Роберт Карплюс

Роберт Карплюс (23 февраля 1927 — 20 марта 1990) был физиком-теоретиком и лидером в области естественнонаучного образования .

Ранняя жизнь

Роберт Карплюс родился в Вене , где жил до немецкой оккупации Австрии в 1938 году. Он эмигрировал вместе с матерью и братом, спасаясь от аншлюса . После шестимесячного пребывания в Швейцарии семья переехала в США и поселилась в районе Бостона . Он поступил в Гарвардский университет в 1943 году и защитил докторскую диссертацию в возрасте двадцати одного года. Его диссертация под руководством Э. Брайта Уилсона была посвящена микроволновой спектроскопии и включала как экспериментальные, так и теоретические работы. Те, с кем он работал, признавали его за блестящие способности, оригинальность, энергию и жизнерадостный, позитивный взгляд на жизнь.

Его дед Иоганн Пауль Карплюс (1866–1936) был признанным профессором психиатрии Венского университета. Он племянник по браку известного социолога, философа и музыковеда Теодора В. Адорно и внучатый племянник физика Роберта фон Либена . Его брат — лауреат Нобелевской премии Мартин Карплюс , химик из Гарварда.

карьера

После завершения образования Карплюс работал в Институте перспективных исследований в Принстоне , где заинтересовался развивающейся, но еще не проверенной теорией квантовой электродинамики (КЭД). Магнитный момент электрона квантовой был определен очень точно посредством множества экспериментов, но лучшие теоретические расчеты этой величины, основанные на механике , серьезно расходились с экспериментальными результатами. Среди физиков был большой интерес к тому, согласуются ли расчеты, основанные на КЭД, с экспериментальными результатами, но из-за неоднозначности и сложности КЭД никому до сих пор не удалось провести такой расчет. Карплюс в сотрудничестве с Норманом Кроллом использовал КЭД для расчета значения магнитного момента электрона. Это был чрезвычайно сложный расчет, потребовавший от обоих мужчин более года напряженных усилий; согласие между их результатом и экспериментальными измерениями было первым ярким подтверждением КЭД.

Карплюс продолжал свою работу на самом высоком уровне в области теоретической физики более 10 лет: в Гарварде с 1950 по 1954 год, а затем в Калифорнийском университете в Беркли , опубликовав 50 исследовательских работ, в основном по КЭД, но также и в других областях физики, в том числе в Калифорнийском университете в Беркли. эффект Холла , излучение Ван Аллена и космические лучи . Ему также очень нравилась экспериментальная работа, исследуя химию мгновенных изображений Land Camera и создавая экспериментальную германия линию по сборке для транзисторов . Его статья совместно с Дж. М. Латтинджером « . Эффект Холла в ферромагнетике» имеет более 1100 цитирований в журналах.

Семейная жизнь

В 1948 году Карплюс женился на Элизабет Фрейзер , с которой познакомился в международной группе народного танца , которую организовал во время учебы в Гарварде. У них было семеро детей, родившихся в период с 1950 по 1962 год. Когда старшему ребенку, Беверли , было 8 лет, Карплюс принял ее приглашение провести урок естествознания по электричеству для ее третьего класса, используя машину Уимшерста, которую он унаследовал от деда. К сожалению, хотя детям и понравилась демонстрация, урок оказался концептуальной катастрофой. Это побудило Карплюса задуматься о том, как лучше преподавать естественные науки, и, когда другие дети пошли в школу, он продолжал посещать их классы в формате «покажи и расскажи», проводя различные научные эксперименты или демонстрации. Беседуя со своими детьми и их одноклассниками, он стал все больше интересоваться обучением детей, их рассуждением и развитием научных концепций.

Его дочь Беверли Карплюс Хартлайн стала известным физиком, научным пропагандистом и академическим администратором.

Вторая карьера в

За несколько лет Карплюс сменил карьеру — с теоретической физики на научные исследования и обучение математике, а затем на разработчика учебных программ. Карплюс быстро усвоил то, что уже было известно о развитии мышления и рассуждения, изучая различных психологов, особенно Жана Пиаже . Характерно, что Карплюс сразу же начал задавать собственные вопросы о детском мышлении, собирать доказательства и разрабатывать собственные интерпретации и объяснения того, что он наблюдал.

Новое увлечение Карплюса по счастливой случайности совпало с возникшей после «Спутника» волной усилий по обновлению научного образования в США, . Начиная с конца 50-х годов, многие другие ученые также посвятили себя научному образованию и школам, но Карплюс с самого начала был лидером на начальном уровне. (NSF) существовало существенное нежелание Первоначально в Национальном научном фонде финансировать проекты учебных программ по естественным наукам на начальном уровне, но это было преодолено в 1959 году, когда Карплюс и трое его коллег получили первый из многих грантов NSF на улучшение содержания естественных наук в школе. элементарный уровень. Эта работа превратилась в монументальную 15-летнюю работу под названием « Исследование по улучшению научной учебной программы» (SCIS). Под руководством Карплюса и Герберта Д. Тьера SCIS стала комплексной, полностью протестированной, практической, лабораторной программой по физическим и биологическим наукам для классов K-6.

Роберт Карплюс осознал важность преобразования материалов SCIS по элементарным наукам в систематический учебный процесс, который позволил бы учителям успешно использовать эти материалы, а учащиеся могли бы учиться и получать удовольствие от науки. Он вместе с другими разработал стратегию обучения цикла обучения .

