NYFIK1000 Introduksjon til kvanteverdenen for nyfikne Emneplan

Mange vil hevde at vi no ser ein ny teknologisk revolusjon i emning - den andre kvanterevolsjonen. Ein revolusjon som kan komme til å endre verda på fleire måtar. I samband med det, kan ein stille seg fleire spørsmål, for eksempel:

• Korleis vil denne revolusjonen påverke oss?
• Kva er den første kvanterevolusjonen?
• Og kva er eigentleg kvantefysikken, som ligg til grunn for kvanteteknologien?

I dette kurset vil vi prøve å gi svar på desse spørsmåla. Og vi ønsker å gi dei på ein måte som ikkje legg til grunn at ein kan avansert matematikk - eller har djup kunnskap om fysikk - frå før. Det held at du er interessert og nyfiken.

Gjennom semesteret vil vi, både gjennom teori, simulering og praksis, komme innom følgande tema - og undertema:

• Korleis kvantefysikken blei til
  • Plancks strålingslov og fotoelektrisk effekt
  • Partikkel/bølge-dualitet - for lys og materie
  • Materie som bølger
• Bølgefunksjonen
  • Bølgemekanikk, tunnelering
  • Tolking av bølgefunksjonen
  • Kollaps av bølgefunksjonen
  • Stasjonære tlistandar - kvantisering
• Spinn og polarisering
  • Stern-Gerlach-eksperimentet
  • Eit eksempel på kollaps: Lys gjennom polariseringsfilter
  • Samanfiltring og EPR (Einstein, Podolsky, Rosen)-paradokset
• Den første kvanterevolusjonen
  • Tunneleringsmikroskop
  • Kjermemagnetisk resonans - og spin 1/2-system
  • Spektroskopi
  • Laseren
• Den andre kvanterevolusjonen
  • Kvante-bits, "qubits" - eksemplifisert gjennom spin 1/2-system
  • Eksempel på kvantefordelar innan informasjonsbehandling
  • Kvantedatamaskinar og kvantealgoritmar
  • Digital og analog kvanterekning

Retten til å avlegge eksamen forutsetter følgende godkjente arbeidskrav:

Arbeidskrav 1 (kun masterprogram i grunnskolelærerutdanning): Utforming av et undervisningsopplegg med tematisk tilknytning til pensum. Innleveringen består av en beskrivelse av undervisningsopplegget (1-2 sider) og en drøfting av undervisningsopplegget i lys av relevant pensum (ca. 700 ord). Formålet med arbeidskravet er å reflektere over samspillet mellom teori og praksis i utforming av læringsopplegg. Oppgaven utføres i par.

Arbeidskrav 2: Individuelt arbeidskrav. Innlevering av notat før veiledning på fagartikkelen (eksamen) med utdrag av oppgaveteksten på 800 ord (+/- 10%) på engelsk. .

Arbeidskrav 3 (kun masterstudium i skolerettet utdanningsvitenskap): Studenten skal innen fastsatt frist levere en skisse på 1800 ord +/-10 % for masteroppgaven. Gjennom arbeidskravet skal studenten se emnet i sammenheng med masteroppgaven og vise en forståelse for hva som er faglig relevante temaer å arbeide videre med. Når skissen for masteroppgaven er levert, vil studenten få tildelt veileder for masteroppgaven.

Ingen.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgande læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheiter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten

• kan gjere greie for hovudtrekka i den historiske utviklinga av kvantefysikken.
• har ei viss forståing for at materie må oppfattast som både bølger og partiklar.
• kjenner til fenomen som er spesifikke for kvanteverda - som ikkje har nokon parallellar i den verda vi ser til dagleg.
• veit korleis visse enkle algoritmar for kvanteinformasjonsbehandling fungerar.

Ferdigheiter

Studenten

• kan vise til eksempel på korleis kvantefenomen som tunnellering, kvantisering og samanfiltring kan utnyttast teknologisk.
• kjenner til hovudforskjellane mellom korleis ei vanleg, klassisk datamaskin og ei kvantedatamskin fungerar.
• er i stand til å sette opp og køyre enkle kvante-program - anten på simulatorar eller på faktiske kvantedatamskinar.

Generell kompetanse

Studenten

• beherskar - til ei viss grad - begrepsapparatet knytt til kvantefysikk og -teknologi.
• kan bidra konstruktivt i faglege samtalar som har med kvanteteknologi å gjere.
• evnar å diskutere og problematisere aspekt ved tolkinga av kvantefysikken.

Undervisinga vil bli lagt opp som klasseromsundervising - på dagtid. Det vil vere snakk om økter på tre timar, éin gong i veka gjennom omtrent to månader.

Deltakarane vil bli kjend med stoffet gjennom ulike tilnærmingar:

• Presentasjon av stoff
• Praktiske demonstrasjonar av enkle kvante- og bølgefenomen
• Tilrettelagte simuleringar
• Køyring av eigne, små program på faktiske kvantedatamaskinar
• Gjesteførelesingar
• Diskusjonar og samtalar

Vi vil legge til rette for høg grad av student-deltaking ved undervisinga. Det vil bli rikeleg med rom for å stille spørsmål, komme med undring og diskutere ulike, til dels ikkje-intuitive, aspekt ved kvantefysikk og -teknologi.

Det vil i liten grad bli lagt opp til eige arbeid mellom undervisingsøktene - ut over det å lese relevant litteratur.

Obligatorisk oppmøte

Det kreves at studenten møter opp på minst halvparten (50%) av undervisingsøktene for å kunne framstille seg for eksamen.

Individuell munnleg eksamen på 30 minutt.

Ingen.

Gradert skala A-F.

Fagplanen som tilhører masterprogram i grunnskolelærerutdanning er lagt på emne MGEN4100 Engelsk og engelskdidaktikk 1.

Etter fullført emne har studenten følgende læringsutbytte definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten

• har avansert kunnskap i engelskfaget og fagets didaktikk med vekt på språk, språkbevissthet, kultur og identitet
• har inngående kunnskap om relevant forskning og teori og vitenskapelige tenkemåter, forskningsmetoder og etikk innen flerspråkstilegnelse og flerkulturelle temaer
• har inngående kunnskap om hvordan opplæringen kan tilpasses alle elevers forutsetninger og behov
• har inngående kunnskap om arbeid i flerspråklige og flerkulturelle klasserom

Ferdigheter

Studenten

• kan analysere og forholde seg kritisk til nasjonal og internasjonal forskning innen flerspråkstilegnelse og flerkulturelle temaer og anvende denne kunnskapen i profesjonsutøvelsen
• kan analysere faglige problemstillinger basert på kunnskap om engelskfagets egenart, verdigrunnlag og historie og bruke slik innsikt i undervisning
• kan planlegge og gjennomføre undervisning i engelskfaget som fremmer elevens vitenskapelige tenkemåter
• kan vurdere digitale uttrykk og ressurser kritisk og bruke dem i opplæringen på måter som styrker og utvikler engelskfagets didaktikk

Generell kompetanse

Studenten

• kan analysere og vurdere relevante faglige og etiske problemstillinger og bidra til utvikling av faglig felleskap på den enkelte skole
• kan på systematisk vis planlegge, evaluere og revidere læringsopplegg med engelskfag som grunnlag
• kan på et avansert nivå formidle og kommunisere om faglige problemstillinger knyttet til profesjonsutøvelsen og har profesjonsfaglig digital kompetanse
• kan bidra til utviklingsarbeid som fremmer faglig og pedagogisk nytenkning i skolen