Introduction to physics teaching for science and engineering undergraduates
招聘和留住高素质的物理和物理科学教师对保持美国的全球竞争力至关重要。不幸的是，只有三分之一的高中物理教师拥有物理学学位，更少的中学物理科学教师能够很好地掌握他们所教授的科学内容。此外，教师往往缺乏足够的教学内容知识，有效地教授科学。在这里，我们讨论了科学和工程本科生课程的开发，实施和评估，旨在提高认识，帮助他们培养兴趣和更深层次的理解物理教学的智力需求。课程的重点是通过提供良好的教学机会和接触物理教育研究来提高学生对教学的热情和信心。课程评核方法包括：1）测试学生对科学教育的态度及期望; 2）学生对科学教育的自我及同侪评核; 3）以内容为本的测试; 4）在导师及助教缺席的情况下，以录音形式进行小组讨论，以评估学生对课程各方面的看法及其影响。
2016-02-22 physics.ed-ph
Teaching and learning special relativity theory in secondary and lower undergraduate education: A literature review
本文综述和分析了狭义相对论在中学和大学本科阶段的教育研究。目前，国际上越来越有兴趣在大学预科教育中实施SRT，作为现代物理学的入门。因此，需要深入了解SRT教育中的学习机会和挑战。SRT教育的研究领域仍处于早期阶段，特别是在中等教育一级，缺乏对学习成果的实证评估。为了指导今后的研究方向，有必要对迄今为止报告的结果进行概述和综合。我们选择了40篇文章，并根据报告的学习困难，教学方法和研究工具进行分类。分析表明，各个教育水平的学生在使用参考系、SRT假设和相对论效应时都会遇到学习困难。在报告的教学序列，教学材料和学习活动，这些困难是从不同的角度来探讨。一些教学方法侧重于思想实验来表达SRT的概念特征，而另一些则使用虚拟环境来提供相对论效应的逼真可视化。从报告的教学方法，可以确定三个学习目标：促进概念理解，促进对科学的历史和哲学的理解，并获得对SRT和物理学的动力和信心。为了定量比较不同教学策略的学习效果，需要对评估工具进行更全面的评估。
2021-07-13 physics.ed-ph
Teaching Quantum Formalism and Postulates to First-Year Undergraduates
本文提出一种仅需向量点积基础的量子形式体系与公设教学法，可让一年级本科生甚至高中生提前掌握 Dirac 符号和量子力学核心公设，以服务量子科技人才培养。
2024-12-02 physics.ed-ph quant-ph
Introducing an Instructional Model for Teaching Blended Math-Science Sensemaking in Undergraduate STEM Courses Using Computer Simulations
本研究开发并测试了一种利用交互式模拟教授数学-科学混合意义建构的新型教学方法，结果表明该方法能有效提升本科和K-12学生在STEM课程中的认知复杂度与数学推理能力。
2023-05-22 physics.ed-ph
Teaching Cultural Astronomy to Undergraduates with an Interdisciplinary Frame
文化天文学是连接艺术，人文，社会和物理科学的跨学科。数据收集方法和理论来自许多学科，并与文化天文学中的方法和理论相融合。学生的负担是，要做文化天文学研究，必须在学科内和跨学科广泛阅读。我开发了一系列课程，将文化天文学的内容划分为非洲，北美和太平洋等广泛的地区。这些课程的结构是为了适应来自大学各个部分的学生，但必须有足够的数学和科学作为一个一般的科学要求。这门课的大部分成绩取决于期末项目，其中包括一份演示文稿和一份书面文件。因此，这门课程的目的是给学生做这个最终项目，必须是原创性的研究的基础。学生们很少选择收集自己的数据，而是重新分析现有的材料。学生们学会了批判性思维，制定假设，以及如何测试他们的假设，以及如何理解文化天文学数据。
2020-08-31 physics.ed-ph
Teaching quantum information science to high-school and early undergraduate students
我们提出了一个简单的，可访问的，但严格的推广/教育计划集中在量子信息科学和技术的高中和早期的本科生。该计划允许学生使用量子线路和算法进行有意义的动手计算，而不需要高等数学的知识。结合纸笔练习和IBM Q模拟，帮助学生理解量子门和电路的结构，以及叠加、纠缠和量子力学测量的原理。
