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我实验室涂涛副教授等在物理教育研究领域取得突破

发布时间:2020-12-30

物理教育研究领域的工作大多集中在学生对于大学低年级课程(如经典力学、电磁学等)的学习情况。然而对于高年级物理课程,例如量子力学课程,这些方向的相关研究仍然是一个空白。

我实验室的涂涛副教授、李传锋教授、周宗权副教授和郭光灿院士等老师组成的团队,及时的关注和进入到这一新兴前沿领域。经过从2012年到2019年的6年长周期、和对物理学院481名本科生的大样本数据的定量研究,成功利用Activation-Construction-Execution-Reflection (ACER)的理论框架,分析学生对于量子力学课程的学习情况。研究发现学生在理解基本概念、应用相关数学工具解决问题时的思维过程可以分为4个阶段、8个步骤,特别在其中能量常数的确定和叠加态的表示上存在着推理的困难。并通过一系列定性研究,对于这些现象的规律不仅有了统计描述,而且提出了初步的基于overgeneralization and interference的机制模型和原因解释。

这一成果于12月21日在线发表于物理教育研究领域的顶尖期刊Physical Review-Physics Education Research上。四位审稿人都对该论文给予了高度评价:“这是量子力学教学研究的一个基石,具有重要意义”;“这是对量子力学教学研究的一个有价值的贡献,是重要的第一步”。

国际上,物理教育研究领域的发展历史很短。近年来,有一个标志性的事件:美国物理学会发布了《物理教育研究的声明》,宣布物理教育研究作为物理学的一个新兴分支领域的诞生,与传统的凝聚态物理、高能物理等地位平行。同时创立期刊Physical Review- Physics Education Research,专门发表物理教育研究领域的高水平论文,该期刊定位为权威的Physical Review系列期刊的一员。

该顶尖期刊每年发表论文不超过60篇,而创刊以来,中国大学发表的论文仅8篇。中国物理教育研究领域在科学研究方法和研究成果的呈现上与国际先进国家有较大差距,因此中国物理学会一直努力推动我国物理教育研究的发展,期望中国学者的研究成果能在该国际权威刊物上发表。这是本校、也是本省高校第一次在该顶尖期刊上发表论文,标志着本校在物理教育研究领域的重要突破,在国内教育研究领域具有重要影响。

论文链接:https://journals.aps.org/prper/abstract/10.1103/PhysRevPhysEducRes.16.020163


(物理学院、中科院量子信息重点实验室)