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
How can we improve problem-solving in undergraduate biology? Applying lessons from 30 years of physics education research
如果学生要成功地解决真实的，复杂的生物学问题，作为科学家和公民，他们需要在本科期间练习解决这些问题。物理教育研究者在过去的三十年里一直在研究学生的问题解决能力。虽然物理学和生物学问题在结构和内容上有所不同，但教学目的密切相关：解释自然世界中的模式和过程，并对物理和生物系统进行预测。在本文中，我们讨论了如何研究支持的方法开发的物理教育研究人员可以通过生物学家，以提高学生解决问题的能力。首先，我们将生物学学生通常被要求解决的问题与真实的复杂问题进行比较。然后，我们描述了研究验证的物理课程，强调解决问题的过程技能的发展。我们表明，解决真实的，复杂的生物学问题需要许多相同的技能，实践物理学家和生物学家在代表问题，寻求关系，作出预测，并验证或检查解决方案。我们断言，获得这些技能可以帮助生物学生成为有能力的问题解决者。最后，我们建议生物学者如何将物理教育的经验应用于他们的课堂，并启发生物教育研究的新研究。(To出现在细胞生物学教育-生命科学教育）
2013-02-25 physics.ed-ph q-bio.OT
Biologic: Gene circuits and feedback in an introductory physics sequence for biology and premedical students
两个合成基因电路-遗传拨动开关和repressilator -定量分析和讨论的背景下，基因电路和反馈的教育模块，构成了为期一年的介绍性物理序列的最后一个主题，针对生物学和医学预科本科生。基因开关由两个基因组成，每个基因的蛋白质产物抑制另一个基因的表达，而阻遏物由三个基因组成，每个基因的蛋白质产物抑制下一个基因的表达。对基因开关的解析、数值和电子学处理表明，该基因电路实现了双稳态。再压器的简化处理表明，该电路可以实现持续振荡。在这两种情况下，得到一个“相图”，指定的区域的参数空间中的双稳态或振荡行为，分别发生。
2013-07-11 physics.ed-ph q-bio.MN
Students' Interdisciplinary Reasoning about "High-Energy Bonds" and ATP
学生对ATP（三磷酸腺苷）和化学键的性质有时相互矛盾的想法已经在生物学和化学教育文献中研究过，但这些主题很少是入门物理课程的一部分。我们目前的定性数据从本科生物学专业的入门物理课程，旨在建立更大的跨学科的连贯性，因此包括这些主题。在这些数据中，学生们努力解决ATP中磷酸键断裂时释放的能量与断裂键所需能量输入之间的明显矛盾。我们看到，学生对每个科学学科如何界定兴趣系统的看法可以影响他们如何证明他们对跨学科主题的推理。这对跨学科教育的愿景产生了影响，该愿景尊重学科观点，同时以展示观点之间一致性的方式将它们带入互动。
2012-09-05 physics.bio-ph physics.ed-ph
Entropy and spontaneity in an introductory physics course for life science students
在利用真实生物学实例的生命科学物理学导论（IPLS）课程中，学生关于熵作为“无序”或“混沌”的想法与他们关于有组织生物结构自发形成的想法相联系。这是可能的，以调和“自然倾向的无序”与有组织的集群的大分子，但这样做的方式，将是有意义的学生需要我们认真对待的熵和自发性的想法，学生带来的IPLS课程从他们以前的经验，在生物学和化学。我们利用案例研究访谈来论证，强调能量和熵在确定自发性方面的相互作用（涉及自由能的核心作用）的方法是以特别有效的方式利用学生的生物学和化学资源的方法。我们看到熵参数的定位与充满活力的参数在自发性的确定，使我们的生命科学学生的生物学，化学和物理学的经验更加连贯的重要一步。
2013-08-25 physics.ed-ph
Integrating Evolutionary Biology into Physics Classroom: Scaling, Dimension, Form and Function
本文探讨如何将表面积与体积比等物理定律与达尔文进化联系起来，并通过卡通投票器问题帮助物理入门课程学生理解物理与生物学的跨学科联系。