2020-08-08 physics.ed-ph physics.pop-ph quant-ph
A sterile-neutrino search using data from the MicroBooNE liquid-argon time projection chamber performed in an undergraduate teaching laboratory
本文将基于 MicroBooNE 真实数据的惰性中微子搜索改编为本科教学实验，让学生结合中微子振荡、统计分析和机器学习完成数据分类与搜寻。
2025-09-23 hep-ex physics.ed-ph
Characterization of Upper-Level Undergraduate Quantum Mechanics Courses in the U.S
本文基于美国76名教师的调查，分析了本科量子力学课程的教学方法、资源使用和内容覆盖，发现多数教师采用传统讲座但互动教学渐增，不同教学路径在内容覆盖上高度重叠。
2025-07-14 physics.ed-ph
How undergraduate physics students use generative AI for computational modeling
University of Oslo（奥斯陆大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
研究探讨了大学物理学生使用生成式AI进行计算建模的方式，发现其影响包括建模规划、实现和调试，同时指出过度依赖AI带来的挑战及教学改进的必要性。
2026-03-09 physics.ed-ph
Teaching quantum information technologies and a practical module for online and offline undergraduate students
《量子信息技术与应用模块》是上海交通大学面向工科类本科生开设的一门新课程。我们为量子计算开发了一个全面的课程，涵盖了量子硬件，量子算法和应用。量子计算方法主要包括通用数字量子计算、模拟量子计算和针对噪声中尺度量子技术的混合量子-经典变分量子计算。此外，我们还设置了一个实践模块，使学生更接近实际行业的需求。学生们将组成一个三人小组，使用任何量子方法来解决优化，金融，机器学习，化学和生物学等领域的问题。此外，这门课程被选为交通全球虚拟课堂计划，因此它是开放给全球学生在环太平洋大学协会在同一时间与离线学生，在一个专门更新的教室。本课程在课程开发、实践模块设置和混合学习等方面的努力使其成为量子科学与技术教育的一个很好的案例研究。
2021-12-13 physics.ed-ph quant-ph
Teaching Undergraduate Students to Think Like Real-World Systems Engineers: A Technology-Based Hybrid Learning Approach
James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
在过去五年中，在一个工程模块中尝试了一种混合教学方法，该方法依赖于将项目为基础的学习与团队为基础的学习相结合。我们的动机是让学生接触真实世界的真实工程问题，并引导他们远离经典的“银行”方法，以期通过更深入和更协作的学习来发展他们的系统工程技能。我们的第三年模块被称为团队设计和项目技能，涉及320名学生分成小组开发智能电子系统。我们揭示了模块设计的细节，并讨论了我们的教学方法的有效性，通过分析学生成绩在过去的五年中，以及从68名学生完成的调查数据。64%的受访学生认为该模块有助于拓宽他们在电子系统设计方面的视野。此外，84%的人认为这个模块是他们学位课程中有价值的组成部分。在工程课程中采用这种方法使学生能够整合控制系统、图像处理、嵌入式系统、传感器以及团队合作、决策、故障排除和项目规划等领域的知识。
2021-11-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Teaching a plasma physics and engineering class at a liberal arts college using Course-Based Undergraduate Research Experiences (CUREs)
Sewanee: The University of the South（南方大学）
