Mekanika kuantum: komponen sistemik dari paradigma fisika

modern(Pandora Hadzidaki, George Kalkanis† and Dimitrios Stavrou

University of Athens, Pedagogical Department PE, Athens, Greece)

oleh:Eko Nugroho Yuliono/04025120

Matkasroni/04025120Wuryanto Puji Siswoyo/0402512079

PRODI PENDIDIKAN IPA (FISIKA)-PPs-UNNES

• Abad ke-20 ditandai dengan prevalensi dari sudut pandang radikal ilmiah baru untuk fenomena fisik pengembangan mekanika kuantum (QM) membentuk pandangan baru karena memperkenalkan asumsi dasar dan gambaran yang memberikan cara yang sama sekali baru berpikir tentang dunia.

• Pendidikan fisika harus memenuhi kebutuhan hari ini untuk pendekatan kualitatif ke QM pandangan dunia

keunggulan pendekatan kualitatif ini(i) mungkin mencegah pengenalan materi fisika

modern dengan cara yang memprovokasi kesalahpahaman yang serius,

(ii) mungkin memungkinkan siswa yang tidak bersedia untuk menghadiri khusus pelatihan ilmu untuk mencapai ide-ide inti teori yang memperkenalkan modifikasi radikal menjadi manusia siswa berpikir dan

(iii) dapat mengakibatkan membentuk gambaran yang terpadu dari mikroskopis dan makroskopis fenomena, kompatibel dengan yang ilmiah.

Motivasi dan data

• berdasarkan fakta: menunjukkan bahwa kesalahpahaman utama mereka tampaknya hasil pre-/inuniversity mereka instruksi tradisional, yang memprovokasi tumpang tindih atau pencampuran-up dari konseptual kerangka fisika klasik (CP) dan QM dan yang menetapkan pandangan deterministik yang berasal dari fisika Newton.

Solusi---->menciptakan model pembelajaran berdasarkan tempat yang memenuhi penerimaan hampir umum di daerah ilmu kognitif dan pada proses penelitian yang mendalam menjadi dua bidang paralel: bidang sejarah dan filsafat ilmu dan bidang modern teknologi

Asumsi utama untuk Proses Pembelajaran• (A) Belajar adalah pencarian makna. Oleh karena itu, proses

pembelajaran harus dimulai dengan peserta didik sudah terbentuk mental kognitif struktur dalam rangka mencapai 'makna konstruksi '.

• (B) struktur kognitif awal peserta didik 'mungkin dibandingkan dengan akurat tetapi lebih atau kurang koheren 'ilmiah teori' karena mereka terdiri asumsi dan gambar yang menyediakan konteks penjelasan untuk berpikir tentang dunia. Akibatnya, proses instruksi harus menggantinya dengan struktur ilmiah konten yang memastikan konteks yang relevan.

• (C) Berdasarkan persepsi sensorik dan banyak menyebarkan keyakinan sosial, asumsi awal dan prasangka dari peserta didik sangat diadakan.

• (D) Proses pembelajaran harus mengantarkan peserta didik untuk 'membangun' baru mereka 'ilmiah kognitif struktur 'dengan cara radikal atau lemah rekonstruksi

Tesis epistemologis secara umum

A. Proses pendidikan harus berkomunikasi secara kontemporer -> 'paradigma ilmiah terpadu' yang meliputi: pertama, konten ilmiah, yaitu, tubuh pengetahuan diterima oleh komunitas ilmiah kontemporer dan, kedua, penyelidikan ilmiah, yaitu, metode dan kegiatan yang mengarah pada perolehan dan pengembangan ilmu pengetahuan pengetahuan.

B. Isi ilmiah adalah fokus utama dari instruksi. Ini membentuk pemahaman kita tentang alam atas dasar ilmu pengetahuan.

C. Sebuah desain yang memadai dari proses pendidikan harus secara akurat menentukan dasar karakteristik struktur ilmiah konten yang dimaksudkan untuk menggantikan struktur kognitif awal peserta didik atau yang membentuk Struktur-Target dari instruksi.

D. pendidikan 'bangunan' dari ilmiah konten harus didasarkan pada aspek-aspek dasar sifat ilmu pengetahuan dan akan dipengaruhi dengan sejarah ilmu pengetahuan. Seluruh struktur harus mempromosikan pemahaman tentang nilai / asumsi pengetahuan ilmiah dan proses dengan mana pengetahuan yang diciptakan dan dikembangkan

Tingkat realitas

• CP dan QM sebagai dua sistem konseptual benar-benar independen dan, pada saat yang sama, sistem ini berkaitan konseptual dengan cara seperti untuk membuat terlihat gambaran yang terpadu dari alam diterima oleh ilmu pengetahuan modern.

• Struktur isi ilmiah dalam CP dan QM adalah mengklasifikasikan fenomena fisik menjadi 'Tingkat Realitas' yang berbeda.

