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동향

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양자물리학 교학연구 분야에서 새로운 성과 획득

2022-02-17 org.kosen.entty.User@208a89a2 코센2022(kosen2022)

분야

과학기술과 인문사회,물리학

발행기관

한중과학기술협력센터

발행일

2021.12.28

URL

http://kostec.re.kr/%ec%96%91%ec%9e%90%eb%ac%bc%eb%a6%ac%ed%95%99-%ea%b5%90%ed%95%99%ec%97%b0%ea%b5%ac-%eb%b6%84%ec%95%bc%ec%97%90%ec%84%9c-%ec%83%88%eb%a1%9c%ec%9a%b4-%ec%84%b1%ea%b3%bc-%ed%9a%8d%eb%93%9d/

 

중국과학기술대학교 연구팀은 데이터 통계를 중시하고 복잡성 과학의 관점에서 분석하는 G.Paris 및 실증적 조사를 중시하고 교육학의 관점에서 분석하는 C.Wieman, 두명의 노벨물리학 수상자를 대표로 하는 교육학의 관점에서 분석하는 연구 방법을 종합 이용하여 물리학대학에서 6년 동안 406명의 본과생을 대상으로 한 샘플 데이터를 통계 분석하여 양자물리학의 속박 상태와 산란 상태에 대한 학생들의 사유 흐름도를 연구했다.

비유적으로, 복잡한 전기 회로망에 많은 노드가 있으면 다양한 노드 간에 연결이 되거나 연결되지 않는다. 이러한 노드들이 모두 직렬 연결되어야만 소위 침투 임계값에 도달하고 전체 회로망이 도통한다. 유사하게, 학생들의 지식 기억도 다양한 노드를 포함하며 이러한 노드는 특정 물리학 분야의 다양한 지식 조각을 대표한다. 학생은 노드와 기타 노드 사이를 이러한 기념 간의 관계를 통해 연결해야 한다. 모든 지식 노드가 적절한 방식을 통해 올바른 관계로 상호 연결될 때 학생의 사고 과정은 침투 임계값의 도달하고 비로서 관련 물리 지식을 정확하게 파악하고 관련 물리적 문제를 처리할 수 있다.

해당 연구는 상술한 지식 모델을 이용하여 학생들이 양자 속박 상태와 산란 상태를 처리하는 문제를 연구하였다. 결과, 흥미로운 사유 그림을 발견했다. 학생들은 관련 개념을 활성화하고, 방정식을 구축하고, 해석 계산을 수행하고, 각 단계를 검사하는 등 사유 방식을 가지며 3개 핵심 노드에서 추론의 어려움이 존재한다. (1) 시간 의존 슈뢰딩거 방정식의 응용 정경을 구분하기 어렵다. (2) 에너지 상수값을 결정하는 의미를 이해하지 못한다. (3) 중첩 상태 조건을 정확하게 사용하지 못한다. 해당 발견은 학생들의 이러한 양자 물리학 문제에 대한 사유 메커니즘에 대해 핵심적인 파악을 제공할 뿐만 아니라 이러한 양자 물리학 내용의 교학을 위한 풍부한 자원을 제공한다. 학생들이 이러한 핵심 노드에서 어려움을 해결하도록 도와주면 지식을 서로 상관없은 작은 조각에서, 국부적 연통성에서 전체적 연통성으로 전환할 수 있으며 이 것이 정확한 학습 방법이다.

해당 연구 성과는 2021년 12월 14일에 국제학술지 “Physical Review-Physics Education Research”에 게재되었다.

학생들이 산란 상태 문제를 처리하는 사유 흐름도, 이는 복잡한 회로망으로 서로 다른 지식 노도의 사유 통로를 대표하며 그 크기는 상응한 확율과 임계값을 대표한다.

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