The impact of introductory physics for the life sciences in a senior biology capstone course
生命科学物理学导论（IPLS）课程的一个目标是培养学生在生物和医学环境中有效地使用物理模型和定量推理。为了评估这一目标是否得到满足，我们进行了一项纵向研究的影响IPLS对学生的工作，在以后的生物和化学课程。我们在这里报告的一部分，该研究，比较书面的反应，由不同的物理背景的学生在高年级生物学顶点课程管理的扩散任务。我们观察到学生推理的差异，与先前或同时在IPLS注册。特别是，我们发现，IPLS的学生比非IPLS的学生更有可能定量和机械地推理扩散现象，并成功地协调扩散过程的多个表示之间，甚至长达两年的IPLS课程后。最后，我们描述了在这两个任务和我们的纵向研究中使用的其他任务中遇到的方法上的挑战。
2021-07-16 physics.ed-ph
Transforming a large introductory lab course: impacts on views about experimental physics
实验室课程是大多数本科物理课程的关键组成部分。实验室课程通常旨在实现以下学习成果：培养学生的实验技能，让学生参与真实的科学实践，强化概念，激发学生对物理的兴趣和参与。其中一些结果可以通过科罗拉多州实验物理科学学习态度调查（E-CLASS）来衡量，这是一项基于研究的评估，旨在衡量学生对实验物理的看法。我们在科罗拉多大学博尔德分校使用E-CLASS来衡量课程转型过程中的学习成果，在这个过程中，实验物理学的观点反映在学习目标中。我们收集了600多名学生的反应，每学期从大型介绍实验室课程，无论是之前和之后实施的课程转型。虽然我们没有观察到统计学上的显着差异，在整体教学后的E-CLASS成绩的转换之前和之后，在转换的过程中，学生的反应，三个E-CLASS项目，相关的目标的转换比原来的课程更有利。
2018-07-11 physics.ed-ph
Student reasoning about measurement uncertainty in an introductory lab course
计算，报告和理解测量不确定性的熟练程度是本科物理实验室课程的国家认可的学习成果。物理测量问卷（PMQ）是一种基于研究的评估工具，用于测量这种理解。PMQ旨在将学生推理描述为点或集合范式，其中集合范式与专家推理更一致。我们分析了在科罗拉多大学博尔德分校传统的入门实验室课程开始和结束时收集的500多名学生的开放式回答。我们通过分析学生在数据收集、数据分析和数据比较方面的反应的前后变化来讨论学生在一个学期内的理解变化。
2017-07-06 physics.ed-ph
Measuring the impact of an instructional laboratory on the learning of introductory physics
我们分析了两门大型物理导论课程中参加相关实验课对期末考试成绩的影响。完成每门课程的学生中，大约有三分之一还参加了附带的教学实验室课程。实验室课程是相当传统的，虽然他们专注于支持相关课程中所涵盖的入门物理主题的子集的掌握。使用与实验课程概念相关的相关课程的期末考试问题，比较了参加实验课程和未参加实验课程的学生之间的表现。在每种情况下，参加实验室课程的学生人数与那些没有参加实验室课程的学生在背景和专业方面有所不同。这些差异是通过将他们在实验室相关问题上的表现与不涉及实验室内容的考试问题上的分数标准化来考虑的。当以这种方式进行标准化时，在两门课程中，参加实验室的学生在实验室相关问题上的平均得分在未参加实验室的学生的1%以内，不确定性为2%。这一结果提出了关于实验室在支持掌握物理内容方面的有效性的问题。
2015-08-20 physics.ed-ph
Effective Note-taking and its Impact on Learning Undergraduate Introductory Physics Courses
Fayetteville State University（费耶特维尔州立大学）
研究通过对比实验发现，有效笔记记录策略能提高学生物理课程成绩并降低不及格率。
2025-11-17 physics.ed-ph
Systemic inequities in introductory physics courses: the impacts of learning assistants
在学生中创造公平的表现结果是许多教师和研究人员的重点。这项工作的一个重点是研究物理学生的表现在性别上的差异，这是一个公认的问题。另一个不太常见的重点是种族和族裔群体之间的差距，由于代表率低，难以确定其业绩差距，这一点可能没有得到太多关注。在这项调查中，我们研究了学习助理（LA）支持的课程和提高学生成绩的公平性之间的关联。我们建立了学生成绩的分层线性模型，以研究性别和种族/民族的表现如何不同，以及LAs如何调节这些差异。用于分析的数据来自通过学习STEM学生成果（LASSO）平台收集的入门力学课程的前后期概念量表。我们的模型显示，性别和种族/民族之间的表现差距大小相似，并且从教学前到教学后有所增加。LA支持是有意义的，可靠的学生整体表现的改善，但不与课程内的性能差距的变化。
2017-11-15 physics.ed-ph
Impact of an introductory lab on students' understanding of measurement uncertainty
物理实验课是物理本科课程的重要组成部分。这些课程的学习目标通常包括解释测量和不确定性的能力。物理测量问卷（PMQ）是一个开放式问卷调查，从数据收集、数据分析和数据比较三个维度探讨学生对测量不确定性的理解。它将学生的推理分为点样范式和集合样范式，其中集合样范式更符合专家推理。在科罗拉多大学博尔德分校的课程转型工作的背景下，我们研究了500多名学生对PMQ的反应之前和之后的教学在预转换的课程。我们描述了学生的整体推理的变化，通过聚合PMQ的四个探针来衡量。特别是，我们在课程结束时观察到向集合式推理的巨大转变。