本课程在文理学院通过CUREs模式，让学生研究磁场对纳米颗粒悬浮时间的影响，发现电子密度降低导致电荷减少，从而减弱悬浮力，并培养了学生的研究能力。
2026-10-02 physics.ed-ph physics.plasm-ph
Teaching control with Basic Maths: Introduction to Process Control course as a novel educational approach for undergraduate engineering programs
本研究提出一种无需高级数学基础的本科控制理论入门教学新方法，配套教学工具与实验设备，经UFSC多年实践验证可提升学生学习动力与后续控制课程通过率。
2023-10-09 cs.SY eess.SY math.OC
Transforming the Preparation of Physics GTAs: Curriculum Development
研究生助教（GTA）是本科生教育的关键合作伙伴。鉴于GTA可能对本科生的学习产生巨大的影响，为他们提供适当的教学准备非常重要。但GTA本身就是学生，并不是所有人都想从事学术事业。将GTA准备充分融入研究生的专业发展降低了参与的障碍，使所有研究生都可以从探索教学及其在许多潜在职业道路上的应用的机会中受益。在本文中，我们描述了一个GTA准备课程的设计和实施的第一年博士。佐治亚理工学院物理学院的学生。通过实施和修订的年度周期，由我们开发的3P框架（教育学，物理学，专业发展）的指导下，该课程已发展成为一个强大而全面的专业发展计划，深受物理研究生的欢迎。
2021-09-01 physics.ed-ph
Employing real experiments and modern viewpoints in the teaching of modern physics
本文是2013年春季为理工科本科生设计和讲授的一门现代物理课程的报告。这门课程是为大一新生开设的，它试图将统计力学融入非经典物理学中，并引入了一些新颖的教学思想，如场方法，与通常教科书中传统的典型波和粒子观点形成对比。各种现代应用的量子理论在实现实际设备是叙述的方式，是适合初学者。特别是，我们描述了包括视觉吸引力和精心设计的强大的实验正式的课堂环境内。这些应用程序和演示集合可作为有用的教学辅助工具集合，并可轻松转换为主动学习练习。这种教学策略对学生学习的影响及其在激发物理学兴趣中的作用进行了评估。
2013-08-20 physics.ed-ph
Using Educational Comics in Physics Teaching for Chemistry and Biochemistry Students: Impact on Motivation and Domain-Specific Conceptual Gains
Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Universidad Central（中央大学）；Universidad Viña del Mar（瓦尔帕莱索大学）；Universidad Técnica Federico Santa María（弗雷德里科·圣塔玛利亚理工大学）
研究探讨教育漫画作为主动学习策略在化学、药学和生物化学本科生物理研讨会中的影响，发现其能提升学生对物理的兴趣和概念理解。
2026-03-25 physics.ed-ph
Animation with Algodoo: a simple tool for teaching and learning Physics
在目前的工作中，我们已经利用动画免费软件Algodoo，作为一个简单的处理工具，教和学物理。动画是基于倾斜运动模型，我们已经定性地描述了运动，显示了当我们修改控制参数（如速度和发射角度）时对象轨迹的变化。探索软件图形工具，保持动画和文献获得的结果之间的一致性，例如圆盘的最大高度和上升时间。该工具可适用于不同教育水平的学生，也适用于本科生和高中生。
2014-12-20 physics.ed-ph
Using Glowscript to Teach Numerical Modeling in Undergraduate Biology Education
数学和数值建模是一个越来越重要的，但往往被忽视，生物学生的话题。我们发现Glowscript有助于教学和向学生介绍计算机模拟。特别是，内置的图形和绘图功能可以为学生提供即时反馈。Glowscript是一种基于Web的可视化Python形式，可在标准浏览器中运行，学生可以轻松地将模拟嵌入到外部网站中。在这里，我们展示了Glowscript如何在本科计算生物学课程中实现的各种示例。我们希望这些例子能激励其他人在他们的科学课堂上采用Glowscript。