Карплюс распространил теорию Пиаже на студентов и взрослых; Теория Пиаже включала четыре стадии, и он очень подробно задокументировал детское мышление, обнаружив, что большинство детей переходят от 3-й стадии (конкретные операции) к 4-й стадии (абстрактное рассуждение) примерно к 16 годам. Карплюс, однако, распространил методологию Пиаже на более старшие группы и обнаружил, что у многих из этих людей были серьезные пробелы в способности использовать абстрактное мышление при решении научных, логических и математических задач. Его самым известным тестом на пропорциональное мышление был тест «Мистер Высокий-Мистер». Короткая проблема. Карплюс дополнительно исследовал и задокументировал детали мышления студентов и взрослых, когда они сталкивались с проблемами, связанными с этим критическим интеллектуальным переходом, обнаружив, что многие из вопросов и проблем, которые он, Пиаже и другие считали критически важными для младших школьников, были по-прежнему актуальна для пожилых людей, особенно когда они пытались решить проблему в новой для них дисциплине.

В 1977 году Карплюс был избран президентом Американской ассоциации учителей физики (AAPT), а в 1978 году Национальная ассоциация учителей естественных наук наградила его грамотой за выдающиеся заслуги в области естественнонаучного образования. Карплюс был председателем Группы выпускников естественнонаучного и математического образования (SESAME) с 1978 по 1980 год. В 1980 году он был награжден высшей наградой AAPT, медалью Эрстеда , «за его большой вклад в преподавание физики на всех уровнях и особенно за его работу». в выявлении последствий для преподавания физики исследований в области развития рассуждений». Карплюс был назначен деканом Высшей педагогической школы Калифорнийского университета в Беркли престижная премия Карплюса в 1980 году . В его честь названа в области химической физики в Гарварде.

Дальнейшая жизнь

В июне 1982 года во время пробежки по Грин-Лейк в Сиэтле, штат Вашингтон , Карплюс перенес тяжелую остановку сердца, положившую конец его академической карьере. После восьмилетней болезни он умер 20 марта 1990 года.

Назначения, почести и награды,

Назначения

• 1948-50 научный сотрудник FB Jewett, Институт перспективных исследований, Принстонский университет.
• 1950-54 Доцент физики Гарвардского университета.
• 1954-58 Доцент физики Калифорнийского университета в Беркли.
• 1958–1982 годы профессор физики Калифорнийского университета в Беркли.
• 1960-61 научный сотрудник Гуггенхайма и получатель гранта Фулбрайта на исследования
• 1962-63 Приглашенный профессор, Университет Мэриленда.
• 1969–1982 Заместитель директора, Зал науки Лоуренса.
• 1973-74 научный сотрудник Гуггенхайма и приглашенный профессор Массачусетского технологического института.
• 1961-77 Директор по исследованию улучшения учебной программы по естественным наукам.
• 1975-1982 Директор проекта интеллектуального развития.
• 1976–77 исполняющий обязанности директора Зала науки Лоуренса.
• 1976–1979 Директор проекта CAUSE.
• 1978–1980 годы Председатель группы выпускников естественнонаучного и математического образования (SESAME).
• 1980 г. Декан педагогического факультета Калифорнийского университета в Беркли (1)

(1) Он ушел с поста декана через несколько недель, когда стало ясно, что ему не будет разрешено вносить изменения, которые, по его мнению, были необходимы.

Почести и награды

• Член Американского физического общества
• Награда за выдающиеся заслуги, Американская ассоциация учителей физики, 1972 г.
• Премия Национальной ассоциации учителей естественных наук за выдающиеся заслуги в области естественнонаучного образования, 1 978 г.
• Президент Американской ассоциации учителей физики, 1977 г.
• Почетная степень, доктор философии, Гетеборгский университет, 1980 г.
• Медаль Эрстеда , Американская ассоциация учителей физики, 1981 г.

Книги

• Р. Карплюс и Х.Д. Тьер, Новый взгляд на науку начальной школы . Чикаго: Рэнд МакНелли и компания, 1967.
• Р. Карплюс, Вводная физика: модельный подход . В. А. Бенджамин, Нью-Йорк, 1969 год; переиздан в 2003 году Фернаном Бруншвигом (редактор), Captains Engineering Services (издатель).
• Р. Карплюс (ред.), Физика и человек , WA Benjamin, Inc., Нью-Йорк, 1970.

Дальнейшее чтение

• Фуллер, Роберт Г., изд. (2002). Любовь к открытиям: естественнонаучное образование — вторая карьера Роберта Карплюса . Спрингер . ISBN  978-0-306-46687-8 .
• Бурсиага, Хуан Р. (апрель 2007 г.). «Обзор книгу «Любовь к открытиям: естественнонаучное образование — вторая карьера Роберта Карплюса Роберта Г. Фуллера на »» . Являюсь. Дж. Физ . 75 (4): 383–384. Бибкод : 2007AmJPh..75..383F . дои : 10.1119/1.2710489 .
• Карплюс, Роберт (2003). « Роберт Карплюс — Портрет». В Бруншвиге, Фернан (ред.). Вводная физика: модельный подход (2-е изд.). Captains Engineering Services Inc.