npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2018; 68: 869-879

Published online August 31, 2018 https://doi.org/10.3938/NPSM.68.869

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Analysis of Explanations of Quantum Mechanics in Physics Textbooks According to the 2015 Revised Curriculum

2015 개정 교육과정 고등학교 물리 교과서에서 나타나는 양자역학에 관한 설명 분석

Hunkoog JHO*

Department of General Education, Dankook University, Cheonan 31116, Korea

Correspondence to:hjho80@dankook.ac.kr

Received: July 17, 2018; Revised: July 24, 2018; Accepted: July 24, 2018

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

This study aims to analyze the explanations of quantum mechanics in physics textbooks according to the 2015 revised curriculum and to give the pedagogical implications of the results of the analysis. The contents in the textbooks are analyzed according to five standards: wave-particle duality, indeterminacy, wave function and statistical interpretation, quantum state, and non-locality. As for the wave-particle duality, the dual nature of light and matter is highlighted while the exclusive but complementary nature is omitted. Regarding indeterminacy, textbooks focus on the interaction between objects and experiment behaviors but not on innately indeterminate nature of physical entities. In terms of wave function and statistical interpretation, Born's rule and Schrödinger's equation are rarely discussed. In the quantum state, textbooks concentrate on Bohr's atomic model, but do not address the relation to the electron cloud model. Based on the results of this study, we suggest some pedagogical ways for teaching quantum mechanics.

Keywords: Quantum mechanics, Textbook, Curriculum, Physics education

본 연구는 2015 개정 교육과정에 따른 물리학 교과서의 양자역학에 대한 설명을 분석하고, 이를 토대로 교육적 시사점을 제시하였다. 입자-파동 이중성, 비결정론적 특징, 파동 함수의 확률 해석, 양자화 조건, 비국소성을 중심으로 5종의 물리학 교과서를 분석한 결과, 입자-파동 이중성에서는 빛과 물질의 입자 또는 파동적 성질에 대해 설명하지만 상호배타적이고 통합적인 상보성의 원리의 관점에 대한 설명은 빠져 있었다. 비결정론적 특성에서는 하이젠베르크(Heisenberg)가 의도하는 측정 대상과 행위 간의 상호작용을 중심으로 설명하면서도, 존재론적 의미에서의 불확정성에 대해서는 다루지 않았다. 파동 함수의 확률 해석에 대해서는 확률 밀도 함수나 슈뢰딩거 (Schrödinger) 파동 함수의 의미에 대해 거의 다루지 않았고, 양자화 조건에 대해서는 보어(Bohr)의 수소 원자 모형을 중심으로 다루나, 전자 구름 모형과 연결해서 설명하지는 않고 있음을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 양자역학 이해를 위한 개선 방안에 대해 논의하였다.

Keywords: 양자역학, 교과서, 교육과정, 물리교육

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