I S E Fermi Istituto Tecnico Settore tecnologico

I. S. “E. Fermi” Istituto Tecnico Settore tecnologico Mantova PROBLEM SOLVING by: K. Nosari 1

Viviamo in un mondo Che cambia rapidamente. La velocità delle trasformazioni e la continua comparsa di novità Non danno tregua. Non è facile orientarsi. La conoscenza diventa rapidamente obsoleta e superata. Oggi non è 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…. . Tetris project 2

Per problem solving si intende la capacità di un individuo di mettere in atto processi cognitivi per affrontare e risolvere situazioni reali e interdisciplinari, per le quali il percorso di soluzione non è immediatamente evidente e nelle quali gli ambiti di competenza o le aree curricolari che si possono applicare non sono all’interno dei singoli ambiti della matematica, delle scienze o della lettura. 3

L'approccio scientifico alla risoluzione dei problemi inizialmente era sviluppata secondo uno schema puramente intuitivo: • percezione dell'esistenza di un problema • definizione del problema • analisi del problema e divisione in sottoproblemi • formulazione di ipotesi per la risoluzione del problema • verifica della validità delle ipotesi • valutazione delle soluzioni • applicazione della soluzione migliore 4

METODOLOGIE: FARE Focalizzare • Creare un elenco di problemi • Selezionare il problema • Verificare e definire il problema • Descrizione scritta del problema 5

Analizzare: • Decidere cosa è necessario sapere • Raccogliere i dati di riferimento • Determinare i fattori rilevanti • Valori di riferimento • Elenco dei fattori critici 6

Risolvere • Generare soluzioni alternative • Selezionare una soluzione • Sviluppare un piano di attuazione • Scelta della soluzione del problema • Piano di attuazione 7

Eseguire: • Impegnarsi al risultato aspettato • Eseguire il piano • Monitorare l'impatto durante l'implementazione • Impegno organizzativo • Completare il Piano. • Valutazione finale 8

• Problem solving è risolvere il problema • Problem reading è rendersi conto del problema • Problem setting è definire il problema • Problem analysis è scomporre il problema principale in problemi secondari 9

Che cosa chiamiamo problema? • Un problema è un ostacolo che rende difficile raggiungere un determinato obiettivo o soddisfare una certa esigenza, frapponendosi tra la volontà dell'individuo e la realtà oggettiva. [Wikipedia] (sinonimi: difficoltà, brutta situazione, questione, …… 10

ALCUNI GIOCHI IN TEMA DI CREATIVITA’ INDIVIDUALE 1. Come fare frigorifero? a mettere una giraffa nel 11 quiz sviluppato dalla Anderesen Consulting (oggi Accenture)

2. Come fare per mettere un elefante nel frigorifero? 12

3. Il Re leone ha organizzato un’assemblea con gli animali: tutti gli animali sono presenti tranne uno. Quale? 13

4. Dovete superare un fiume, ma è popolato di alligatori. Che cosa intendete fare? 14

5. Si guardi la figura sotto. C'è un uomo che tiene un ciocco di legno in mano. Che cosa succede al ciocco di legno quando l'uomo apre la sua mano? 15

Possibilità 1. Se l’uomo è sulla terra: … il ciocco CADRA’ per terra a causa della gravità Possibilità 2. Se l’uomo è sott’acqua: … il ciocco RISALIRA’ in superficie perché il suo peso specifico è minore di quello dell’acqua. Possibilità 3. Se l’uomo è nello spazio: … il ciocco NON SI MUOVERA’ perché non sarà soggetto ad alcuna forza. 16

"Creativity is not a born gift. Every engineer can learn to be inventive. " Genrich Altshuller 17

TRIZ: Theory of Inventive Problem Solving il problem solving creativo è l’acronimo del termine russo “Теория решения изобретательских задач” (Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch) che significa letteralmente “Teoria per risolvere i problemi degli inventori”. 18

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Immagini tratte da TETRIS 20

Animazione 2 – Il concetto di contraddizione e la formulazione del Risultato Maggiormente Desiderabile Immagini tratte da TETRIS 21

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. Immagini tratte da TETRIS 22

Animazione 3 – L’esasperazione delle contraddizioni permette di superare l’inerzia psicologica. Immagini tratte da TETRIS 23

Animazione 4 – Il processo di ideazione aiuta a superare l’inerzia psicologica ed indirizza verso la soluzione più economicamente conveniente e maggiormente efficace. Immagini tratte da TETRIS 24

Animazione 5 – Il processo di ideazione aiuta a superare l’inerzia psicologica ed indirizza verso la soluzione più economicamente conveniente e maggiormente efficace. Immagini tratte da TETRIS 25

Animazione 5 – Operatore di Sistema: l’approccio TRIZ al metodo di sistematizzazione del pensiero. Immagini tratte da TETRIS 26

Animazione 5 – Modello Su-Field e Soluzioni Inventive Standard. Immagini tratte da TETRIS 27

Perché un problema è difficile? Provate a formulare una serie di ragioni. Posizionatele in ordine di importanza. 1. _______________ 2. _______________ 3. _______________ 4. _______________ ………………………………………………. . 28

