Robert Karplus – Wikipedia

Robert Karplus (23. Februar 1927 – 20. März 1990) war ein theoretischer Physiker und führend auf dem Gebiet des naturwissenschaftlichen Unterrichts.^[1]

Frühen Lebensjahren[edit]

Robert Karplus wurde in Wien geboren, wo er bis zur deutschen Besetzung Österreichs 1938 lebte. Er wanderte mit seiner Mutter und seinem Bruder aus, um dem Land zu entkommen Anschluss. Nach einem sechsmonatigen Aufenthalt in der Schweiz zog die Familie in die USA und ließ sich in der Region Boston nieder. Er trat 1943 in die Harvard University ein und promovierte im Alter von 21 Jahren. Seine Diplomarbeit unter E. Bright Wilson befasste sich mit Mikrowellenspektroskopie und umfasste sowohl experimentelle als auch theoretische Arbeiten. Er wurde von denen, mit denen er zusammengearbeitet hatte, für seine Brillanz, Originalität, Energie und fröhliche, positive Einstellung anerkannt.

Sein Großvater, Johann Paul Karplus (1866-1936) war ein hochgelobter Professor für Psychiatrie an der Universität Wien.^[2] Er ist durch Heirat Neffe des berühmten Soziologen, Philosophen und Musikwissenschaftlers Theodor W. Adorno und Großneffe des Physikers Robert von Lieben. Sein Bruder ist der Nobelpreisträger Martin Karplus, ein Harvard-Chemiker.

Frühe Karriere in der Physik[edit]

Nach Abschluss seiner Ausbildung arbeitete Karplus am Institute for Advanced Study in Princeton, wo er sich für die sich entwickelnde, aber noch nicht getestete Theorie der Quantenelektrodynamik (QED) interessierte. Das magnetische Moment des Elektrons war durch eine Vielzahl von Experimenten sehr genau bestimmt worden, aber die besten theoretischen Berechnungen dieser Größe, basierend auf der Quantenmechanik, waren ernsthaft im Widerspruch zu den experimentellen Ergebnissen. Unter Physikern bestand großes Interesse daran, zu wissen, ob eine auf QED basierende Berechnung mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmen würde oder nicht, aber aufgrund der Mehrdeutigkeiten und Komplexität von QED war bisher niemand in der Lage gewesen, eine solche Berechnung durchzuführen. Karplus berechnete in Zusammenarbeit mit Norman Kroll mit QED den Wert des magnetischen Moments des Elektrons. Dies war eine äußerst schwierige Berechnung, die von beiden Männern mehr als ein Jahr intensiver Anstrengung erforderte. Die Übereinstimmung zwischen ihrem Ergebnis und den experimentellen Messungen war die erste dramatische Bestätigung der QED.

Karplus setzte seine Arbeit über 10 Jahre auf höchstem Niveau in der theoretischen Physik fort, von 1950 bis 1954 in Harvard und dann an der University of California in Berkeley, und veröffentlichte 50 Forschungsarbeiten, hauptsächlich in QED, aber auch in anderen Bereichen der Physik, einschließlich der Hall-Effekt, Van-Allen-Strahlung und kosmische Strahlung. Er genoss auch die experimentelle Arbeit, untersuchte die Chemie von Sofortbildern der Landkamera und baute eine experimentelle Germaniumreinigungs-Montagelinie für Transistoren auf. Seine Arbeit mit JM Luttinger, Hall-Effekt in der Ferromagnetik^[3] hat über 1100 Zeitschriftenzitate.