2022-04-26 physics.bio-ph physics.ed-ph
Preparing students for the quantum information revolution: Interdisciplinary teaching, curriculum development, and advising in quantum information science and engineering
本研究通过访谈高校QISE教育工作者，梳理了跨学科QISE教育的教学策略与学业指导要点，为适配量子信息革命的人才培养提供参考。
2025-09-30 physics.ed-ph
The use of the algebraic programming in teaching general relativity
本文介绍了计算机在本科生广义相对论教学中的应用，并结合自己的计算机操作经验，提出了一些看法。本文介绍了一些简单的代数编程（在REDUCE+EXCALC软件包中）程序，用于获得和研究爱因斯坦方程的一些精确解，以说服广义相对论的专门学生使用计算机代数系统。
2000-10-22 gr-qc physics.comp-ph physics.ed-ph
Teaching Quantum Mechanical Commutation Relations via an Optical Experiment
量子力学的对易关系与海森堡不确定原理直接相关，对学生理解量子力学有着至关重要的意义。在本科水平的课程，运营商的形式主义一般是理论上给出的，它是记录，这些抽象的形式主义通常是由学生误解。基于量子力学现象可以通过几何光学工具来研究的想法，本研究旨在介绍一个实验，其中量子力学对易关系以具体的方式表示，为学生提供一个简单和永久的学习。实验工具的选择是方便和经济的。本文介绍的实验可以与学生一起完成，也可以用作需要量子物理内容的实验室或理论课程的演示实验;特别是在物理，物理教育和科学教育课程中。
2018-04-07 physics.ed-ph
Biophysics software for interdisciplinary education and research
生物物理学是一门跨越许多学科的学科，超越了单个学生的技能和知识。这使得教和学都具有挑战性。教育材料描述，以帮助教学本科生生物物理学在跨学科的方式。已经设计了从X射线衍射到Hodgkin Huxley方程的项目。他们是以团队为基础的，鼓励合作。这些项目广泛使用Python/Scipy编写的软件，可以修改这些软件以探索各种可能的现象。该软件也可用于讲座和更传统的生物物理学课程的教学。
2013-03-03 physics.ed-ph
Minimizing postulation in a senior undergraduate course in electromagnetism
本文介绍了针对电磁学理论零散化的问题，对本科高年级电磁学教学进行的探索。像往常一样，它从静态的情况下开始，但它是严格根据亥姆霍兹定理的唯一性的矢量场，对主要的实验观察的来源，电场和磁场，对楞次定律和原则的叠加和互惠的相互作用。此后，无需进一步的假设，所有的法则和规则都是在电和磁相互平行的过程中产生的。麦克斯韦方程组是逐步建立的，表明电磁场可以被认为是一个遵循最简单的物理理论原理的双重线性矢量场。它表明，每一个单位制适合这种形式主义，提供适当的值分配给其中产生的一些常数从叠加原理。
1998-10-23 physics.class-ph physics.ed-ph
Learning difficulties among students when applying Ampère-Maxwell's law and its implications for teaching
本研究通过问卷与访谈考察物理专业学生应用安培-麦克斯韦定律的困难，发现其主要问题在于适用范围、位移电流及磁场环量与时变电场关系。
2024-04-10 physics.ed-ph
Thermodynamics education for energy transformation: a Stirling Engine experiment
我们提出了一个热力学实验，适合一年级的本科生采用斯特林发动机，以创建一个示范的能量转换，并测量这种发动机的机械效率。使用一个便宜的透明腔斯特林发动机，学生可以连接的概念，如理论压力-体积图与发动机的活塞的物理运动和由此产生的有用的输出工作的纺车。我们发现大多数学生成功地完成了这个实验，获得了与作者进行实验时相似的结果。除了核心热力学课程外，该实验还包含直流电路、示波器和数据分析，因此可以将其整合到更广泛的本科物理课程中，以结合多学科教学。
