Khóa luận Xây dựng tài liệu tham khảo các kiến thức cơ học lượng tử cho học sinh trung học phổ thông

ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1.Mơ hình vật đen thường được dùng phòng thí nghiệm 16 Hình 2.2.Phổ bức xạ của vật đen ứng với các nhiệt độ khác 17 Hình 2.3.Các loại quang phổ 18 Hình 2.4.Hố thế chữ nhật vuông góc thành cao vô hạn bề rộng 𝑎 21 Hình 2.5.Rào thế bậc thang chiều cao 𝑉0 22 Hình 2.6.Đường cong thể hiện sự phụ thuộc vào nhiệt độ của nhiệt dung riêng của mạng tinh thể một số chất 33 Hình 2.7.Sự khác giữa các vùng lượng 35 Hình 2.8.Sự tạo ảnh phóng đại qua kính hiển vi quang học 37 Hình 2.9.Máy tính lượng tử của hãng D-wave 39 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1.Một số đặc điểm của hạt Pion 36 Bảng 3.1.Số liệu thống kê về đánh giá các kiến thức 41 Bảng 3.2.Điểm trung bình mức đợ phù hợp của kiến thức 42 Bảng 3.3.Số liệu thống kê về đánh giá tài liệu 43 Bảng 3.4.Điểm trung bình mức đợ khảo sát về tài liệu 44 iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I DANH MỤC HÌNH ẢNH II DANH MỤC BẢNG BIỂU III MỤC LỤC .IV PHẦN MỞ ĐẦU I Giới thiệu tổng quan II.Mục tiêu thực hiện của đề tài III.Giả thuyết khoa học IV.Đối tượng nghiên cứu V.Phạm vi nghiên cứu VI.Nhiệm vụ nghiên cứu VII.Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG XÂY DỰNG TÀI LIỆU KIẾN THỨC CƠ HỌC LƯỢNG TỬ CHO MÔN VẬT LÍ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1.Cơ sở xây dựng hệ thống kiến thức học lượng tử môn vật lí bậc trung học phổ thông 1.1.1 Một số đặc điểm về tâm lí học của học sinh trung học phổ thông 1.1.2 Công cụ toán học ở bậc trung học phổ thông 1.1.3 Một số kiến thức vật lí ở bậc trung học phổ thông 1.1.4 Đặc điểm kiến thức học lượng tử ở bậc trung học phổ thông 1.1.5 Các tiêu chí lựa chọn kiến thức tài liệu 10 1.2.Quy trình xây dựng hệ thống kiến thức học lượng tử cho môn vật lí bậc trung học phổ thông 10 1.2.1 Phân tích các đặc điểm của kiến thức vật lí bậc trung học phổ thông .10 1.2.2 Xác định mục tiêu chung của tài liệu 12 1.2.3 Xây dựng cấu trúc các nội dung kiến thức 13 1.2.4 Thiết kế nội dung chi tiết cho từng bài học 13 1.2.5 Thực hiện khảo sát, đánh giá 13 v CHƯƠNG NỘI DUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO KIẾN THỨC CƠ HỌC LƯỢNG TỬ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 14 2.1.Khái quát về học lượng tử 14 2.1.1 Khái niệm về học lượng tử .14 2.1.2 Các khái niệm 15 2.1.3 Các lí thuyết lượng tử 23 2.2.Các ứng dụng của học lượng tử 31 2.2.1 Giải thích sự phụ thuộc của nhiệt dung chất rắn vào nhiệt độ 32 2.2.2 Xây dựng lí thuyết để phân biệt kim loại, chất bán dẫn và điện môi 34 2.2.3 Tiên đoán hạt meson 35 2.2.4 Kính hiển vi quét xuyên hầm lượng tử (STM) 36 2.2.5 Máy tính lượng tử 38 CHƯƠNG KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ TÀI LIỆU THAM KHẢO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 40 3.1.Mục tiêu khảo sát, đánh giá 40 3.2.Phạm vi và đối tượng khảo sát, đánh giá 40 3.2.1 Phạm vi 40 3.2.2 Đối tượng .40 3.3.Tiến trình khảo sát, đánh giá 40 3.3.1 Lập phiếu khảo sát, đánh giá 40 3.3.2 Lấy ý kiến khảo sát, đánh giá 40 3.4.Kết khảo sát, đánh giá 40 3.4.1 Về nội dung kiến thức được truyền tải tài liệu tham khảo 40 3.4.2 Về đánh giá tổng quát tài liệu 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC PL1 Phụ Lục PL1 Phụ lục PL3 Phụ lục PL5 PHẦN MỞ ĐẦU I