2017-07-06 physics.ed-ph
The impact of stereotype threat on gender gap in introductory physics
许多先前的研究发现，男女学生在力概念量表（FCI）和电和磁的概念调查（CSEM）等概念评估方面的表现存在性别差距，男生表现优于女生。先前的研究还发现，激活关于一个群体或刻板印象威胁的负面刻板印象，要求考生在参加考试前说明其族裔，可能导致陈规定型群体的成绩下降。在这里，我们描述了两项研究中，我们调查了性别差距的FCI和CSEM。在第一项研究中，我们调查了与没有被要求提供这些信息的学生相比，要求学生在参加CSEM之前立即表明他们的性别是否会增加性别差距。在第二项研究中，进行了1100多名物理入门学生，我们调查了流行的信念，即男性一般表现更好的物理比女性，在何种程度上这种信念是与表现的女性和男性学生的FCI。
2020-06-26 physics.ed-ph
Cheat sites and artificial intelligence usage in online introductory physics courses: what is the extent and what effect does it have on assessments?
本研究调查在线物理入门课程中作弊网站和人工智能的使用程度及对评估的影响，发现学生主要依赖传统资源，其使用显著影响低风险测验，但对有监督评估无显著影响。
2023-12-23 physics.ed-ph
Online Tutoring in Introductory Physics Courses: a Lockdown Experience
新型冠状病毒疫情导致的社交距离对全球教育产生了深远影响，因为学校和大学必须迅速在线组织课程。教师和学生之间以及学生之间的传统互动必须改变，取而代之的是在线联系。在这方面，实验室工作和辅导在同伴教学模式中具有重要作用，需要重新设计。在这里，我们讨论了在都灵理工大学的物理导论课程采用的在线辅导模式，并通过分析学生在学期和夏季和秋季考试的表现来评估其有效性。
2020-11-26 physics.ed-ph
Case of two electrostatics problems: Can providing a diagram adversely impact introductory physics students' problem solving performance?
绘制适当的图表是一种有用的问题解决启发式方法，可以将问题转化为更容易解决的表示。帮助入门物理学生学习有效解决问题的一个主要重点是帮助他们理解绘制图表可以促进问题的解决。我们进行了一项调查，其中两种不同的干预措施，在背诵测验中实施了一个大的招生代数为基础的物理导论课程。学生们要么（i）被要求解决问题，其中的图表是为他们绘制或（ii）明确告诉画一个图。对照组没有得到任何关于图表的说明。我们设计了问题解决的评分标准，对不同干预组学生的问题解决表现进行了评分，并对10个问题进行了调查。我们发现，那些拿到图表的学生在三个问题上的表现从来没有比其他学生更好，实际上表现得更差，一个是关于管中驻波声波的问题（在其他地方讨论过），两个是我们在这里重点讨论的电学问题。这两个问题是唯一的问题，在电力，涉及到考虑的初始和最终条件，这可能部分地解释了为什么学生提供的图表表现明显不如学生谁没有提供图表。为了探索这一发现的潜在原因，我们对学生进行了采访，发现一些学生提供的图表可能花了更少的时间在概念分析和规划阶段的问题解决过程。特别是，那些提供了图表的人更有可能在没有充分分析和理解问题的情况下提前进入解决问题的实施阶段，这可能会增加解决方案出错的可能性。
2020-06-26 physics.ed-ph
How the learning environment predicts male and female students' motivational beliefs in algebra-based introductory physics courses
关于谁属于物理学以及谁能在物理学方面出类拔萃的社会刻板印象和偏见会影响动机信念，例如，在物理课程中，妇女和少数种族和民族学生的比例很高。本研究探讨学习环境如何预测男女学生的动机信念，包括物理自我效能感，兴趣和身份在年底为期一年（跨越两个学期）的代数为基础的物理入门课程。这些课程是在美国一所大型大学，主要由生物科学专业的学生参加，其中许多人对卫生专业感兴趣。虽然妇女在这些物理课程中的代表性并不不足，但女学生一生中内化的社会陈规定型观念和偏见仍然会影响她们对物理学的动机信念。我们的研究结果表明，性别差异的动机信念有利于男性。这些发现可以提供支持，创造一个公平和包容的学习环境，帮助所有学生在这些课程中脱颖而出。
2020-08-05 physics.ed-ph
Surveying college introductory physics students' attitudes and approaches to problem solving
学生对物理问题解决的态度和方法会极大地影响他们的实际问题解决实践，也会影响他们的学习动机，最终影响他们的专业知识的发展。我们开发并验证了态度和方法解决问题（AAPS）的调查，并管理它的学生在介绍物理课程在一个典型的大型研究型大学在美国。在这里，我们讨论的发展和验证的调查和分析的学生对调查问题的介绍物理课程。物理导论学生对调查问题的回答也与物理教师和物理博士生的回答进行了比较。我们发现，入门学生一般不如物理教师和博士生的专家。此外，在一些AAPS调查问题上，学生和教师的反应有意想不到的趋势。这些趋势被解释为，
