一个交互式可视化和模拟工具对学习量子物理的影响：眼动研究结果
摘要：在获得和使用信息方面采用科学实践是下一代科学标准的核心要素之一。特别是在量子技术教育中，运用这样的实践能力是培养学术成功和技术发展的基本技能。为了帮助教育工作者设计有效的教学，通过比较新手和专家的眼动行为，可以识别出有效的信息提取和整合策略。在这项工作中，我们比较了专家和新手在使用交互式模拟工具Quantum Composer解决量子物理问题时的注视行为，该工具通过多个外部表征形式（数值、方程、图形）显示信息。在两个推理任务中，我们发现元代表能力对成功使用模拟工具至关重要。眼动行为分析表明，对图形的视觉关注起着重要作用，冗余的数值信息被忽略。此外，对相关区域和不相关区域的总停留时间对第二个任务的得分具有预测能力。因此，该研究结果展示了新手在使用模拟工具时遇到的困难，并为如何根据专家的眼动行为设计量子技术教育中的有效教学提供了见解。
作者：Stefan K"uchemann, Malte Ubben, David Dzsotjan, Sergey Mukhametov, Carrie A. Weidner, Linda Qerimi, Jochen Kuhn, Stefan Heusler, and Jacob F. Sherson
论文ID：2302.06286
分类：Physics Education
分类简称：physics.ed-ph
提交时间：2023-02-14