Перенос внешних действий во внутренний план отражения. Гипотеза П. Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий
Содержание
- Перенос внешних действий во внутренний план отражения. Гипотеза П. Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий
- Перенос внешних действий во внутренний план отражения это. Гипотеза П. Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий
- Возрастной кризис относится к процессам. «Четверть века» и новые вопросы
Перенос внешних действий во внутренний план отражения. Гипотеза П. Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий
Эта психолого-педагогическая концепция является одной из наиболее разработанных (как теоретически, так и практически) в современной педагогической психологии, причем не только в отечественной. Примечательно, что автор скромно называл свою очень оригинальную и перспективную конструкцию именно гипотезой, а не теорией. За последние годы к названию концепции обоснованно добавлено прилагательное «планомерное», отнесенное к существу авторского подхода к управляемому процессу формирования мышления.
Гипотеза П. Я. Гальперина имеет не только конкретно прикладное, психолого-педагогическое, но и глубокое общепсихологическое значение. У автора существовал особый взгляд на сам предмет психологии, и эта позиция когда-нибудь еще станет объектом достойного обсуждения и соответствующего развития.
Излагаемая концепция построена, по существу, на трех основных положениях , или психологических идеях, теоретических допущениях:
1. Идея интериоризации как процесса, объясняющего происхождение психической деятельности из деятельности внешней, материальной, но переведенной, «перенесенной» в идеальный план отражения и в нем качественно преобразованной. В частности, и мышление как система умственных действий «возникает» из практических, предметных действий. Например, человек может произвести в уме сложение чисел, потому что ранее делал это со счетными палочками, цифрами и другими знаковыми символами.
В психике существует не просто образ объективного предмета, но и образ поля возможных (и нужных) действий с этим предметом.
Идеальный, абстрагированный от конкретной материальности образ создается в действии, а не в автоматическом «испарении» объективной реальности. Идея сама по себе не нова для психологии, но существовала лишь теоретически, как «объяснительный принцип». П. Я. Гальперин первым показал, что гипотетический процесс интериоризации можно и нужно целенаправленно организовывать и использовать в ходе процесса обучения.
- 2. Идея (гипотеза) последовательных этапов интериоризации, которые отличаются характером или формой отражения действия, степенью его воспроизведения (исполнения), а также систематическими преобразованиями формируемого действия по особой системе параметров, введенных автором. Нельзя сказать, что подобные этапы или параметры были полностью неизвестны предшествующей психологии, но их систематизация в контексте «объяснительных» категорий интериоризации – экстериоризация явилась значительным вкладом в соответствующую психологическую теорию и практику.
- 3. Утверждение необходимой преемственности, четкой последовательности, планомерности и тщательной управляемости выделенных этапов интериоризации.
Полноценное действие (психическое) более высокого отражательного порядка может быть получено, сформировано только в опоре па все его предшествующие формы. В этой связи обучение, построенное на данной концепции, расценивалось некоторыми оппонентами как излишне управляемое, чрезмерно регламентированное.
Полноценное действие (психическое) более высокого отражательного порядка может быть получено, сформировано только в опоре па все его предшествующие формы. В этой связи обучение, построенное на данной концепции, расценивалось некоторыми оппонентами как излишне управляемое, чрезмерно регламентированное.Перенос внешних действий во внутренний план отражения это. Гипотеза П. Я. Гальперина о поэтапном формировании умственных действий
Эта психолого-педагогическая концепция является одной из наиболее разработанных (как теоретически, так и практически) в современной педагогической психологии, причем не только в отечественной. Примечательно, что автор скромно называл свою очень оригинальную и перспективную конструкцию именно гипотезой, а не теорией. За последние годы к названию концепции обоснованно добавлено прилагательное «планомерное», отнесенное к существу авторского подхода к управляемому процессу формирования мышления. Гипотеза П. Я. Гальперина имеет не только конкретно прикладное, психолого-педагогическое, но и глубокое общепсихологическое значение.
У автора существовал особый взгляд на сам предмет психологии, и эта позиция когда-нибудь еще станет объектом достойного обсуждения и соответствующего развития.
Излагаемая концепция построена, по существу, на трех основных положениях, или психологических идеях, теоретических допущениях:
1. Идея интериоризации как процесса, объясняющего происхождение психической деятельности из деятельности внешней, материальной, но переведенной, «перенесенной» в идеальный план отражения и в нем качественно преобразованной. В частности, и мышление как система умственных действий «возникает» из практических, предметных действий. Например, человек может произвести в уме сложение чисел, потому что ранее делал это со счетными палочками, цифрами и другими знаковыми символами.
В психике существует не просто образ объективного предмета, но и образ поля возможных (и нужных) действий с этим предметом. Идеальный, абстрагированный от конкретной материальности образ создается в действии, а не в автоматическом «испарении» объективной реальности.
Идея сама по себе не нова для психологии, но существовала лишь теоретически, как «объяснительный принцип». П. Я. Гальперин первым показал, что гипотетический процесс интериоризации можно и нужно целенаправленно организовывать и использовать в ходе процесса обучения.