2016-08-19 physics.ed-ph
Impact of evidence-based flipped or active-engagement non-flipped courses on student performance in introductory physics
本研究比较了基于证据的主动参与（EBAE）策略与基于讲授（LB）教学对大学物理入门课程学生表现的影响，发现在教学前预测无显著差异的情况下，EBAE课程学生在概念测试上平均表现更优。
2025-04-03 physics.ed-ph
Students' attitudes toward experimental physics in a conceptual inquiry-based introductory physics lab
有一些证据表明，基于概念探究的入门物理实验室课程，如实时物理，可以提高学生对物理概念的理解。因此，这些课程可能是有吸引力的教师谁寻求改造他们的物理实验室，以提高学生的学习。然而，概念探究为基础的实验教学对学生的态度和信念的影响实验物理，测量的E-CLASS调查，尚未完全理解。我们目前的数据从三个课程的方法超过四个学期（$n=701$）。在第一次实施基于概念探究的入门物理实验室时，我们没有看到E-CLASS分数的变化。然而，要求学生反思与实验物理有关的问题的增加与E-CLASS结果相关联，这些结果与其他有效的实验室教学方法相当。
2022-04-01 physics.ed-ph
Investigating the Effectiveness of the Tutorials in Introductory Physics in Multiple Instructional Settings
本文探讨了在五种不同的教学环境中实施《物理导论》中的“能量和动量的变化”的教育影响。这些设置包括（1）完全基于计算机的学习环境和（2）使用合作学习小组与不同程度的教师支持。前和后测试提供的证据表明，基于计算机的实施明显低于课堂实施，其中涉及协作学习小组和互动与教学援助。其他调查结果提供了深入了解某些要素的教员培训和适当使用的教程作为一个新概念的初步介绍的重要性。
2011-09-30 physics.ed-ph
The impact of social integration on student persistence in introductory Modeling Instruction courses
提高学生的保留率和坚持率-特别是在班级或其主要学习领域-是大学面临的一项挑战。学生的学术和社会融入一个机构似乎是至关重要的学生保留，然而，人际互动的影响研究是罕见的。社会网络分析是一种方法，可用于识别有助于融入大学的互动模式。我们分析了学生如何定位在一个社会网络中的建模教学（MI）课程，强调互动学习影响他们的持久性，在采取后续的MI课程。我们发现，在MI的第一学期结束时具有较高中心性的学生更有可能参加MI的第二学期。虽然与持久性增加的相关性是一个正在进行的研究，这些研究结果表明，学生的社会融合影响持久性。
2017-09-19 cs.SI physics.ed-ph
Relative impacts of different grade-scales on student success in introductory physics
在决定一个学生在课堂上的成绩时，教师通常需要将许多个人的评分判断合并为一个整体判断。两个相对常见的用于指定个别等级的数字量表是4点量表（其中每个整数0-4对应于一个字母等级）和百分比量表（其中字母等级A到D均匀分布在量表的前40%中）。本文使用的评分数据从一个单一的系列课程提供了一段时间的10年来显示，从这两个等级量表出现的等级分布在许多方面彼此不同。有证据表明，这种差异更多地是由于年级而不是学生或教师。一个主要的区别是，当教师使用百分比量表时，成绩低于C-的学生比例要大5倍以上。事实上，每个教师谁使用两个等级量表给了超过4倍的这些低等级下百分之量表评分表明，效果是由于等级量表，而不是教师。2006年，当百分比量表首次引入这些课程时，本文的作者之一，也是该数据集的讲师之一，自信地预测课程评分的任何变化都可以忽略不计。即便是对这位教官来说，也是不可忽视的。
2020-07-27 physics.ed-ph
The introductory astronomy course at the University of Cape Town: probing student perspectives
我们的报告进行了研究，以提高教学和学生参与天文学入门课程在开普敦大学。这门课程是由各种各样的学生，包括许多来自教育弱势背景。我们描述了一种仪器的发展，介绍天文学问卷（IAQ），我们管理的前和后测试的学生参加了课程。该工具包括少量的问题，探讨了三个感兴趣的领域：学生的动机和期望，天文学内容和世界观。在我们的研究结果中，学习成果在几个概念领域取得，学生们似乎对天文学的本质有了更细致入微的认识。有证据表明，该课程对学生的世界观，特别是对他们对科学的态度产生了积极影响。我们还确定了一个有前途的预测当然成功，可以在未来用于确定学生需要特殊的教学干预。
2014-09-08 physics.ed-ph
Unveiling Gender Dynamics in Introductory Physics Labs
SUNY Farmingdale State College（纽约州立大学法明戴尔州立学院）
本研究揭示了初等物理实验室中性别差异在任务偏好和舒适度上的显著影响，指出需改进教学策略以促进公平参与。
2026-01-12 physics.ed-ph
Is agreeing with a gender stereotype correlated with the performance of female students in introductory physics?
