将量子工具带入高中课堂
今年夏天，70 多名高中生和科学教师齐聚阿灵顿的 Young 中学，学习量子信息科学 (QIS)。该年度研讨会和夏令营是全国试点项目“ Quantum for All ”的一部分，该项目由德克萨斯大学阿灵顿分校 UTeach 项目的实践助理教授兼主讲教师 Karen Jo Matsler 领导。
“&luo;量子&ruo;这个词本身就让人感到害怕，这就是为什么许多教师和学校管理者都回避它，认为这个概念太复杂了，”马茨勒博士说。“我的目标是让教师有信心和工具来教授它。”
尽管 QIS 的应用非常广泛，从手机到电脑再到 MRI 机器，但大多数学生直到大学后期才开始接受有关其原理的教育。这种延迟导致许多人错过了高薪的 QIS 工作。据估计，到 2028 年，QIS 技术市场的价值将达到 440 亿美元，但人才短缺现象严重，空缺职位数量是合格申请人数量的 3 倍左右。
马茨勒的“全民量子”计划旨在通过为高中科学教师提供培训和课程工具来填补这一学习空白，该计划得到了 美国国家科学基金会近 100 万美元的资助。
夏季研讨会为来自全国各地的 35 名教师提供了为期一周的学习。其中一些参加者是 UTA 校友，包括 Lauren Adams(24 年文学学士，生物学)、Victor Cervantes(18 年理学学士，物理学)和 Jaime Govea(18 年理学学士，物理学)。在一周的时间里，他们学习如何将 QIS 主题应用到各自的课堂中。
“这是我第三年参加该项目——一开始我是一名参与者，现在我是一名领导者，”在福尼独立学区任教的塞万提斯说道。
老师们立即在接下来一周的“Quantum for All”训练营中将培训付诸实践，为来自达拉斯-沃斯堡地区的 41 名高中生讲授 QIS。
沃斯堡独立学区的老师亚当斯表示：“今年秋天将是我自己独立授课的第一年，因此我真的很高兴有机会在夏令营期间与一小群学生一起练习教授这些概念，而且不用担心转向其他物理主题。”
“与其他暑期班不同的是，&luo;全民量子&ruo;训练营让我们能够将我们的培训应用到一群学生身上，进行为期一周的精彩教学，”梅斯基特独立学区的老师戈维亚说道。
该夏令营的动手实验活动之一包括使用螺线管、磁铁、大约三节 9 伏电池的电能和玩具车来模拟大型强子对撞机(世界上最大、最强大的粒子加速器)如何加速粒子，使其以 99.99% 的光速行进。学生们还分析了六种不同的金属氯化物火焰测试，以确定独特的发射光谱。然后，他们能够根据使用衍射玻璃所看到的情况识别各种金属离子。
Matsler 热衷于将量子物理学带入高中课堂，这也促使德克萨斯州开始将量子概念纳入德克萨斯州基本知识和技能 (TEKS)，这是德克萨斯州教育局为公立学校制定的课程标准。她还帮助制定了针对 K-12 年级的 QIS 关键概念的国家框架，她希望将其纳入国家 STEM 标准和课程。
“今年秋季将是德克萨斯州学生在 TEKS 中学习具体量子概念的第一年，”Matsler 说道。“到目前为止，德克萨斯州是少数几个将量子原理作为必修课程一部分的州之一，但我们的目标是将这些概念引入所有高中科学课堂。”
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