Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Департамент электронной инженерии
Программа дисциплины
«Основы инженерного творчества»
для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
подготовки бакалавра
Автор – канд. техн. наук *****@***ru
Одобрена на заседании департамента электронной инженерии
Руководитель _______________ «____»______________ 2015 г.
Рекомендована Академическим советом
образовательной программы «____»________________ 2015 г.
№ протокола _________________
Утверждена «___» _______________ 2015 г.
Академический руководитель образовательной программы __________________
Москва 2015
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы
1 Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления подготовки бакалавра 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».
Программа разработана в соответствии с:
· Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки бакалавра 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»;
· Образовательной программой подготовки бакалавра 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»;
· Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки бакалавра 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (3 курс), утвержденным в 2015 г.
2 Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Основы инженерного творчества» являются:
· развитие творческого, абстрактного, ассоциативно-образного, систематического мышления и самостоятельности при проектировании технических систем;
· развитие способностей к классификации технических систем;
· раскрытие эвристических способностей при проектировании технических систем.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоение дисциплины
В результате освоения дисциплины «Основы инженерного творчества» студент должен:
· знать основные элементы теории технических систем (ТС), закономерности эволюционного развития ТС, понятие цели проектирования ТС, методику выявления физических противоречий, подходы к разрешению технических противоречий, методику синтеза физических принципов действия, методы построения классификаций систем, основные аспекты ТС, основные подходы инженерного творчества,
· уметь формулировать назначение ТС, уметь определять и описывать основные структуры ТС, выявлять окружение ТС, формулировать цели проектирования ТС, составлять дерево целей проектирования ТС, выявлять физические противоречия в ТС, составлять комбинированные классификации систем;
· приобрести опыт теоретического анализа структур ТС.
В результате освоения дисциплины «Основы инженерного творчества» студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция | Код по ФГОС | Дескрипторы – основные признаки освоения (показатели достижения результата) | Формы и методы обучения, способствующие формированию и развитию компетенции |
Умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь | ОК-2 | Готовит письменные работы, выполненные согласно требованиям к оформлению отчёта о научно-исследовательской работе, устно обосновывает применённые в них решения | Подготовка, выполнение и защита домашнего задания |
Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования | ОК-9 | Используя элементы теории графов, анализирует конкретную техническую систему: формулирует назначение, определяет окружение, выявляет иерархическую, элементную, потоковую и функциональную структуры. Выявляет существенные признаки выбранного понятия технической системы, применимых в качестве классификационных. | Подготовка, выполнение и защита домашнего задания |
Готовность к изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике инвестиционного(или иного) проекта; уметь собирать и анализировать информацию для формирования исходных данных для проектирования средств и сетей связи и их элементов | ПК-13 | Ищет в доступных литературных и электронных источниках и анализирует существующие классы выбранного понятия технической системы | Подготовка, выполнение и защита домашнего задания |
4 Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина для направления 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» подготовки бакалавра дисциплина «Основы инженерного творчества» является обязательной дисциплиной вариативной части профессионального цикла.
Изучение дисциплины «Основы инженерного творчества» базируется на следующих дисциплинах:
- Физика; Инженерная и компьютерная графика.
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими компетенциями:
· способность владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
· готовность изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-16).
Основные положения дисциплины «Основы инженерного творчества» используются в дальнейшем при изучении дисциплин блоков "Радиоэлектронные средства инфокоммуникационных систем" и "Приборы и устройства мобильной связи и коммуникаций".
5 Тематический план учебной дисциплины
№ | Название раздела | Всего часов | Аудиторные часы | Самостоя-тельная работа | ||
Лекции | Семинары | Практич. занятия | ||||
1 | Технический объект как система. Структура технической системы (ТС) | 54 | 12 | 16 | - | 26 |
2 | Эволюционный синтез ТС | 36 | 8 | 8 | - | 20 |
3 | Классификация технических систем | 38 | 6 | 10 | - | 22 |
4 | Эвристические методы проектирования ТС | 16 | 4 | 2 | - | 10 |
Итого: | 144 | 30 | 36 | - | 78 |
6 Формы контроля знаний студентов
Тип контроля | Форма контроля | 1 год | Параметры | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||
Текущий | Контроль активности на семинарах | * | * | ответы на вопросы, решение задач, участие в дискуссиях | ||
Текущий (8 неделя) | Коллоквиум | * | ||||
Текущий (13 неделя) | Домашнее задание | * | * | письменная работа до 20 стр. | ||
Итоговый | Экзамен | * | Устный экзамен, 2 вопроса в билете |
· текущий контроль предусматривает:
- учет активности студентов в ходе проведения практических занятий, выступления, участие в дискуссиях, консультации с преподавателями по выполнению домашнего задания и т. п.;
- коллоквиум;
- выполнение домашнего задания;
· промежуточный контроль не предусмотрен;
· итоговый контроль в форме экзамена проводится в устной форме.