先前在物理学入门方面的几项研究发现，在力概念量表（FCI）和电和磁的概念调查（CSEM）等概念评估方面存在性别差距，男生的表现优于女生。此外，先前在数学方面的研究也发现，对一个群体的负面刻板印象的激活会导致刻板印象群体的表现恶化。在这里，我们描述了两项研究中，我们调查的影响干预措施对性别差距的FCI和CSEM在大型物理学入门课程在一个大型的研究型大学。在第一项研究中，我们调查了与没有被要求提供这些信息的学生相比，在参加CSEM之前要求物理导论学生立即表明他们的性别是否会增加性别差距。我们发现，在这两种情况下，男女学生的表现没有差异。在第二项研究中，进行了数千名物理入门学生，我们调查的流行的信念，男性一般表现更好的物理比女性和这种信念的程度是相关的表现的女性和男性学生的FCI和CSEM在介绍物理课程。我们发现，在长达一年的微积分为基础的介绍物理序列，其中女学生的代表性显着不足，同意性别刻板印象与女学生的概念物理调查的表现呈负相关。同意性别刻板印象的女学生比不同意的女学生在为期一年的微积分基础物理课程结束时表现得更差，这一事实可能部分是由于同意刻板印象的女学生在这门课程中可能会遇到的刻板印象威胁增加。
2020-06-26 physics.ed-ph
Teaching Quantum Interpretations: Revisiting the goals and practices of introductory quantum physics courses
大多数量子物理学入门教师都会同意，将学生从经典思维过渡到量子思维是一个重要的学习目标，但可能不同意是否或如何实现这一目标。虽然（也许是因为）物理学家长期以来一直在争论量子理论的物理解释，但许多教师选择避免强调解释性主题;或者他们在课堂上讨论科学家的观点，但不充分关注学生的解释。在这种综合和扩展以前的工作，我们证明：（1）教师在他们的方法来教学解释的主题不同;（2）不同的教学方法对学生的思维有不同的影响;（3）当学生的解释去无人看管，他们往往会发展自己的（有时科学上不可取的）观点。我们在这里介绍一个新的现代物理课程，明确出席学生的解释，并提供基于证据的论点，这样做可以帮助他们发展更一致的量子现象的解释，更复杂的不确定性的观点，并在量子物理学更大的兴趣。
2015-01-31 physics.ed-ph
Challenging Data Aggregation Practices: A MAIHDA Study of Asian Student Outcomes in Introductory Physics
School of Education, Iowa State University（爱荷华州立大学教育学院）；Department of Physics, Montana State University（蒙大拿州立大学物理系）
本研究通过分析亚洲学生群体内部的差异，揭示了传统聚合方法所掩盖的教育不平等现象，采用多层分析方法探讨了学生在物理概念测试中的表现差异。
2026-06-25 physics.ed-ph
Eliminating self-selection: Using data science for authentic undergraduate research in a first-year introductory course
研究经验和指导已被确定为一种有效的干预措施，以增加学生参与和保留在干领域，具有很高的影响，学生从不应得的人口。然而，一对一的指导受到可用教师数量的限制，在某些情况下还受到助学金资金的限制。一对一的辅导还受到学生选择和自我选择的限制。由于研究职位往往是竞争激烈的，他们往往是由表现最好的学生。更重要的是，许多学生谁不认为自己是班上的尖子生，或不认为自己是研究人员可能不会申请，自我选择可以有最大的影响，非传统的学生。为了解决可扩展性，选择和自我选择的障碍，我们为本科生设计了一个数据科学研究体验，作为计算机科学入门课程的一部分。通过干预，学生早在第一学期就接触到真实的研究。干预措施是包容性的，因为所有注册课程的学生都参加了研究，没有选择或自我选择的过程。研究重点是大型文本数据库的分析。使用发现使软件工具，学生们分析了国会演讲语料库，并确定民主党演讲和共和党演讲之间的差异模式，支持和反对某些法案的演讲之间的差异，以及关于通过和未通过法案的演讲之间的差异。在研究经验的开始，所有学生遵循相同的协议，使用相同的数据，然后每组学生对自己的研究项目的工作，作为他们的课程的最终项目的一部分。
2020-03-17 physics.ed-ph
Sustaining Educational Reforms in Introductory Physics
虽然它是众所周知的课程实践可以提高学生的概念理解的措施上的表现，这些做法的持续和教师在实施这些做法的作用是不太好理解。我们提出了一个研究的手过的Tuesday在入门物理从最初的采用者到其他教师在科罗拉多大学，包括传统的教师不参与物理教育研究。该研究探讨了在八个第一学期，七个第二学期的课程，为15个教师超过12个学期，包括大约4000名学生的概念学习的实施Tuesday的影响。这是可能的，以证明一贯高，统计上难以区分，学生的学习收益为不同的教师，但是，这样的结果是不规范的，似乎依赖于各种因素。学生的表现因教师的背景而异-参与或了解物理教育研究的教师，总是比了解较少的教师获得更高的学生学习收益。学生在这些课程中的表现也因所使用的课程而异-所有使用基于研究的导师和学习助理的学期都比依赖非研究材料和不雇用学习助理的学期有更高的学生学习收益。
2008-05-02 physics.ed-ph
Student difficulties in translating between mathematical and graphical representations in introductory physics