2021-05-17 physics.ed-ph
Teaching Quantum Computing through a Practical Software-driven Approach: Experience Report
量子计算利用自然界的量子定律来实现传统计算机无法有效实现的新型算法，这可能会导致材料科学和化学等关键领域的突破。对受过量子计算基础教育的量子劳动力的需求正在迅速增长，特别是在量子编程方面。然而，很少有非专业人士的产品，很少有关于培训计算机科学和工程专业学生的最佳实践的信息。在这份报告中，我们描述了我们的经验教学本科课程量子计算使用实用的，软件驱动的方法。我们的课程围绕着通过动手编程来教授量子算法，减少了传统书面作业的重要性，而是依赖于自定进度的编程练习（“Quantum Katas”），各种编程作业和最终项目。我们观察到，课程的编程部分帮助学生内化讲座中提出的理论材料。在调查结果中，学生表示编程练习和最终项目对他们的学习过程贡献最大。我们描述了以量子编程为中心的课程的动机，讨论了本课程中使用的主要工件，并为未来改进的课程提供了我们的经验教训和最佳实践。我们希望我们的经验将有助于指导那些希望采用实用方法教授量子计算的教师，并使更多的本科课程能够将量子编程作为选修课。
2020-10-12 cs.ET physics.ed-ph quant-ph
Liquid crystals: a new topic in physics for undergraduates
介绍了一个液晶的教学模块。由于液晶与学生的日常经历有关，也是当前科学研究的主题，因此它们是引入教育的现代主题的优秀候选者。我们表明，液晶可以提供一个文件rouge通过几个物理领域，如热力学，光学和电磁学。我们讨论了学生应该学习什么关于液晶和什么物理概念，他们应该知道，然后才考虑他们。在由化学和物理实验室的讲座和实验工作组成的教学模块的演示中，我们专注于相变，光的偏振，双折射和颜色的实验。在对自然科学没有特别偏好的职前小学教师中对该单元进行了试点评估。评估表明，该模块是非常有效的知识转移。先前的一项研究表明，非正式获得的液晶的几个不同的研究领域的一年级学生的前知识是可以忽略不计的。由于社会科学专业的学生是对自然科学最不感兴趣的学生，因此可以预期，参加任何学习计划的学生平均而言至少会像参加试点研究的学生一样，对与液晶有关的现象有很好的概念理解。
2012-11-06 cond-mat.soft physics.ed-ph
Teaching Quantum Computing to High School Students
本研究介绍了一门面向15-18岁高中生的试点成功的量子计算课程，通过交互式习题、模拟实验等主动学习方式衔接科普与本科高阶内容，且以开源许可免费开放。
2020-04-15 physics.ed-ph quant-ph
Primarily Undergraduate Institutions and the Astronomy Community
本白皮书强调了小学本科院校（PUI）在天文学专业中的作用，解决了与就业，资源和支持，研究机会和生产力以及教育和社会影响等相关的问题。在PUI工作的天文学家热衷于通过大量的天文学经验来教学和指导本科生，同时致力于继续推进天文学专业领域的研究计划。PUI是大多数本科生追求中学后教育的地方，因此，了解与PUI相关的独特挑战和机遇对于在未来十年内培养包容性天文学社区至关重要。我们提供了一个由教师和学生的PUI生活和经验的专业视图，同时突出了独特的机遇，挑战和经常面临的障碍。概述了各种建议，以提供天文学在未来十年及以后在PUI蓬勃发展所需的支持结构和资源-这是专注于培养和维护包容性，支持性和多元化社区的专业的关键一步。
2019-07-16 astro-ph.IM physics.ed-ph
The fiftieth anniversary of physics at UFSM: a gender analysis of graduates
圣玛利亚联邦大学（UFSM - Universidade Federal de Santa Maria）培养了600多名本科生和200名博士生。学生，成为南里奥格兰德州中部地区物理培训的参考。在这项工作中，我们提出了从两个层次的UFSM毕业生的性别分析。随着时间的推移，女性毕业生的人数一直在增加，而且在这两个层次上都大大超过了全国的人数。物理教学（白天）、物理教学（夜间）、物理、硕士、博士的平均值分别为35%、37%、28%、42%、39%。我们还观察到，与本科生相比，女生参加研究生课程的人数有所增加，这与全国平均人数不同。仅考虑过去5年，物理教学（白天）和硕士课程的毕业生人数达到50%。虽然这项研究是地方性的，但它强调了所有大学传播有关毕业生性别的数据的必要性，以便进行一般的性别研究。