6.1 Критерии оценки знаний, навыков
Активность на практических занятиях оценивается по следующим критериям:
· ответы на вопросы, предлагаемые преподавателем;
· разбор ситуаций у доски;
· участие в дискуссии по предложенной проблематике;
· активность и вовлечённость в проводимые тренинги;
· интенсивность консультаций с преподавателем по выполнению домашнего задания.
Требования к содержанию домашнего задания изложены в отдельном разделе программы (см. ниже).
Домашнее задание оценивается по следующим критериям:
· соблюдение структуры работы согласно заданию;
· соблюдение правил оформления отчёта о научно-исследовательской работе согласно ГОСТ 7.32-2001;
· правильность составления структур и их описаний на русском языке и с использованием графов, полнота и правильность построения классификаций;
· способность аргументировано объяснять на защите работы её выполнение.
Итоговый экзамен по дисциплине проводится в конце изучения курса после 2 модуля в присутствии преподавателя. Перед началом экзамена по дисциплине студенту выдаётся два вопроса по пройденному материалу, как на лекционных, так и на практических занятиях. Ответы на предложенные вопросы излагаются в устной форме. Использование каких-либо текстов, калькуляторов, телефонов и др. средств связи запрещается. Время подготовки к ответу на вопросы экзамена – 20 мин.
Оценки по всем формам текущего и итогового контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
7 Содержание дисциплины
Раздел 1. Технический объект как система. Структура технической системы (ТС)
Тема 1.1 Технический объект как система (лекции: 2 часа, семинары: 2 часа)
Признаки технического объекта как системы. Входные и выходные воздействия. Граница ТС. Воздействие. Техническая функция ТС. Декларативное и функциональное описание ТС. Назначение ТС (потребительская функция): действие, операнд, множество условий и ограничений. Классификация функций.
Тема 1.2 Структура технической системы (лекции: 6 часов, семинары: 12 часов)
Виды структур ТС – иерархическая, элементная, потоковая, функциональная, морфологическая: описание и методика отображения в виде графа. Понятие о пространственной, геометрической, графической, размерной и точностной структурах. Отношения между структурами.
Тема 1.3 Окружение технической системы (лекции: 2 часа, семинары: 2 часа)
Окружение ТС, связи ТС с окружением. Выявление существенных связей с окружением.
Тема 1.4 Характеристики технической системы (лекции: 2 часа)
Характеристики ТС – параметры и признаки. Виды и функции характеристик. Параметры. Признаки: реальные и абстрактные. Имена параметров и признаков. Связи параметров системы. Задачи и методика построения графа связей параметров.
Самостоятельная работа (26 часов): выполнение домашнего задания (14 часов), изучение конспектов лекций (6 часов), подготовка к семинарским занятиям, коллоквиуму (6 часов).
Основная литература:
1. Анализ технических объектов методами структурного моделирования: Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине "Системный анализ" / Моск. гос. ин-т электроники и математики; Сост.: , . – М.: 2010. – 20 с.
2. Львов теории технических систем: Учеб. пособие. – М.: МИЭМ, 1991. – 136 с. Гл. 1-3.
Дополнительная литература:
1. , Основы инженерного творчества: Учеб. пособие. – С-Пб.: Лань, 2007. – 368 с. Гл. 1-3.
Раздел 2. Эволюционный синтез ТС
Тема 2.1 Цели проектирования технические систем и физические противоречия (лекции: 4 часа, семинары: 4 часа)
Эволюционный синтез технических систем. Прототип ТС. Показатель качества ТС. Цели проектирования ТС. Задачи и методика построения дерева целей проектирования ТС. Классификация целей. Техническое противоречие. Характер улучшаемости. Физическое противоречие. Методика выявления физических противоречий. Понятие о разрешении физических и технических противоречий.
