisi commerciali
Tecnologia informatica
Introduzione di software professionale e supporto ai sistemi informatici
Il curriculum scolastico dell’HTL Wolfsberg
Vi offriamo una breve presentazione del curriculum dell’HTL. Si può
vedere in tabella come l’insegnamento del TRIZ sia stato integrato
all’interno di due voci:
Pratica di costruzioni con utilizzo di CAD e progetto conclusivo del corso di studi.
Tabella delle materie di studio
Tabella delle materie di studio per anno scolastico
I
II
III
IV
V
Tot.
1. Educazione religiosa
2
2
2
2
2
10
2. Tedesco
2
2
2
2
2
10
3. Inglese
2
2
2
2
2
10
4. Storia
2
2
5. Educazione motoria
2
2
6. Geografia
2
2
4
2
1
1
8
4
7. Economia
2
5
8. Matematica
4
3
9. Geometria
2
1
3
10. Fisica
3
2
5
11. Chimica
2
2
4
12. Informatica
4
3
2
2
2
3
14
4
13. Meccanica
2
2
14. Tecniche di produzione
2
2
4
15. Macchinari
2
2
4
16. Elettronica
17. Progettazione /
Pratica di costruzioni
3
2
2
2
3
8
Progetto finale
10
1
5
15
3
4
3
8
Focus specifico della scuola
Unità per settimana
2
3
18. Laboratorio
19. Pratica di officina
2
36
38
200-400 ore
19
6
16
15
15
14
44
38
38
35
185
(parzialmente svolte a scuola)
5.3 Integrazione di TRIZ all’interno di “Pratica di costruzioni” con l’utilizzo di CAD
Con una frequenza di 3-4 ore la settimana per anno
scolastico, gli studenti devono portare a termina due
progetti tecnici in questa disciplina pratica.
Nel dettaglio, gli studenti devono portare a termine:
•
Lavoro di progettazione/costruzione
•
Nuove applicazioni innovative per la soluzione
di problemi tecnici tentando di implementare il
TRIZ.
•
Calcoli tecnici
•
Documentazione
5.4 Integrazione del TRIZ nel “Progetto Conclusivo” dell’ultimo anno
Per il “Progetto Conclusivo” dell’ultimo anno, di
norma svolto in collaborazione con l’industria locale, gli studenti devono portare a termine un esteso
progetto tecnico.
Nel dettaglio. agli studenti viene richiesto di svolgere e produrre:
•
Lavoro di progettazione/costruzione
•
Nuove applicazioni innovative per la soluzione di problemi tecnici tentando di implementare il TRIZ.
•
Calcoli tecnici
•
Documentazione
5.5 Possibile motivazione degli studenti allo studio del TRIZ
•
Trovare buone soluzioni ai problemi tecnici da utilizzarsi
per il “Progetto Conclusivo” dell’ultimo anno
•
Speranza che conoscere il TRIZ possa essere di aiuto nella ricerca di occupazione….
•
Essere positivamente colpiti dagli esempi di utilizzo del
TRIZ
•
Essere positivamente colpiti dall’elenco delle aziende che
utilizzano il TRIZ (BMW, SIEMENS…)
•
Essere interessati ai settori tecnici e/o avere hobby tecnici
(ad esempio, inventare un miglior modello di skateboard)
20
5.7 Corso di TRIZ per gli studenti - livello principianti
Abbiamo iniziato ad insegnare il TRIZ agli studenti nel mese di marzo 2009 nelle classi:
•
Studenti del quarto anno di gestione industriale
•
Studenti del quarto anno di tecnologia dell’automazione
5.7.1 Per gli studenti del quarto anno di gestione industriale
•
Periodo del corso: marzo-giugno 2009
•
Luogo: HTL Wolfsberg
•
Docenti: DI Hans Peter Cervenka e Dr. Johann Persoglia
•
Materie di insegnamento: gestione dei progetti, gestione industriale, contabilità, marketing
•
Durata: 13 mesi in totale
•
Participanti: 13 studenti
Argomenti in dettaglio:
•
Presentazione generale del TRIZ – tecniche e metodi
5.7.2 Per gli studenti del quarto anno di tecnologia dell’automazione
•
Periodo del corso: marzo-giugno 2009
•
Docente: DI. Robert Tiefenbacher
•
Materie di insegnamento: pratica di costruzioni, meccanica, produzione industriale
•
Durata:
18-24 ore
•
Partecipanti : 21 studenti dei corsi ordinari, 14 studenti frequentanti corsi serali con
pregressa esperienza pratica nel campo di applicazione
Argomenti in dettaglio:
•
Presentazione generale del TRIZ – tecniche e metodi
•
Discussione sull’obiettivo ed I contenuti del TRIZ
•
Biografia di Altshuller e sviluppo da TRIZ ad ARIZ ….
