Students' Conceptual Difficulties in Quantum Mechanics: Potential Well Problems

Abstract

Bu çalışmada öğrencilerin kuantum mekaniğinin temel konularından olan bir boyutlu potansiyel kuyu problemleri ve tünelleyen parçacıkların olasıhk yoğunluklarıyla ilgili kavramsal zorlukları tespit edilmiştir. Bu amaçla bu çalışmanın araştırmacılardan biri tarafından çoktan seçmeli Kuantum Mekaniği Kavramsal Testi geliştirilmiş ve Türkiye’de üç farklı üniversitenin Fizik Eğitimi Anabilim Dah ve Fizik Bölümünde öğrenim gören ve 95 lisans ve 15 lisansüstü öğrencilerine uygulanmıştır. Ayrıca, bu kavramları öğrencilerin nasıl anladığıyla ilgili daha detaylı veri toplamak amacıyla seçilen beş lisans ve beş lisansüstü öğrencisiyle yarı yapılandırılmış öğrenci görüşmeleri yapılmıştır. Öğrencilerde yaygın olarak görülen klasik fiziğe dayalı düşünce biçiminden kaynaklanan anlama zorlukları tespit edilmiştir. Bu zorluklar, öğrencilerin potansiyel kuyu problemleri ve kuantum tünelleme kavranılanm anlamalarım geliştirmeye odaklanan öğretim stratejileri ile gözönüne alınmalıdır

Keywords

• Kavramsal test geliştirme, potansiyel kuyu problemleri, olasılık yoğunluğu, tünel olayı, kuantum mekaniği

References

1. Çataloğlu, E. (2002). Development and validation of an achievement test in introductory quantum mechanics: The quantum mechanics visualization instrument (QMVI).Unpublished doctoral dissertation, Pennsylvania State University, Pennsylvania.
2. Çataloğlu, E., & Robinett, R. W. (2002). Testing the development of student conceptual and visualization understanding in quantum mechanics through the undergraduate career. American Journal of Physics, 70(3), 238-251.
3. Faye, J. (2002). Copenhagen interpretation of quantum mechanics. [On-line] Available: http://plato.stanford.edu/entries/qm— copenhagen/
4. Hadzidaki, P., Kalkanis, G., & Stavrou, D. (2000). Quantum mechanics: A systematic component of the modern physics paradigm, Physics Education, 35, 386-392.
5. Ireson, G. (2000). The quantum understanding of pre—university physics students. Physics Education, 35(1), 15-21.
6. Jolly, P., Zollman, D., Rebello, N. S., & Dimitrova, A., (1998). Visualizing motion in potential wells. American Journal of Physics, 66(1), 57-63.
7. Krane, K. (1996). Modern physics. New York: John Wiley & Sons.
8. Maxwell, J. A. (1996). Qualitative research design: an interactive approach. London: Sage Publications.

9. Merzbacher, E. (1998). Quantum mechanics. New York: John Wiley & Sons.
10. Morgan, J.T. (2006). Investigating how students think about and learn quantum physics: An example form tunneling.
11. Unpublished doctoral dissertation, University of Maine, Maine. Morgan, J. T., Wittmann, M. C., & Thompson, J. R. (2004). Student understanding of tunneling in quantum mechanics:
12. Examining interview and survey results for clues to student reasoning. AIP Conference Proceedings, 720, 97-100. Müller, R., & Wiesner, H. (2002). Teaching quantum mechanics on an introductory level. American Journal of Physics, 70(3), 209.
13. Niedderer, H., & Bethge, T. (1995). Students’ conceptions in quantum physics. [On-line] Available at: www.idn.uni- bremen.de/pubslNiedderer/l995-AJP—TBHN.pdf
14. Nitko, A. J. (1996). Educational assessment of students. NJ: Prentice-Hall.
15. Penrose, R. (1989). The Emperor’s new mind. England: Oxford University Press.
16. Redish, E.,Wittmann, M. C., & Steinberg, R. (2000). AŞecting student reasoning in the context of quantum mechanics. [On
17. Line]. Available: http://perlnet.umephy.maine.edulresearch/tunnel2000guelph.pdf
18. Roussel, M. (1999). Redesigning the quantum mechanics curriculum to incorporate problem solving using a computer algebra system, Journal of Chemical Education, 76, 1373-1377.
19. Singh, C., Belloni, M., & Christian, W. (2006). Improving students’ understanding of quantum mechanics. Physics Today, (8), 43-49.
20. Styer, D. F. (1996). Common misconceptions regarding quantum mechanics. American Journal of Physics, 64, 31-34.
21. Stmad, J. (1981). Quantum physics for beginners. Physics Education, 16(2), 88-92.
22. Wittmann, M. C., & Morgan, J. T. (2004). Understanding data analysis from multiple viewpoints: An example from quantum tunneling. AIP Conference Proceedings, 720, 3-6.
23. Wittmann, M. C., Morgan, J. T., & Bao, L. (2005). Addressing student models of energy loss in quantum tunneling. European
24. Wittmann, & Steinberg, 2000). Bu nedenle, kuantum mekaniği derslerinde öğrencilerin bu konularda yaşadıkları kavramsal zorluklar göz önüne alınmalıdır.