2024-08-07 physics.bio-ph physics.ed-ph physics.pop-ph
Society's educational debts in biology, chemistry, and physics across race, gender, and class
本研究基于45所院校305门协作式教学课程中18,791名学生的数据，建模分析种族、性别、族裔与第一代身份交汇下的教育债务，发现协作式教学不足以偿还社会欠黑人、西班牙裔女性和第一代黑人男性的最大教育债务。
2024-03-19 physics.ed-ph physics.soc-ph
Considerations on Interdisciplinary Instruction and Design Influenced by Adaptive Learning. A Case Study Involving Biology, Computer Science, Mathematics, and Statistics
ALICE（Adaptive Learning for Interdisciplinary Collaborative Environments）是一个基于Web的跨学科自适应学习系统。ALICE有潜力通过授权跨学科知识获取来改变教育。这在接受具有不同学术背景的新人的领域尤其重要，例如系统生物学。在传统的跨学科教学中，教师必须涵盖来自多个学科的先决条件信息，以确保所有学生都从一个共同的基线开始，从而减缓学习过程。与ALICE，学生遵循个性化的教学大纲，根据他们以前的知识和工作对个人的目标。在跨学科课程中实施适应性学习系统需要仔细考虑教学设计。必须仔细考虑材料的结构，制定评估和其他教学设计方面。这些考虑因素是通过实施ALICE在研究生水平的系统生物学课程的案例研究的探索详细。
2017-05-04 physics.ed-ph
The role of pedagogical tools in active learning: a case for sense-making
来自研究文献的证据表明，观众反应系统（ARS）和引导式询问系统（GIW）都可以提高学生在STEM课堂上的参与度、学习和公平性。我们比较了这两种工具在不同背景下提供的大量入学STEM课程中的使用，一种是生物学，一种是工程学。研究中的教师使用每一种主动学习工具的方式都不同。在生物学课程中，ARS问题主要用于检查学生并评估他们是否正确解释和理解工作表问题。工程课程提出了ARS问题，为学生提供了将所学概念应用于新场景的机会，以提高学生的概念理解。在生物学课程中，GIWs主要用于独立活动，学生回答问题所需的大部分信息都包含在与学科模型一致的工作表中。在工程课程中，讲师打算让学生参考他们的课堂笔记，并依靠他们在以前的ARS课程中对基本原理的概念性知识，以便成功回答GIW问题。然而，虽然他们的具体实施结构和做法不同，这两个教师使用这些工具来建立对概念推理，定量推理和元认知思维相同的基本学科思维和意义的过程。
2018-04-12 physics.ed-ph
Toward Better Physics Labs for Future Biologists
我们已经开发了一套实验室和动手活动，以配合一个新的两学期的跨学科物理课程，已成功开发并在马里兰大学帕克分校（UMD）的两个小型测试班的学生在2012-2013年进行测试。我们设计了实验室，以配合学生的第二年改革课程，微积分，生物和化学作为先决条件。这使得实验室能够包括与细胞尺度相关的物理学的重要内容，从化学相互作用到流体中的随机运动和电荷屏蔽。我们还向学生介绍了研究级设备和现代物理分析工具，在相关的背景下生物学，同时保持改革实验室的教学价值开放式实验室结构。从这两个小的测试班初步学生的结果进行了讨论。
2013-08-18 physics.ed-ph
Introducing interdisciplinary science to second year undergraduates in a Current Topics in Biophysics course
我们为二年级学生提供机会，在由物理学家和生物学家共同教授的课程中探索生物物理学的当前主题。跨学科课程允许大学生从事整合物理学和生物学的分析思维。学生要么是生物物理学专业（50%），要么来自各种科学专业（约30%生命科学）。所有人都将参加生物、物理和数学的第一年课程。该课程分为：1）使用案例研究将物理方法应用于生物问题（树能长多高？和生物泵是两个例子）; 2）介绍物理概念，探索潜在的应用（生物光子学及其在荧光显微镜和光动力疗法中的应用是一个例子）;和3）介绍工业和大学研究人员谁描述职业生涯，研究和生物物理学的临床应用。在六年的课程已经提供，学生已经实现了B平均独立申报的专业。在课程评价中，学生对课程整体表示高度满意（91%是积极的）。然而，学生们对作业和试题的开放性持保留态度，这些作业和试题使用基于物理学的分析框架来处理生物问题-这是实施开放性问题解决方法的真正挑战。