- 2. Идея (гипотеза) последовательных этапов интериоризации, которые отличаются характером или формой отражения действия, степенью его воспроизведения (исполнения), а также систематическими преобразованиями формируемого действия по особой системе параметров, введенных автором. Нельзя сказать, что подобные этапы или параметры были полностью неизвестны предшествующей психологии, но их систематизация в контексте «объяснительных» категорий интериоризации – экстериоризация явилась значительным вкладом в соответствующую психологическую теорию и практику.
- 3. Утверждение необходимой преемственности, четкой последовательности, планомерности и тщательной управляемости выделенных этапов интериоризации. Полноценное действие (психическое) более высокого отражательного порядка может быть получено, сформировано только в опоре па все его предшествующие формы. В этой связи обучение, построенное на данной концепции, расценивалось некоторыми оппонентами как излишне управляемое, чрезмерно регламентированное.
В этой связи обучение, построенное на данной концепции, расценивалось некоторыми оппонентами как излишне управляемое, чрезмерно регламентированное.Возрастной кризис относится к процессам. «Четверть века» и новые вопросы
Следующий возрастной кризис ученые относят к возрастному периоду примерно в 20-25 (по другим классификациям – 30) лет. Уже упомянутый Эрих Эриксон называет его «ранней зрелостью», так как в это время молодые люди уже начинают задумываться о дальнейших судьбоносных решениях в своей жизни – построении карьеры, создании семьи, а также подводят первые итоги.
Главными остаются все те же вопросы самоопределения, самоактуализации, возникает потребность в самоуважении. Известный американский психолог, основатель гуманистической психологии, Абрахам Маслоу, считал движение в сторону самоактуализации залогом психологического здоровья .
В целом он описывал самоактуализацию и как процесс роста и развития личности, и как способ этого роста, и как результат этого роста.
Последнее он считал привилегией людей зрелого возраста, но старт самого процесса психолог относил как раз к молодому возрасту.
Кризис 30 лет сегодня «переполз» на более ранний возраст, но нынешнее поколение 30-летних окрестили «поколением Питера Пена» за нежелание вырастать, тогда как 25-летние переживают кризис самоактуализации в полной мере.
Поиски себя в этот период неизбежны без сравнений с другими – будь то окружение человека, либо герои любимых фильмов и сериалов того же возраста. Но тут появляется соблазн – найти модель для подражания, либо же наоборот отрицать все общепринятые нормы. В обоих случаях конструктивного решения быть не может, ведь рано или поздно придется сделать собственный выбор, и чем позже, тем больше вероятность, что кризис затянется.
Четвертьвековая отметка в сегодняшних реалиях сдвинула проблемы бывших 30-летних в свою сторону. Многие жизненные ценности и возможности потерпели существенные изменения за последние 15-20 лет.
До 25 молодые люди успевают поработать на нескольких работах, ведь традиция не менять работодателя десятилетиями замята в прошлом (если не считать, например, японскую модель общества).
Но при этом они остаются потерянными – на чем они все-таки хотели бы остановиться? В этом случае может помочь составление списков и расставление приоритетов – в жизни в целом и в отдельных ее сферах . Таким образом будет проще поставить конкретные задачи и определиться с шагами на пути к их воплощению. Это и будет тот самый важный шаг на пути к самоактуализации.
Кроме того, в этот период часто обостряется ощущение одиночества, экзистенциального вакуума и социальной изоляции, которые связаны с вышеописанными проблемами самоактуализации и самоопределения. Главный совет, который психологи дают 25-летним – не сравнивайте себя с другими.
В этом аспекте придется постичь дзен, так как в эру соцсетей, где все выкладывают только самую лучшую сторону своих жизней, такое умение впору считать суперспособностью. Важнее всего понять и выделить, что нужно и интересно именно вам, а не навязано окружением, друзьями, родными. Это поможет упорядочить мысли и определить дальнейший вектор движения – от пересмотра своих хобби и привычек до покорения карьерной лестницы.
Кризис четверти жизни – это чаще всего переоценка ценностей и подведение первых итогов, которые не приводят к клинической депрессии, а являются площадкой для новых стартов и начинаний.
П.Я. Гальперин. Формирование умственных действий: Psychology OnLine.Net
П.Я. Гальперин. Формирование умственных действий
Добавлено Psychology OnLine.Net
16.06.2010
Изучение процесса формирования умственных действий, а затем на их основе и других психических явлений началось относительно недавно. Развитие советской психологии исподволь вело к нему разными путями. Одновременно с развитием теоретической мысли экспериментальные исследования, проводившиеся в самых разных областях, накапливали материал, который в дальнейшем послужил для уяснения отдельных сторон формирования умственных действий.
Во-первых, эти исследования показали, что условия успешности психических процессов поразительно сходны с такими же условиями внешней деятельности.
Значение внешней организации материала, разных опорных вех, внешней организации самого процесса, внешней фиксации его отдельных этапов и результатов — все это как бы растягивало психический процесс в пространстве и времени, внутренне увязывало его с определенными преобразованиями материала и заставляло представлять себе его структуру по типу внешней деятельности.