2018-07-03 physics.ed-ph physics.hist-ph
Teaching introductory STEM with the Marble Game
最近，有多个呼吁课程改革，以开发新的途径，科学，技术，工程和数学（STEM）学科。大理石游戏通过为所有STEM学科有用的定量科学建模技能提供一个概念框架来回答这些要求。这种方法积极地使学生参与有指导的科学发现过程。在一项“学生学习收获评估”（SALG）调查中，学生们认为这种方法在他们对现实世界问题和科学研究的理解方面产生了“巨大的收获”。使用大理石游戏，学生建立一个概念框架，直接适用于生物学中的随机分子水平的过程，如扩散和界面运输。它也与可逆的一级化学反应同构，为化学动力学提供了概念上的准备。计算和数学框架也可以应用于研究从牛顿力学到RLC电路的定量物理模型的预测。为了测试这种方法，学生们被要求推导出一种新的渗透理论。测试结果证实，他们能够成功地将概念框架应用到期末考试条件下的新情况。因此，大理石游戏提供了一条通往STEM学科的途径，其中包括本科课程中的定量生物学概念-从第一堂课开始。
2012-10-22 physics.ed-ph
Known Structure, Unknown Function: An Inquiry-based Undergraduate Biochemistry Laboratory Course
本科生生物化学实验室课程往往不为学生提供一个真实的研究经验，特别是当实验室的明确目的是纯粹的教学。然而，一个教学实验室课程，是调查和研究为基础，可以同时传授科学知识，培养学生的研究专长和信心。我们已经开发了一个为期一年的本科生生物化学实验室课程，学生通过实验和计算确定已知三维结构的蛋白质的功能。课程的前半部分是基于探究和模块化设计;学生学习一般的生物化学技术，同时为第二学期的研究实验做准备。在第一学期学习了标准的生物化学方法后，学生在第二学期独立地追求自己的（原始）研究项目。这一新的课程已经产生了学生的表现和信心的各种指标评估的改善。为了向学生和教师传播教学资源，可在http://biochemlab.org上免费访问生物化学实验室教育资源。
2015-07-08 physics.ed-ph q-bio.MN
"The Physics of Life," an undergraduate general education biophysics course
提高非科学家的科学素养是一个重要的目标，这既是因为科学和技术对我们生活的影响日益增加，也是因为理解科学丰富了我们对自然世界的体验。提高科学素养的一个途径是通过普通教育本科课程-即为非理科或工科学生开设的课程-在许多情况下，这是这些学生最后一次正式接触科学。我在这里描述的过程中，非科学专业的本科生生物物理学最近在俄勒冈大学（尤金，OR，美国）开发。我认为，生物物理学是一种特别有用的工具，可以用来培养科学素养。它涉及重要和一般的科学概念，展示了基础科学与健康和疾病相关的有形，熟悉的现象之间的联系，并说明了科学见解通过以创造性的方式应用不同领域的工具和观点而发展。此外，生物物理学突出了物理学研究的深远影响。我描述了这门课程的总体设计，它涵盖了宏观和微观的主题，以及它的一些模块的具体内容。我还描述了在教学过程中采用的循证教学方法，以及其招生和评估方面。
2014-10-01 physics.bio-ph physics.ed-ph
Teaching Light Polarization by Putting Art and Physics Together
光的偏振有许多技术应用，它的发现对于揭示电磁波的横向性质至关重要。然而，尽管它的基本和实际的重要性，在高中光的这种性质往往被忽视。这是一个遗憾，不仅因为它的概念相关性，而且因为偏振提供了用低成本材料进行许多美丽实验的可能性。此外，对这一问题的处理非常适合艺术，生物学和技术之间的跨学科方法，这通常使学生对事物更感兴趣。由于这些原因，我们为高中和本科生开发了一个光偏振实验室。当双折射材料置于两个交叉的偏振滤光片之间时，他们可以看到美丽的图像。色彩缤纷的图像让他们想起那些抽象画或外星风景。通过这种多学科的教学方法，学生更加投入和参与，相应物理概念的学习过程也更加有效。
2018-03-26 physics.ed-ph physics.optics
The latent potential of YouTube - Will it become the 21st Century lecturer's film archive?