2015-04-24 physics.ed-ph
Microscope Project for Undergraduate Laboratories
光学是物理学的一个重要子领域，用于仪器设计，并用于各种其他学科，包括材料科学，物理学和生命科学，如发育生物学和细胞生物学。重要的是要教育学生从各种学科和背景的光学基础知识，以训练下一代跨学科的研究人员和仪器谁将推动发现的界限。在本文中，我们提出了一个实验系统开发，教学生在几何光学的基础知识，包括射线和波动光学。学生通过设计，建造和测试由零部件制成的自制光学显微镜来学习这些概念。我们描述了实验设备和基本测量学生可以执行学习的原则，技术，精度和测量的分辨率。学生找到放大倍率并测试他们构建的显微镜系统的分辨率。该系统是开放的，多功能的，允许先进的建筑项目，如落射荧光，全内反射荧光和光学捕获。我们已经在光学课程、高级实验室课程和研究生培训模块中使用了该设备。
2016-06-08 physics.bio-ph physics.ed-ph physics.ins-det
Bridging Physics and Biology Teaching through Modeling
随着生物学的前沿越来越多地成为跨学科的，物理教育界一直在不断努力，使物理课更相关的生命科学专业。这些领域之间存在许多明显的差异，包括每个领域研究的系统类型，这些系统的行为，每个领域进行的测量类型以及数学在每个领域中的作用，这些努力变得复杂。尽管如此，物理学和生物学都是依靠观察和测量来构建自然世界模型的科学。在这篇理论文章中，我们提出，努力弥合这两个学科的教学必须强调共享的科学实践，特别是科学建模。我们使用两个学科共同的语言定义建模，并强调如何理解建模过程可以帮助调和物理学和生物学教学之间的明显差异。我们详细阐述了模型如何用于解释，预测和功能的目的，并从每个学科展示关键的建模原则，目前常见的模型。通过在建模的背景下构建跨学科教学，我们的目标是弥合物理学和生物学教学，并为学生提供适用于任何科学学科的建模能力。
2013-12-10 physics.ed-ph
Drawing Science: an interdisciplinary, playful, and inclusive proposal
本文提出并定性地讨论了教学棋盘游戏在高中学生科学教育中的应用。该游戏以跨学科的方式考虑物理学，生物学，化学和天文学领域，并基于通过绘制课堂上讨论的概念的行为来发展学生的认知结构，还旨在通过团队合作和听力障碍学生的融入来实现社会化。该游戏是在物理教师教育课程中创建的，旨在促进对教学实践的反思，并为学生寻找有吸引力的教学方法。
2021-09-22 physics.ed-ph
Chemical energy in an introductory physics course for the life sciences
能源是一个跨越科学学科的复杂概念。对于生命科学专业的学生来说，结合化学键和化学反应的能量方法比主要关注机械能的传统入门物理方法更能满足生命科学专业学生的需求。我们提出了一个课程序列，或线程，旨在建立学生的化学能的理解，在介绍物理课程的生命科学。这条线旨在连接物理，生物和化学的能量思想。我们描述了各种充满活力的概念，我们打算开发，以建立跨学科的连贯性之间的连接，并提出了一些课程材料和学生数据的例子，说明我们的方法。
2013-12-16 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.ed-ph
Learning Assistant Supported Student Outcomes (LASSO) study initial findings
本研究探讨教师，学生和课程功能是如何与学生的学习助理（LA）支持的课程成果。来自13个LA联盟成员机构的4，500多名学生和17名教师参加了这项研究。每个参与的学生在学期开始（前）和结束（后）完成了一个在线概念量表。物理学概念量表包括力和运动概念评估（FMCE）和简要电磁评估（BEMA）。还包括生物学和化学领域的概念清单。我们的分析利用分层线性模型，将学生水平数据（例如，前/后分数和性别）嵌套在课程水平数据（例如，学科和课程招生）中，以建立模型，检查跨机构和学科的学生成绩。我们报告了学生的成绩与他们的性别，种族和与LAs一起工作的时间以及教师与LAs的经验之间的联系。