Во-вторых, все чаще выступало явление, которое было обнаружено в самых разных областях — наступающий со временем, процесс сокращения психической работы. Сокращенные формы психической деятельности совсем непохожи на свои начальные формы; их расшифровка в качестве сокращенных форм таких действий, первоначальное предметное содержание которых совершенно очевидно, бросает свет и на происхождение многих психических процессов, и на их истинное содержание и природу. Процесс сокращения позволяет перекинуть мост от совершенно раскрытых форм психической деятельности к ее наиболее скрытым формам.
Третья группа фактов говорила о том, что новое задание не одинаково доступно ребенку на разных уровнях его выполнения — в действии про себя, при выполнении действия в громкой речи и при действии с предметами.
Совокупность этих эмпирических фактов: сближение внутренней структуры психической деятельности со строением соответствующего внешнего действия, поразительные изменения действия в процессе его сокращения, лестница постепенного восхождения от внешнего действия к внутреннему — как бы вплотную подводила к мысли о конкретном содержании психической деятельности.
Однако следует признать, что такую группировку и такое значение эти факты получают лишь с точки зрения гипотезы о поэтапном формировании умственных действий и, следовательно, лишь после того, как эта гипотеза уже сложилась. Без связи с ней те же факты выступают в другой связи и толкуются иначе. Поэтому, чтобы установить ближайшие истоки гипотезы о поэтапном формировании умственных действий, мы должны обратиться к линии развития теоретических взглядов.
Общей основой взглядов А. Н. Леонтьева и его сотрудников было стремление изучать психическую жизнь в связи с конкретной, внешней, предметной деятельностью. Это положение в применении к психическим функциям означает требование понять их как процесс решения тех или иных задач. Процесс решения задачи состоит в целенаправленном преобразовании исходного материала, а такое преобразование достигается с помощью определенных предметных действий, совершающихся в уме. Отсюда — психологическая проблема заключается в уяснении того, как эти предметные действия становятся нашими умственными действиями и, главное, конечно, как при этом образуется новый конкретный психологический процесс.
Каждое из этих свойств имеет ряд показателей и, следовательно, представляет собой то, что называется отдельным параметром.По каждому параметру наличное действие характеризуется каким-нибудь одним показателем, а сочетание показателей по всем параметрам характеризует наличную форму действия в целом. Таким образом, действие, одно и то же по своему предметному содержанию, может осуществляться в разных формах. Даже у одного и того же человека мы обычно находим его во многих формах (хотя каждый раз оно выполняется, конечно, только в одной из них). Эти разные формы одного и того же действия находятся в определенной функциональной связи, которая вместе с тем есть их генетическая связь. А именно: полноценное действие более высокого порядка не может сложиться без опоры на предшествующие формы того же действия и в конечном счете на его исходную форму. Последняя представляет собой действие, выполняемое в полном составе своих операций как внешний, чувственно воспринимаемый материальный процесс.
Четыре первичных, свойства человеческого действия, четыре его параметра суть уровень, на котором оно выполняется, мера его обобщения, полнота фактически выполняемых операций и мера его освоения. В первом параметре различаются три показателя, три уровня действия: 1) с материальными предметами (или их материальными изображениями), 2) в громкой речи (без непосредственной опоры на предметы) и 3) в уме; очевидно, эти уровни намечают основные преобразования действия на пути его становления умственным. Три остальных параметра определяют качество: оно тем выше, чем больше обобщение, сокращение и освоение действия.
В настоящее время на основе ряда экспериментальных исследований, проведенных на разном материале, разных возрастах, на нормальных и умственно отсталых детях, процесс формирования умственного действия представляется в следующем виде.
А. Всякое обучение новому действию, даже путем «слепых проб и ошибок», предполагает какое-то ознакомление с заданием и начинается с него.
Усвоить действие — значит не просто вспомнить, как оно было показано, а суметь повторить его с новым материалом и заново получить из этого материала
Такое деление производится с учетом прежде всего объективного содержания действия, состава его отдельных операций, но еще большее значение имеют при этом возможности учащегося самостоятельно проследить и выполнить действие на каждом его участке. Поэтому действие сначала разбивается на такие операции, которые посильны для учащегося, приспособлены к его наличным «знаниям, умениям и навыкам».
Такая разметка составляет то, что мы называем ориентировочной основой действия. Ее образование есть главная задача и главное содержание первого этапа формирования действия. При выполнении действия эта ориентировочная основа определяет процесс ориентировки в задании.
Ориентировочную основу первого типа составляют только образцы — действия и его продукта. Никаких указаний, как правильно выполнить это действие, не дается. Ученик ищет их сам, вслепую, устанавливает очень медленно, постепенно и не осознавая этого. В конце концов выполнение отдельного задания может получить значительную точность, но действие остается очень неустойчивым к изменению условий. Поэтому хорошие результаты никогда не достигают 100% и действие почти не дает переноса на новью задания.
Ориентировочная основа второго типа содержит не только образцы действия и его продукты, но и все указания на то, как правильно выполнить действие с новым материалом.
