Дерево релевантности

Являясь участником инновационной деятельности, познакомился с основами стратегии форсайт и ее методами. Для себя отметил, что методы форсайта дают возможность сформировать навыки, необходимые как в образовательной деятельности, так в процессе самообразования: когнитивность, креативность, высокий уровень мотивации. Это способствует решению задач моего педагогического исследования по разработке индивидуальных приемов и способов формирования у учащихся исследовательских компетенций и их апробации на учебных и факультативных занятиях. Наиболее интересным для меня является метод стратегии форсайт «Дерево релевантности».

1. Цель данного метода.

Дерево релевантности или дерево решений – метод науки управления, схематичное представление проблемы принятия решений, используется для выбора наилучшего направления действий из имеющихся вариантов. Метод дерева решений позволяет визуально оценить результаты действий различных решений и выбрать наилучший их набор. Данный метод использует модель разветвляющегося по каким-либо условиям процесса. Каждый из приведенных выше тезисов широко применяется мною при организации проектной и учебно-исследовательской деятельности учащихся.

2. Структура метода.

Модель представляет собой графическое изображение связей основных и последующих вариантов действия или решения. Последовательности решений графически фиксируются на бумаге или на экране компьютера. Такое расположение решений напоминает дерево, на котором решения играют роль веток, а стволом является сам процесс выполнения всех решений. Пример графической интерпретации метода приведен на рис.1.[1]

Рис.1. Графическая интерпретация метода «Дерево релевантности».

3. Результативность данного метода.

Это очень эффектный метод для организации исследовательской деятельности учащихся. Построение схемы релевантности часто служит основным способом выбора варианта решения. Он позволяет в случае тупикового варианта на каком-либо этапе отменить дальнейшую проработку всех решений, стоящих до него [4].

Одним из важнейших этапов оценки результатов исследования является его публичная защита. И здесь метод дерева решений имеет приоритет наглядности над эмоциональной убедительностью других методов.

В качестве примера использования метода «Дерево релевантности» можно рассмотреть последовательность действий группы учащихся при выполнении исследовательской работы «Теплый пол без электричества». Целью этого исследования являлась проверка гипотезы о том, что при использовании печного отопления в доме путем подачи воздуха в печь из-под пола можно значительно улучшить прогрев напольного покрытия. Как руководитель исследования я сформулировал следующие задачи:

1. Изучить конструкции дровяных печей выбрать и построить из них ту, которая наиболее подходит для проверки выдвинутой гипотезы.
2. Определить коэффициент полезного действия построенной модели.
3. Установить эффективность предлагаемой модели печи для обогрева пола.

С содержанием цели и задач предстоящей работы ознакомил потенциальных исполнителей – учащихся 7-9 классов. Для того, чтобы им было проще принять решение об участии в исследовании, цель и задачи были представлены в виде следующей схемы:

В основе построения этой схемы, как и последующих, лежит принцип: верх – наибольшая неопределенность, низ – четкое, конкретное понимание того, что нужно сделать. Уже в формулировке трех задач исследования предполагается развитие предметных и метапредметных компетенций учащихся: углубление знаний по конструированию и выработка умений по практической реализации выбранной конструкции произойдет при решении центральной задачи – «Выбор модели печи и ее постройка». Две другие задачи – «Определение КПД печи» и «Определение эффективности прогрева помещения» потребуют развития знаний по физике и знакомства с методами теплотехнических расчетов.

Для эффективной организации деятельности учащихся важно определить порядок решения задач исследования или этапов выполнения проекта, а также распределение этих задач среди участников, если исследование или проект коллективные. Очевидно, что первоочередной задачей приведенного исследования является выбор модели печи и ее постройка – задача № 1. Затем будут возможны работы по определению коэффициента полезного действия этой модели и эффективности прогрева помещения – задачи № 2 и № 3 соответственно. За решение первой задачи в ноябре 2021 года с энтузиазмом взялся учащийся 8 класса Коротченко Денис, который годом ранее уже получил опыт исследовательской деятельности при изучении свойств глины и разработке технологии изготовления из нее мини кирпича. После нескольких месяцев выяснилось, что подгонка и кладка мини кирпичиков дело кропотливое и требует упорства и терпения, которых Денису не хватало. Поэтому к реализации проекта были привлечены учащийся 10 класса Решетник Дмитрий и 7-классник Круглик Роман. В результате, в июне 2023 года, задача № 1 по выбору модели и печи и ее постройке была решена. Ход принятия решений может быть представлен следующей схемой:

Чтобы решить вторую задачу исследования потребовалось изучить определенный объем технической литературы. Убедились, что наиболее точный результат при определении коэффициента полезного действия можно получить при измерениях в калориметрах, а в нашем случае с моделью печи в калориметрической комнате. Еще один способ определения КПД печи – это упрощенные теплотехнические расчеты, которые требуют определения состава топочных газов с помощью газоанализатора [2]. Наиболее простыми и поэтому приемлемым для нашего исследования оказался метод, предложенный В. Шевяковым. Он заключается в измерении температуры газов на входе и выходе из печи и расчете значения КПД по эмпирической формуле. Возможные варианты и результаты решения задачи по определению КПД отражены на схеме:

Чтобы решить третью задачу исследования и определить эффективность прогрева помещения, учащиеся использовали построенную для этих целей калориметрическую комнату, вмещающую модель печи. Результаты измерений сравнили с показателями действия реальной печи с колосниковой решеткой.  Эти действия видны на схеме:

Весь ход выполнения задач и достижения цели представлен в виде «Дерева релевантности (принятия решений)». (Приложение 1)

На представленной схеме присутствуют компетенции по выбору методов определения КПД бытовых печей, измерения в калориметре, использованию тепловизора, систематизации результатов измерений температуры и их анализ с помощью графических построений.

Результаты учебного исследования имеют определенную практическую значимость. Построенная действующая модель подовой дровяной печи «Малютка» подходит для определения тепловых характеристик реальных печей.

Предлагаемая конструкция с подачей воздуха в топку из-под пола по сравнению с печами, имеющими топку с колосниковой решеткой, улучшает прогрев напольного покрытия. Разница температур вверху и внизу помещения снижается в два раза, а коэффициент полезного действия достигает 92 процентов.

Выполнив работы по кладке модели печи ребята получили знания и умения, необходимые при работе по профессии «Печник». Планируются дальнейшие исследования по реконструкции существующих печей с колосниковой решеткой с целью повышения эффективности дальнейшие их работы.
Работа над решением задач исследования продолжалась в течение года. За это время участниками проекта стали 7 учащихся гимназии, а до «финиша» – получения конкретных результатов и защиты исследования, дошли только трое и в октябре 2022 г. стали дипломантами областного конкурса работ исследовательского характера (конференции) учащихся

Работа над решением задач исследования продолжалась в течение года. За это время участниками проекта стали 7 учащихся гимназии, а до «финиша» – получения конкретных результатов и защиты исследования, дошли только трое и в октябре 2022 г. стали дипломантами областного конкурса работ исследовательского характера (конференции) учащихся.

Список использованной литературы

1. Режим доступа: https://zakamnem.ru/vidy/glina-eto. Дата доступа 13.03.2021.
2. Простой метод определения КПД бытовых печей [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.forumhous.ru/forums/106/. – Дата доступа: 10.06.2022.
3. Громыко, Е. В. Физика. Учебное пособие для 10 класса / Е. В. Громыко, В. И. Зенькович, А. А. Луцевич, И. Э. Слесарь. – Минск. : Адукацыя и выхаванне. 2019.
4. Алфимов, М. В. Эффективный форсайт: симбиоз экспертизы и фактов // Форсайт. 2011. Т. 5. № 4. С. 77-78.
5. Бруммер, В. Многообразие в форсайт-исследованиях: практика отбора инновационных идей // Форсайт / В. Бруммер, Т. Коннопа, А. Сало. 2010. Т. 4. № 4. С. 56-65.
6. Гретченко, А. А. Форсайт как инновационный инструмент прогнозирования и реализации научных и технологических приоритетов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. 2010. № 1. С. 154-159.
7. Куклина, И. Р. Форсайт – инструмент активного исследования и формирования будущего // Ценности и смысл. 2009. № 1. С. 142-148.