我们调查了物理导论学生在数学和图形表示之间转换的困难以及脚手架对学生表现的影响。我们给出了一个典型的问题，可以解决使用高斯定律涉及球对称电荷分布（一个导电球同心的导电球壳），以95微积分为基础的入门物理学生。我们要求学生写出各个区域的电场的数学表达式，并要求他们画出电场。根据以往的经验，我们知道学生在画出电场的图形方面有很大的困难。因此，我们实施了两个脚手架干预措施来帮助他们。接受脚手架支持的学生被要求（1）首先绘制每个区域的电场（在必须将其绘制为与球体中心的距离的函数之前）或（2）在明确评估每个区域的起点、中点和终点处的电场之后，被要求绘制每个区域的电场。对照组只被要求在问题结束时绘制电场。我们发现学生从干预（1）中受益最多，而干预（2）虽然旨在帮助学生，但却产生了负面影响。此外，录音采访了一些学生，以了解学生如何受到上述干预措施的影响。
2016-01-20 physics.ed-ph
Investigating students' gender expression and its relation to sense of belonging in introductory physics courses
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
研究通过性别表达视角探讨入门物理学生归属感，分析性别压力如何影响其在物理学习中的感知和包容性。
2026-07-15 physics.ed-ph
A model for including Arduino microcontroller programming in the introductory physics lab
本文介绍了一个课程框架，介绍微控制器编程在大学物理实验室。该方法利用建模教学，一种有效的方法，在中学一级的科学教学中，学生通过开发和部署物理世界的模型来学习标准材料。在我们的方法中，学生参与了一个上下文丰富的问题，可以用一个或多个传感器和微控制器解决。我们描述的解决方案路径包括开发一个数学模型，用于如何将传感器的数据映射到有意义的测量，并进一步开发一个将在微控制器中实现的算法模型。一旦系统开发和实施，学生们给出了一系列类似的问题，他们可以部署他们的数据收集系统。从实施这一想法的结果，在两个大学物理部分，使用Arduino微控制器，也进行了说明。
2014-07-29 physics.comp-ph physics.ed-ph
Introductory Physics Students in Algebra-based Courses Who Typically Worked Alone or in Groups: Insights from Gender-Based Analysis before and during COVID-19
Department of Physics & Astronomy, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理与天文学系）
本研究基于性别分析 COVID-19 前后代数基础物理课程中独自学习与小组学习的学生特征，发现疫情期间同伴合作与更高成绩和更强自我效能感相关。
2025-10-15 physics.ed-ph
Creating a More Equitable Introductory Physics Classroom Through Invitational Phrasing in Question Solicitation
本研究采用 Students-as-Partners 模型探讨在物理导论课中引入邀请性措辞的问题征集话术对提问参与度的影响，发现新话术未改变提问总数，但显著提高了传统性别代表性不足学生的提问数量。
2023-11-18 physics.ed-ph
Epistemic Impact on Group Problem Solving for Different Science Majors
认知学徒制的实施在介绍物理实验室组解决问题的练习可能会减轻对非物理科学专业的物理认识的观点。力概念量表（FCI）和科罗拉多州科学学习态度调查（CLASS）的39名学生的第一学期基于代数的入门物理课程的定量前后期数据，同时描述了传统格式课程的典型结果（g = +0.14），提示健康科学专业和生命科学专业学生的认识观存在差异，这可能与前后概念理解。视听数据的学生实验室小组工作的背景丰富的问题和学生的书面反映描述了每个组的典型动态和调用认知游戏。我们研究了基于框架的方向（生物专业的青睐）和基于性能的方向（计算机科学，化学和健康科学专业的青睐）对前-后态度调查性能的影响。我们还研究了这些取向与个人定量调查结果的可能相关性，以及与实验室小组选择认知游戏的定性视听数据的相关性。
2016-02-28 physics.ed-ph
Physics education research: Resources for graduate student instructors
本文为大学物理研究生助教精选了涵盖书籍、文章、网站、期刊与组织等形式的物理教育研究资源，旨在帮助其熟悉相关研究以指导日常教学实践。
2025-05-27 physics.ed-ph
Students' reasoning in choosing measurement instruments in an introductory physics laboratory course
University of Potsdam（波茨坦大学）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
研究探讨了大学物理实验室中学生选择简单测量仪器的决策与推理过程，发现实验室教学增强了学生对数据质量的重视，促使学生基于证据而非直觉做出选择。
2026-03-17 physics.ed-ph