Familienleben[edit]

1948 heiratete Karplus Elizabeth Frazier, die er in einer internationalen Volkstanzgruppe kennengelernt hatte, die er in Harvard organisiert hatte. Sie hatten sieben Kinder, die zwischen 1950 und 1962 geboren wurden. Als das älteste Kind, Beverly, 7 Jahre alt war, nahm Karplus ihre Einladung an, ihrer dritten Klasse mit der Wimshurst-Maschine, die er von seinem Großvater geerbt hatte, eine naturwissenschaftliche Lektion über Elektrizität zu erteilen. Während die Kinder die Demonstration genossen, war der Unterricht leider eine konzeptionelle Katastrophe. Dies regte Karplus an, darüber nachzudenken, wie man Wissenschaft besser unterrichten kann, und als die anderen Kinder in die Schule kamen, besuchte er ihre Klassen weiterhin auf “Show and Tell” -Basis mit verschiedenen wissenschaftlichen Experimenten oder Demonstrationen. Im Gespräch mit seinen Kindern und ihren Klassenkameraden interessierte er sich zunehmend für das Lernen, Denken und die Entwicklung wissenschaftlicher Konzepte für Kinder.

Zweite Karriere im naturwissenschaftlichen Unterricht[edit]

Innerhalb weniger Jahre hatte Karplus seine Karriere geändert – von der theoretischen Physik über die Erforschung des naturwissenschaftlichen und mathematischen Lernens bis hin zum Lehrplanentwickler. Karplus lernte schnell, was bereits über die Entwicklung des Denkens und Denkens bekannt war, und studierte verschiedene Psychologen, insbesondere Jean Piaget. Bezeichnenderweise begann Karplus auch sofort, seine eigenen Fragen zum Denken von Kindern zu generieren, Beweise zu sammeln und seine eigenen Interpretationen und Erklärungen dessen zu entwickeln, was er beobachtete.

Karplus ‘neue Leidenschaft fiel zufällig mit der Post-Sputnik-Welle der Bemühungen zusammen, die US-amerikanische naturwissenschaftliche Bildung zu verbessern. Ab Ende der 50er Jahre widmeten sich viele andere Wissenschaftler auch dem naturwissenschaftlichen Unterricht und den Schulen, aber Karplus war von Anfang an führend auf der Grundstufe. Ursprünglich gab es bei der National Science Foundation (NSF) erhebliche Zurückhaltung bei der Finanzierung von naturwissenschaftlichen Lehrplanprojekten auf der Grundstufe. Dies wurde jedoch 1959 überwunden, als Karplus und drei Kollegen den ersten von vielen NSF-Zuschüssen zur Verbesserung der wissenschaftlichen Inhalte an der Grundstufe. Diese Arbeit entwickelte sich zu einer monumentalen 15-jährigen Anstrengung, die als Science Curriculum Improvement Study (SCIS) bezeichnet wird. Unter der Leitung von Karplus und Herbert D. Thier wurde SCIS zu einem umfassenden, vollständig getesteten, praktischen Laborprogramm in den Bereichen Physik und Biologie für die Klassen K-6.

Robert Karplus erkannte, wie wichtig es ist, die SCIS-Materialien für Elementarwissenschaften in einen systematischen Unterrichtsprozess umzuwandeln, der es den Lehrern ermöglicht, diese Materialien erfolgreich zu nutzen und den Schülern das Lernen und Genießen von Naturwissenschaften zu ermöglichen. Zusammen mit anderen entwickelte er die Lernstrategie für den Lernzyklus.

Karplus erweiterte Piagets Theorie auf Studenten und Erwachsene; Piagets Theorie umfasste vier Stufen, und er hatte das Denken der Kinder sehr detailliert dokumentiert und festgestellt, dass die meisten Kinder mit etwa 16 Jahren den Übergang von der 3. Stufe (konkrete Operationen) zur 4. Stufe (abstraktes Denken) vollzogen. Karplus erweiterte jedoch Piagets Methodik auf ältere Gruppen und stellte fest, dass viele dieser Personen wichtige Lücken in ihrer Fähigkeit hatten, abstraktes Denken zur Lösung wissenschaftlicher, logischer und mathematischer Probleme zu verwenden. Sein berühmtester Test für proportionales Denken war der Mr. Tall-Mr. Kurzes Problem. Karplus untersuchte und dokumentierte weiter die Details des Denkens von Studenten und Erwachsenen, als sie sich mit den Problemen dieses kritischen intellektuellen Übergangs auseinandersetzten, und stellte fest, dass viele der Probleme und Probleme, die er, Piaget und andere als kritisch für jüngere Studenten entdeckt hatten, waren immer noch relevant für ältere Menschen, insbesondere wenn sie versuchten, ein Problem in einer für sie neuen Disziplin zu lösen.

