ميلي دريسلهاوس.. ملكة الكربون

عندما توفيت ميلدريد سبيواك دريسلهاوس في فبراير 2017، تركت وراءها إرثًا لا يمحى. كانت “ملكة الكربون” رائدة في الدراسة الفيزيائية للعنصر السادس قبل فترة طويلة من الاهتمام الشديد الذي اجتذبته الفوليرين والأنابيب النانوية. وعندما ظهرت مركبات الكربون الغريبة هذه على الساحة، أصبحت خبيرة رائدة عالميًا فيها، وشاركت في تأليف الكتاب المدرسي القياسي. وقد ضمن عملها الأساسي أنه عندما قام أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف بعزل الجرافين وتحديد خصائصه، كانا مرشحين لجائزة نوبل لعام 2010.

ميلي دريسلهاوس والدفاع عن المرأة

اكتسبت ميلي دريسلهاوس أيضًا شهرة كبيرة في الدفاع عن المرأة في العلوم. كانت أول امرأة يتم تعيينها أستاذة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وكانت رائدة في الأدوار القيادية للنساء في العديد من الجمعيات والمنظمات المهنية التي تنتمي إليها. أركز هنا على جانب أقل شهرة (رغم أنه ليس أقل جدارة بالملاحظة) من إرثها: تأثيرها كمعلمة.

كثيراً ما تتميز مناهج الفيزياء بمقرر دراسي وحشي متعمد يهدف إلى ردع الطلاب الذين يفتقرون إلى الاستعداد الرياضي ولا يستطيعون اكتسابه بالسرعة الكافية. هذه الممارسة، وهي إرث من الدورات الدراسية التي تم الاشتراك فيها بشكل مفرط في حقبة الحرب الباردة، ليس لديها الكثير مما يمكن التوصية به في عصر تكافح فيه برامج الفيزياء لمواكبة معدلات الالتحاق الأكبر في علم الأحياء.

لقد امتلأت فصول الفيزياء المرتفعة بالطلاب خلال الحرب الباردة. استجاب معلمو الجامعات بالتراجع عن الإرشاد الفردي. لقد قاموا بتدريس فصول أكبر لتدريب الطلاب على التقنيات الرياضية، والتي يمكن تدريسها من خلال محاضرات كبيرة وتقييمها بشكل مباشر من خلال الاختبارات الكتابية. سيتعين على الطلاب تطوير مهاراتهم الرياضية بسرعة، مع القليل من الإشراف المباشر، أو المخاطرة بالضياع.

في ذروة موقف الصمت والحساب، طور دريسلهاوس طريقة لتدريس الفيزياء كانت داعمة وشاملة في حين لا تزال متطلبة وصارمة. يتذكرها المحاربون القدامى في دورة نظرية الحالة الصلبة التي قدمتها دريسلهاوس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كنموذج للوضوح، وعشرات درجات الدكتوراه وعدد لا يحصى من الطلاب الزائرين الذين أشرفت عليهم تتحدث عن ثمر فلسفتها التعليمية.

ميلي دريسلهاوس معلمة ومتعلمة رائعة

أصبحت دريسلهاوس معلمة رائعة جزئيًا لأنها كانت متعلمة رائعة. لقد نسبت الفضل إلى المتاحف في تحويلها إلى عالمة. لقد نشأت في مدينة نيويورك، حيث سمح المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي، ومتحف متروبوليتان للفنون، وغيرهما بالدخول المجاني، وكان بإمكان المراهقة المتحمسة أن تنطلق بينهم في مترو الأنفاق في رحلة بالنيكل، بالمال الذي كانت تنفقه. د حصل على العمل في مصنع للسحابات. لقد تسللت أيضًا عبر كشك التذاكر في Hayden Planetarium مرارًا وتكرارًا، لتحفظ عروضها ومجموعاتها في الذاكرة.

خدمت الموارد العامة في نيويورك دريسلهاوس جيدًا مرة أخرى عندما حان الوقت لاختيار مدرسة ثانوية. لم يكن لدى مدرستها الابتدائية التي تعاني من نقص الموارد في برونكس سوى القليل من المعرفة حول كيفية توجيه الطلاب الموهوبين إلى مدارس المدينة الجاذبة للطلاب المتفوقين، لكن شقيقها الأكبر، الذي التحق بمدرسة برونكس الثانوية للعلوم، جعلها تدرك الفرصة المتاحة لها الفتيات للتقدم إلى مدرسة Hunter College الثانوية. يتذكر دريسلهاوس قائلاً: “لقد كتبت بعيدًا للحصول على معلومات وحصلت على بعض الاختبارات القديمة ونظرت إليها”. “لم أكن أعرف ما هو أي شيء. لم أتمكن حتى من فهم اللغة في هذه الامتحانات؛ كان مثل عالم آخر. لكن نيويورك لديها مكتبات جيدة جدًا… لقد قمت بمراجعة الكتب وبدأت العمل، واكتشفت كيفية حل كل هذه المشكلات. لقد قدمت الامتحان، ودخلت المدرسة”.

