I lære som kvantefysiker

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "I lære som kvantefysiker"

Anne Brodersen
7 år siden
Visninger:

1 I lære som kvantefysiker Playful training of anyone for research Jacob Sherson AU ideas Center for Community Driven Research (CODER) AARHUS UNIVERSITET Gymnasielærerdag 22/1-2015

2 Videnskabelig udfordring 1: flyt atomer

3 Citizen science Time Dificulty level Skills 3

4 scienceathome.org Man vs Machine Man with scienceathome.org 4

5 Citizen science User derfined task 7 billion research leaders User innovation 7 billion research assistants Citizen science V2.0 Researcher derfined task Time Dificulty level Skills 5

6 Citizen science User derfined task 7 billion research leaders User innovation 7 billion research assistants Citizen science V2.0 Researcher derfined task Time Dificulty level Skills 6

Teaching modes Fun and engaging Main teaching hypotheses: Presenting the curriculum in a research relevant context increases the motivation to learn.

7 Teaching modes Fun and engaging Main teaching hypotheses: Presenting the curriculum in a research relevant context increases the motivation to learn. Game-based education activates and motivates "Most ibooks for school today are simply slightly improved normal books " High school, physics teacher Motivation for curriculum 7

8 studentresearcher, learning paths A generíc learning map Background info Perspective Level differentiation Personaliseret læring Our quantum physics learning map Status quo: ~80 learning slides ~20 games/interactive illustrations ~80,000 unique learning trajectories 8

9 Hvorfor gamificere uddannelse? To typer af elever Mastery: Vil blive så dygtig til et emne som overhovedet muligt. Læringsprocessen er vigtig Intrinsisk motivation Engagement Villighed til at tage chancer Performance : Ønsker at score højt på externe indikatorer for succes Karakteren er vigtig Extrinsisk motivation Eksamensangst Modvilje mod at tage chancer Computer spil Hvad er så den store forskel mellem typerne? Deres opfattelse af at fejle! En læringsproces vs stigmatisering Spillerne skal iterativt tilføje indhold/strategier ved at fejle gang på gang. 9

10 Videnskabelig udfordring 1: flyt atomer

11 Hvad har man brug for at vide? Hvad er en bølgefunktion Hvad er Bohrs specielle tilstande i en pincet af lys (Schr. ligning) Hvorfor skvulper et atom når man flytter på det Hvordan tager man energi ud af et skvulpende atom atom position Harmonisk oscillator 11

12 Hvad har man brug for at vide? Hvad er en bølgefunktion Hvad er Bohrs specielle tilstande i en pincet af lys (Schr. ligning) Hvorfor skvulper et atom når man flytter på det Hvordan tager man energi ud af et skvulpende atom atom position Harmonisk oscillator 12

13 Kvantefysik - målinger

14 Kvantefysik - målinger

15 Kvantefysik - målinger Intuitiv forståelse af bølgefunktion Areal under graf -> fortolkning Middelværdi x xp i i

16 Hvad har man brug for at vide? Hvad er en bølgefunktion Hvad er Bohrs specielle tilstande i en pincet af lys (Schr. ligning) Hvorfor skvulper et atom når man flytter på det Hvordan tager man energi ud af et skvulpende atom atom position Harmonisk oscillator 16

17 Kvantefysik stationære tilstande 17

18 Et godt eksempel 18

Gamified quantum mechanics (KM 2nd year course), March 2013 Replacement for theoretical exercises (TØ): Graphical excercises illustrating Eigenspectrum of

19 Gamified quantum mechanics (KM 2nd year course), March 2013 Replacement for theoretical exercises (TØ): Graphical excercises illustrating Eigenspectrum of various potentials Time evolution of superpositions of eigen states Wavepacket scattering Double well tunneling Pretest + post test demonstrated increase in learning 19

20 2 dårlige eksempler 20

Første resultater, Odsherred Feb. 2012 Især det konkurrencemæssige aspekt er virkeligt et scoop. Det er lige som om I udnytter den mest primale del af mennesket til at udføre videnskab.