1977 wurde Karplus zum Präsidenten der American Association of Physics Teachers (AAPT) gewählt, und 1978 verlieh ihm die National Science Teachers Association das Citation for Distinguished Service für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Karplus war von 1978 bis 1980 Vorsitzender der Graduiertengruppe für naturwissenschaftlichen und mathematischen Unterricht (SESAME). 1980 erhielt er die höchste Auszeichnung des AAPT, die Oersted-Medaille, “für seine zahlreichen Beiträge zum Physikunterricht auf allen Ebenen und insbesondere für seine Arbeit bei der Aufdeckung der Implikationen für den Physikunterricht der Forschung in der Entwicklung des Denkens. ” Karplus wurde 1980 zum Dekan der UC Berkeley Graduate School of Education ernannt. Der renommierte Karplus-Preis für chemische Physik in Harvard ist nach ihm benannt.

Späteres Leben[edit]

Im Juni 1982 erlitt Karplus beim Joggen am Green Lake in Seattle, Washington, einen schweren Herzstillstand, der seine akademische Karriere beendete. Nach achtjähriger Krankheit starb er am 20. März 1990.

Termine, Ehrungen und Auszeichnungen sowie Bücher[edit]

Termine[edit]

• 1948-50 FB Jewett Fellow, Institut für fortgeschrittene Studien, Princeton University
• 1950-54 Assistenzprofessor für Physik an der Harvard University
• 1954-58 Außerordentlicher Professor für Physik an der University of California in Berkeley
• 1958-1982 Professor für Physik an der University of California in Berkeley
• 1960-61 Guggenheim Fellow und Fulbright Research Grantee
• 1962-63 Gastprofessor an der University of Maryland
• 1969-1982 Assoziierter Direktor, Lawrence Hall of Science
• 1973-74 Guggenheim Fellow und Gastprofessor am MIT
• 1961-77 Direktor, Studie zur Verbesserung des wissenschaftlichen Lehrplans
• 1975-1982 Direktor des Intellectual Development Project
• 1976-77 Stellvertretender Direktor der Lawrence Hall of Science
• 1976-1979 Direktor des CAUSE-Projekts
• 1978-1980 Vorsitzender der Graduiertengruppe für naturwissenschaftlichen und mathematischen Unterricht (SESAME)
• 1980 Dekan der School of Education der University of California in Berkeley (1)

(1) Er trat innerhalb weniger Wochen als Dekan zurück, als klar wurde, dass er keine Änderungen vornehmen durfte, die er für notwendig hielt.

Ehren und Auszeichnungen[edit]

• Fellow der American Physical Society
• Distinguished Service Citation, Amerikanische Vereinigung der Physiklehrer, 1972
• Preis der National Science Teachers Association für herausragenden Dienst am naturwissenschaftlichen Unterricht, 1978
• Präsident der American Association of Physics Teachers, 1977
• Ehrentitel, Doktor der Philosophie, Universität Göteborg, 1980
• Oersted-Medaille, American Association of Physics Teachers, 1981

Bücher[edit]

• R. Karplus und HD Thier., Ein neuer Blick auf die Wissenschaft der Grundschule. Chicago: Rand McNally und Co., 1967.
• R. Karplus, Einführungsphysik: Ein Modellansatz. WA Benjamin, New York, 1969; Neuauflage 2003 von Fernand Brunschwig (Herausgeber), Captains Engineering Services (Herausgeber).^[4]
• R. Karplus (Hrsg.), Physik und Mensch, WA Benjamin, Inc., New York, 1970.

Verweise[edit]