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Beats Biblionetz - Texte

Exploring Quantum Reversibility with Young Learners

Diana Franklin, Jen Palmer, Woorin Jang, Elizabeth M. Lehman, Jasmine Marckwordt, Randall H. Landsberg, Alexandria Muller, Danielle Harlow
Publikationsdatum:
Zu finden in: ICER 2020 (Seite 147 bis 157), 2020
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iconZusammenfassungen

Quantum computing is poised to revolutionize some critical intractable computing problems; but to fully take advantage of this computation, computer scientists will need to learn to program in a new way, with new constraints. The challenge in developing a quantum computing curriculum for younger learners is that two dominant approaches, teaching via the underlying quantum physical phenomenon or the mathematical operations that emerge from those phenomenon, require extensive technical knowledge. Our goal is to extract some of the essential insights in the principles of quantum computing and present them in contexts that a broad audience can understand.

In this study, we explore how to teach the concept of quantum reversibility. Our interdisciplinary science, science education, computer science education, and computer science team is co-creating quantum computing (QC) learning trajectories (LT), educational materials, and activities for young learners. We present a draft LT for reversibility, the materials that both influenced it and were influenced by it, as well as an analysis of student work and a revised LT. We find that for clear cases, many 8-9 year old students understand reversibility in ways that align with quantum computation. However, when there are less clear-cut cases, students show a level of sophistication in their argumentation that aligns with the rules of reversibility for quantum computing even when their decisions do not match. In particular, students did not utilize the idea of a closed system, analyzing the effects to every item in the system. This blurred the distinction between between reversing (undoing) an action, recycling to reproduce identical items with some of the same materials, or replacing used items with new ones. In addition, some students allowed for not restoring all aspects of the original items, just the ones critical to their core functionality. We then present a revised learning trajectory that incorporates these concepts.

Von Diana Franklin, Jen Palmer, Woorin Jang, Elizabeth M. Lehman, Jasmine Marckwordt, Randall H. Landsberg, Alexandria Muller, Danielle Harlow im Konferenz-Band ICER 2020 im Text Exploring Quantum Reversibility with Young Learners (2020)

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Personen
KB IB clear
T. Andrew Binkowski , Brian A. Danielak , Brendan Foreman , Diana Franklin , Cheryl Moran , Kathryn M. Rich , Linda M. Seiter , Carla Strickland

Begriffe
KB IB clear
Dr. Scratch , Informatikcomputer science , Informatik-Unterricht (Fachinformatik)Computer Science Education
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Bücher
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
2013 ICER 2013 (Beth Simon, Alison Clear, Quintin I. Cutts) 2, 4, 7, 11, 2, 2, 7, 3, 5, 13, 8, 2 53 131 2 576
2017 ICER 2017 (Josh Tenenberg, Donald Chinn, Judy Sheard, Lauri Malmi) 8, 10, 5, 1, 4, 3, 10, 2, 8, 10, 3, 2 40 205 2 592
2019 ICER 2019 (Robert McCartney, Andrew Petersen, Anthony V. Robins, Adon Moskal) 4, 9, 16, 6, 1, 4, 8, 5, 8, 12, 15, 7 26 261 7 643
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Texte
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
2013 local web  Modeling the learning progressions of computational thinking of primary grade students (Linda M. Seiter, Brendan Foreman) 4, 6, 5, 2, 1, 1, 5, 3, 2, 6, 4, 2 17 7 2 323
2017 local web  K-8 Learning Trajectories Derived from Research Literature (Kathryn M. Rich, Carla Strickland, T. Andrew Binkowski, Cheryl Moran, Diana Franklin) 3, 2, 5, 8, 5, 1, 9, 3, 3, 4, 3, 3 10 8 3 237
2019 local web  Deprecating Misconceptions through Context-Dependent Accounts of Productive Knowledge (Brian A. Danielak) 1 1 0 0

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Auf dem WWW Exploring Quantum Reversibility with Young Learners: Fulltext at the ACM Digital Library (lokal: PDF, 4270 kByte; WWW: Link OK )

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