中美大学生对量子力学概念理解的比较研究

发布时间：2020-09-01 15:31

　　 本文着眼于国际教育的对比研究,笔者主要对比了中美学生在量子力学概念上的理解存在哪些相同点与不同点。前期已有与力学概念(FCI)和电磁学概念(BEMA)相关的研究,这些研究表明中国学生对这两个内容相关知识点的理解对比美国学生,存在很大的优势。研究针对中国学生所表现出的这种优势的原因也作出了合理的猜想,其中中国学生在高中阶段接受了较高强度的训练是最为人们接受的一个解释。本次研究为了尝试排除该因素的影响,特意选择量子力学的概念作为研究内容。为了获得足够的样本数据,笔者分别在中国和美国选择了 5所大学,考虑到量子力学课程一般开设在本科三年级,本次研究主要的研究对象集中在中美的本科生身上。本文选择量子力学概念测试(QMS)作为测试量表,向中美一共10所大学约400多名本科生进行了问卷调查,通过对学生的得分进行数据分析,发现中美学生对量子力学概念理解存在差距,其中中国学生的优势不再。但在同层次院校的学生中,中国学生的表现比较稳定,美国学生则在得分上浮动较大。本研究选择一共9类知识点进行了调查,数据表示差异最多的三个内容是“哈密顿算符”、“束缚态与散射态”以及“定态与非定态”。通过多方面比较数据,笔者将分别选择一道题目分析中美学生对相关知识点理解的差异点与相同点。对“哈密顿算符”,中国学生对比美国学生发生知识迁移的人数更多,他们更容易将经典物理学中的某些结论迁移到量子力学领域。对“束缚态与离散态”,中国学生与美国学生错误认识比较接近,他们大多错在没有判断出粒子处在“束缚态”的必要条件之一是要求势阱底部的势能必须小于无穷远处的势能;而对另一个条件——形成“阱”,仍有少数中国学生认识不足。对“定态与非定态”,中美学生共有的主要问题有两个,一是认为粒子波函数会随时间变化最终稳定在基态,二是没有意识到如果粒子在新系统中不处于定态,那么它就不会因为在原来的系统中处于定态而最终也变为定态。犯第一类错误的中美学生差不多,犯第二类错误的中国学生比美国学生略多一些。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：G642;O413.1-4
【部分图文】：

华东师范大学硕士专业学位论文子力学概念测试得分的分布情况逡逑情况来看，中美学生所得的分数在分数线上均有较中美学生在ＱＭＳ得分情况的数据分布。图像的横坐生在ＱＭＳ中所得的分数，纵坐标表示得到某个分以图１为例，图１中最高的柱形表明约有８％的中国也是中国学生得分的众数。同理，图２中最高的柱形Ｓ中的得分为６分，即美国学生得分频率最高的是６１０％逡逑

【参考文献】

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本文编号：2809921