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　　物(wu)理教育研(yan)究是物(wu)理學(xue)的(de)(de)(de)一(yi)個新(xin)(xin)興(xing)領(ling)域(yu)，特別是量子物(wu)理方面的(de)(de)(de)教育研(yan)究，還(huan)處在方興(xing)未艾的(de)(de)(de)階段(duan)。中國科(ke)大物(wu)理學(xue)院的(de)(de)(de)涂(tu)濤(tao)副教授、李傳鋒教授、許金時教授和(he)郭光燦院士等老師組成的(de)(de)(de)團隊，及時的(de)(de)(de)關注和(he)進入到這一(yi)新(xin)(xin)興(xing)前沿領(ling)域(yu)。

　　物(wu)理(li)(li)教育研究領(ling)域有(you)(you)(you)一個(ge)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)研究方(fang)(fang)向：是從復雜性科學的(de)(de)(de)(de)視角進(jin)行分析。如果一個(ge)復雜的(de)(de)(de)(de)電路網絡(luo)(luo)有(you)(you)(you)很多個(ge)節(jie)點(dian)，不同(tong)節(jie)點(dian)之間或者有(you)(you)(you)連(lian)接(jie)，或者沒有(you)(you)(you)連(lian)接(jie)。只有(you)(you)(you)當(dang)這(zhe)些節(jie)點(dian)都能以(yi)一個(ge)連(lian)接(jie)串聯起來時(shi)，才(cai)(cai)(cai)達到(dao)所謂(wei)的(de)(de)(de)(de)渝(yu)滲(shen)閾(yu)值，整個(ge)電路網絡(luo)(luo)才(cai)(cai)(cai)導通。類似(si)的(de)(de)(de)(de)，一個(ge)學生的(de)(de)(de)(de)思(si)維(wei)神經網絡(luo)(luo)也包(bao)含不同(tong)的(de)(de)(de)(de)節(jie)點(dian)，這(zhe)些節(jie)點(dian)代(dai)表了特定(ding)物(wu)理(li)(li)領(ling)域中的(de)(de)(de)(de)不同(tong)知(zhi)識(shi)片段(duan)。只有(you)(you)(you)當(dang)所有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)知(zhi)識(shi)節(jie)點(dian)都以(yi)適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式通過(guo)一個(ge)正(zheng)確(que)關系相互連(lian)接(jie)時(shi)，學生的(de)(de)(de)(de)思(si)維(wei)流程才(cai)(cai)(cai)會達到(dao)一個(ge)渝(yu)滲(shen)閾(yu)值，這(zhe)時(shi)學生才(cai)(cai)(cai)能夠正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)掌握相關物(wu)理(li)(li)知(zhi)識(shi)，并正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)(de)處理(li)(li)相關物(wu)理(li)(li)問題。

(左圖是電路導通的渝滲模型(xing)，右圖是學生思維神經網絡(luo)的渝滲模型(xing)。它們都是一個復雜性網絡(luo)。)

　　中(zhong)國(guo)科(ke)大(da)的(de)(de)研究(jiu)團隊綜合(he)運用了(le)(le)上述研究(jiu)模型和方法，通過對(dui)物理(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)院6年時(shi)間周期、466名(ming)本(ben)(ben)(ben)科(ke)生的(de)(de)樣本(ben)(ben)(ben)數據的(de)(de)統(tong)計分析(xi)，研究(jiu)了(le)(le)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)生對(dui)于量子(zi)物理(li)中(zhong)Dirac函(han)數的(de)(de)思(si)維過程。發現(xian)了(le)(le)有(you)趣的(de)(de)思(si)維流程圖景：學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)生們會有(you)激活相關概念、構(gou)建方程式、執行解析(xi)計算、檢查各個(ge)步驟等思(si)維方式，并在(zai)三個(ge)關鍵節(jie)點上存在(zai)著推理(li)困難(nan)：(1) 難(nan)以(yi)建立位(wei)置本(ben)(ben)(ben)征態的(de)(de)正確(que)概念； (2) 難(nan)以(yi)建立連續譜(pu)本(ben)(ben)(ben)征函(han)數的(de)(de)正確(que)意義，(3) 難(nan)以(yi)處理(li)特殊的(de)(de)邊界(jie)條件和圖像。這(zhe)些(xie)(xie)發現(xian)不(bu)但為(wei)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)生對(dui)這(zhe)些(xie)(xie)量子(zi)物理(li)問題的(de)(de)思(si)維機制提(ti)供了(le)(le)深刻(ke)的(de)(de)認識，也為(wei)這(zhe)些(xie)(xie)量子(zi)物理(li)內容的(de)(de)教學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)提(ti)供了(le)(le)豐富的(de)(de)資源。因為(wei)如果(guo)幫助學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)生在(zai)這(zhe)些(xie)(xie)關鍵節(jie)點上解決困難(nan)，那(nei)么他們的(de)(de)知識將從一些(xie)(xie)不(bu)相干的(de)(de)小塊，從只(zhi)具有(you)局部(bu)聯通性(xing)，轉變為(wei)具有(you)全局聯通性(xing)，這(zhe)才是學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)生學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習(xi)的(de)(de)正確(que)方式。

　　這(zhe)一成果(guo)最近發表于物(wu)(wu)理教育研(yan)究(jiu)領域(yu)的頂尖(jian)期刊Physical Review-Physics Education Research上。三位審稿人(ren)都對(dui)該論文給予了高度評(ping)價：“The research study presented here has clear value to the PER community; I very much welcome a careful evaluation of teaching and instruction quantum physics, especially when it is done well as in the present paper.（這(zhe)里介紹的研(yan)究(jiu)對(dui)物(wu)(wu)理教育研(yan)究(jiu)界有明顯(xian)的價值；我非常歡迎對(dui)量子物(wu)(wu)理學(xue)的教學(xue)和指導進行仔細的評(ping)估，尤其是(shi)像(xiang)本文這(zhe)樣做得好的時候）”。

　　為縮短我(wo)國(guo)在物(wu)(wu)理教(jiao)(jiao)育研究領(ling)(ling)域(yu)與國(guo)際(ji)(ji)先(xian)進國(guo)家的差距，中(zhong)國(guo)物(wu)(wu)理學會一直(zhi)致力于(yu)推動我(wo)國(guo)在該研究領(ling)(ling)域(yu)的發(fa)展。中(zhong)國(guo)科(ke)大的團隊在國(guo)內(nei)率先(xian)取得了一系列突(tu)破，就(jiu)量子(zi)物(wu)(wu)理的教(jiao)(jiao)育研究中(zhong)薛定諤方程、本(ben)(ben)征態問題和Dirac函數，在本(ben)(ben)領(ling)(ling)域(yu)國(guo)際(ji)(ji)權(quan)威(wei)刊物(wu)(wu)上發(fa)表了多(duo)項成果(guo)，標志著我(wo)校在物(wu)(wu)理教(jiao)(jiao)育研究領(ling)(ling)域(yu)的重(zhong)要(yao)突(tu)破，在國(guo)內(nei)高等教(jiao)(jiao)育研究領(ling)(ling)域(yu)也具有重(zhong)要(yao)影響。