物理学 > 物理教育
[提交于 2025年7月13日
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标题: 从研究到资源:评估学生在量子计算中的理解和技能
标题: From Research to Resources: Assessing Student Understanding and Skills in Quantum Computing
摘要: 量子计算(QC)这一革命性的新领域在产业、学术界和政府机构的研究和教育中持续获得关注。 在教育机构中,有大量针对不同学术层次的入门课程,表明对该领域的兴趣日益增长,并认识到其重要性。 一个关键但常被忽视的方面是开发基于研究的教材和教学方法,以有效地向跨学科的多样化学习者教授量子计算的复杂性。 在这一新兴的跨学科领域中,迫切需要对学习材料和教学方法的有效性进行实证研究。 我们在一个R1类机构进行了一项实证研究,使用了多案例研究方法。 我们将一项关于没有基于研究的微型教程的入门QC课程学生的案例研究,与一项关于使用基于研究的微型教程的QC课程学生的研究进行了比较。 我们比较了两门课程学生的优点和困难,讨论了两门课程学生的一般优点和困难,提出了微型教程的有效性,并讨论了它们可以如何修订。 两个班级的共同优势包括能够应用单量子比特和双量子比特门,倾向于使用狄拉克符号,并对归一化、概率和量子隐形传态有合理的定性理解。 两个班级的共同困难包括使用矩阵表示法、使用旋转门,以及回忆和定量分析表示量子隐形传态的电路的能力。
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