Тема 2.2 Понятие о прогнозировании развития технических систем (лекции: 2 часа, семинары: 2 часа)
Понятие критерия развития. Логистическая кривая разработки ТС. Уровень насыщения и фазы логистической кривой разработки. Инженерное прогнозирование. Закон прогрессивной эволюции ТС. Алгоритм прогрессивного развития ТС. Логистическая кривая развития ТС. Инженерное прогнозирование на базе алгоритма прогрессивного развития.
Тема 2.3 Синтез физических принципов действия технических систем (лекции: 2 часа, семинары: 2 часа)
Физический принцип действия (ФПД). Физико-технический эффект (ФТЭ). Виды совместимости ФТЭ. Методика и этапы синтеза новых ФПД.
Самостоятельная работа (20 часов): выполнение домашнего задания (8 часов), изучение конспектов лекций (6 часов), подготовка к семинарским занятиям, коллоквиуму (6 часов).
Базовый учебник:
1. Чернышов инженерного творчества в дипломном проектировании и магистерских диссертациях. – М.: Высшая школа, 2008. – 254 с.
Основная литература:
1. Львов теории технических систем: Учеб. пособие. – М.: МИЭМ, 1991. – 136 с. Гл. 4.
Дополнительная литература:
1. , Основы инженерного творчества: Учеб. пособие. – С-Пб.: Лань, 2007. – 368 с. Гл. 1,4,5,11.
2. Альтшуллер идею: Введение в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач. – М.: Альпина Бизнес Букс, 2007. – 400 с.
Раздел 3. Классификация технических систем
Тема 3.1 Определения технических систем (лекции: 2 часа, семинары: 4 часа)
Понятие, термин, определение. Виды определений. Правила составления явного и явного опосредованного определений.
Тема 3.2 Иерархические и фасетные классификации (лекции: 4 часа, семинары: 6 часа)
Класификации и их назнечение. Основные правила логического деления. Иерархические классификации: правила построения, глубина, достоинства и недостатки. Фасетные классификации: аспект, правила построения, ширина, достоинства и недостатки. Комбинированные фасетно-иерархические классификации.
Самостоятельная работа (22 часа): выполнение домашнего задания (12 часов), изучение конспектов лекций (4 часа), подготовка к семинарским занятиям (6 часов).
Раздел 4. Эвристические методы проектирования технических систем
Тема 4.1 Эвристика (лекции: 1 час)
Эвристика. Инженерный опыт и работа с ним. Решение задач в условиях неопределённости. Постановка и анализ задачи инженерного проектирования.
Тема 4.2 Метод мозговой атаки (штурма) (лекции: 1 час, семинары: 1 час)
История возникновения метода. Методы прямой и обратной мозговой атаки: области применения, организация, основные правила, анализ полученных результатов.
Тема 4.3 Метод гирлянд и ассоциаций (лекции: 2 часа, семинары: 1 час)
Основные этапы метода: определение синонимов объекта, произвольный выбор случайных объектов, составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов и гирлянды случайных объектов, составление перечня признаков случайных объектов, генерирование гирлянд ассоциаций, генерирование новых объектов.
Самостоятельная работа (10 часов): изучение конспектов лекций (4 часа), подготовка к семинарским занятиям (6 часов).
Дополнительная литература:
1. , Основы инженерного творчества: Учеб. пособие. – С-Пб.: Лань, 2007. – 368 с. Гл. 7-10.
2. , В., Гаврилов эвристика / под. ред. . — М.: Астрель, 2012. — 320 с.
3. Альтшуллер идею: Введение в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач. – М.: Альпина Бизнес Букс, 2007. – 400 с.
4. ТРИЗ в электронике. – М.: Техносфера, 2006. – 320 с.
8 Образовательные технологии
На семинарских занятиях проводится совместный разбор ситуаций согласно индивидуальным заданиям на домашнюю работу.
9 Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
9.1 Тематика заданий текущего контроля
Домашнее задание. Часть 1 "Структурные модели технических объектов"
а) Для выполнения работы по согласованию с преподавателем выбрать конкретный технический объект (ТО), который становится объектом задания. Исходными данными для выполнения работы могут быть непосредственно ТО в натуральном виде, технические паспорта, патентная документация, бумажные и электронные описания, в т. ч. из интернета.
б) Указать вид и марку ТО. Привести его изображение, в качестве которого может выступать чертеж, фотография, блок-схема, структурная, принципиальная или другая схема.