Ориентировка третьего типа отличается тем, что здесь на первое место выступает планомерное обучение такому анализу / новых заданий, который позволяет выделить опорные точки, условия правильного выполнения заданий; затем по этим указаниям происходит формирование действия, отвечающего данному заданию. Таким образом, обучение с ориентировкой по третьему типу несколько осложнено по сравнению с предыдущими типами, зато, когда после нескольких первых заданий достаточно осваивается предварительный анализ условий каждого из них, последующие задания сразу выполняются правильно и вполне самостоятельно.
Б. Теперь, опираясь на так или иначе сложившуюся ориентировочную основу действия, ученик приступает к его выполнению.
Известно, что в раннем возрасте обучение действию ведется на предметах, т. е. начинается с его материальной формы. Исследования Л. Р. Приндуле (1957) и Н. Ф. Талызиной (1957) показали, что и в значительно более старшем возрасте новое действие — подчеркиваем: действие, а не просто «знание» — успешно формируется сначала только в его внешней форме. Но здесь эта форма обычно становится уже другой. Здесь мы большей частью пользуемся не самими вещами, а лишь их изображениями; это всякого рода схемы, диаграммы, чертежи, макеты и модели, просто записи.
Чтобы выделить подлинное содержание действия (теснейшим образом связанное с его объектами), нужно подвергнуть действие довольно сложной обработке, а именно, во-первых, развернуть и, во-вторых, обобщить его. Развернуть действие — значит показать все его операции в их взаимной связи. Обобщить действие — значит выделить из многообразных свойств его. объекта именно те свойства, которые одни только и нужны для выполнения этого действия.
Лишь в результате развертывания действия и его обобщения подлинное содержание действия становится ясно учащемуся. Но после этого действие должно быть достаточно освоено. А когда и это будет достигнуто, наступает очередь обратного процесса — некоторые операции действия начинают сокращаться. Так, например, поскольку сложение в качестве арифметического действия имеет в виду не само соединение слагаемых, а лишь дальнейшее определение количества, которое получится после их объединения, то именно объединение слагаемых первым исключается из факти-ческого выполнения арифметического действия.
В. Сокращение операции, перевод ее на положение условно выполненной не означает перехода этой операции в умственный план. Пока сохранившиеся операции требуют хотя бы незначительных вещественных опор, действие задерживается на материальном (или материализованном) уровне. А так как наша задача заключается в формировании умственного действия, то после достижения наивысшей материальной или материализованной формы (наиболее обобщенной, сокращенной и достаточно освоенной) действие отрывают от его последних внешних опор. С этого начинается его третий этап.
Переход к нему может происходить и «сам собой», благодаря запоминанию средств действия и его объекта. Однако большей частью действию без непосредственной опоры на предметы приходится специально учить. Если, к примеру, ребенка учат сложе-нию, то перед ним раскладывают две небольшие группы предметов, просят сосчитать каждую из них, а затем, отвернувшись (или закрыв глаза, или закрыв предметы), сосчитать, сколько их всего. В начале такого обучения, оставшись без предметов, ребенок старается представить их себе «наглядно» и так же считает их в представлении, как раньше считал реальные предметы.
Однако в дальнейшем, как показали исследования Н. И. Непомнящей (1956) и В. В. Давыдова (1957), лишь у немногих детей представления сохраняются надолго и служат постоянной опорой действия. У большинства они являются промежуточным и скоро проходящим эпизодом. Было установлено также, что и в представлении хороший счет можно воспитать лишь при условии тщательной одновременной отработки действия в громкой речи; с другой сто-роны, громкий счет остается и после того, как ребенок перестает пользоваться «представлениями», но без громкой речи, про себя, ребенок хорошо считать еще не может. Таким образом, действительное содержание этого нового этапа заключается в перенесении действия в план громкой речи без опоры на предметы, который еще нельзя назвать собственно умственном, потому, что как раз в уме-то ребенок выполнить действия еще не может.
Этот этап может иногда и не выделяться в самостоятельный период обучения, может совмещаться по времени с этапом материального действия.
Но дело не в этом внешнем объединении или разделении, а в содержании работы, которая относится к данному этапу и которая должна быть выполнена. Эта работа заключается в том, чтобы придать речи новую функцию. На первом и втором этапах задачей ученика было разобраться не в словах, а в явлениях, разобраться в них и овладеть ими. Теперь же речь становится самостоятельным носителем всего процесса: и задания, и действия. Не только само действие, но и его отражение в общественном сознании, установленные речевые формулы действия впервые становятся прямым объектом сознания учащегося.
Речевое действие строится как отражение материального действия. Для этого последнее снова развертывается и шаг за шагом переносится в речевой план. Задача воспитания речевой формы действия заключается в том, чтобы научить выполнять действие в плане языка как объективной действительности общественного сознания, чтобы создать для этого новые «орудия» и научить пользоваться ими.
Задачей воспитания речевого действия является не только устранение необходимости всегда манипулировать с предметами.
