量智信息中心_量科网

量子信息科学(QIS)是一个广泛、多样且抽象的领域，因此学习者面临诸多挑战。科学、技术、工程和数学(STEM)教育研究发现，可视化对于帮助学习者理解复杂内容具有重要价值。但在QIS教育领域，可视化产生效益的具体条件尚未得到充分探索。该研究团队通过眼动追踪实验，从任务表现、外部认知负荷(ECL)和内在认知负荷(ICL)三个维度，研究了在多量子比特系统中辅以数学符号狄拉克表示法(DN)的可视化方式对解决普遍使用的哈达玛门操作问题的效益条件。研究发现，可视化能显著提升量子物理学经验较浅参与者的任务表现，并降低其认知负荷。此外，表征能力可预测可视化带来的ECL降低，但无法预测任务表现或ICL变化。眼动数据分析表明，在DN与可视化之间转换次数较多的问题解决者从中获益较少。该工作还讨论了研究结果的普适性及实际应用价值。