в) Указать назначение ТО в соответствии с формулой.
г) Построить в виде графа иерархическую структуру ТО. Определить уровень рассмотрения ТО.
д) Составить на естественном языке описание устройства ТО на выбранном уровне рассмотрения.
е) В соответствии с описанием устройства построить в виде графа элементную структуру ТО.
ж) Указать окружение ТО в соответствии с формулой.
з) Составить на естественном языке описание принципа работы ТО на выбранном уровне рассмотрения.
и) В соответствии с описанием принципа работы построить в виде графов потоковые структуры ТО.
к) В соответствии с описанием принципа работы и на основании анализа потоковых структур построить в виде графа функциональную структуру ТО.
л) Оформить работу в соответствии с требованиями к оформлению отчёта о научно-исследовательской работе согласно ГОСТ 7.32-2001.
м) Защитить проверенную преподавателем работу.
Домашнее задание. Часть 2 "Классификация технических объектов"
а) Для выполнения работы по согласованию с преподавателем выбрать понятие технического объекта (ТО), которое становится объектом задания, привести термин и определение понятия.
б) Выявить в качестве фасетов первого иерархического уровня классификации существенные признаки вида ТО.
в) Выявляя существующие значения выбранных классификационных признаков, построить фасетную классификацию вида ТО. В соответствии с ней привести три примера терминов классов ТО и их определения.
г) Раскрыв один из фасетов первого иерархического уровня, построить иерархическую классификацию вида ТО. В соответствии с ней привести три примера терминов классов ТО и их определения.
д) Оформить работу в соответствии с требованиями к оформлению отчёта о научно-исследовательской работе согласно ГОСТ 7.32-2001.
е) Защитить проверенную преподавателем работу.
Домашнее задание должно быть выполнено на стандартных листах белой бумаги формата А4 и иметь сквозную нумерацию страниц. Номер на титульном листе не ставится. Содержание работы: титульный лист, оглавление с номерами страниц, вид и марка ТО, изображение ТО, назначение, иерархическая структура, описание устройства, элементная структура, описание окружения, описание принципа работы, потоковые структуры, функциональная структура, список использованных источников, фасетная классификация, иерархическая классификация, примеры классов согласно построенным классификациям.
При выполнении работы руководствоваться учебно-методическим пособием Анализ технических объектов методами структурного моделирования: Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине "Системный анализ" / Моск. гос. ин-т электроники и математики; Сост.: , . – М.: 2010. – 20 с.
9.2 Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Перечень вопросов к экзамену по курсу
1. Признаки технического объекта как системы. Входные и выходные воздействия. Граница ТС.
2. Воздействие. Техническая функция ТС. Декларативное и функциональное описание ТС.
3. Назначение ТС (потребительская функция): действие, операнд, множество условий и ограничений. Классификация функций.
4. Структура ТС. Виды структур ТС – иерархическая, элементная, потоковая, функциональная, морфологическая: описание и методика отображения в виде графа.
5. Окружение ТС, связи ТС с окружением. Выявление существенных связей с окружением.
6. Характеристики ТС – параметры и признаки. Виды и функции характеристик. Параметры.
7. Признаки: реальные и абстрактные. Имена параметров и признаков.
8. Связи параметров системы. Задачи и методика построения графа связей параметров.
9. Эволюционный синтез технических систем. Прототип ТС. Показатель качества ТС.
10. Цели проектирования ТС. Задачи и методика построения дерева целей проектирования ТС. Классификация целей.
11. Техническое противоречие. Характер улучшаемости. Физическое противоречие. Методика выявления физических противоречий.
12. Прогнозирование развития технических систем. Понятие критерия развития. Логистическая кривая разработки ТС. Уровень насыщения и фазы логистической кривой разработки.
13. Инженерное прогнозирование. Закон прогрессивной эволюции ТС. Алгоритм прогрессивного развития ТС. Логистическая кривая развития ТС. Инженерное прогнозирование на базе алгоритма прогрессивного развития.
14. Физико-технический эффект (ФТЭ). Виды совместимости ФТЭ. Методика и этапы синтеза новых ФПД.
15. Понятие, термин, определение. Виды определений. Правила составления явного и явного опосредованного определений.
16. Класификации и их назнечение. Основные правила логического деления.
17. Иерархические классификации: правила построения, глубина, достоинства и недостатки.
18. Фасетные классификации: аспект, правила построения, ширина, достоинства и недостатки.