عندما روت دريسلهاوس هذه القصة، لم تؤكد على مبادرتها المثيرة للإعجاب. وبدلاً من ذلك، فكرت في أهمية تلك المؤسسات للسماح لها بالازدهار. وهذا التركيز على الموارد الداعمة من شأنه أن يوجه عملها كمعلمة بشكل مباشر.

تصميم الدورة

توفر مجموعة من الملاحظات الدراسية من عام 1972 نظرة ثاقبة مهمة حول كيفية تقديم دريسلهاوس لنظرية المواد الصلبة. اعتمدت مقرراتها الدراسية مقدمة تشارلز كيتل لفيزياء الحالة الصلبة ككتابها المدرسي الرئيسي. ظهر هذا الكتاب لأول مرة في عام 1955، وهو ما يعكس التأثير التطبيقي القوي الذي اتخذته فيزياء الحالة الصلبة بعد الحرب العالمية الثانية. وفي هذا الصدد، فقد تناقض مع المعيار السابق، نظرية فريدريك سيتز الحديثة للمواد الصلبة . وكما يتذكر جون ج. هوبفيلد عن تدريبه في جامعة كورنيل في خمسينيات القرن العشرين، فإن عرض كيتل «تركك (باعتبارك مُنظِّرًا) دون أي فكرة عن المكان الذي تبدأ منه في تطوير فهم أعمق لأي من الموضوعات التي تمت تغطيتها». عالج دريسيلهاوس أوجه القصور هذه من خلال استكمال كتاب كيتل بـ 302 صفحة من الملاحظات المكتوبة بخط اليد والمنسوخة.

تبدأ الملاحظات بعرض منهجي للبنية البلورية وديناميكيات الشبكة قبل أن تؤدي إلى عرض تفصيلي للحالات الإلكترونية للمواد الصلبة، والتي ركزت عليها الدورة لأنه “بالنسبة لمعظم التطبيقات العملية للمواد الصلبة في تطورنا التكنولوجي، فمن المحتمل أن يكون ذلك هو الخصائص الإلكترونية التي تحظى بأكبر قدر من الاهتمام.

يبدأ كل قسم بوصف نوعي للظواهر قيد التحقيق، وعادةً ما يكون ذلك مع بعض الإشارة إلى التقنيات التجريبية ذات الصلة. تبنى دريسلهاوس الأسلوب البصري الموجود في مبادئ نظرية المواد الصلبة لجون زيمان وأعاد إنتاج العديد من شخصياته. تم نقل النظرية الحديثة للمواد الصلبة ، وغيرها من الكتب التي اتخذت نهجًا أكثر تجريدًا، إلى قسم “المراجع الأخرى المقترحة”.

إن تذكر دريسلهاوس للدور الذي لعبته هذه الدورة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يستحق الاقتباس مطولاً:

“كان لدينا متابعون من طلاب الهندسة الكهربائية وطلاب الفيزياء. وفي الآونة الأخيرة [منتصف السبعينيات]، جعلنا جميع المقررات الدراسية عبارة عن دورة مشتركة بين الفيزياء والهندسة الكهربائية. عندما جئت لأول مرة إلى المعهد في قسم الهندسة الكهربائية، كان هناك الكثير من العمل التطبيقي. ما كان يحتاج للمساعدة هو تدريس مقررات الحالة الصلبة الأساسية لأن هذه المقررات لم تكن تقام في قسم الفيزياء. وكان هذا مجالًا من مجالات قسم الفيزياء لم يتم التركيز عليه كثيرًا في ذلك الوقت. لذلك، كانت الدورات المتاحة في فيزياء المواد الصلبة غير كافية. لقد ساعدت في تنظيم دورات في تلك المجالات.”