Giới thiệu tổng quan Thế giới chúng ta đã và trải qua bốn cuộc cách mạng công nghiệp lớn Các cuộc cách mạng công nghiệp này ít nhiều đều liên quan đến lĩnh vực vật lí Trong đó, vật lí hiện đại đã đóng góp một phần quan trọng cuộc cách mạng công nghiệp lần Thứ Tư Điều này đã một phần khẳng định rằng vật lí ngày càng mở rộng và ngày càng phát triển lớn mạnh, sâu vào đời sống thường ngày của người Điển hình máy tính lượng tử, một ứng dụng của vật lí hiện đại rất được quan tâm, được đánh giá là một “bước nhảy vọt” của công nghê thông tin thế kỉ XXI [5] Như vậy, các kiến thức vật lí hiện đại được người tập trung chú ý tới, đặc biệt là học lượng tử – kiến thức nền tảng cho vật lí hiện đại Chương trình học môn vật lí bậc trung học phổ thông hiện chỉ dừng lại ở việc cung cấp các kiến thức vật lí ở mức độ cổ điển Các kiến thức này đã được phát triển và được đưa vào giảng dạy từ rất nhiều năm trước Ngày nay, cùng với mạng xã hội và các thiết bị công nghê thông tin, học sinh có thể dễ dàng tiếp cận các kiến thức vật lí này Trong đó, các kiến thức vật lí hiện đại, cụ thể là học lượng tử rất được quan tâm vì có nhiều sản phẩm giải pháp hiện đại phục vụ đời sống khoa học kỹ thuật, tiêu biểu máy tính lượng tử, kính hiển vi quét xuyên hầm lượng tử, … Nhờ các lí thuyết học lượng tử mà chúng ta có thể hiểu giải thích rõ về quy luật, hiện tượng vật lí liên quan Đồng thời, lý thuyết giúp người hiểu biết về thế giới cuộc sống Nhìn chung, học lượng tử đóng một vai trò không nhỏ đối với khoa học kĩ thuật đời sống chương trình mơn Vật lí ở Việt Nam hiện tại vẫn chưa đề cập tới các kiến thức này Nên điều cấp thiết là phải giới thiệu được cho học sinh những kiến thức vật lí hiện đại, đặc biệt là học lượng tử, một cách đơn giản nhất để giúp học sinh vừa tiếp cận được những điều mới, vừa có thể tạo nên niềm yêu thích khoa học ở mỗi học sinh Việc truyền tải một số kiến thức vật lí hiện đại, bao gồm học lượng tử đã được nền giáo dục của nhiều quốc gia phát triển quan tâm Đã có nhiều công trình nghiên cứu để đưa học lượng tử đến gần với trẻ em, tiêu biểu cho các tác phẩm này gồm có “Quantum Mechanics for Babies” (tạm dịch: Cơ học lượng tử cho Trẻ nhỏ), “Quantum Computing for Babies” (tạm dịch: Điện toán lượng tử cho Trẻ nhỏ), “Quantum Entanglement for Babies” (tạm dịch: Vướn víu lượng tử cho Trẻ nhỏ) và nhiều sách khác của tác giả Chris Ferrie Trong đó, sách “Quantum Mechanics for Babies” chỉ đơn thuần giúp cho các bé biết rằng thế giới nguyên tử chuyển động liên tục Tác giả giới thiệu một cách hài hước, dễ hiểu với những hình vẽ minh hoạ để trẻ nhỏ có thể biết một phần nào đó về vật lí hiện đại Nhưng, kiến thức mà các tác phẩm này cung cấp chỉ dừng lại ở mức độ đơn giản, vì đối tượng nhắm đến là các em nhỏ Và hiện nay, chưa có một tài liệu để cung cấp kiến thức học lượng tử bậc trung học phổ thông Một cuộc khảo sát nhỏ được diễn để hỏi thăm ý kiến của học sinh giáo viên về sự mong muốn tài liệu (phiếu khảo sát được cung cấp ở phụ lục phụ lục 2), kết cho thấy học sinh có mong ḿn được tìm hiểu thêm ứng dụng liên quan đến học lượng tử, từ đó, em muốn đọc thêm tài liệu để có thể mở mang kiến thức Trước thực tế đó, việc xây dựng một tài liệu tham khảo về kiến thức vật lí hiện đại, cụ thể là học lượng tử là một điều cần thiết Do vậy, nghiên cứu này tập trung xây dựng nội dung cho tài liệu tham khảo về học