Настоящее преимущество речевого действия заключается в том, что оно с необходимостью создает для действия новый предмет — абстракции. Абстракции же, создавая неизменный предмет, обес-печивают далее высокую стереотипность действия и его быструю автоматизацию. Формирование абстракции происходит в меру обобщения действия (что производится уже на его материальном уровне). Как уже было отмечено, обобщение означает, что из конкретного содержания предметов выделяются черты и свойства, которые существенны для действия и являются его специфическим объектом. Выделяются, но не отделяются! Когда же действие переносится в речевой план, эти свойства закрепляются за отдельными словами, превращаются в значения слов, отрываются от конкретных вещей и таким путем становятся абстрактными.
Таким образом, перенесение действия в речевой план означает не только выражение действия в речи, но прежде всего речевое выполнение предметного действия — не только сообщения о действии, но действие в новой, речевой форме.
Речь есть форма предметного действия, а не только сообщение о нем. Здесь сообщение еще не отделено от действия.
Сложившись в развернутой форме, действие в громкой речи должно пройти ряд изменений по другим параметрам. Прежде всего должно быть обеспечено его разностороннее обобщение, потому что его речевая форма тоже меняется, приспосабливаясь к разным частным обстоятельствам. После этого оно должно под-вергнуться последовательному сокращению. Обычно эти сокращения даются легче, чем на предыдущем уровне, однако и они должны быть сознательно отработаны и достаточно освоены, чтобы стать надежным основанием для переноса действия в собственно умственный, внутренний план индивидуального сознания.
Г. Изменения действия на этом новом, последнем уровне и необходимые для этого мероприятия заставляют выделить здесь два последовательных этапа, которые переходят один в другой без резкой грани. Первый из них (и четвертый по общему счету этапов) начинается с перенесения громкоречевого действия во внутренний план и заканчивается свободным проговариванием действия целиком про себя.
Казалось бы просто: «речь минус звук». На самом же деле это требует довольно значительной перестройки речи. «В уме» звуковая форма речи становится представлением, звуковым образом слова. Правда, он более прочен и устойчив, чем зрительные представления, но только потому, что сохраняется его материальная причина, речевая артикуляция. Однако теперь она не производит звук и, следовательно, должна быть несколько иной артикуляцией, чем при внешней речи, — в каком-то отношении более сильной, чем производящая звук, и вместе с тем беззвучной.
Как и всегда, такое изменение условий требует сначала нового развертывания исходного действия, в этом случае громкоречевого. Оно — то шаг за шагом и воспроизводится в умственном плане. Поэтому первой формой собственно умственного действия оказывается четко, развернутая внешняя речь про себя. В своей внешнеречевой форме и в своем предметном содержании такая речь для ученика ничем не отличается от громкоречевого действия. Поэтому как только она будет несколько освоена, все достижения предыдущего этапа (по линии обобщения и сокращения) непосредственно на нее переносятся, и «действие про себя» сразу достигает наивысшей формы громкоречевого действия — действия по формуле.
Д. С этого момента, начинается последний, пятый этап формирования умственного действия; его дальнейшие изменения наступают немедленно. Если в речи, обращенной к другому (или к самому себе как другому), сохранение полной речевой формулы совершенно обязательно, то на этом этапе, где такого обращения уже нет, сокращается сама речевая формула. От нее в сознании остаются ничтожные и притом непостоянные обрывки. Речь внешняя начинает превращаться во внутреннюю речь. Исследование внутренней речи как последнего этапа и заключительной формы умственного действия (Гальперин, 1957) приводит к выводу, что причудливые речевые фрагменты, имеющие столь своеобразный вид, составляют не самое внутреннюю речь, а лишь остатки «внешней речи про себя» или частичное возвращение к ней.
Характерно, что эти фрагменты появляются там, где нужно задержать стереотипное и быстрое течение речевого процесса и снова выделить некую часть действия для его сознательного приспособления к индивидуальным обстоятельствам.
Что же касается внутренней речи в собственном смысле, то ее характеризует не фрагментарность словесного компонента, а то обстоятельство, что она течет автоматически и в основном за пределами самонаблюдения.
Так предметное действие, отразившись в разных формах внешней речи, в конце концов становится актом внутренней речи.
Таким образом, порядок формирования идеальных действий возвращает нас к формуле Маркса: «Идеальное есть не что иное, как материальное, пересаженное в человеческую голову и преобразованное в ней». Теперь, изучая процесс этого «пересаживания и преобразования», мы начинаем конкретно представлять себе его психологическое содержание. Каждый этап означает отдельную форму отражения — объекта действия и его самого каждое обобщение, каждое сокращение, каждая новая степень освоения означают дальнейшие изменения внутри каждой из этих форм. Прой-денные ступени не отпадают, но в снятом виде образуют восходящую систему, стоящую позади наличного действия и составляющую основную часть его психологического содержания.
Поэтапное формирование идеальных, в частности умственных, действий является ключом не только к пониманию психических явлений, но и к практическому овладению ими. Воспитание требуемой формы действия в заданных условиях составляет для нас в сущности, единственное средство анализа и доказательства его природы. Но, очевидно, такое познание явления означает вместе с тем и овладение им.
ЛИТЕРАТУРА
Гальперин П. Я., Пантина Н. С. Зависимость двигательного навыка от типа ориентировки в задании.— «Доклады АПН РСФСР», 1957, № 2.