Breaking Barriers: Investigating Gender Dynamics in Introductory Physics Lab Classes
本文通过三所院校的问卷与定性反馈考察物理入门实验课中的性别差异，发现系统性参与障碍证据有限但局部存在，并揭示女性在男性主导小组中的互动困境。
2025-06-06 physics.ed-ph
Adapting Public Exams for Introductory Physics: A Mixed-Methods Investigation of Student Outcomes
New Mexico State University（新墨西哥州立大学）
本研究通过混合方法调查公共考试在物理导论课程中的改编应用，发现其能减轻学生焦虑并引导关注核心概念，但需针对物理学科特点进行优化调整。
2026-10-06 physics.ed-ph
Problem Roulette: Studying Introductory Physics in the Cloud
Problem Roulette（PR）是密歇根大学的一项基于网络的学习服务，它提供了一个大型的物理入门课程考试问题库的主题内随机访问。建立在公共-私有云计算基础设施上，PR在2012年秋季学期为近1000名学生提供了服务，提供了超过60，000个问题页面。这项服务通过提供由当地教授撰写的问题来补充商业出版社的服务。我们描述的服务架构，包括报告和分析能力，并提出了初步评估其使用的影响。在大约500名学习电磁学的学生中，我们发现有229名学生在这学期中解决了50道或更多的问题，他们的成绩比其他学生高出了0.40分（在4.0分的量表上）。这种改善部分反映了一种选择偏见，即更好的学生更频繁地使用该服务。通过使用整体平均成绩（GPA）作为分类器调整这种选择偏差，我们发现普通PR用户的成绩提高了0.22，显著高于0.04的随机噪声水平。简单地说，学生谁工作一个或多个额外的问题，每个工作日赚取近四分之一个字母的平均成绩提高，无论GPA。学生评论强调随机性在帮助他们综合概念方面的重要性。PR源代码在bitbucket存储库中公开。
2013-09-30 physics.ed-ph
The Local Sky as an Introductory Solar System Astronomy Laboratory Using Smart-Telescopes
Community College of Rhode Island（罗德岛社区学院）
本文介绍了一套使用Seestar S50智能望远镜的8个入门级太阳系天文学实验室序列，适用于多类课程，可通过实时观测或预制图像集开展，帮助学生掌握天文测量与推理等技能。
2026-08-07 astro-ph.IM physics.ed-ph
Recitation tasks revamped? Students' perceptions of smartphone-based experimental and programming tasks in introductory mechanics
本研究在入门力学课程中引入基于智能手机的实验任务，并通过调查发现其学习感知和情感反应优于编程任务、接近标准习题课任务，证明其可有效融入教学并改进传统习题课。
2025-05-19 physics.ed-ph
Impact of a course transformation on students' reasoning about measurement uncertainty
物理实验室课程是本科物理教育的组成部分，并提供各种学习机会。其中许多机会都围绕着物理实验室入门课程中的一个共同学习目标：测量不确定性。因此，当科罗拉多大学博尔德分校（CU）的独立入门实验室课程最近进行了改造时，测量不确定性是该改造的学习目标的焦点。物理测量问卷（PMQ），一个基于研究的学生对统计测量不确定性的理解评估，被用来衡量这种转变的有效性。在这里，我们分析了学生在CU课程开始和结束时对PMQ的反应。我们还比较了两个学期的反应：一个之前和一个之后的转型。我们提出的证据表明，学生在这两个学期改变了他们的推理方式与测量不确定性的学习目标。此外，我们发现，更多的学生在转换学期的方式转变与学习目标一致，这些学生往往沟通他们的推理比学生在原来的课程更复杂。这些发现提供了证据，即使是传统的实验室课程也可以支持有价值的学习，并且将这样的课程转变为与明确的学习目标相一致可以带来更有效的学习体验。
2020-08-14 physics.ed-ph
Incorporating microlearning videos, online exercises and assessments into introductory physics
我们报告了柏林工业大学最大的物理课程在COVID-19大流行期间的演变，这促进了在线学习内容，电子评估的发展，以及至少是我们教学方法的重新概念化。通过转向远程教育，我们创建了可以轻松实施并与大学水平的任何物理类型课程相结合的功能。因此，我们顺便使入门物理学可持续地访问有困难的学生访问大学。除了我们在混合学习方法上获得的经验外，我们还提供在线练习，微型学习视频和电子评估的指南，包括通过大学Moodle在虚拟环境中实现的考试。由于该课程每年有800多名学生参加至少12个学士学位工程和所有STEM（科学，技术，工程和数学）领域，我们的改革极大地影响了学生的学习方式。这里提出的教学概念支持的结果，从力概念量表，学生的反馈，和考试成绩。原力概念量表显示，与传统的面对面授课相比，我们的在线教学并没有对学生的学习过程产生负面影响。学生的反馈表明，新的格式和材料正在网上得到很好的接受。最后，考试结果表明，在远程环境中进行的虚拟考试可以被设计为最大限度地减少作弊的可能性。此外，该测试能够产生与以前的传统测试类似的点分布。
2021-08-03 physics.ed-ph