2015-09-17 physics.ed-ph
Effectiveness of Quota Policies Across STEM, Biological, and Humanities Programs
本研究分析Unesp十多年配额政策，发现配额在物理和教育学影响小，在生物学影响大；基于微积分I数据，公开竞争录取学生表现最佳，种族配额生最差，且多次尝试通过率更低，揭示初始教育差距难在高等教育中克服。
2025-10-09 physics.ed-ph physics.soc-ph
Using disciplinary perspectives to refine conceptions of the "real world"
据报道，学生们经常离开入门物理教室，认为物理学与现实世界的联系不如他们进入时那么紧密。在本文中，我们的目标是复杂的叙述，考虑学生的经验，在介绍物理学的生命科学课程，利用学生的学科专业知识，在生物学和化学，因为他们学习物理。在三个学生的案例研究中，我们探讨了物理在他们的生活中的作用，以挑战PER的态度和认识论的措施，旨在评估学生如何连接物理课堂外的生活的典型解释。虽然我们发现我们的生命科学专业的学生很少在日常生活中考虑物理学，但他们与现实世界有着各种各样的联系。我们认为，为了反映学生丰富的学科经验，我们的理解如何学生连接物理课堂外的生活需要细致入微或扩大。
2018-08-30 physics.ed-ph
Computerized Stokes analysis of optically active polymer films
光学实验是物理专业高级课程的重要组成部分。主修其他学科的学生，如化学，生物学或工程学，很少有机会了解当今科学和工业光学中使用的最新光学技术和数学表示。斯托克斯光的偏振分析是越来越必要的方法之一，但很少在高级物理或光学课程之外教授，这些课程仅限于物理专业。另一方面，生物和化学专业的学生已经在实验室中使用矩阵和极化技术，这使得向矩阵计算的过渡变得无缝。由于这些专业的大多数学生推迟了物理学的入学时间，这些课程的大多数注册学生都是大三和大四学生，使他们能够掌握这些技术。我们选择研究聚合物样品，以帮助其他学科的学生，特别是化学和工程专业的学生，了解他们研究的一些对象的光学性质。本文的论点是，这是有利的，介绍斯托克斯分析，为这些学生，并显示实验室开发和教了几年，已成功地，在我们的经验，做到了这一点。取向和未取向的聚合物样品的测量进行了讨论，以证明给学生的分子极化率对样品的双折射率和各向异性的弗莱彻指标一般的影响。
2010-09-07 physics.ed-ph physics.optics
NEXUS/Physics: An interdisciplinary repurposing of physics for biologists
为了响应对生命科学专业和医学预科生的本科科学课程改革的呼声越来越高（Bio 2010，未来医生的科学基础，愿景与变革），一个跨学科团队创建了NEXUS/物理学：重新利用生命科学的入门物理课程。该课程与生命科学专业学生的生物学和化学入门课程密切互动，旨在帮助学生建立一般的多学科科学能力。为了做到这一点，我们的两个学期的NEXUS/物理课程序列定位为第二年的课程，使学生将有一些接触生物学和化学的基本概念。NEXUS/物理强调跨学科的例子，内容与传统的入门物理学明显不同，以促进这一点。它将能量的讨论扩展到包括原子间势和化学反应，将热力学的讨论扩展到包括焓和吉布斯自由能，并包括随机与相干运动（包括扩散）的严肃讨论。教学材料的开发与认真的教育研究相协调。这两个新的内容和研究结果中描述了一系列的文件，本文作为一个概述和背景。
2014-01-08 physics.ed-ph
A Vision of Interdisciplinary Education: Students' Reasoning about "High-Energy Bonds" and ATP
随着跨学科课程的发展，教师和研究人员必须努力解决学生如何建立跨学科联系的问题。我们探讨跨学科和解（IDR）的问题：学生如何调和看似矛盾的想法，从不同的学科。虽然IDR与其他框架有共同之处，用于协调不同背景下的思想，但它的不同之处在于每个学科的思想在其自身的学科中被认为是规范正确的。该研究的背景是生物学专业的入门物理课程，旨在建立更大的跨学科一致性，因此包括ATP和化学键能等生物学相关主题。在我们的案例研究数据中，学生们努力解决ATP中磷酸键断裂时释放的能量与断裂键所需能量输入之间的明显矛盾。我们看到学生证明上下文相关的建模选择，显示在阐明系统的选择如何可能与感兴趣的学科问题的细微差别。这代表了IDR的理想终点，学生可以在不同学科的概念之间建立连贯的联系，同时在自己的学科背景下理解每个概念。我们的案例研究还说明了教学环境中发挥作用的IDR过程中的元素。