Гальперин П. Я., Дубровина А. И. Тип ориентировки в задании и формирование грамматических понятий.— «Доклады АПН РСФСР», 1957, № 3.
Гальперин П. Я. К вопросу о внутренней речи.— «Доклады АПН РСФСР», 1957, № 4.
Давыдов В. В. Образование начального понятия о количестве у детей.— «Вопросы психологии», 1957, № 2.
Непомнящая Н. И. К вопросу о психологических механизмах формирования умственного действия —«Вестник МГУ»,1956, №2
Приндуле Л.
-Р. Формирование алгебраических понятий. Автор, канд. дис. М., Изд-во МГУ, 1957.
Талызина Н. Ф. К вопросу об усвоении начальных геометрических понятий. Материалы совещания по психологии (июль 1955). М., 1957.
Учебник по физике: полное внутреннее отражение
Обычная лабораторная работа по физике заключается в том, чтобы смотреть через длинную сторону равнобедренного треугольника на булавку или другой объект, удерживаемый за противоположной стороной. При этом наблюдается необычное наблюдение — противоречивое событие. Диаграмма слева ниже изображает физическую ситуацию. Луч света вошел в грань треугольного блока под прямым углом к границе. Этот луч света проходит через границу без преломления, поскольку он падает по нормали (вспомните страницу «Если бы я был рыбой-лучником»). Затем луч света проходит через стекло по прямой линии, пока не достигнет второй границы. Теперь вместо того, чтобы проходить через эту границу, кажется, что весь свет отражается от границы и излучает противоположную грань равнобедренного треугольника.
Это несоответствующее событие беспокоит многих, поскольку они тратят несколько минут на поиски преломления света через вторую границу. Потом, наконец, к своему изумлению, они посмотрели сквозь третью грань глыбы и ясно увидели луч. Что произошло? Почему свет не преломлялся через вторую грань?
Явление, наблюдаемое в этой части лаборатории, известно как полное внутреннее отражение. Полное внутреннее отражение , или TIR , как его еще называют, — это отражение общего количества падающего света на границе между двумя средами. МДП является темой урока 3.
Чтобы понять полное внутреннее отражение, мы начнем с мысленного эксперимента. Предположим, что лазерный луч погружен в резервуар с водой (не делайте этого дома) и направлен вверх к границе вода-воздух. Затем предположим, что угол, под которым луч направлен вверх, медленно изменяется, начиная с малых углов падения и двигаясь к все большим и большим углам падения. Что будет наблюдаться в таком эксперименте? Если мы поймем принципы поведения границ, мы ожидаем, что будем наблюдать как отражение, так и преломление.
И действительно, это то, что наблюдается (в основном). Но это не единственное наблюдение, которое мы можем сделать. Мы также заметили бы, что интенсивность отраженных и преломленных лучей не остается постоянной. При угле падения, близком к 0 градусов, большая часть световой энергии проходит через границу и лишь небольшая ее часть отражается. По мере того, как угол увеличивается до все больших и больших углов, мы начинаем наблюдать меньше преломления и больше отражения. То есть с увеличением угла падения яркость преломленного луча уменьшается, а яркость отраженного луча увеличивается. Наконец, мы заметили бы, что углы отражения и преломления не равны. Поскольку световые волны будут преломляться от нормали (случай принципа преломления SFA), угол преломления будет больше, чем угол падения. А если бы это было так, то угол преломления также был бы больше угла отражения (поскольку углы отражения и падения одинаковы). По мере увеличения угла падения угол преломления в конечном итоге достигнет 9Угол 0 градусов.
Эти принципы изображены на диаграмме ниже.
Максимально возможный угол преломления 90 градусов. Если подумать (практика, которая всегда помогает), то признаешь, что если бы угол преломления был больше 90 градусов, то преломленный луч ложился бы на падающую сторону среды — это просто невозможно. Таким образом, в случае лазерного луча в воде существует определенное значение угла падения (назовем его углом 9°).0017 критический угол ), что дает угол преломления 90 градусов. Это конкретное значение угла падения можно рассчитать с помощью закона Снеллиуса (n i = 1,33, n r = 1,000, = 90 градусов, = ???) и получить 48,6 градуса. Любой угол падения больше 48,6 градусов не приведет к преломлению. Вместо этого, когда углы падения больше 48,6 градусов (критический угол), вся энергия ( полных энергии), переносимая падающей волной к границе, остается в воде ( внутри исходной среды) и претерпевает отражение от границы.
Когда это происходит, происходит полное внутреннее отражение.
Два требования к полному внутреннему отражению
Полное внутреннее отражение (ПВО) — это явление, при котором весь падающий свет отражается от границы. МДП имеет место только при соблюдении обоих следующих двух условий:
- свет находится в более плотной среде и приближается к менее плотной среде.
- угол падения больше, чем так называемый критический угол.
Полного внутреннего отражения не будет, если только падающий свет не распространяется внутри более оптически плотной среды по направлению к менее оптически плотной среде. МДП произойдет для света, движущегося из воды в воздух, но не для света, движущегося из воздуха в воду. TIR произойдет для света, идущего из воды в воздух, но этого не произойдет для света, идущего из воды (n = 1,333) к краун-стеклу (n = 1,52). ПВО происходит потому, что угол преломления достигает 90 градусов до того, как угол падения достигнет 90 градусов.