Active Learning vs Traditional Lecturing in Introductory Mechanics: A Pooled Pass-Rate Benchmark Under Common Departmental Assessments from a Latin American Institutional Change Initiative
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa（墨西哥自治大学伊斯塔帕拉帕分校）
本研究比较了主动学习与传统讲授在初等力学课程中的效果，发现主动学习在通过率上表现更优，为教学方法改进提供了基准依据。
2026-01-30 physics.ed-ph
A longitudinal study of student conceptual understanding in Electricity and Magnetism
我们调查了以学生为中心的教学在大一水平上对大三学生的表现的长期影响，对电和磁（E&M）的概念调查。我们测量了学生的表现在一个研究为基础的概念工具-简短的电力和磁性评估（BEMA）-在8个学期（2004-2007）。与此同时，我们引入了华盛顿大学的物理入门课程，作为我们标准的新生课程的一部分。大一学生在这门基于辅导的入门课程之前和之后参加了BEMA，大三学生在完成传统的初级E&M I和E&M II课程后参加了BEMA。我们发现，平均而言，个人BEMA成绩并没有显着变化后，完成了入门课程-既不是从大一到大三，也不是从高年级E&M I到E&M II。然而，我们发现，大三学生谁已经完成了一个non-professional大一课程得分显着低于（后高年级）BEMA比那些谁已经完成了改革的大一课程-表明一个长期的积极影响，大一Tuesday的概念理解。
2009-07-31 physics.ed-ph
Examining the Impact of Student Expectations on Undergraduate Biology Education Reform
在过去的10-15年里，本科生物教育课程改革的呼声不断，其中大多数都集中在课程或教学法的改革上。从学生在一个大的本科生物学导论课程收集的数据表明，学生的期望，他们学习的知识的性质，影响他们如何与改革的努力，在课堂上互动。鉴于学生的期望影响他们参与课程活动的方式，本文（系列文章中的第一篇，着眼于生物学中的学生期望）认为，课程改革举措应该考虑学生的期望，以增加有效实施的机会。
2011-05-31 physics.ed-ph
Do evidence-based active-engagement courses reduce the gender gap in introductory physics?
本研究比较了EBAE与LB教学法在入门物理课程中对男女学生表现及性别差距的影响，发现EBAE策略能提升整体成绩，但未能消除性别差距。
2025-04-03 physics.ed-ph
Who does what now? How physics lab instruction impacts student behaviors
虽然实验室教学是物理教育的基石，但学生在实验室中的行为对保留、在该领域的坚持以及学生物理身份的形成的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这项研究中，我们进行了两个学期的实验室观察学生的行动在两个教学不同的部分相同的物理入门课程。我们使用聚类分析来识别不同类别的学生行为，并分析它们如何与实验室结构和性别相关。我们发现，在实验室结构，促进协作小组工作，促进决策，有一个任务分工沿性别线方面的笔记本电脑和设备的使用（并没有发现这样的划分学生在引导验证实验室）。
2018-07-25 physics.ed-ph
All aboard! Challenges and successes in professional development for physics lab TAs
本文开发并评估面向物理实验课研究生助教的研究型专业发展项目，从反思、课堂互动和学生态度三方面证明其可改善助教表现并促进学生学习。
2019-11-04 physics.ed-ph
Click, Watch, Learn: The Impact of Student Self-Study Materials on Physics E&M Course Outcomes
本研究探讨得克萨斯农工大学开发的自学材料（200多个在线视频资源和过往考试题库）对电磁学入门课程成绩的影响，发现旧考试利用是第二大预测因素，可缩小第一代学生的成绩差距。
2025-08-16 physics.ed-ph
Impact of peer interaction on conceptual test performance
我们分析了在微积分基础上的物理导论课程中，两人一组进行电磁概念调查测试的有效性。与同伴合作的学生在个人测试中的归一化增益比不合作的学生大得多。我们没有发现统计学上的显着差异的表现，学生谁得到了一个机会，制定自己的反应之前，同行的讨论，与那些谁没有。同侪合作也显示了知识共建的证据。与个别学生的讨论表明，学生自己的价值同侪互动。我们讨论了不同个体成就的学生配对的效果。
2016-02-24 physics.ed-ph
Impact of guided reflection with peers on the development of effective problem solving strategies and physics learning