YouTube（http：www.youtube.com）是一个在线的、公众访问的视频共享网站，允许用户发布短视频流供公众观看。与Google、MySpace、Facebook等一样，它是互联网的伟大成功故事之一，并被当今许多本科生广泛使用。高等教育部门最近意识到YouTube在向学生展示教学资源/材料和宣传研究方面的潜力。这篇文章考虑了在线视频存档网站（如YouTube和GoogleVideo）在高等教育中的另一种潜在用途-作为在线视频存档，提供数千小时的视频片段用于讲座。在这篇文章中，我将讨论为什么这可能是有用的，提出一些例子来证明YouTube作为教学资源的潜力，并强调一些版权和法律问题，目前影响到有效使用新的在线视频网站，如YouTube，作为教学资源。
2008-08-26 physics.ed-ph
A project-based course about outreach in a physics curriculum
我们描述了一个本科课程，物理系的学生被要求构思自己的拓展项目。该课程在项目概念和教学法和推广教育之间交替进行，并以公开展示结束。我们描述了它的实际实施和好处。通过对学生的问卷调查和项目分析，探讨了“做中学”教学法的优点和不足。
2016-04-13 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
Integrating Undergraduate Research and Faculty Development in a Legacy Astronomy Research Project
NSF赞助的本科ALUDERAFA团队（UAT）为来自23个美国公立和私立主要本科院校（PUI）的教师和学生提供长期合作研究机会，该项目在银河系外ALUDERAFA HI盲人遗产调查项目的背景下进行。在与阿雷西博和绿岸天文台合作的12个项目年中，UAT对传统天文学项目的健康，科学教育和天文学的公平/包容产生了明显的影响，373名UAT学生（39%女性;约30%代表性不足的群体成员）和34名教师（44%女性）取得了成功。UAT模型适用于许多大型科学项目，并且可以得到相对适度的资金支持。我们建议拨款机构确定支持该模式的资金来源，无论是作为传统赠款支持的附加内容，还是作为独立的资金来源。这可能包括在目前正在开发的大型项目中鼓励类似UAT的组件，例如LSST和TMT。通过这样做，我们将认识到PUI的大量天文学研究培训的重教学负荷教师是天文学界未充分利用的资源（另见Ribaudo等人的白皮书）。我们社区的这些成员有技能和强烈的愿望，有意义地贡献自己的领域，以及鼓励和互动的能力与来自各种背景的许多有才华和积极的本科生密切。
2019-07-15 astro-ph.IM physics.ed-ph
Theoretical Chemistry Course for Students in Chemistry
本文对理论化学课程的教学内容进行了改革，建立了从微观到宏观的理论内容体系，全面地向化学专业本科生介绍化学反应理论。为了在普通理化课程的基础上开发此类TC课程，我们着眼于物理与化学课程之间的最后一公里问题，对化学专业本科生的批判性思维进行训练。为了清楚地表明这一点，聚合物分子动力学的简化方案作为一个例子进行了讨论，它显示了不同的理论内容，在高分子化学。此外，我们提出了一系列的经验和依赖的措施，可以提供有关学生的知识和理解水平的信息。本次评估测验旨在测试学生对TC基本概念和应用的了解，例如动力学、统计系综、动力学等。从36名学生的实际教学中发现，这些学生的表现比目前的TC内容有显着提高。对每个问题的进一步分析表明，大约三分之二的学生学习了新知识。虽然目前的TC课程可能会被认为是一定程度的难度，化学家，这些分析表明，学生可以有效地接受这些复杂的概念。
2021-09-26 physics.chem-ph physics.ed-ph
A Robotic Telescope For University-Level Distance Teaching
我们提出了远程操作的望远镜的部署方面的教学实践科学远程学习的本科生。我们简要描述了马略卡岛PIRATE设施的技术实现，并详细说明了它如何嵌入到开放大学课程中。海盗的教学活动进行了研究，作为一个更广泛的研究项目的现实主义，社交和元功能的虚拟和远程实验室在教学实践科学的有效性的重要性的一部分。我们发现，学生接受虚拟实验（例如望远镜模拟器），当他们提供真正的，“凌乱”的数据，澄清他们如何从现实的写照不同，并标记为培训工具。如果包括实际活动，互联网连接稳定，并且至少有一个实时视频馈送，则可以接受机器人望远镜代替现场实际工作。机器人望远镜活动应包括小组工作，并促进社会学习模式。虚拟实验，虽然通常被认为是异步的工具，也应该包括社会互动。为了提高学生的参与度和学习成果，应设计一种更好的机器人望远镜环境情景意识。最后，我们简要介绍了海盗从马略卡岛搬迁到特内里费岛后的现状，并将其纳入OpenScience天文台。
