交互式可视化与仿真工具对量子物理学习的影响：一项眼动追踪研究的结果
物理教育
2023-02-14 v1
摘要
运用科学实践获取和使用信息是下一代科学标准的中心要素之一。尤其在量子技术教育中，运用此类实践的能力是促进学业成功与技术发展的关键技能。为帮助教育者设计有效教学，比较新手与专家的眼动可识别高效的信息提取与整合策略。本工作中，我们比较专家与新手在使用交互式仿真工具Quantum Composer解决量子物理问题时的注视行为，该工具通过多种外部表征（数值、方程、图形）显示信息。在两项推理任务中，我们发现元表征能力对成功使用仿真工具至关重要。注视行为分析揭示，对图形的视觉注意起主要作用，冗余数值信息被忽略。此外，在相关与无关区域的总停留时间可预测第二项任务的得分。因此，结果展示了新手使用仿真工具时遇到的困难，并基于专家注视行为为量子技术教育中如何设计有效教学提供了见解。
引用
@article{arxiv.2302.06286,
title = {The impact of an interactive visualization and simulation tool on learning quantum physics: Results of an eye-tracking study},
author = {Stefan Küchemann and Malte Ubben and David Dzsotjan and Sergey Mukhametov and Carrie A. Weidner and Linda Qerimi and Jochen Kuhn and Stefan Heusler and Jacob F. Sherson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.06286},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 8 Figures, 3 Tables