On students' misunderstanding of the basic concepts of Quantum Mechanics: case of Algerian Universities

• Autores: Rabah Ladj, M. Oldache, C. E. Khiari, T. Belarbi
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 4, Nº. 2, 2010
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    A través de muchos años de enseñanza Mecánica Cuántica en universidades argelinas, hemos observado que los estudiantes enfrentan grandes obstáculos para comprender el significado de conceptos básicos de esta teoría, como el de función de onda, incertidumbre, el principio de superposición y el principio de complementariedad. Creemos que estos obstáculos aumentan debido a la influencia de los conceptos básicos de la Mecánica Clásica que los estudiantes han estudiado durante muchos años antes de estudiar la Mecánica Cuántica. Por ejemplo, en Mecánica Clásica, el concepto de onda y el concepto de corpúsculo se refieren a cosas diferentes, mientras que en la Mecánica Cuántica ambos conceptos se refieren a lo mismo, es decir, una "partícula cuántica". Con el fin de estudiar el problema, se presentó un cuestionario a los estudiantes de tercer año en cuestión (estudiantes universitarios de física) antes de que se estudiara el tema y después de estudiarlo. Notamos que estos estudiantes de tercer año habían tenido como una introducción, una discusión profunda sobre el significado de los conceptos mecánico cuánticos durante aproximadamente una hora y media a la semana durante un mes. Para comparar los resultados y mostrar la importancia de los aspectos epistemológicos y educativos, presentamos de nuevo el mismo cuestionario a los estudiantes de física de quinto año (licenciatura). Mencionamos que estos últimos aprendieron la Mecánica Cuántica, sin una introducción epistemológica de los conceptos básicos de la Mecánica Cuántica. Antes de dar nuestro análisis didáctico y epistemológico de los resultados, damos una breve reseña de un estudio didáctico previo relacionado con el tema realizado por otros autores. Se concluye dando algunas sugerencias que creemos que son necesarias en la enseñanza de la Mecánica Cuántica.

  • English

    Through many years of teaching Quantum Mechanics in Algerian universities, we have noticed that students face great obstacles in understanding the meaning of the basic concepts of this theory, such as the Wave Function, the Uncertainly Principle, the Superposition Principle and the Complementarity Principle. We believe that these obstacles rise due to the influence of basic concepts in Classical Mechanics which students studied for many years before studying Quantum Mechanics. For example, in Classical Mechanics, the concept of wave and the concept of corpuscle refer to different things, while in Quantum Mechanics both concepts refer to the same thing, namely a "quantum particle". In order to study the problem, a questionnaire sheet was presented to concerned students third-year (undergraduate physics students) before they studied the subject and after studying it. We note that these third-year students had had, as an introduction, a deep discussion of the meaning of quantum mechanical concepts for about one hour and a half a week during one month. To compare the results and show the importance of the epistemological and educational aspects, we presented again the same questionnaire to fifth-year physics students (B.Sc degree). We mention that the latter learned Quantum Mechanics without an epistemological introduction of the basic quantum mechanical concepts. Before giving our epistemological and didactical analysis of the results, we give a brief review of a previous didactical study related to the subject made by other authors. We conclude by giving some suggestions which we think are necessary in teaching Quantum Mechanics.