ヘレン・クインが有名な理論物理学者になる前、彼女は教師になることを考えていました。現在、彼女のキャリアの第 2 幕として、彼女は一巡し、17 の州とコロンビア特別区で採用された次世代科学基準の策定を支援しています。しかし、世界クラスの物理学者と科学教育改革のリーダーの両方になるという彼女の道は、彼女がほとんどとらなかったものでした.
現在 73 歳のクインはオーストラリアで育ち、高校 2 年生までに学業に専念することを決めなければなりませんでした。彼女の父親はエンジニアであり、家族の会話はしばしば物事の仕組みに関するものでした。 「科学を学ぶのに役立つと私が推奨する種類の問題解決は、私たちの家族文化の一部でした」と彼女は言いました.
彼女は、高校の先生が彼女に数学者になるように勧めた方法を思い出し、次のように言いました。常に巧妙な方法を考え出す必要があります。」しかし、1950 年代には、「女性がエンジニアになれるという考えは存在しませんでした。かつてメルボルン大学の工学部に足を踏み入れたとき、一人の男が『ここに何が入っているか見てみろ』と言い、もう一人の男は『それが本物だと思う?』と言った」
クインが 1962 年にスタンフォード大学に転校した後、彼女の顧問は彼女に大学院への進学を検討するよう勧めました。でも、あなたのことを心配する必要はないと思います。」 「彼は私が結婚するつもりはないと言っているのですか?」
クインは大学院に出願しましたが、賭けをヘッジしました。 「当時、スタンフォード大学の物理学部には女性はいませんでした」と彼女は言いました。 「私はそこに自分自身を見ませんでした。」彼女は「博士号を申請する」と考えていました。良い大学は物理学の修士号を提供していないため、プログラムを作成する必要はありませんが、実際には修士号を取得してから教育コースを受講し、高校の教師になりたいと思っています。」
代わりに、彼女は基本的な粒子相互作用の理解に重要な貢献をし続けました。 1970 年代に、彼女はロベルト ペッチェイと協力して、強い電荷パリティ (CP) 問題に対する解決策を提案しました。このパズルは、物質と反物質の間の一種の対称性が、核崩壊を促進する弱い相互作用では壊れるが、物質を結合する強い相互作用では壊れない理由に関係しています。 Peccei-Quinn メカニズムとして知られる Peccei と Quinn の解決策は、「アクシオン」場の存在を予測する新しい種類の対称性を意味し、仮想のアクシオン粒子です。アクシオンは、超対称性と宇宙インフレーションの理論で呼び出されており、暗黒物質の候補として提案されています。物理学者はとらえどころのない粒子を高低で探しています。
強い CP 問題に関する彼女の研究と素粒子物理学へのその他の貢献は、ディラック メダル、J.J.桜井賞、クラインメダル、コンプトンメダル。その間、彼女の関心は科学教育に戻ってきました。 1980 年代後半から、彼女はスタンフォード線形加速器センター (SLAC) で科学教育のアウトリーチ活動を主導し、後に全米研究評議会の科学教育委員会の議長を務め、次世代科学基準につながるフレームワークを開発しました。 クォンタ マガジン 昨年サンフランシスコで開催された国際教師科学者パートナーシップ会議でクインに追いつきました.会話の編集および要約版が続きます。
QUANTA MAGAZINE:1960 年代に素粒子物理学の分野に足を踏み入れたときはどうでしたか?
HELEN QUINN:とても刺激的な時間でした。私たちが現在標準モデルと呼んでいるものは形になり始めたばかりで、SLAC はスタンフォードで構築されたばかりでした。実際、私が素粒子物理学者になったのは、私の周りに科学に夢中な人が多かったからでしょう。しかし、私は「私は物理学者になるつもりです。それが私がやりたいことです。」それについてもっと学ぶにつれて、それは私に少し成長しました.
あなたは 1 年間、生徒に教えていました。
私は博士号を取得しました。 4年で、注目された面白い作品でした。大学院在学中に結婚。私の夫は別の物理学者で、私たちはドイツでポスドクを取りました。戻ってきたとき、夫はタフツ大学の教員職のオファーを受けていたので、私はこう言いました。 」しかし、仕事が見つかりませんでした。
「よし、戻って教師になろう」と思い、タフツ大学で教育コースを受講し、生徒に教えました。
その後、何が起こったのですか?
