根据德克萨斯大学阿灵顿分校研究人员在《物理教师》上发表的一篇新论文，在线教育对于向高中科学教育者教授量子信息科学(QIS)等复杂主题非常有效。

物理学教授拉蒙·洛佩兹 (Ramon Lopez) 是该项目的联合首席研究员。匹兹堡大学的钱德拉莱卡·辛格 (Chandralekha Singh) 是论文的合著者。

QIS 是一门融合物理科学、数学、计算机科学和工程学的新兴科学技术领域，是手机和太阳能技术等日常用品的关键。然而， 大多数高中不教授该科目，导致学生无法获得从事高薪工作所需的技能。

作为 2021 年美国国家科学基金会 100 万美元资助的一部分，马茨勒和她的同事们计划向高中科学教师教授 QIS，然后他们可以将这些新获得的知识带到他们的课堂上。

“然而，疫情迫使我们放弃了原定的面对面培训计划，转而采用在线环境，”Matsler 说道。“我们知道在线教授 QIS 很有挑战性，但我们惊喜地发现效果非常好。”

Matsler、Lopez 和团队发现，在线教授 QIS 的最佳方法是提前向参与者发送一些材料，让他们熟悉主题。然后在课程期间，教育者使用 Zoom(具有聊天、投票和分组讨论室等功能)来保持个人的学习参与度。他们还组织活动，让学习者有机会练习教授材料，这是另一种帮助个人保持参与度的技巧。

为了避免认知超负荷，研究团队发现主要讨论需要保持在 15 到 30 分钟内，每个分组讨论会持续 5 到 7 分钟，总会议时间约为 90 到 120 分钟。

“这为参与者提供了充足的机会，让他们以 2 到 6 人不等的小组形式讨论量子概念，”Matsler 说道。“在这些小型讨论中，领导者会轮流进出房间，检查参与者的情况，澄清指示并回答问题。”

教师们还建议开展“破冰”活动，以增加社区对虚拟学习的参与度。

“这些破冰活动可以很容易地用来吸引学生、点名并评估学生对即将到来的课程的了解程度，”Matsler 说。“所有这些在线学习的一个关键要素是确保学习者感到他们在一个安全的社区中学习和交流想法。”

该团队还发现，简短、相关的视频有助于教授复杂的主题。他们建议在视频播放过程中保持聊天功能，以便参与者提问并保持参与度。

“理想情况下， QIS 是在课堂上通过实践活动来教授的，让学习者能够看到和触摸磁悬浮列车和量子悬浮等事物的工作原理，”Matsler 说。“然而，我们的经验表明，将适当的教学法和内容融入在线学习可以有效地教授这些主题。了解存在一种有效的虚拟选择非常重要，因为该国正在加大力度加速量子研究和开发，以保持与该领域其他国家的竞争力。”