2014-02-21 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.ed-ph
A model for discussing entropy and time reversibility
在这篇文章中，我们讨论了一个模型，用于介绍熵的概念与中学生。它可以用来与学生讨论时间的可逆性，同质性的趋势和概率论与热力学第二定律之间的联系。该模型有助于引入关键的认识论问题，并帮助学生理解宏观和微观之间的深层联系。
2014-09-09 physics.ed-ph
Beyond gender: The intersectional impact of community demographics on the continuation rates of male and female students into high school physics
本研究利用加拿大人口普查和安大略省十一年注册数据，通过分层线性建模分析性别与社区人口统计对高中物理续读率的交叉影响，发现学校层面因素影响最大，且STEM学科不应视为同质。
2023-11-17 physics.ed-ph physics.soc-ph
Differences in the attitudes and beliefs about science of students in the physics-mathematics and life sciences areas and their impact on teaching
本研究使用CLASS工具比较了物理与生命科学学生在大学初期的科学态度和信念，发现生命科学学生在解决问题时更倾向新手型行为，并探讨了差异原因及教学影响。
2025-01-31 physics.ed-ph
Vision and change in introductory physics for the life sciences
自2010年以来，耶鲁大学物理系为生命科学（IPLS）序列提供了一种新的基于微积分的物理学入门，重新设想了IPLS教学大纲，包括选择生物学和医学相关的主题，这对生物科学和医学预科生的观众非常有意义。特别是第一学期，与传统的第一学期入门物理学有很大的不同。在这里，我们突出了耶鲁大学第一学期课程的新颖之处，并描述了学生对课程的反馈，包括学生如何评价课程和他们如何评价课程与传统教学大纲之间的比较，以及学生对物理学与生物学和医学相关性的看法如何受到影响。
2016-02-15 physics.ed-ph
Investigating Student Understanding of Quantum Mechanics: Spontaneous Models of Conductivity
学生们将学习几种导电模型，包括入门级和高级水平。从电路中电流流动的早期宏观模型，通过对原子晶格中电子流动的微观粒子描述的讨论，到高级物理课程中微观非定域能带图描述的发展，他们需要能够区分常用的，尽管有时相互矛盾的物理模型。在对学生关于传导模型的推理的调查中，我们发现学生通常无法解释导体中自由电子的存在，并创建模型，导致错误的预测和与物理学专家描述相矛盾的反应。我们已经使用这些发现作为指导，以创建课程材料，我们表明可以有效地帮助学生更有效地应用不同的传导模型。
2002-07-08 physics.ed-ph
Consideration of learning orientations as an application of achievement goals in evaluating life science majors in introductory physics
在考虑为自己的机构进行生命科学导论物理课程转型时，生命科学专业的成就目标是确保教学转型有效的必要考虑因素。然而，成就目标很少是物理教育研究课题，如元认知明确考虑。我们调查了一个样本人口的218名学生在第一学期介绍代数为基础的物理课程，从14个实验室部分在6个学期的课程部分，以确定成就目标对生命科学专业的物理态度的影响。学习方向，分别属于掌握目标和绩效目标，除了学习方向，不报告的绩效目标，记录从学生在特定的背景下学习的问题解决框架，在课堂练习。学生的学习取向，定义在学生的自我报告的情况下，在特定的背景下的问题解决相关的研究为基础的课程实施，进行比较，在一个完善的态度调查工具的物理问题解决项目的前后结果，以建立类别的有效性。此外，掌握相关的和性能相关的方向似乎延伸到整体前后态度的转变，但不力和运动的概念或整体课程成绩，在物理学入门课程的范围内。健康科学专业的整体课程表现似乎也存在差异，但在生物学专业的学习方向方面则不然;然而，健康科学专业的学生在研究中的所有测量结果都不如生物学专业的学生，无论学习方向如何。