•
Analisi funzionale
•
Matrice delle contraddizioni
•
Idealità 5.8 Esempio:Implementare il TRIZ in un progetto conclusivo del corso di studi
Ora presentiamo un’applicazione del TRIZ presa da uno dei nostri progetti conclusivi del corso
di studi.
Uno studente del dipartimento di automazione ha l’obiettivo di migliorare una comune procedura nel campo della riabilitazione.
In questo caso, un pavimento sensibile alla pressione aiuta i terapisti nell’assistere i pazienti
che soffrono di danni fisici agli arti inferiori a riprendere a camminare.
Il pavimento fornisce al terapista informazioni sui carichi che agiscono sulle grucce.
Trasferiamo adesso il problema nel mondo del TRIZ
Va considerato che il paziente necessita di un pavimento sensibile alla pressione per migliorare
la qualità della terapia ed ottenere migliori risultati.
21
* E’ importante conoscere il carico che agisce sulle grucce mentre il paziente convalescente fa
la riabilitazione motoria
**Andrebbero utilizzate pavimentazioni sensibili alla pressione di ampie dimensioni per migliorarla qualità ed i risultati della terapia
Ma l costi di un pavimento sensibile alla pressione sono troppo elevati
* … ma i costi sono troppo alti
** Ma certo! Possiamo adottare grucce sensibili alla pressione invece di utilizzare un pavimento con le stesse caratteristiche…
Quindi invertiamo l’azione necessaria a risolvere il problema…
* Prototipo di gruccia
** Trasduttori di pressione piezoelettrici integrati
22
Commenti conclusivi
Ci sentiamo di dichiarare che con il potenziale inventivo messo a disposizione dal TRIZ I nostri studenti saranno in grado di sviluppare vari progetti innovative in futuro.
I materiali del Progetto TeTRIS – ovvero il manuale, le animazioni, il cd, il sito web, etc. – create dal team sono da una parte di grande aiuto per gli insegnanti e gli studenti e dall’altra gli
stessi materiali ci ricordano l’ottima atmosfera di lavoro e la fruttuosa cooperazione sviluppate
nell’ambito del progetto TeTRIS.
.
23
6 ITI “A. Malignani”- L’esperienza del progetto TETRIS
Scritto da Rodolfo Malacrea in rappresentanza del Dirigente Scolastico Arturo Campanella e
degli insegnanti dell’istituto ITI “A.Malignani” coinvolti nel progetto TETRIS.
6.1 La scuola
L’Istituto Tecnico Industriale “Arturo Malignani” di Udine è uno dei più
grandi istituti del paese per numero di iscritti. La scuola ha avuto e conserva
tuttora un ruolo molto importante nello sviluppo dell’industrializzazione della
Regione Friuli Venezia Giulia, nel nord est della penisola italiana, vicino ai
confini con l’Austria e con la Slovenia. A partire dagli anni ‘30 del secolo
scorso, più di 25.000 studenti hanno portato a termine gli studi presso l’istituto ed un numero significativo di essi ha dato un contributo importante alla trasformazione del Friuli Venezia Giulia da regione soprattutto agricola a regione
industrializzata. La scuola ha sempre avuto buoni rapporti con le industrie della zona e molti dei manager attualmente in attività in regione hanno studiato
presso il Malignani.
La scuola è in contatto costante con le aziende del territorio, comprese le più
grandi, quali Zanussi, Danieli, Pittini, Wartsila, FinCantieri etc., per quanto
l’industrializzazione dell’area si basi su un gran numero di PMI, tutte coinvolte nel miglioramento del sistema TQM (Total Quality Management) e nella sfida dell’innovazione.