2018-06-08 astro-ph.IM physics.ed-ph
A Pilot Study from the First Course-Based Undergraduate Research Experience for Online Degree-Seeking Astronomy Students
本研究开发并教授了一门为期六周的在线观测天文学课程，通过初步调查显示，该课程显著提升了学生的工具使用信心、社区归属感及未来研究信心。
2024-05-24 astro-ph.IM physics.ed-ph
Data Science Education in Undergraduate Physics: Lessons Learned from a Community of Practice
Center for Advanced Systems Understanding, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心高级系统理解中心）；University of Mount Union（芒特尤尼恩大学）；American Association of Physics Teachers（美国物理教师协会）；University of Maryland（马里兰大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Questrom School of Business at Boston University（波士顿大学奎斯特罗姆商学院）
本文介绍数据科学教育实践共同体（DSECOP）在本科物理课程中融入数据科学的经验，总结关键策略与挑战，为物理教育者提供教学指导。
2024-06-16 cs.LG physics.data-an physics.ed-ph
Should we trade off higher-level mathematics for abstraction to improve student understanding of quantum mechanics?
针对本科量子力学传统波函数教学依赖微分方程的问题，提出算符力学教学法，依托四个算符恒等式以代数方式求解问题，引入更多现代量子主题，提升学生理解。
2023-04-28 physics.ed-ph quant-ph
An Empirical Study of Teaching Methodologies and Learning Outcomes for Online and in-class Networking Course Sections
为了提高学生的学习，我们展示了一个实验研究，分析学生的学习成果，在网上和课堂上的部分的核心数据通信课程的本科信息科学与技术（IST）部门在乔治梅森大学（GMU）。在这项研究中，学生的表现是根据课程评估。这包括家庭和实验室作业，基于技能的评估，以及课程所有4个部分的传统期中考试。所有部分都有类似的内容，评估计划和教学方法。在我们的研究中，学生的人口统计数据，如考试类型和位置偏好，可能会在他们的学习过程中发挥重要作用。我们必须从学习管理系统（LMS），黑板（BB）学习收集大量的数据，以比较和研究几个评估结果的所有学生在各自的部门和其他部门的学生之间的结果。然后，我们试图了解人口统计学是否有任何影响学生的表现，通过关联个别学生的调查反应，他/她在课堂上的表现。截至学期中期的数值结果揭示了学生在在线和面对面（F2 F）部分的成功显着的见解。
2017-11-15 cs.CY physics.ed-ph stat.AP
Investigation of the effectiveness of applying ChatGPT in Dialogic Teaching Using Electroencephalography
Shaanxi Normal University（陕西师范大学）；Central China Normal University（华中师范大学）
本研究通过34名本科生的对比实验和脑电图数据，发现ChatGPT在对话式教学中虽能促进认知活动和知识基础建立，但在知识迁移与创造力培养上不如人类教师，建议将其与传统教师协同使用以提升教学质量。
2024-06-11 cs.AI cs.CY physics.ed-ph
Opinion | Think Physics, Think Man: Barrier's to Women's Participation in Physics Education
本文基于跨性别女性的亲身经历与文献证据，分析了女性参与物理教育的障碍，指出物理课堂的性别动态与偏袒男性的教学实践是导致女性代表性不足的部分原因，并呼吁进一步研究予以证实。
2023-06-26 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