学生必须学习有效的解决问题的策略，以发展物理专业知识。有效的问题解决策略包括对问题的概念分析，然后是解决方案的规划，然后是实施，评估和反思过程。研究表明，将一个问题从最初的口头表征转换为其他合适的表征，例如，在最初的概念分析过程中，使用图形表示可以促进对问题的进一步分析。6但是，如果没有指导，许多入门物理学生使用表面的线索和提示来解决问题，并且没有将解决问题视为学习的机会。在这里，我们描述了一项研究，这表明，从事学生在反思与同行有关有效的解决问题的策略，而有效的方法为他们建模，并提供及时的反馈，可能会提高所需的技能。
2016-04-29 physics.ed-ph
The Impact of Learning Assistants on Inequities in Physics Student Outcomes
本研究探讨如何学习助理（LA）和相关的课程功能与学生学习的不公平性在大学物理入门课程。本研究以16所LA联盟成员院校的67个班级的2，868名物理专业学生为被试，采用概念量表进行前后测。概念量表包括力概念量表、力和运动概念评估以及电和磁的概念调查。我们的分析包括一个多元线性回归模型，检查学生（如性别和种族）和课程水平变量（如存在的LA和概念量表使用）对学生的学习成果（科恩的d效应大小）在整个课堂环境的影响。研究发现，学习助理的存在可以消除或逆转传统的学生之间的学习差距，从占主导地位的和非占主导地位的人口。学生表现的显着差异也发现在整个概念量表。
2017-01-06 physics.ed-ph
The impact of students' epistemological framing on a task requiring representational consistency
在不同表示之间灵活变换的能力（例如，从数学到图形表示）是专业知识的标志。先前的研究表明，许多入门物理学生表现出缺乏表征的一致性，例如，他们可能会在同一情况下对同一概念作出两种表述，而这两种表述彼此不一致。在本案例研究中，我们要求学生为涉及高斯定律且具有球对称性的情况（带电导电球壳包围的带电导电球）的电场构建两种表示。先前的研究还表明，这类问题导致许多学生构建彼此不一致的表征。在这里，我们提出的调查结果，从个人采访的三个学生对这个问题表明，学生缺乏代表性的一致性可能部分归因于知识的类型，图形和数学表示触发。在认知游戏框架术语中，要求学生在问题中构建的两种表征（数学与图形）可能导致他们缺乏表征一致性。
2020-06-25 physics.ed-ph
Assessing the impact of representational and contextual problem features on student use of right-hand rules
学生在入门物理学的斗争与向量代数和这些挑战往往与上下文和代表性的问题的特点。关于交叉产品方向的问题的表现特别差，一些研究表明，这可能主要是由于误用右手规则。然而，很少有研究有详细探讨学生使用右手规则的决议。本研究回顾了几个学科的文献，包括空间认知，以确定十个上下文和代表性的问题功能，最有可能影响性能的问题，需要右手规则。两个定量措施的性能（正确性和响应时间）和两个定性措施（所使用的方法和类型的错误）被用来探讨这些问题的特点对学生的表现的影响。定量结果与文献的预期一致，但揭示了某些特征（如所需的推理类型和使用右手法则的物理笨拙）比其他特征（如向量是否放在一起或分开）具有更大的影响。通过定性分析获得了更多的见解，包括确定文献中以前没有讨论过的困难来源，并揭示使用补充方法（如物理旋转纸张）可以减轻与某些功能相关的错误。
2015-12-02 physics.ed-ph
Perspectives in Quantum Physics: Epistemological, Ontological and Pedagogical. An investigation into student and expert perspectives on the physical interpretation of quantum mechanics, with implications for modern physics instruction
现代物理学教师的一个共同学习目标是让学生认识到经典物理学的实验不确定性和量子力学的基本不确定性之间的差异。我们的研究表明，这个众所周知的困难任务可能会受到入门学生的直观现实主义观点的阻碍，以及他们对光和物质的概念缺乏本体论的灵活性。我们已经开发了一个框架，用于理解和表征学生对量子力学物理解释的观点，并展示了教师在入门课程中处理解释性主题的无数方式对学生思维的差异影响。和专业物理学家一样，学生们对量子现象的解释也各不相同，而这些解释在很大程度上受到他们对所谓测量问题的核心问题的总体立场的影响：波函数是物理真实的，还是仅仅是一种数学工具？波函数的坍缩是一个特殊的规则，还是一个没有任何方程描述的物理跃迁？作为物质的一种形式，电子是否始终作为定域粒子存在？这些问题，这是个人和学术兴趣，我们的学生，在很大程度上只是在我们的入门课程肤浅地解决，往往是担心打开潘多拉的盒子学生的问题，没有一个简单的答案。我们展示了如何改造现代物理课程（最近在科罗拉多大学实施）可能会积极影响学生的不确定性和波粒二象性的观点，使经典和量子现实的问题，我们的课程的中心主题，但也使我们的学生的信念，而不仅仅是那些科学家，一个明确的讨论话题。
2011-09-06 physics.ed-ph quant-ph
Becoming a physicist: Major educational transition points impact women's physics self-efficacy and sense of belonging
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究通过访谈六名女性物理本科生，发现从高中到大学及进入物理专业等重大教育转折点会损害女性的物理自我效能感与归属感，揭示了缺乏支持的物理文化可能导致边缘群体学生流失。
2025-10-14 physics.ed-ph