In tempi recenti, l’istituto di istruzione secondaria superiore ha dato vita ad
attività per la ricerca applicata, sviluppate da tutti i settori specializzati: ingegneria aeronautica, ingegneria edile, ingegneria elettrica ed automazione, elettronica e telecomunicazioni.
Il corso di studi prevede una durata di cinque anni. Nei primi due gli studenti
seguono un piano di studi comune, quindi, nei successivi tre, ogni studente segue uno dei curricula specializzati.
Alla fine dei cinque anni, la scuola offre corsi post-diploma e corsi di alta specializzazione tecnica (IFTS) nel contesto di un’ampia partnership con aziende
internazionali dislocate in regione e in cui studenti hanno l’opportunità di
svolgere periodi di tirocinio per poter applicare praticamente le loro conoscenze e sviluppare le proprie abilità professionali.
Per il suo ruolo strategico nel presente e quello che ha avuto nel passato, la
scuola ha sempre avuto un forte interesse nell’individuare nuove modalità per
la promozione dello sviluppo di efficaci capacità di ragionamento ed incoraggiare la creatività in un contesto di concretezza.
6.2 Gli insegnanti
Gli insegnanti hanno seguito un corso di formazione per i formatori, seguito
dalla loro attività di insegnamento con un parallelo e continuo sviluppo delle
loro conoscenze attraverso il contatto con gli esperti di TRIZ.
Il progetto è stato inizialmente presentato da Fabio Tomasi (AREA Science
Park) in occasione del lancio del progetto a Trieste. In seguito, un gruppo selezionato di docenti ha frequentato i corso organizzati presso la nostra scuola.
Dopo la sessione di apertura e gli interventi di Francesco Saverio Frillici e di
Gaetano Cascini dell’Università di Firenze, il corso di formazione principale è
stato condotto in due periodi consecutivi.
24
.
6.3 Gli studenti
Dopo la presentazione di questo approccio specifico al problem-solving e con
la consapevolezza che occuparsi di problemi specifici è la maniera migliore di
ottenere un alto livello di motivazione e di attenzione, abbiamo deciso di considerare il TRIZ come un contenuto da integrarsi in altre materie e da implementarsi nel corso di una specifica attività della scuola chiamata ‘Area di progetto. L’Area di progetto consiste di alcune giornate nell’anno in cui le lezioni
regolari vengono interrotte per avere l’opportunità di sviluppare un progetto
reale.
Le classi sono state suddivise in modo da organizzare sessioni di problemsolving con un controllo costante dello sviluppo delle attività, seguito da occasioni di lavoro di gruppo con specifici obiettivi. Abbiamo identificato il laboratorio di robotica come sede maggiormente indicata per condurre esperimenti
di problem-solving ed utilizzare una metodologia di innovazione sistematica.
I problemi selezionati per la trattazione nel corso delle attività erano strettamente collegati a situazioni reali del settore della robotica. Il piccolo robot ed
il microcontrollore utilizzati per gli esprimenti sono stati forniti da un’industria che si occupa delle produzione di robot per lo spazio.
Abbiamo selezionato due classi nel settore elettrico:
•
3° ELT A con 21 studenti (alcuni nelle immagini)
•
5° ELI B con 22 studenti
Entrambe le classi sono state coinvolte nella sperimentazione con l’utilizzo del
TRIZ soprattutto durante le attività dell’Area di progetto.
25
6.4 Target group
3° ELT A
21 studenti partecipanti ai corsi
L’età media era di 16 anni, senza previa esperienza di progettazione
La partecipazione era obbligatoria, ma gli obiettivi di progetto sono stati illustrati in anticipo per ottenere l’accordo di tutti.
Gli studenti sono stati coinvolti a livello base nelle attività legate alla robotica, il che implica un buon livello di creatività
5° ELI B
22 studenti partecipanti al corso di formazione
L’età media era di 18 anni, con qualche esperienza di progettazione, ma nessuna conoscenza del TRIZ
La partecipazione era obbligatoria, ma gli obiettivi di progetto sono stati illustrati in anticipo per ottenere l’accordo di tutti.
Gli studenti sono stati coinvolti a livello avanzato nelle attività legate alla robotica, il che richiede un alto livello di creatività.