lượng tử cho học sinh trung học phổ thông II Mục tiêu thực đề tài Xây dựng được một tài liệu tham khảo về học lượng tử ở mức độ cho học sinh trung học phổ thông III Giả thuyết khoa học Nếu chỉ sử dụng được các đặc điểm cần thiết của kiến thức học lượng tử cho học sinh Trung học Phở thơng sẽ xây dựng được tài liệu tham khảo về học lượng tử cho bậc Trung học Phổ thông một cách phù hợp với nhận thức của học sinh; góp phần cập nhật kiến thức vật lí hiện đại; cung cấp được mợt sớ ứng dụng đời sống khoa học kĩ thuật; vun đắp thêm niềm đam mê khoa học cho học sinh IV Đối tượng nghiên cứu Những kiến thức học lượng tử, các ứng dụng của học lượng tử và đặc điểm tâm lí, nhu cầu nhận thức của học sinh trung học phổ thông V Phạm vi nghiên cứu Địa bàn nghiên cứu: Học sinh, sinh viên giáo viên tḥc thành phớ Hồ Chí Minh Nợi dung nghiên cứu: Tâm lí học sinh, nợi dung kiến thức học lượng tử, ứng dụng học lượng tử VI Nhiệm vụ nghiên cứu − Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu các kiến thức học lượng tử và viết lại một cách đơn giản, dễ hiểu; sắp xếp theo một trình tự hợp lí, logic − Nhiệm vụ 2: Tìm hiểu sở xây dựng tài liệu tham khảo kiến thức (đặc điểm tâm sinh lí, công cụ toán, kiến thức vật lí) − Nhiệm vụ 3: Tìm hiểu cách xây dựng tài liệu tham khảo kiến thức (cơ sở, quy trình) − Nhiệm vụ 4: Viết tài liệu − Nhiệm vụ 5: Chỉnh sửa các sai sót Hoàn thiện sản phẩm − Nhiệm vụ 6: Khảo sát, đánh giá sản phẩm VII Phương pháp nghiên cứu − Phương pháp phân tích và tổng hợp lí thuyết − Phương phân loại hệ thống hoá lí thuyết − Phương phân tích và tổng hợp kinh nghiệm − Phương pháp kiểm tra, đánh giá CHƯƠNG XÂY DỰNG TÀI LIỆU KIẾN THỨC CƠ HỌC LƯỢNG TỬ CHO MÔN VẬT LÍ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1 CƠ SỞ XÂY DỰNG HỆ THỐNG KIẾN THỨC CƠ HỌC LƯỢNG TỬ MÔN VẬT LÍ BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1.1 Một số đặc điểm về tâm lí học của học sinh trung học phổ thông 1.1.1.1 Hoạt động học tập – hướng nghiệp của học sinh trung học phổ thông Hoạt động học tập - hướng nghiệp một hoạt động chủ đạo của học sinh trung học phổ thông Hoạt động rất quan trọng đối với em chi phới hầu hết đến sự hình thành phát triển nhân cách Ở tuổi này các em đã hình thành xu hướng nghề nghiệp Đây là một nét cấu tạo tâm lí mới của học sinh trung học phổ thông Nhờ có xu hướng nghề nghiệp mà học sinh có những đợng lực nhằm thúc đẩy thân em cớ gắng học tập tìm kiếm những phương pháp để rèn lụn thân Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn nghề của học sinh ý kiến của phụ huynh, khả tự đánh giá thân, tác động từ bạn bè, sự hướng dẫn của thầy cô giáo, … Chọn nghề một công việc có ý nghĩa cuộc đời của học sinh, đó, nhà trường, giáo viên phối hợp với phụ huynh học sinh để định hướng tốt cho em sau [4] Các ngành nghề liên quan đến vật lí nhiều đều phải học về học lượng tử Do đó, việc xây dựng tài liệu tham khảo về học lượng tử để giới thiệu cho học sinh một phần nào đó giúp các em đỡ bỡ ngỡ phải học môn giảng đường đại học, vun đắp thêm cho học sinh niềm đam mê khoa học, không ngừng tìm tịi mới 1.1.1.2 Hoạt đợng nhận thức của học sinh trung học phổ thông a Tri giác Ở lứa tuổi trung học phổ thông, tri giác đã phát triển nhiều Các em tri giác có chủ định, có mục đích hơn, vừa tri giác vừa suy xét Học sinh tri giác một vấn đề mới tự đặt câu hỏi “Học làm gì?”, “Có ý nghĩa