Come si cercano le soluzioni ai problemi? (1) RICERCA NON SISTEMATICA 29

Come si cercano le soluzioni ai problemi? (2) RICERCA studi sistematici SISTEMATICA 30

Come si cercano le soluzioni ai problemi? (3) ANALISI SISTEMATICA 31

Come si cercano le soluzioni ai problemi? RICONOSCERE IL PROBLEMA ANALIZZARE IL PROBLEMA SVILUPPARE CONCETTI RISOLUTIVI VALUTARE LE SOLUZIONI STRATEGIE DIVERSE: q Per tentativi non sistematici - COME risolvere il problema? Indovinando la risposta. Per tentativi (Trial & Error process) q Tentativi sistematici - COME trovare una soluzione? Ricerca di soluzioni. Intensificare la ricerca per tentativi ( Trial-and. Error process) q Analisi sistematica della situazione problematica - PERCHE’ c’è il problema? Sviluppo di una soluzione. Riduzione dell’area di ricerca. 32

COME TROVARE UN NUMERO? Si deve individuare, nel più breve tempo possibile, un numero nell’intervallo da 0 a 1000. Come si potrebbe fare? 33

Non è il problema che è difficile ma il modo in cui ci si approccia. . . 34

Il compito principale del processo del problem solving § come “ridurre l’area di ricerca” § evitando di “ripetere le operazioni o di commettere errori” § superando le restrizioni “dell’inerzia mentale” § senza ridurre “la potenza della soluzione” 35

Contraddizione: la contraddizione insorge quando vi sono due specifiche di progetto in contrasto tra di loro, mutuamente escludenti, sullo stesso oggetto o sistema. Es° la parete dello Space shuttle deve essere leggera per diminuire la massa dello Shuttle, quando lo si spinge in orbita, fuori dall’atmosfera. Questo però non può essere realizzato diminuendo semplicemente lo spessore delle pareti, a causa dell’impatto termico a cui sarà sottoposto lo Shuttle al rientro nell’atmosfera terrestre. la contraddizione sorge tra le due specifiche di progetto: lo spessore delle pareti deve essere grande e sottile allo stesso tempo. 36

Si possono fare molti esempi di ricerca in situazioni di contraddizione: 1. La robustezza e la sicurezza, il peso di un’automobile e l’efficienza del motore 2. La sicurezza nell’apertura di una valvola e la facilità delle operazioni 3. Rapidità ed efficienza nell’accesso ad un’informazione con la necessità della sua sicurezza e protezione 4. La sicurezza nella chiusura di un coperchio di un serbatoio in pressione rispetto al numero degli elementi richiesti per aprirlo 37

Caratteristica chiave del TRIZ Superare una contraddizione senza accettare compromessi. Tre categorie di contraddizione: § Contraddizione amministrativa o gestionale § Contraddizioni tecniche § Contraddizioni fisiche 38

Contraddizione amministrativa o gestionale: È un problema che richiede una soluzione “innovativa”, dato che ogni soluzione nota include degli elementi negativi inaccettabili. Contraddizioni tecniche: Sono i classici trade-off. La situazione ideale non può essere raggiunta perché qualche elemento del sistema lo impedisce, cioè se uno dei parametri del sistema migliora, un altro peggiora. Es° una bombola è in grado di sostenere pressioni elevate (positivo), ma il suo peso è cresciuto notevolmente (negativo). 39

Contraddizioni fisiche: Sono quelle situazioni in cui in un sistema sono richiesti requisiti in contraddizione con i parametri di controllo o di sviluppo. As es° ü una pentola deve essere calda all’interno, per cucinare il cibo, ma fredda all’esterno per evitare scottature ü L’illuminazione pubblica deve essere sufficientemente luminosa per illuminare la strada ma evitando però l’inquinamento luminoso 40

Contraddizioni § Le contraddizioni sono la chiave per risolvere un problema. È la migliore formulazione a cui si può arrivare per applicare gli strumenti di risoluzione TRIZ (principi separazione + principi inventivi); § Rappresentano il giusto grado di astrazione nella descrizione per poter confrontare soluzioni tecniche uguali in campi lontani; § Sono la chiave per poter spiegare la crescita evolutiva da una configurazione di prodotto ad un’altra. § Per ottenere i massimi benefici, le contraddizioni vanno risolte evitando ogni compromesso. 41

Modello di contraddizione Because of … Specific situation restriction Demand – 1 Element or its feature Demand – 2 (opposite to Demand -1) Objective Laws of Nature 42

Cos’è una contraddizione? 43

Le risorse 44

Il risultato finale ideale Concetto base del P. S. “Risultato finale ideale” Secondo questo concetto, un sistema tende ad evolvere sempre verso una sempre maggiore idealità, dove l’idealità è intesa come: § la somma di tutti i fattori utili (la funzione primaria e tutte le funzioni ausiliarie che aiutano a realizzarla); § la somma dei fattori inutili ed indesiderabili/dannosi 45

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Bibliografia: TETRIS RANDIT TA GROUP AREA Science Park Università degli studi di Bergamo Accenture Uni UD 47