研發量子化一維電導的中學雙語探究實作模組
駱芳鈺 /國立臺灣師範大學物理學系(所)
計畫簡介
因應量子電腦和運算、量子通訊等新興量子技術的興起,國際標準單位自2019年起也改用基礎物理常數來定義和校準。其中基本電荷量成為電流單位的國際校正標準,並採用量子霍爾效應、約瑟芬效應等導電的量子效應做為校正技術。然而這兩種量子效應都必須在極低溫才能觀察到,因此,在室溫可觀測之導電的量子現象實驗模組是量子科學教學上重要的一環。
本計畫利用市售的開發板Raspberry Pi Pico開發板、示波器實驗板、電子零件,以及免費的Scoppy示波器軟體,開發出一套「量子化一維電導實驗模組」和雙語教材。此套模組能夠在室溫展現出導電的量子現象,教材內容則能銜接高中物理課程的國際標準單位、電磁學、量子現象等課程內容,透過導電的量子現象的實作,介紹量子科學應用於國際標準電流單位校正的科學和技術概念,建立高中、大專學生對量子度量衡的認知。本計畫所發展的雙語教材,可以讓高中學生在學習量子科學的物理知識,同時也學習對應的科學術語和文本,滿足教學需求和雙語課程的推行。