كانت الحالة الصلبة في قسم الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا هي مجال اختصاص مجموعة جون كلارك سلاتر للحالة الصلبة والنظرية الجزيئية. باستخدام أحدث أجهزة الكمبيوتر لمحاولة إجراء حسابات مبدئية دقيقة بشكل متزايد للدوال الموجية للمواد الصلبة والجزيئات، طورت هذه المجموعة نوعًا من نظرية الحالة الصلبة المجردة للغاية بالنسبة لمعظم طلاب الهندسة الجامعيين. وفي صياغة دريسلهاوس الأكثر وضوحًا: “قامت مجموعة سلاتر بتدريس فيزياء سلاتر. لم يكن مهتمًا بطلاب الهندسة، ولم يكن مهتمًا بتعليمهم ما يحتاجون إلى معرفته لحل مشاكلهم. لذلك كانت هذه وظيفتي.” على الرغم من كونه مركزًا دوليًا لأبحاث فيزياء الحالة الصلبة، إلا أن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كان يعاني من ندرة في دورات الحالة الصلبة التي تلبي الاحتياجات العملية لطلاب الفيزياء والهندسة.

كان أتباع المنهج المجرد لفيزياء الحالة الصلبة، والذي دافع عنه سلاتر في قسم الفيزياء، قد حافظوا على علاقة غير مستقرة مع الفرع التطبيقي لهذا المجال منذ أن تم تأسيسه كمجال متميز للفيزياء في أواخر الأربعينيات. تم انتقال دريسلهاوس إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وسط هذا السياق.

كانت فيزياء الحالة الصلبة تكافح من أجل هويتها باعتبارها فرعًا من فروع الفيزياء؛ لقد تم تأسيسه لخلق تمثيل أكبر للباحثين التطبيقيين والصناعيين، لكن العديد من ممارسيه استمروا في النضال من أجل الاعتراف بهم كعلماء فيزياء أساسيين، وابتعدوا عن الأبعاد العملية للمجال. خلق هذا الدافع فرصة. إن رغبة دريسلهاوس في تقديم أحدث ما توصلت إليه نظرية الحالة الصلبة بطريقة تؤكد فائدتها للمهندسين والفيزيائيين ذوي التفكير العملي قد عالجت الشهية الكبيرة لمثل هذه الدورة بين طلاب معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

دعم التنوع

وإدراكًا لقوة البيئة المشجعة، شرع دريسلهاوس في تغيير المعهد بطرق خلقت موارد محيطة يمكن للأشخاص الموهوبين استغلالها. واستنادًا إلى تجاربها الخاصة كمتعلمة وحياتها العائلية، عكست هذه الجهود نموذجًا لتعليم الفيزياء لم يكن يتبعه سوى عدد قليل من الآخرين في ذلك الوقت.

ركز الكثير منها على احتياجات النساء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، اللاتي كن أقلية كبيرة. “كانت الطالبات القلائل لدينا يواجهن وقتًا عصيبًا حقًا. وكان معدل التسرب كبيرا جدا. لقد كانوا في الفصول الدراسية، وتعرضوا للمضايقات من قبل الطلاب والأساتذة. كان ردها هو تطوير الموارد المجتمعية.

“كان بإمكان جميع الطلاب الجامعيين الحضور إلى ندوتي، وكان لدينا ندوة توجيهية لمساعدتهم على كيفية التعامل مع كونهم الفتاة الوحيدة في الفصل وكيفية التعامل مع التحرش. كانوا يتلقون النصائح من الآخرين، حول كيفية تعاملهم مع مواقف معينة. ناقشنا الاستراتيجيات. كثير من الناس، يتذكرون ذلك، ويأتون إلي ويقولون كم كان ذلك مفيدًا في إكمال عملهم الجامعي هنا.

كما قدمت الندوة، التي شاركت في إدارتها مهندسة الطيران شيلا ويدنال، توجيهًا للهندسة، وغطت المهارات، وخاصة المهارات اليدوية، التي افترض العديد من المدربين أن الأولاد يكتسبونها كأمر طبيعي. أصبح هذا الجزء من الندوة شائعًا أيضًا لدى رجال معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذين وصلوا بشكل متزايد إلى المعهد دون مثل هذه الخلفيات النمطية. وتشير الأدلة المتناقلة إلى أن هذه التدخلات أحدثت فرقا؛ أبلغ المحاربون القدامى في الندوة Dresselhaus أنهم لعبوا دورًا فعالًا في إبقائهم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في المراحل الصعبة عندما فكروا في المغادرة.