• Berikut analisis mengacu pada 'Newtonian Fisika Tingkat' (NPL) dan 'Quantum Fisika Tingkat' (QPL).

lanjutan analisis...

A. Setiap tingkat membentuk jaringan konseptual yang berbedaB. Hukum-hukum fisika adalah ekspresi matematika yang mewakili

hubungan yang mengikat bersama-sama konsep fisik ke sistemC. Setiap tingkat berisi hukum sekunder D. Teori setiap tingkat menyesuaikan benda-benda alam menjadi sifat

ontologi khususE. struktur konten ilmiah memungkinkan penjelasan mengurangi dalam

yang sama Tingkat RealitasF. mengurangi penjelasan tidak diperbolehkan antara tingkat yang

berbeda karena masing-masing membentuk jaringan konseptual, benar-benar independen dari yang lain, memaksakan pada konsep arti ditentukan dengan tepat.

G. tingkat realitas yang sesuai dengan yang modernT eori fisika mendefinisikan batas validitasdari tingkat lain

H. sistem konseptual dari tingkat yang berbedapada dasarnya tidak kompatibel hubungan merekamenjadi mungkin hanya melalui pemahamandari ' krisis proses ' yang menyebabkanditinggalkannya sistem konseptual tuadan penerimaan yang modern

Menghubungkan epistemologis dan persyaratan kognitif• struktur konseptual peserta didik mungkin disejajarkan

teori-teori ilmiah• asumsi berikut:

a) Dalam hal pengetahuan peserta didik menunjukkan pencampuran konsep dua paradigma QM dan CP

b) Selama peserta didik memperoleh cara baru 'Melihat' fenomena , mereka mungkin akan dapat menggunakan konsep-konsep baru untuk interpretasi masalah terkait lainnya dan untuk menambahkan informasi dengan cara yang konsisten dengan struktur konseptual baru

Desain dan sasaran instruksional prosesa)Sejumlah konsep QM seperti

elektron[ orbit , awan , orbital , shell ] , tingkat energi ,keadaan dasar dll, yang peserta didik telah belajar 'selama studi sekolah menengah mereka mungkin dicirikan sebagai ' konsep kompatibel ' , yang adalah konsep yang ketidaksesuaian Status ontologis benar konsepsi awal siswa

b) perilaku benda kuantum biasanya diinterpretasikan dengan cara Newtonian /cara deterministik berpikir

Alat Instruksional

• untuk mencapai kualitatif pendekatan ke konten ilmiah, kami memutuskan untuk mendukung seluruh tugas dengan menggambar pada instruksional alat dari dua bidang paralel:

a.bidang sejarah dan filsafat ilmu, yang dapat memberikan topik utama terhubung dengan periode 'krisis'. Topik ini memiliki potensi untuk mengasosiasikan konten ilmiah dengan masalah nyata yang melahirkan itu

b.Bidang teknologi modern , yang dapat memberikan representasi mikroskopis fenomena yang mungkin menggantikan satu hilang Pengalaman sensorik dari 'kuantum dunia

Implementasi empiris

• model pembelajaran ini tujuannya adalah rekonstruksi radikal awal peserta didik yang ditandai dengan pencampuran konsep dua paradigma

• Topik kunci yang dipilih:

1.Sebagai model perwakilan kompetitif paradigma: (i) Model semi klasik Bohr dan (ii) model atom diterima oleh yang modern fisika.

2.Sebagai meliputi hukum CPL dan QML yang Hukum Newton dan HUP masing-masing.

Langkah permodelan

• Langkah-langkah yang berurutan dari proposal tujuan pengajaran untuk memimpin peserta didik untuk membangun pengetahuan mereka sendiri dengan mengikuti jalur penalaran yang berbeda yang hukum meliputi memaksakan. Presentasi dan analisis Bohr model atom: di layar PC tetap orbit elektron, diramalkan model Bohr, adalah disajikan. Bohr mengadopsi bukti Newton untuk Sistem planet Kepler yang ia disisipkan hipotesis sewenang-wenang momentum sudut kuantisasi.

• Dengan demikian, • (i) persamaan Newtonian gerak dapat

ditulis, • (ii) kita dapat mendefinisikan, di saat yang

sama, posisi dan momentum elektron, yaitu, kita dapat mendefinisikan keadaan klasik dari sistem,

• (iii) kita dapat memprediksi orbit elektron, perilaku masa depan adalah satu arah didefinisikan

• Presentasi (simulasi) dan analisis dari atom hidrogen '1 s 'orbital: pada PC menyaring kemungkinan posisi di mana elektron mungkin terdeteksi disajikan. Elektron tampaknya muncul pada posisi acak.

• visualisasi menggambarkan fakta-fakta berikut:

• Ada batas untuk pengetahuan layak kami untuk obyek mikroskopis / system (HUP:ΔxΔp ≥ h).

• Kesan dari sejumlah terbatas dari posisi elektron mungkin bentuk gambar yang tidak memiliki struktur beton.

Sebuah evaljasi rekonstruksi yang lemah