2018-05-04 physics.ed-ph
A comparison of Hake's g and Cohen's d for analyzing gains on concept inventories
衡量学生的学习是一项复杂但必要的任务，以了解大学STEM课程的教学效果和公平问题。我们的调查集中在两种常用的方法来分析概念量表中的变化，选择一种方法对学生学习的影响。这些方法是：Hake的增益（g）是物理教育研究和其他学科基础教育研究领域中最常用的方法，Cohen的d是教育研究和其他许多领域中广泛使用的方法。分析数据来自学习助理支持的学生成果（LASSO）数据库，包括来自美国17所机构的89门课程的4，551名学生的物理，化学，生物和数学概念量表的测试成绩。我们在所有的概念量表中比较了这两种方法。结果表明，由于g偏向于高前测群体，两种方法导致了对学生学习和公平性的不同推断。其中包括对学生学习数据的分析和报告结果的建议。
2018-02-17 physics.ed-ph
Bourdieu, networks, and movements: Using the concepts of habitus, field and capital to understand a network analysis of gender differences in undergraduate physics
目前的趋势表明，在大学的科学、技术、工程和数学（STEM）教育中存在显著的性别差异，女生在物理学中的代表性不足，但在生命科学中的代表性更平等（例如，生物学、医学）。为了理解这些趋势，重要的是要考虑学生在决定参加哪些大学课程时的背景。目前的研究旨在通过一种独特的方法来调查STEM中的性别差异，该方法将学生入学数据的网络分析与基于Pierre Bourdieu社会学理论的解释性镜头相结合。我们生成了一个网络的课程采取了约9000名本科物理学生（从2009年至2014年），以量化布迪厄的场的概念。我们探索这个网络的属性，调查性别差异的横向运动（不同的学术领域之间）和垂直运动（学生的成绩排名在一个领域内的变化）。研究结果表明，女生更倾向于横向进入生命科学领域。我们还发现，大学物理学在吸引高成就的学生，特别是高成就的女学生方面做得很差。在选择学习物理的学生中，成绩差的女生比男生更不可能继续学习。布迪厄的理论和以前的研究的背景下，讨论的结果和影响。我们认为，为了消除对女学生的学习选择的限制，物理领域需要提供一种文化，所有的学生都觉得自己属于。
2019-03-20 physics.ed-ph
Efficacy of multimedia learning modules as preparation for lecture-based tutorials in electromagnetism
我们已经调查了疗效的在线，多媒体学习模块（MLMs）的准备在课堂上，讲座为基础的教程在电磁学的物理课程的自然科学专业（生物学和海洋科学）。具体来说，我们报告的结果，多组前/后测试的研究设计比较两组接受不同的治疗方面的活动之前，在物理学导论的Tuesday参与。不同的预辅导活动如下：（1）学生被分配从传统的教科书阅读，然后是传统的讲座;（2）学生完成在线多媒体学习模块开发的物理教育研究小组在伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校（UIUC），并在商业上称为smartPhysics。MLM治疗组获得了显着更高的中期考试成绩和更大的收益内容的知识，测量的概念调查的电力和磁力（CSEM）。学生对积极参与辅导形式的“改革”教学的态度也有所改善。具体而言，课程后的调查显示，传销组的学生认为上课时间更有效，教师比非传销学生报告的更清楚，即使有没有组之间的显着差异，就在课堂上的活动和同一教师教两组。传销活动可以是一个非常有效的工具，为一些学生群体，特别是当学生的准备和买入是重要的实现显着的收益。
2014-09-26 physics.ed-ph
Brazilian National High School Examination: assessing student's learning in Physics