gì với đời sống?”, “Có liên quan gì đến những cái mình đã học không?” [4] Do đó, việc xây dựng tài liệu tham khảo về học lượng tử sẽ dựa kiến thức vật lí mà các em đã được giới thiệu, thông qua đó nêu lên những ứng dụng thực tế để em cảm thấy kiến thức gần gũi với đời sớng hằng ngày [4] b Trí nhớ Cũng tri giác, việc ghi nhớ của học sinh trung học phổ thơng ghi nhớ có chủ định, phát triển mạnh mẽ và đóng vai trò rất quan trọng việc phát triển nhận thức của học sinh Ngoài ra, việc ghi nhớ có ý nghĩa ở lứa tuổi phát triển mạnh mẽ tạo nên tính logic, mang tính hệ thớng cao nhận thức của học sinh [4] Do đó, tài liệu về học lượng tử sẽ đưa những nợi dung chính, những nợi dung quan trọng và nhất của học lượng tử giới thiệu cho học sinh Ngoài ra, cách sắp xếp bố cục sẽ hợp lí để em có thể nhớ lâu Hệ thớng kiến thức học lượng tử sẽ đưa vào những hình ảnh minh hoạ để học sinh có thể hình dung được học dễ dàng c Tư Phát triển tư cho học sinh một những mục tiêu quan trọng của nền giáo dục hiện Việc phát triển tư cho học sinh, đặc biệt học sinh trung học phổ thông sẽ giúp học sinh phát triển hoàn thiện về nhận thức tạo niềm tin, sự tự tin cho em gặp một vấn đề mới cần được giải quyết Ở lứa tuổi trung học phổ thông, tư trừu tượng phát triển mạnh giữ vai trị quan trọng Ngồi ra, phẩm chất tư tính đợc lập, tính lập luận, tính phê phán, tính linh hoạt, … phát triển mạnh mẽ Hơn nữa, tư lí luận giúp em có thể giải quyết vấn đề học tập làm sở để có thể học tiếp ở bậc học cao hơn, hình thành thế giới quan khoa học ở thân em [4] Do đó, tài liệu học lượng tử sẽ được xây dựng tới ưu để có thể phát triển tư cho học sinh, từ đó hình thành thế giới quan khoa học cho em Tài liệu sẽ dựa kiến thức mà học sinh đã biết và dùng các phương pháp đối chiếu, so sánh, … để đưa kiến thức mới 1.1.2 Công cụ toán học ở bậc trung học phổ thông Toán học là một công cụ rất cần thiết cho bộ môn vật lí Toán học vừa là công cụ để có thể giải quyết những bài toán khó, mặt khác, toán học là một cách thể hiện về mặt kí hiệu của các định luật, định lí của vật lí Hiểu biết được ý nghĩa toán học sẽ giúp chúng ta hiểu sâu về vật lí từ đó hiểu được thế giới chúng ta nhiều Do vậy, toán học là một công cụ không thể thiếu cho việc xây dựng các kiến thức vật lí Ở Việt Nam, học sinh đã bước đầu làm quen với những số từ mẫu giáo, và việc học toán đã theo các em từ Tiểu học, đến hết bậc Trung học phổ thông Mỗi cấp bậc cung cấp cho các em các kiến thức toán học và càng nâng cao các bậc học khác Xét ở bậc trung học phổ thông, toán học đã tách thành ba mảng khác để các em có thể phân biệt được: Đại Số, Giải Tích và Hình học Các em được giới thiệu rất nhiều về các kiến thức toán học hàm số, đồ thị hàm số và các ý nghĩa của hàm số Các tính chất của hàm số tính liên tục, tính đồng biến, nghịch biến Hàm số mà các em đã được giới thiệu là một phần quan trọng của học lượng tử, các em cần các kiến thức này để có thể liên hệ với hàm sóng Ngoài ra, các em còn được học về đạo hàm, tích phân, vi phân, là những phần toán học quan trọng và rất hữu ích cho đời sống, vật lí nói riêng Hầu hết các toán tử vật lí ít nhiều đều liên quan đến đạo hàm của hàm số (toán tử xung lượng, toán tử moment động lượng, …) Do đó, các em đã có sở về các phép tính giải tích để phần nào hiểu biết rõ về học lượng tử Tính đến lớp 12, các em đã được làm quen đến số mũ, hàm