19. Эвристика. Инженерный опыт и работа с ним. Решение задач в условиях неопределённости. Постановка и анализ задачи инженерного проектирования.
20. Метод мозговой атаки (штурма). История возникновения метода. Методы прямой и обратной мозговой атаки: области применения, организация, основные правила, анализ полученных результатов.
21. Метод гирлянд и ассоциаций. Основные этапы метода.
10 Порядок формирования оценок по дисциплине
Итоговая оценка формируется как взвешенная сумма оценки, накопленной в течение курса, и оценки за экзамен.
Накопленная оценка (Онак) (максимум 10 баллов) включает оценку за активность на семинарах (Осем), выполнение домашнего задания (Одз) и коллоквиум Окол) и формируется по следующему правилу:
Онак =0,25×Осем+0,5×Одз+0,25×Окол
Итоговый экзамен (Оэкз) (максимум 10 баллов): устный экзамен
Результирующая оценка (Орез) (максимум 10 баллов) по курсу определяется с учетом накопленной оценки Онак (с весом 0,6) и оценки за экзамен в конце курса Оэкз (с весом 0,4) по следующей формуле:
Орез =0,6× Онак + 0,4× Оэкз
Пересдача по курсу (Оп) (первая, вторая) представляет собой устный экзамен, за который выставляется оценка (максимум 10 баллов).
Результирующая оценка по курсу после пересдачи (Орез пер) (первой, второй) определяется с учетом накопленной оценки Онак (с весом 0,6) и оценки за пересдачу Оп (с весом 0,4) по следующей формуле:
Орез пер =0,6×Онак + 0,4×Оп
Все округления производятся в соответствии с арифметическим способом.
Оценки за курс определяются по количественной десятибалльной и качественной шкалам.
Количество набранных баллов | Оценка по десятибалльной шкале | Оценка по качественной шкале |
9,5-10 | 10 | зачтено |
8,5-9,4 | 9 | зачтено |
7,5-8,4 | 8 | зачтено |
6,5-7,4 | 7 | зачтено |
5,5-6,4 | 6 | зачтено |
4,5-5,4 | 5 | зачтено |
3,5-4,4 | 4 | зачтено |
2,5-3,4 | 3 | не зачтено |
1,5-2,4 | 2 | не зачтено |
0–1,4 | 1 | не зачтено |
11 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
11.1 Базовый учебник
1. Чернышов инженерного творчества в дипломном проектировании и магистерских диссертациях. – М.: Высшая школа, 2008. – 254 с.
11.2 Основная литература
1. Львов теории технических систем: Учеб. пособие. – М.: МИЭМ, 1991. – 136 с.
2. Анализ технических объектов методами структурного моделирования: Методические указания к самостоятельной работе по дисциплине "Системный анализ" / Моск. гос. ин-т электроники и математики; Сост.: , . – М.: 2010. – 20 с.
11.3 Дополнительная литература
1. , Основы инженерного творчества: Учеб. пособие. – С-Пб.: Лань, 2007. – 368 с.
2. Альтшуллер в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач. – М.: Альпина Бизнес Букс, 2007. – 400 с.
3. ТРИЗ в электронике. – М.: Техносфера, 2006. – 320 с.
4. , В., Гаврилов эвристика / под. ред. . — М.: Астрель, 2012. — 320 с.
11.4 Рекомендации по использованию информационных технологий:
Помимо книг, учебников, ридеров и статей в журналах, студенты могут широко использовать интернет-ресурсы для выполнения домашнего задания, контрольной работы, подготовки к зачёту и для самообразования:
1. http://window. edu. ru/resource/044/37044 – Черный инженерного творчества: Учебное пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 43 с. (портал "Единое окно доступа к образовательным ресурсам");
2. http://www. metodolog. ru/ – Сайт изобретательских задач и методов их решения "Методолог";
3. http://www. altshuller. ru/ – Официальный Фонд ;
4. http://ru. wikibooks. org/wiki/Основы_ТРИЗ – Владимир Петров. Основы теории решения изобретательских задач. Учебник. ISBN 965-7127-00-9. © 1990-2003 by Vladimir Petrov (портал "Викиучебник. Открытые книги для открытого мира");
5. http://www. trizland. ru/ – Сайт о теории решения изобретательских задач.
12 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Лекции и практические занятия проводится в общеинститутских аудиториях.
Автор программы: __________________ //