Единственный способ, которым угол преломления может быть больше угла падения, — это отклонение света от нормали. Поскольку свет отклоняется от нормали только при переходе из более плотной среды в менее плотную, то это было бы необходимым условием для полного внутреннего отражения.
Полное внутреннее отражение происходит только при больших углах падения. Вопрос: Насколько велик большой? Ответ: больше критического угла. Как упоминалось выше, критический угол для границы вода-воздух составляет 48,6 градуса. Таким образом, при углах падения более 48,6 градусов возникает TIR. Но 48,6 градуса — это критический угол только для границы вода-воздух. Фактическое значение критического угла зависит от двух материалов по обе стороны от границы. Для границы стекло-воздух венца критический угол равен 41,1 градуса. Для границы алмаз-воздух критический угол равен 24,4 градуса. Для границы алмаз-вода критический угол равен 33,4 градуса. Критический угол различен для разных сред. В следующей части урока 3 мы рассмотрим, как определить критический угол для любых двух материалов.
А пока давайте усвоим идею о том, что TIR может возникнуть только в том случае, если угол падения больше критического угла для конкретной комбинации материалов.
Световоды и оптические волокна
Полное внутреннее отражение часто демонстрируется на уроках физики с помощью различных демонстраций. В одной из таких демонстраций пучок лазерного света направляется на свернутую спиралью пластиковую приспособление . Пластик служил световодом , направляя свет через катушки до тех пор, пока он, наконец, не вышел на противоположный конец. Как только свет попал в пластик, он оказался в более плотной среде. Каждый раз, когда свет приближается к границе пластик-воздух, он приближается под углами, превышающими критический угол. Два условия, необходимые для TIR, соблюдены, и весь свет, падающий на границу пластик-воздух, остается внутри пластика и претерпевает отражение. И когда свет в классе выключен, каждый ученик быстро осознает древнюю истину, что физика лучше наркотиков.
Эта демонстрация помогает проиллюстрировать принцип работы оптических волокон . Использование длинной нити из пластика (или другого материала, такого как стекло) для передачи света от одного конца среды к другому является основой современного использования оптических волокон. Оптические волокна используются в системах связи и микрохирургических операциях. Поскольку внутри волокон происходит полное внутреннее отражение, падающая энергия никогда не теряется из-за прохождения света через границу. Интенсивность сигнала остается постоянной.
Другая распространенная демонстрация физики включает в себя использование большого кувшина, наполненного водой, и лазерного луча. В кувшине просверлено отверстие размером с горошину, так что, когда пробка удаляется из верхней части кувшина, вода начинает вытекать из кувшина. Затем луч лазерного света направляется в кувшин с противоположной стороны отверстия, через воду и в падающий поток. Лазерный свет выходит из кувшина через отверстие, но все еще находится в воде.
Когда поток воды начинает падать как снаряд по параболической траектории на землю, лазерный свет попадает в воду из-за полного внутреннего отражения. Находясь в более плотной среде (воде) и направляясь к границе с менее плотной средой (воздухом), и находясь под углами падения больше критического, свет никогда не покидает поток воды. По сути, поток воды действует как световод, направляющий лазерный луч по его траектории. Студенты, наблюдающие за демонстрацией, еще раз убеждаются в том, что физика лучше наркотиков.
Показано, как лазерный луч проходит через полуцилиндрическую посуду, наполненную водой. Свет попадает в воду (с изогнутой стороны тарелки) по нормали; при входе не происходит изгиба. Свет проходит через воду по прямой линии, пока не достигнет границы с воздухом (у плоской стороны тарелки). Угол падения в воду 50°.
Поскольку угол падения больше критического угла воздух-вода, составляющего около 48 °, он подвергается полному внутреннему отражению (ПВО). Вместо того, чтобы преломляться от тарелки с водой на плоской стороне, лазерный свет отражается и выходит вдоль изогнутой стороны тарелки.
Мы хотели бы предложить …
Зачем просто читать об этом и когда вы могли бы взаимодействовать с ним? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего Refraction Interactive. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Refraction Interactive предоставляет учащимся интерактивную среду для изучения преломления и отражения света на границе двух материалов.
Посетите: Refraction Interactive
1.
Какой луч света (A или B) для каждой комбинации сред будет подвергаться полному внутреннему отражению, если угол падения постепенно увеличивать?
Следующий раздел:
Перейти к следующему уроку:
Учебник по физике: критический угол
В предыдущей части третьего урока было представлено явление полного внутреннего отражения. Полное внутреннее отражение (ПВО) — это явление, при котором весь падающий свет отражается от границы. МДП имеет место только при соблюдении обоих следующих двух условий:
- луч света находится в более плотной среде и приближается к менее плотной среде.
- угол падения светового луча больше так называемого критического угла.