e mũ và các công thức lượng giác Như vậy, nhìn chung, bậc trung học phổ thông đã cung cấp cho học sinh các công cụ cần thiết cho việc học vật lí ở mức độ Nhưng để có thể học tớt học lượng tử, em cần phải dùng đến công cụ tốn mới tốn tử Tốn tử mợt cơng cụ tốn khó dùng học sinh chưa được giới thiệu ở bậc trung học phổ thông Do đó, giới hạn của tài liệu tham khảo học 43 - Áp dụng cơng thức tính điểm trung bình 𝑠̅ của từng nội dung kiến thức: 𝑠̅ = 4A + 3B + 2C + D , 𝑁 (3.1) đó: A, B, C, D lần lượt số ý kiến chọn hoàn toàn phù hợp, phù hợp, phù hợp, không phù hợp N tổng số người thực hiện đánh giá - Đánh giá mức độ phù hợp của từng nội dung cứ vào giá trị điểm trung bình thang mức đợ: *Từ 0.0 đến cận 0.8: Hồn tồn khơng phù hợp *Từ 0.8 đến cận 1.6: Khơng phù hợp *Từ 1.6 đến cận 2.4: Bình thường *Từ 2.4 đến cận 3.2: Phù hợp *Từ 3.2 đến cận 4.0: Hoàn toàn phù hợp 3.4.1.2 Nhận xét Các nội dung kiến thức về học lượng tử được cung cấp tài liệu hầu hết theo đánh giá phù hợp với nhận thức của học sinh Trung học Phở thơng, nhiên vẫn cịn hai kiến thức về Phương trình Shcrodinger Các hiệu ứng lượng tử được đánh giá Bình thường Cũng có thể hiểu rằng những kiến thức khó của học lượng tử liên quan đến những cơng cụ tốn học phức tạp ở mức độ của học sinh Trung học Phở thơng vẫn chưa đủ khả để vận dụng được công cụ đó Về ứng dụng máy tính lượng tử được đánh giá hồn tồn phù hợp đới với học sinh một ứng dụng được giới khoa học bàn luận rất nhiều nên việc cung cấp một số thông tin về máy tính lượng tử cho học sinh biết thời điểm hiện tại một điều cần thiết 3.4.2 Về đánh giá tổng quát tài liệu 3.4.2.1 Các số liệu thống kê Các số liệu thống kê về đánh giá tổng quát tài liệu được thể hiện bảng 3.3 Bảng 3.3 Số liệu thống kê về đánh giá tài liệu 44 Tổng số người thực đánh giá: 17 người Hồn Khơng Đồng tồn có ý ý đồng ý kiến Tiêu chí Khơng đồng ý Hồn tồn khơng đồng ý Cung cấp được các lí thuyết 13 0 Cung cấp được các ứng dụng thực tiễn 11 0 Phù hợp với học sinh Hấp dẫn học sinh 10 0 Cần thiết cho chương trình Vật lí hiện 15 Dựa vào sớ liệu bảng 3.3 cách tính trung bình điểm xếp loại mức đợ, ta thu được bảng 3.4 Bảng 3.4 Điểm trung bình mức độ khảo sát về tài liệu Tổng số người thực đánh giá: 17 người Tiêu chí Điểm trung bình Mức đợ Cung cấp được các lí thút 3.1 Đồng ý Cung cấp được các ứng dụng thực tiễn 3.1 Đồng ý Phù hợp với học sinh 2.6 Đồng ý Hấp dẫn học sinh 2.5 Đồng ý Cần thiết cho chương trình Vật lí hiện 2.9 Đồng ý 3.4.2.2 Nhận xét 45 Tài liệu được đánh giá đã cung cấp được khơng những lí thuyết lượng tử mà cung cấp cho học sinh biết được ứng dụng thực tiễn của học lượng tử đời sống khoa học kĩ thuật Một số đánh giá cho biết rằng tài liệu phù hợp có thể gây nên hấp dẫn cho học sinh Tuy nhiên, một số đánh giá lại chưa dám khẳng định điều nhiều lí do, ví dụ chỉ mợt sớ học sinh có hứng thú với vật lí nói chung vật lí hiện đại nói riêng mới tìm đến đọc tài liệu Một số ý kiến khác lại cho rằng tài liệu nên giới thiệu cho sinh viên năm đầu năm hai chuyên ngành vật lí, cịn đới với học sinh khơng thích vật lí khó mà hấp dẫn được Tài liệu được đánh giá cần thiết cho chương trình Vật lí hiện Nhưng hỏi về tính khả thi sử dụng tài liệu trường học đánh giá viên đưa nhiều ý kiến Có thể kể đến có ý kiến cho rằng chỉ nên sử dụng tài liệu cho khối chuyên, trường chuyên nâng cao; nếu có đem vào dạy học