21 Første resultater, Odsherred Feb Især det konkurrencemæssige aspekt er virkeligt et scoop. Det er lige som om I udnytter den mest primale del af mennesket til at udføre videnskab. I den normale undervisning beregner du det bare, hvorimod du i spillet får fornemmelsen af virkelig at udføre eksperimentet. Kvantefysik er pludselig meget mere håndgribelig nu, noget der ikke er et farligt monster du ikke kan forstå. Det burde være I enhver skole. Jeg synes I har fundet et super mix af tutorial spil og svære videnskabelige spil. 21

22 Seneste resultater, ASG Okt Har du lært fysik ved spil i undervisningen? Har forløbet med computerspillet givet dig større indblik i moderne kvantefysikforskning? 22

23 Hvad var forskellen??? Koblingen til kernepensum 23

24 Hvad har man brug for at vide? Hvad er en bølgefunktion Hvad er Bohrs specielle tilstande i en pincet af lys (Schr. ligning) Hvorfor skvulper et atom når man flytter på det Hvordan tager man energi ud af et skvulpende atom atom position Harmonisk oscillator 24

Aarhus Tech (3G), March-April 2013 focus on the concrete curriculum Timeline: Before start: pretest on basic quantum mechanics 20 hours block over 6 weeks including Initial motivational visit Group

25 Aarhus Tech (3G), March-April 2013 focus on the concrete curriculum Timeline: Before start: pretest on basic quantum mechanics 20 hours block over 6 weeks including Initial motivational visit Group rotation intervention featuring graphical illustrations Quantum computer playing session Directly after block: Questionaire w/ posttest + personlity test After 3 months: repeat posttest with questions concerning situational recollection (memory research) Measuring the wave function Quantum tunneling Pop-up questions with hints Stationary and nonstationary states Double-slit experiment 25

26 Fysik-rollespil, Aarhus Tech 2013 Simulatorer Eksperimentatorer Teoretikere 26

27 Klassisk eksempel: Harmonisk bevægelse Bevæg muren ifølge x o (t) Newtons 2. lov: x o (t) x(t) Øvelse: loddet skal bevæge sig ifølge: 27

28 Klassisk eksempel: Harmonisk bevægelse Bevæg muren med ifølge x o (t) Newtons 2. lov: x o (t) x(t) Øvelse: loddet skal bevæge sig ifølge: Hvad skal x o (t) være? 28

29 Experimentatorerne 29

30 Citizen science User derfined task 7 billion research leaders User innovation 7 billion research assistants Citizen science V2.0 Researcher derfined task Time Dificulty level Skills 30

31 Ny online platform, videregående kvant

32 Generalforestilling:online gymnasie forløb potentiel og kinetisk energi 32

33 Generalforestilling:online gymnasie forløb potentiel og kinetisk energi 33

Tværfaglig forskning Fysik Vi kan bruge jeres hjælp til Psykologi/entnografi: gruppedannelse, incitamentstruktur Didaktik Ole Eggers Bjælde, Design CSE af forløbet Medvirken i forløb (data)

34 Tværfaglig forskning Fysik Vi kan bruge jeres hjælp til Psykologi/entnografi: gruppedannelse, incitamentstruktur Didaktik Ole Eggers Bjælde, Design CSE af forløbet Medvirken i forløb (data) Kontakt til elever Andreas Lieberoth Dramaturgi: univers Thomas Rosendal Nielsen Andreas Roepstorff, Center for Functionally intregrative Neuroscience CODER Hjerneforskning, beslutningsprocesser 34

Relaterede dokumenter

Kan man omdanne undervisningen til et spil?

Kan man omdanne undervisningen til et spil? - Erfaringer fra VUC Storstrøm med at gøre undervisningssituationen til et spil samtidig med at kursisterne lærer ved selv at skabe spil. Charlotte Lærke Weitze,