学生指導を行っていた学期中、たまたま大学院時代の友人の 1 人である Joel Primack に出会いました。彼は当時ハーバード大学のジュニア フェローでした。いつかハーバード？」その瞬間、標準モデルの開発にとって本当に基礎的な研究が行われました。 Gerard 't Hooft と Martinus Veltman [1999 年のノーベル物理学賞を共有] は、標準モデルの根底にあるゲージ理論の数学を計算する方法を提供しました。そこで、私は友人であり、ハーバード大学のもう 1 人のジュニア ファカルティ メンバーである Tom Appelquist と一緒に、その方法をワンループ計算と呼ばれるものに適用する作業を始めました。
標準モデル以前は、弱い相互作用理論に問題がありました。 1 次の計算はできましたが、次の次数 (1 ループの計算) は無限大でした。そのため、理論は明確に定義されておらず、安定していませんでした。新しい理論を使用して、弱い相互作用の最初の有限ワンループ計算を行いました。その時点で、これが教え以上のものに私を惹きつけていることに気づきました.
教えるのが嫌いだった？
私は教えが大好きでした。校長の自習室と高校の知的な雰囲気が大嫌いでした。したがって、基本的に標準モデルの開発の始まりであったのは、私の分野、物理学の私の関心分野で直接起こっている本当に刺激的な何かの知的引き寄せであったのと同じくらい私を先延ばしにしたのは教えではありませんでした.断ることができなかったチャンスでした。
キャリアの後半で、なぜ科学教育を正そうとすることに関わったのですか?
全米科学アカデミーの会員に選出された後、私は教育アウトリーチの仕事をしていたので、科学教育委員会に招待されました。より広く科学教育に携わることができるこの機会は魅力的でしたが、それ以上に、教育と学習について興味深いことを学ぶ機会でした。科学者として、何の研究もせずに何かを知っていると思っているなら、あなたはおそらく知らないでしょう。そこで私は、「科学を教える上で何が効果的かを誰が理解しているでしょうか?」と言いました。
「Taking Science to School」という研究があり、私は学習を研究する人々との委員会の一員でした。私は彼らがどのように質問を研究したかを知ることができました:科学を教える上で最も効果的なものは何ですか?それが、学習に関する研究についての私の教育の始まりでした.
私にとっての課題は、部屋にいる他の人々が何について議論しているのかを理解することでした。その研究を始めたとき、私は物理学者で、彼らは教育研究者でした。彼らは口論していましたが、私は彼らが何について話しているのかわかりませんでした。私は歴史を知らなかったので、彼らの立場の違いを見分けることができませんでした.
その後、コモン コアが登場し、47 の州が数学と語学の共通基準を採用した後、ニューヨークのカーネギー コーポレーションが科学教育委員会に来て、「科学のためにもこれを行うべきだ」と述べました。多くの州が数学と国語で共通のことをしているなら、科学で共通のことを考えてみませんか?
あなたはその時までに科学教育委員会の議長を務めていました。科学教育のどの分野を改善する必要があると思いましたか?
一般的な結論は、私たちが開発した「K-12 科学教育のフレームワーク」に実際に具現化されています。つまり、学習を有意義なものにするためには、生徒を何かに参加させる必要があります。他の人が作成した知識を暗記するだけでは、移転可能な知識にはなりません。大きな問題は、適用できる知識です。
問題は、学習をどのように変えて、知識が学校の外で問題に取り組む方法にもっと統合されるようにするかということです.
これらの基準を策定する上で、あなたにとって最大の課題は何でしたか?
それを行うことの難しさと楽しさは、全員がさまざまな分野の専門知識を持っている人々のグループを集めて、他の人々が同意するような全員の専門知識に十分に基づいた共通の見解を考え出すことです。それを進めます。そして、フレームワークで成功したと思います。理科の教師は概して、私たちが提示する絵に熱心です。私が科学者と話すとき、彼らは概して科学をこのように説明することに熱心です。したがって、統合は機能しますが、それを達成するにはグループの努力が必要です。このようなグループの議長を務め、合意に達することは困難ですが、やりがいのあるプロセスです。
そして、ある意味で、フレームワークから出てきた共通の見解は、次世代科学基準になりました.
標準はフレームワークに基づいており、フレームワークを読んでその意図を理解するのに役立ちます。標準は、その性質上、断片的な知識です。基準とは、生徒がそれを実行できるかどうかを判断できるものでなければなりません。
基本的に、基準は評価を作成するための基礎であり、教師やカリキュラム開発者のための一連の道しるべです。したがって、標準は実際には、より大きなビジョンを伝える方法ではありません。それらは、生徒が知っておく必要がある、または実行できるようにする必要があるすべての小さな断片であり、それ自体では意味がありません。それらがより大きなビジョンに基づいて構築されていない限り、またそのビジョンが何であるかをある程度理解していない限り、標準を読むのは混乱を招きます.