nên tở chức thành chun đề hay giới thiệu mở rộng Một số ý kiến khác cho rằng việc khả thi hay khơng cịn tuỳ tḥc vào trường học, tuỳ thuộc vào giáo viên học sinh ở trường đó Và một số ý kiến vẫn cho rằng tài liệu chưa khả thi sử dụng trường học 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tài liệu tham khảo về học lượng tử cho học sinh bậc trung học phổ thông đưa những khái niệm lí thuyết mới để học sinh mợt phần đó có thể hiểu biết thêm về vật lí nói chung học lượng tử nói riêng Tài liệu đã giới thiệu thêm về một số ứng dụng hiện đại mà lí thút cở điển chưa giải qút được từ đó đề cao được tầm quan trọng của học lượng tử đời sống hiện Tài liệu được đánh giá đã cung cấp nội dung kiến thức mợt cách hợp lí, có thể phù hợp gây hấp dẫn với học sinh trung học phổ thông mợt tài liệu cần thiết cho chương trình Vật lí hiện nay, về tính khả thi để có thể sử dụng trường học cịn một dấu chấm hỏi lớn Tuy nhiên, tài liệu tham khảo vẫn chưa hồn thành mợt cách hồn hảo nhất nhiều lí Có thể kể đến học lượng tử một môn học rất khó, cần sự hiểu biết vật lí sâu xa phải có mợt nền tảng tốn học tớt, linh hoạt mới có thể hiểu được đơi phần về học lượng tử Nên, tài liệu tham khảo chỉ có thể dừng lại ở mức đợ giới thiệu thêm cho học sinh biết về học lượng tử Còn về việc sử dụng tài liệu tham khảo để dạy cho học sinh trung học phổ thông phải xây dựng lại trình tự logic bở sung những điều cần thiết Có nhiều hướng để phát triển tài liệu tham khảo này, có thể thêm vào nhiều hình ảnh, những ví dụ để học sinh cảm thấy kiến thức dễ hiểu Tài liệu có thể cung cấp thêm nhiều ứng dụng để học sinh cảm thấy học lượng tử gần gũi có mặt đời sớng thường ngày Ngồi ra, có thể thay đởi hình thức của tài liệu để có thể gây hấp dẫn với người đọc 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách [1] Lê Khắc Bình, Nguyễn Nhật Khanh, Vật lí CHẤT RẮN, Nxb Đại học Q́c gia TPHCM, 2002 [2] Hồng Dũng, Nhập mơn CƠ HỌC LƯỢNG TỬ, Tập 1, Nxb Giáo dục, 1999 [3] Lê Văn Hoàng, Bài giảng CƠ HỌC LƯỢNG TỬ, Nxb Đại học Sư phạm TPHCM, 2018 [4] Lý Minh Tiên, Nguyễn Thị Tứ (Chủ biên), TÂM LÍ HỌC LỨA TUỔI VÀ TÂM LÍ HỌC SƯ PHẠM, Nxb Đại học Sư phạm TPHCM, 2016 Trang web [5] ndminhduc, Máy tính lượng tử người phát triển cơng nghệ đến đâu?, https://tinyurl.com/y2bfc7r7 [6] Wikipedia, Kính hiển vi, https://tinyurl.com/y5rumw3q [7] Wikipedia, Kính hiển vi xuyên hầm lượng tử, https://tinyurl.com/yyu87kb4 [8] Wikipedia, Meson, https://tinyurl.com/yymc97n7 PL1 PHỤ LỤC PHỤ LỤC PHIẾU KHẢO SÁT Ý KIẾN GIÁO VIÊN Thân chào Quý thầy/cô Chúng tiến hành viết tài liệu học lượng tử dành cho học sinh trung học phổ thơng Trong q trình nghiên cứu cần số thông tin để làm sở thực tiễn, mong Quý thầy/cô giúp đỡ để chúng tơi hồn thành nhiệm vụ Q thầy/cơ đánh dấu X vào lựa chọn (có thể nhiều lựa chọn) mà Quý thầy/cô cho hợp lí Câu 1: Thầy/Cơ cảm thấy kiến thức vật lí sách giáo khoa nào?  A Thực tế  B Thú vị  C Khô khan D Ý kiến khác:………………………………………………………………… Câu 2: Thầy/Cô đánh giá kiến thức đủ cho học sinh hay chưa?  A Đã đủ  B Chưa đủ Câu 3: Có số ý kiến cho dù kỉ XXI kiến thức vật lí cung cấp sách giáo khoa hầu hết cuối kỉ XVIII, cần cung cấp thêm số kiến thức vật lí đại vào Thầy/Cơ có đồng ý với ý kiến khơng?  A Đồng ý  B Không đồng ý PL2 Câu 4: Lí thầy/cơ chọn đáp án là: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 5: Nếu có tài liệu để học sinh hiểu biết thêm số kiến thức học lượng tử thầy/cô đồng ý không?  