26
6.5 Le attività sperimentali
3° ELT A
Una settimana scolastica (6 mattine e 2 pomeriggi, per un totale di 36 ore) per
l’insegnamento e la pratica del TRIZ
Gli insegnamenti sono stati organizzati per giornate intere con una prima parte
della giornata dedicata alla teoria ed una seconda parte sulle applicazioni
pratiche del TRIZ in relazione ai principi di base della robotica.
5° ELI B
10 giornate suddivise in due periodi per un ammontare totale di 60 ore di insegnamento e pratica del TRIZ
Gli insegnamenti sono stati organizzati per giornate intere con una prima parte
della giornata dedicata alla teoria ad un livello superiore ed una seconda parte
sulle applicazioni pratiche del TRIZ in relazione alla robotica avanzata.
6.6 Metodologia e contenuti
3° ELT A
Lezioni in aula ed apprendimento cooperativo nel corso delle attività di laboratorio con esercizi e pratica su problemi reali
Sono stati utilizzati i concetti base, quali le contraddizioni. Attenzione particolare è stata dedicata all’Operatore di Sistema
5° ELI B
Lezioni in aula ed apprendimento cooperativo nel corso delle attività di laboratorio con esercizi e pratica su problemi reali
Tutti gli strumenti introdotti dal prof. Cascini nel corso della formazione dedicata ai docenti eccetto i Su-Field.
27
6.7 Il feedback
3° ELT A
Il feedback dagli insegnanti:
La metodologia ha suscitato un livello di attenzione soddisfacente, specie
quando è stata presentata in maniera semplice e con molti esempi
La giovane età degli studenti potrebbe rappresentare un limite (solo alcuni insegnanti sono d’accordo su questo punto)
La semplice presentazione dei modelli e delle animazioni sono state di grande
utilità
Circa il 60% degli studenti ha applicato il metodo per migliorare efficacemente la progettazione dei robot
Il feedback dagli studenti:
La maggior parte degli studenti ha partecipato attivamente alle attività del
TRIZ. In generale, sono stati molto interessati all’Operatore di Sistema. Sono
stati soddisfatti, a volte divertiti ed interessati dalle animazioni. Alcuni hanno
utilizzato il kit TETRIS in maniera opportuna
28
5° ELI B
Il feedback dagli insegnanti:
La metodologia ha riscosso un buon livello di attenzione
L’età degli studenti dell’ultimo anno ed il loro buon livello di conoscenza della robotica e delle’automazione ne ha fatto un target ideale. La buona presentazione degli strumenti è stata estremamente utile
Il feedback dagli studenti:
La maggior parte degli studenti ha partecipato attivamente alle attività del
TRIZ. Sono stati interessati alla metodologia generale e soddisfatti anche se
hanno espresso qualche critica. Alcuni hanno utilizzato il kit in maniera appropriata.
29
6.8 Obiettivi di lungo periodo dell’ITI Malignani e conclusioni:
•
Far fronte alla nuova domanda riguardante materie come l’automazione e la robotica;
•
Occuparsi di innovazione e riorganizzazione del curriculum scolastico basata sulla certificazione delle competenze in linea con quanto stabilito nei nuovi programmi dell’ultima
riforma scolastica del MIUR
La robotica si può considerare come una macro-competenza che integra molte branche differenti di scienza e tecnologia e costituisce al contempo una buona opportunità di sviluppare la
motivazione e la creatività nel contesto del TRIZ.
Nel corso delle attività legate al TRIZ svolte dagli studenti, alcune idee brillanti sono state analizzate ed implementate, mentre altre sono rimaste ad un livello di sviluppo superficiale. Alcuni dei piccoli progetti analizzati erano molto creativi ma non immediatamente implementabili (ci si riferisce al progetto per la costruzione di un robot con capacità olfattive che segue un
percorso tracciato con un particolare odore).
L’Istituto Tecnico Industriale Malignani, considerando l’implementazione del TRIZ come valida opportunità e sfida per rimanere uno dei centri per lo sviluppo di idee innovative in un contesto di cooperazione internazionale, conferma la sua intenzione di continuare ad insegnare il
TRIZ nei propri corsi.
30