促进向量子思维的转变：面向知识修订、组织与认识论挑战的中学课程开发

我们描述了一门面向中学生的量子力学课程的开发过程，该课程旨在应对与经典知识修订、构建该学科组织良好的知识结构以及形成量子世界合理图景相关的挑战。该课程基于概念转变的系统方法，该方法依赖于从经典力学到量子力学转变中的分析，并协调认知与认识论方面。我们展示了我们的方法如何驱动设计原则的推导、这些原则如何指导教学序列及其策略的开发、它们的实施如何需要融合不同的研究视角与学习系统。第一个挑战通过一条经典概念与构念的修订路径来解决，该路径根据每个概念在理论变革中的动力学机制来利用先验知识。第二个挑战通过采用一个框架来解决，该框架促进跨语境构建量子测量的统一图景。第三个挑战通过将课程围绕一个建模过程来设计来解决，该过程使学生参与理论物理学家的认识实践，例如在纯理论环境中生成和/或运行思想实验以及数学建模。所有这一切旨在帮助学生接受世界的量子描述作为他们自身探究的合理产物。这一过程通过讨论由所提出的每种解释性选择引发的基础性辩论的各个方面来辅助，目标是促进对其文化意义、所选立场的局限以及开放性问题的意识。关于精炼周期的数据说明了若干活动如何在局部层面上有效地应对这些挑战。