A Đồng ý  B Không Câu 6: Đánh giá mức độ mong muốn tài liệu cập nhật vật lí học lượng tử ứng dụng cho bậc học THPT thầy/cô  A Rất muốn  B Muốn  C Bình thường  D Không muốn E Ý kiến khác :……………………………………………………………… Chân thành cảm ơn Quý thầy/cô tạo điều kiện để thu thập thơng tin khách quan PL3 PHỤ LỤC PHIẾU KHẢO SÁT HỌC SINH Thân chào em học sinh, Chúng tiến hành viết tài liệu học lượng tử dành cho học sinh trung học phổ thông Trong trình nghiên cứu chúng tơi cần số thơng tin để làm sở thực tiễn, mong em vui lịng giúp đỡ để chúng tơi hồn thành nhiệm vụ Các em đánh dấu X vào lựa chọn (có thể nhiều lựa chọn) mà em cho hợp lí Câu 1: Em học lớp  A 10  B 11  C 12 Câu 2: Cảm nhận em học môn vật lí khối lớp mình? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 3: Em cảm thấy kiến thức vật lí dạy nào?  A Thú vị  B Thực tế  C Khô khan D Ý kiến khác: …………………………………………………………… Câu 4: Em kể tên số kiến thức vật lí mà em cảm thấy thú vị học: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PL4 Câu 5: Em kể tên ứng dụng liên quan đến kiến thức vật lí em học: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 6: Em nghe đến vấn đề đây?  A Nguyên lí hoạt động máy tính lượng tử  B Nguyên lí hoạt động kính hiển vi điện tử  C Tại mặt trời lại có màu đỏ?  D Tại nhiệt dung riêng chất lại khác nhau?  E Chưa nghe đến Câu 7: Hãy đánh giá mức độ em muốn tìm hiểu vấn đề trên:  A Rất muốn  B Muốn  C Bình thường  D Khơng muốn Câu 8: Nếu có tài liệu giúp em tìm hiểu thêm số vấn đề em có sẵn sàng đọc chứ?  A Chắc chắn  B Không Cảm ơn em tạo điều kiện để chúng tơi thu thập thông tin khách quan PL5 PHỤ LỤC PHIẾU ĐÁNH GIÁ TÀI LIỆU THAM KHẢO CƠ HỌC LƯỢNG TỬ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Thân chào Q thầy/cơ, Chúng tơi tiến hành viết tài liệu tham khảo Cơ học lượng tử dành cho học sinh Trung học Phổ thông Sơ nét tài liệu này: Tài liệu cung cấp cho học sinh Trung học Phổ thông số kiến thức Cơ học lượng tử số ứng dụng Cơ học lượng tử đời sống khoa học kĩ thuật Về lí thuyết, tài liệu dừng lại mức độ giới thiệu định tính lí thuyết khơng sâu vào trình bày tốn học khó khăn Một số lí thuyết có so sánh với học cổ điển để học sinh thấy khác biệt Sau đây, xin gửi Quý thầy/cô phiếu đánh giá cho tài liệu Để tiện lợi cho Quý thầy/cơ, lí thuyết ứng dụng, chúng tơi đơn giản giới thiệu cách dẫn dắt không trình bày cụ thể tài liệu Rất mong Q thầy/cơ giúp đỡ để chúng tơi hồn thành nhiệm vụ Xin Q thầy/cơ cung cấp thơng tin cách trả lời câu hỏi sau ĐÁNH GIÁ VỀ CÁC NỘI DUNG TRONG TÀI LIỆU Sau lí thuyết lượng tử ứng dụng học lượng tử cung cấp tài liệu Q thầy/cơ vui lịng dựa vào phần tóm tắt đánh giá mức độ phù hợp với nhận thức học sinh trung học phổ thông lí thuyết, ứng dụng PL6 1.1 CÁC LÍ THUYẾT LƯỢNG TỬ CƠ BẢN 1.1.1 Các lí thuyết tiền lượng tử Trong tài liệu giới thiệu lí thuyết tiền lượng tử bao gồm: lí thuyết Max Planck, lí thuyết Einstein lí thuyết Bohr Các lí thuyết giới thiệu thông qua bước sau đây: nêu thực nghiệm cần giải thích lúc → lí thuyết cổ điển khơng giải thích → lí thuyết (nhấn mạnh rời rạc) → vận dụng để giải thích thực nghiệm  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.1.2 Phương trình Schrodinger Chỉ đơn giản giới thiệu phương trình Schrodinger (khơng đưa biểu thức học sinh chưa học tốn tử) ý