تم تكييف هذه الإستراتيجية مع الظروف الخاصة التي واجهتها النساء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في السبعينيات، ولكنها عكست أيضًا النهج العام الذي اتبعه دريسلهاوس في صياغة بيئة تعليمية. ووصفت استيراد الاستراتيجيات من حياتها العائلية إلى تدريسها. شاهدت كيف تعاملت ابنتها مع الفتاة الوحيدة بين ثلاثة إخوة، وقد أبلغتها بتنفيذ هياكل الدعم للطالبات الجامعيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. كان هناك نهج مماثل يحكم كيفية إدارتها لمجموعتها البحثية. لقد أسست ممارسة يمكن اعتبارها الآن روتينية: اجتماعات جماعية منتظمة. لم تكن مثل هذه الاجتماعات شائعة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في ذلك الوقت، ولم تكن هذه الاجتماعات عادة اكتسبتها خلال أيام دراستها العليا، حيث ترك أسلوب عدم التدخل الذي اتبعه مشرفها الطلاب بقدر كبير من الاستقلال.

وبدلاً من ذلك، يتذكر دريسلهاوس قائلاً: “لقد تعلمت هذا من أطفالي، كيف أتعامل مع أسرتي. لدي أربعة أطفال، ويتعلمون الكثير من بعضهم البعض. فقلت: “حسنًا، يجب أن يكون الطلاب بنفس الطريقة.” إذا التقينا مرة واحدة في الأسبوع وتحدثنا عن شيء مثير للاهتمام كنا نقوم به من أجل نشر التقارير، فسوف يتعلم الآخرون عنه وسيساعدهم ذلك في وقت ما في حياتهم المهنية. لقد كانت فكرة جيدة. الجميع يفعل ذلك الآن، ولكن في ذلك الوقت لم يكن أحد يفعل ذلك.

قام دريسلهاوس بعد ذلك بتطبيق هذه الروح لبناء هياكل داعمة أخرى للطلاب، وخاصة للنساء في مجال العلوم. ساعدت في تأسيس مبادرة Rising Stars في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 2012، وهي ورشة عمل تجمع بين طالبات الدراسات العليا وطلاب ما بعد الدكتوراه المهتمين بالمهن الأكاديمية لتبادل خبراتهم والوصول إلى فرص التوجيه من أعضاء هيئة التدريس المعتمدين.

تأثير

يوضح نجاح دريسلهاوس التربوي أن النهج الحسابي الضيق المقترن بعقلية الغرق أو السباحة، على الرغم من أنه يعكس الظروف، لم يكن محددًا من قبلهم. استفاد دريسلهاوس من وفرة طلاب الفيزياء المتحمسين من خلال استخدام المجموعات لتشجيع تأثيرات التفاعل المثمر فيما بينهم. لقد تبنت منهجًا مرئيًا ومفاهيميًا لنظرية الحالة الصلبة التي سلطت الضوء على العلاقة بين الأسس والتطبيقات. ومن أجل مكافحة التحديات النفسية التي تفرضها ثقافة الغرق أو السباحة على الطلاب، وخاصة بين النساء، أدركت قيمة مشاركة المعرفة الضمنية، ومقارنة التجارب، وتعزيز الآثار المفيدة للمجتمع.

إن الطريقة التي وصلت بها دريسلهاوس إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والقضايا المتميزة التي شكلت مشهد علم أصول التدريس في الحالة الصلبة، والطرق التي تعاملت بها، تشير إلى طرق جديدة للتفكير حول تاريخ تدريس الفيزياء. كانت تطبيقات التدريس في كثير من الأحيان لا تقل أهمية عن أسس التدريس، وكان غرس ثقافة التعاون بين الطلاب في كثير من الأحيان لا يقل أهمية عن تعليمهم المنافسة.

وفي الوقت الذي تتعرض فيه المؤسسات الثقافية للتهديد بشكل متزايد، فإن طفولة دريسلهاوس هي بمثابة تذكير بأهمية الموارد العامة لرعاية المواهب. كان دريسلهاوس الشاب طفلًا موهوبًا ولديه دوافع ذاتية ومتواضعًا. قد يكون من المغري أن نقترح أنها تمكنت من الارتقاء بنفسها بقوتها – في الواقع، أظهرت نباهةً غير عادية. لكنها نشرته من خلال تسلق الدرجات القوية للبنية التحتية العامة، بما في ذلك المكتبات العامة في مدينة نيويورك، والمتاحف العامة، والمدارس العامة، ونظام النقل العام الذي يربط بينها.

وقالت في عام 1976: «أعلم أنه لا بد أن يكون هناك مئات الآلاف من الأشخاص، الذين كان بإمكانهم فعل الشيء نفسه، لو كانت الظروف مختلفة قليلاً بالنسبة لهم».