情境影响学生对经典与量子力学中不确定性来源的思考
物理教育
2023-10-26 v2
摘要
测量不确定度是本科实验课程中的一个重要主题。先前关于学生实验测量不确定度思考的研究主要关注入门级学生对数据收集和解释的程序性推理。在本文中,我们将这一先前工作扩展至研究高年级学生在不同实验情境下对测量不确定性来源的思考,特别关注经典力学和量子力学情境。我们开发了一项调查,以探究学生在一般性问题“当您想到[经典/量子]力学中的测量不确定度时,会想到什么?”以及一系列具体实验情境中的思考,并通过知识片段的可及性与可用性视角来解释学生的回答。我们发现,在经典力学中,实验装置的局限性对学生最为可及;而在量子力学中,基础物理理论原理最为可及,即便在该理论并不相关的情境中也是如此。我们建议未来的研究探究专家认定哪些不确定性来源在哪些情境中相关,以及经典与量子情境下的教学如何帮助学生在这两类实验中调用恰当的不确定性来源。
引用
@article{arxiv.2306.14994,
title = {Context affects student thinking about sources of uncertainty in classical and quantum mechanics},
author = {Emily M. Stump and Matthew Dew and Gina Passante and N. G. Holmes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.14994},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 8 figures