つまり、フレームワークはビジョンです。
フレームワークはビジョンです。基準は、地面にある杭のセットです。生徒が 3 年生でこれを行うことができれば、生徒が 5 年生でそれを行うことができれば、生徒が 12 年生でそれを行うことができれば、生徒は十分な科学を学んだことになります。
あなたは、次世代科学基準を 3 次元の科学学習と表現しています。それはどういう意味ですか?
私が言いたいのは、科学を学ぶためには、科学の分野から核となる考えを学ばなければならないということです。 [物理科学では、これらのアイデアには、物質とその相互作用、運動と安定性、エネルギーが含まれます。]しかし、これらのアイデアがどのように到達したか、科学者が何をしているか、科学の実践、工学の実践の両方を学ぶ必要があります。科学の性質を理解し、それらの実践に従事して学習を自分のものにするためです。それは科学学習の二次元です。そして最後に、第 3 の次元は、どこに向かっているのかを知り、新しい問題を検討するときにどのような質問をするべきかを知るために必要な、いくつかの大きな概念があるということです。科学における説明は原因と結果のメカニズムに関するものである、あるいは、そのメカニズムを解読するためには、現象が発生するシステムを定義してモデルを作成することが有用である、などの概念です。そして、これらの大きな概念は、ほとんどの場合、教えられていません。学生は、物事を何度も繰り返すことの副作用として、それらを取得することが期待されています.
そして、あなたはその 3 番目の次元を「クロスカッティング」と呼んでいます。これは、さまざまな分野を横断しているという意味ですか?
右。これらは、物理学、化学、生物学、地球科学、またはその他の科学分野に関係なく適用される概念です。これらは、問題を調べるのに役立つレンズです。
学生が分野横断的な概念と科学のプロセスを学んだかどうかを評価するのは難しくありませんか?
実際、オーストラリアのクイーンズランド州や他の州はこれを行っています。州の評価の一部は外部試験ですが、その一部は教師によって採点される教室でのパフォーマンス評価です。まず第一に、このアプローチは教師を専門家として信頼します、 第二に、クロスチェックシステムがあります。外部テスト部分と教師によるクラス内部分の採点との間に不均衡がある場合、検査官が来て見ます。そのため、教師が専門的なシステムの一部となり、そのシステムを監視することを中心に開発された全体的な構造があります。
米国では、教師が関与しないドロップイン・ザ・スカイの外部テストのシステムを採用しています。これは実際には非常に非効率的なモデルです。なぜなら、教師は生徒について、ドロップイン テストで発見できるよりも多くのことを知っているからです。空から降ってくる評価は、安価で、機械によって採点されるように設計されています。それは非常に限られています。ほとんどの場合、記憶した内容をテストするだけです。そして、学生がこれらのテストで高得点を取ることができるように設計された教育システム全体を持つことは、逆効果です.それはすべての間違った行動を教室に追いやる.したがって、学生がこれらの新しい 3 次元基準を達成しているかどうかをテストし、より生産的であることがわかっている教育と学習の行動を推進するために、新しいタイプのテスト タスクが必要です。
基準ができた今、何に焦点を当てていますか?
科学教育委員会の任期が満了したため、その特定のプラットフォームで仕事をすることはできなくなりました。私は招待された場所に行って講演を行い、旗を振って郡レベルまたは州レベルで基準とは何か、なぜそれらが開発されたのかについて話し、人々がそれらを実装する方法を理解できるようにします.
教師と話すとき、科学を生徒にとってより興味深くするために、どのようなアドバイスをしますか?
2 つのことがあります。1 つ目は、観察可能な出来事や現象に関する学習を構築することです。そして第二に、生徒に答えを与える前に、質問に参加してもらいます。知りたいと思う理由がないことを誰かに言われた場合よりも、質問がある場合の方が、私たちは皆、物事にはるかに興味を持ちます。
エンドゲームは?
教養のある人が欲しい。コミュニティの問題を見て、問題の一部である科学について科学者のように考えることができる市民を求めています。高学歴の家庭の出身であるかどうかにかかわらず、雇用主が求める能力を備えた高校や大学の卒業生を求めています。雇用主が求めているのは、問題に取り組み、解決できる人材であってほしいということです。彼らは、あなたがチームで働けるようになってほしいと思っています。何らかの情報を与えられ、それを解釈して使用する。 「これはあなたが明日することです」と言われる必要はありません。そして、これらすべてのことには、言われたことを繰り返すだけでなく、それ以上の何かが必要です.それが私が行くところです。これは大きな公平性の問題だと思います。
