論文の概要: Promoting the transition to quantum thinking: development of a secondary school course for addressing knowledge revision, organization, and epistemological challenges

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00239v7
• Date: Sat, 3 Feb 2024 14:37:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-08 21:00:33.695570
• Title: Promoting the transition to quantum thinking: development of a secondary school course for addressing knowledge revision, organization, and epistemological challenges
• Title（参考訳）: 量子思考への転換を促進する--知識の再編成・組織化・認識論的課題に取り組む中等教育コースの開発
• Authors: Giacomo Zuccarini and Marisa Michelini
• Abstract要約: 本稿では,古典的知識の改訂に伴う課題に対処するために,中等教育における量子力学のコースの開発について述べる。 このコースは、古典力学から量子力学への遷移における解析に依存する概念的変化に対する体系的なアプローチに基づいている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We describe the development of a course of quantum mechanics for secondary school designed to address the challenges related to the revision of classical knowledge, to the building of a well-organized knowledge structure on the discipline, and to the development of a plausible picture of the quantum world. The course is based on a systemic approach to conceptual change, which relies on its analysis in the transition from classical to quantum mechanics, and coordinates cognitive and epistemological aspects. We show how our approach drives the derivation of design principles, how these principles guide the development of the instructional sequence and of its strategies, how their implementation requires the blending of different research perspectives and learning systems. The first challenge is addressed through a path of revision of classical concepts and constructs which leverages prior knowledge according to the dynamics of each notion in theory change. The second by adopting a framework that promotes the construction of a unifying picture of quantum measurement across contexts. The third by designing the course around a modelling process that engages students in epistemic practices of the theoretical physicist, such as generating and/or running thought experiments, and mathematical modelling in a purely theoretical setting. All is aimed to help students accept the quantum description of the world as a plausible product of their own inquiry. This process is assisted by the discussion of the facets of the foundational debate that are triggered by each of the suggested interpretive choices, with the goal to promote an awareness of its cultural significance, of the limits the chosen stance, of the open issues. Data on the cycles of refinement illustrate how a set of activities have been made effective in addressing the challenges at a local level.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 古典的知識の改訂, 専門分野における組織化された知識構造の構築, 量子世界の可解な図像の開発などに関わる課題に対処するため, 中等教育における量子力学のコースの開発について述べる。 このコースは、古典力学から量子力学への移行における分析に依存し、認知的および認識論的側面を協調する概念変化に対する体系的アプローチに基づいている。 このアプローチが設計原則の導出を助長する方法,これらの原則が指導シーケンスの開発とその戦略をいかに導くか,それらの実装が異なる研究視点と学習システムのブレンドを必要とするかを示す。 第1の課題は、理論変化の各概念のダイナミクスに従って事前知識を活用する古典的概念と構成の修正の道を通して解決される。 2つ目は、コンテキストをまたいだ量子計測の統一図の構築を促進するフレームワークの採用である。 3つ目は、学生が理論物理学者のエピステマティックな実践、例えば思考実験の生成や実行、純粋に理論的な環境での数学的モデリングなどに関わるモデリングプロセスに関するコースを設計することである。 すべては、学生が自分の探究のもっともらしい産物として世界の量子的記述を受け入れるのを助けることを目的としている。 このプロセスは、提案された解釈的選択のそれぞれによって引き起こされる基礎的な議論の側面の議論に助けられ、その文化的重要性、選択された立場の制限、オープンな問題に対する認識を促進することを目的としている。 改良のサイクルに関するデータは、一連のアクティビティがローカルレベルでの課題にどのように効果的に対処されたかを示しています。

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