Во введении к МДП мы использовали пример прохождения света через воду к границе с менее плотным материалом, таким как воздух. Когда угол падения в воде достигает некоторого критического значения, преломленный луч ложится вдоль границы, имея угол преломления 90 градусов.
Этот угол падения известен как критический угол; это наибольший угол падения, при котором все еще может происходить преломление. При любом угле падения, превышающем критический угол, свет претерпевает полное внутреннее отражение.
Таким образом, критический угол определяется как угол падения, который обеспечивает угол преломления 90 градусов. Обратите особое внимание на то, что критический угол представляет собой значение угла падения. Для границы вода-воздух критический угол равен 48,6 градуса. Для границы стекло-вода венца критический угол равен 61,0 градуса. Фактическое значение критического угла зависит от комбинации материалов, присутствующих на каждой стороне границы.
Рассмотрим две разные среды — среду с творческим названием i (падающая среда) и среду r (преломляющая среда). Критический угол равен Θ i , что дает значение Θ r , равное 90 градусам. Если эту информацию подставить в уравнение закона Снелла, можно вывести общее уравнение для прогнозирования критического угла.
Вывод показан ниже.
№ i • синус (Θ крит ) = n r • синус (90 градусов)
n i • синус (Θ крит ) = n r
синус (Θ крит ) = n r / n i
Θ крит = синус -1 (n r /n i ) = invsine (n r /n i )
88 Критический угол можно рассчитать, взяв арксинус отношения показателей преломления. Отношение n r /n i имеет значение меньше 1,0. На самом деле, даже для того, чтобы уравнение дало правильный ответ, отношение n r / n i должно быть меньше 1,0. Поскольку TIR возникает только в том случае, если преломляющая среда менее плотна, чем падающая среда, значение n i должно быть больше, чем значение n r .
Если в любой момент значения числителя и знаменателя случайно поменяются местами, значение критического угла не может быть вычислено. Математически это потребует нахождения арксинуса числа больше 1,00, что невозможно. Физически это потребовало бы нахождения критического угла для ситуации, когда свет распространяется из менее плотной среды в более плотную среду, что опять же невозможно.
Это уравнение для критического угла можно использовать для предсказания критического угла для любой границы при условии, что известны показатели преломления двух материалов по обе стороны от границы. Примеры его использования показаны ниже:
Решение задачи предполагает использование приведенного выше уравнения для критического угла.
Θcrit = sin -1 (1,000/1,52) = 41,1 градуса
Решение задачи предполагает использование приведенного выше уравнения для критического угла.
Θcrit = sin -1 (1,000/2,42) = 24,4 градуса
Условно говоря, критический угол для границы алмаз-воздух чрезвычайно мал.
Из всех возможных комбинаций материалов, которые могут соприкасаться для образования границы, комбинация алмаза и воздуха обеспечивает одно из самых больших различий в значениях показателя преломления. Это означает, что будет очень маленькое n r /n i и, следовательно, малый критический угол. Эта особенность границы алмаз-воздух играет важную роль в блеске алмазного драгоценного камня. Имея небольшой критический угол, свет имеет тенденцию «запираться» внутри алмаза, как только он входит в него. Луч света обычно подвергается ПВО несколько раз, прежде чем, наконец, преломится от алмаза. Поскольку граница алмаз-воздух имеет такой малый критический угол (из-за большого показателя преломления алмаза), большинство лучей приближаются к алмазу под углами падения, превышающими критический угол. Это придает алмазу склонность сверкать. Эффект можно усилить, огранив алмазный драгоценный камень стратегически спланированной формы. На приведенной ниже диаграмме показано полное внутреннее отражение в алмазе со стратегической и нестратегической огранкой.
Практика ведет к совершенству!
Используйте виджет Найти критический угол ниже, чтобы исследовать влияние показателей преломления на критический угол. Просто введите индекс значений преломления; затем нажмите кнопку Вычислить , чтобы просмотреть результат. Используйте виджет как тренировочный инструмент.
Проверьте свое понимание1. Предположим, что угол падения лазерного луча в воду и направленный в сторону воздуха отрегулирован на 50 градусов. Использовать закон Снелла для расчета угла преломления? Объясните свой результат (или отсутствие результата).
2. Аарон Эйгин пытается определить критический угол поверхности алмазного стекла. Он ищет показатели преломления алмаза (2,42) и кронового стекла (1,52), а затем пытается вычислить критический угол, взяв
42/1.52).К сожалению, калькулятор Аарона постоянно сообщает ему, что у него ОШИБКА! Аарон ударяет по калькулятору и несколько раз бросает его в землю; затем он повторяет расчет с тем же результатом. Затем он говорит что-то странное о пицце, которую он налил на нее накануне вечером, и выбегает из библиотеки с разочарованным видом. В чем проблема Аарона? (То есть, в чем проблема с его методом вычисления критического угла?)
3. Рассчитайте критический угол для границы этанол-воздух. При необходимости обратитесь к таблице показателей преломления.
4. Рассчитайте критический угол для границы бесцветного стекла с воздухом. При необходимости обратитесь к таблице показателей преломления.
5. Рассчитайте критический угол для границы алмаз-коронка стекло. При необходимости обратитесь к таблице показателей преломления.
