物理学 > 物理教育
[提交于 2025年8月29日
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标题: 基于项目的学习在入门量子计算课程中的应用:医学影像量子算法案例研究
标题: Project-Based Learning in Introductory Quantum Computing Courses: A Case Study on Quantum Algorithms for Medical Imaging
摘要: 量子计算引入了抽象概念和非直观行为,仅通过传统的讲授式教学,学生可能难以理解。 本文展示了如何利用基于项目的学习(PBL)来弥合这一差距。 这可以通过让学生参与一个结合量子计算与其兴趣领域的现实世界、跨学科任务来实现。 作为类似作业的一部分,我们研究了Harrow-Hassidim-Lloyd(HHL)算法在计算机断层扫描(CT)图像重建中的应用,并将其性能与经典的代数重建技术(ART)进行了基准测试。 通过在小规模问题上实施和分析这两种方法,我们获得了量子算法的实际经验,批判性地评估了它们的局限性,并培养了技术写作和研究技能。 这次经历表明,基于项目的学习不仅增强了概念理解,还鼓励学生通过研究、实施和反思深入接触新兴技术。 我们建议在入门级量子计算课程中整合类似的PBL模块。 如果要求学生撰写并提交一篇会议风格的论文,并得到不同领域教师的指导,该作业效果会更好。 在这样的跨学科课程中,现实世界的问题可以将抽象理论转化为有意义的学习体验,并更好地为学生未来在量子技术方面的进步做好准备。
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