nghĩa học lượng tử  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.1.3 Một số hiệu ứng lượng tử hạt vi mô chuyển động Mục giới thiệu hiệu ứng lượng tử hạt chuyển động hố chuyển động rào mà chưa phân tích cụ thể lại có hiệu ứng So sánh hiệu ứng lượng tử với hiệu ứng học cổ điển  Hoàn toàn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp PL7 1.1.4 Nguyên lí bất định Heisenberg Chỉ đơn giản giới thiệu cách phát biểu, biểu thức ý nghĩa nguyên lí học lượng tử  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.1.5 Ngun lí chồng chất trạng thái vi mơ Chỉ đơn giản giới thiệu trạng thái chồng chất vi mơ, giới thiệu ngun lí, ý nghĩa học lượng tử so sánh với nguyên lí chồng chất trạng thái học cổ điển  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.2 CÁC ỨNG DỤNG CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ 1.2.1 Giải thích phụ thuộc nhiệt dung chất rắn vào nhiệt độ Cách dẫn dắt: Nêu đồ thị thực nghiệm thể hiên thay đổi nhiệt dung chất rắn → kể lịch sử tìm kiếm lí thuyết để giải thích → đưa thành công, thất bại → cách áp dụng học lượng tử vào → kết luận  Hoàn toàn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.2.2 Xây dựng lí thuyết để phân biệt kim loại, chất bán dẫn điện môi PL8 Chỉ nêu cách xây dựng (là giải phương trình Schrodinger) → giải thích cách phân biệt  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.2.3 Tiên đoán hạt Meson (Pion) Giới thiệu lịch sử Yukawa dựa nguyên lí bất định Heisenberg để tiên đốn Giới thiệu đặc điểm, tính chất hạt Pion (mở rộng kiến thức hạt bản)  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.2.4 Kính hiển vi quét xuyên hầm lượng tử Giới thiệu kính hiển vi quang học, cơng dụng ưu điểm, nhược điểm → giới thiệu tiếp kính hiển vi quét xuyên hầm lượng tử (chỉ đơn giản giới thiệu nguyên lí hoạt động dựa hiệu ứng xuyên hầm điện tử ưu điểm, nhược điểm)  Hoàn toàn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp 1.2.5 Máy tính lượng tử PL9 Giới thiệu máy tính lượng tử Dwave One ngun lí hoạt động (dựa ngun lí chồng chất trạng thái vi mô) điểm mạnh, điểm yếu  Hồn tồn phù hợp  Phù hợp  Bình thường  Khơng phù hợp  Hồn tồn khơng phù hợp ĐÁNH GIÁ TỔNG QUÁT VỀ TÀI LIỆU 2.1 Đánh giá tổng quan tập tài liệu Tiêu chí Hồn Khơng Đồng tồn có ý ý đồng ý kiến Khơng đồng ý Hồn tồn khơng đồng ý Cung cấp lí thuyết Cung cấp ứng dụng thực tiễn Phù hợp với học sinh Hấp dẫn học sinh Cần thiết cho chương trình Vật lí 2.2 Đánh giá, nhận xét suy nghĩ Quý thầy/cô tài liệu ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2.3 Những góp ý khác Quý thầy/cô cho tài liệu PL10 ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2.4 Theo thầy/cô, mức độ khả thi việc đưa tài liệu vào chương trình mơn vật lí bậc trung học phổ thơng nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ... liệu tham khảo về học lượng tử cho học sinh trung học phổ thông II Mục tiêu thực đề tài Xây dựng được một tài liệu tham khảo về học lượng tử ở mức độ cho học sinh trung học phổ thông. .. khoa học Nếu chỉ sử dụng được các đặc điểm cần thiết của kiến thức học lượng tử cho học sinh Trung học Phở thơng sẽ xây dựng được tài liệu tham khảo về học lượng tử cho bậc Trung. .. Tài liệu tham khảo về học lượng tử cho học sinh trung học phở thơng sẽ có bao gồm phần sau đây: Khái quát về học lượng tử, Các ứng dụng của học lượng tử Cơ học lượng tử cuộc sống