进入巴西公立大学取决于学生在Enem（巴西国家高中教育评估）中获得的分数。该考试由四个多项选择题（语言，数学，自然和人文科学）组成，由项目反应理论（IRT）评分。这是学生的高风险考试，允许使用该考试的结果，为监测巴西高中学习和教育质量提供条件。我们提出了从2009年到2014年的Enem的物理项目的研究。这些问题根据定性类别进行分类，提供了自然科学考试的概况：学科考试（物理，化学和生物学），主要是定性问题，长而耗时的项目，只有少数需要更复杂的推理和评估一些解决问题的技能。对学生的回答进行分析，运用基本的统计探索和项目反应理论得出物理试题的ICC。对物理试题的定性分析和定量分析进行了比较。对学生表现的研究表明，在高中结束时，物理学习水平很低，正确答案的比例很小;学生在需要学科知识或使用基本数学推理的问题上表现较差。也可以观察到两个小组的结果差异：女生在大多数项目上的表现比男生差，来自联邦和私立高中的学生的表现明显好于来自州立高中的学生（75%的高中学生就读于州立或地区学校）。总之，学生的表现和项目内容的综合分析揭示了巴西学生学习的一些特点，在18岁左右，可以影响物理教育系统。
2017-07-13 physics.ed-ph
The role physics can play in a multi-disciplinary curriculum for non-physics scientists and engineers
在许多物理系，很大一部分教学是为了支持其他专业的工程师和科学家。因此，这些服务课程是跨学科互动的自动熔炉，有时甚至是冲突。例如，传统的基于代数的物理课程通常被生物学教师和学生认为与他们的学科无关。为了解决这个问题，我们的多学科多大学团队一直在谈判物理学在生命科学专业学生课程中的作用;在NEXUS/物理学中，我们设计了一个强调传统物理技能的课程，但在选择的环境中更好地满足生命科学专业学生的需求。非标准的主题包括化学能，扩散和随机运动，热力学与熵，焓和吉布斯自由能的仔细讨论。物理学如何与工程师的课程交织的探索表明，类似的谈判可能会导致物理课程的工程师，大大提高他们的工程学生的价值大幅修改的地方。
2021-01-29 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
Connecting microscopic physics with the macroscopic properties of materials in introductory physics courses
在分子水平上对相关长度、质量和能量标度的基本理解可用于解释物理学入门课程中材料性质的数量级，如质量密度、潜热、表面张力、弹性模量等。这些数量级的估计值非常容易得到，并且在许多情况下对于许多不同的液体和固体是相同的。这有助于学生了解材料性质动物园的起源，并将分子物理学与水，金属和塑料等熟悉材料的物理学联系起来。我们还注意到一些简单的机制，通过这些机制，材料特性可以很容易地在许多数量级上变化。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ed-ph
Learning goals and perceived irrelevance to major within life science majors in introductory physics
在以前的一项研究中，学生的自我表达的学习取向，以自我监控的能力，解决实验前的物理问题的练习为中心，确定从测试后的反馈调查，以介绍代数为基础的物理学生人口跨越六个测量学期，并检查作为一个潜在的变量，当然表现，力和运动概念理解，对学习物理的态度。抽样人口，其中主要包括生命科学专业，也被要求在同一反馈调查，讨论课程的哪些部分或部分是相关的，他们各自的专业选择。在这项研究中，我们研究的事实，约50名学生的218个抽样的学生，或23%的样本人口，明确表示，他们认为在所有的课程没有相关性，他们各自的专业，而其他168名学生引用的部分课程或整个课程是相关的专业。一个后续调查的感知相关性与无关性表明，对物理的态度将经历更多的专家一样的转变，学生谁认为相关性比学生谁不，特别是，态度调查的项目集群，涉及到个人兴趣和现实世界的连接似乎显示出最强的效果。进一步的研究表明，生物学专业和健康科学专业（生命科学专业的两个独特的子群体）显示出类似的前后趋势的相关性与无关性的看法，而学生的表现成就目标似乎分叉之间的新手般的转变，感知无关性和没有态度转变，从前到后感知相关性。讨论包括强调机构类型等因素所施加的限制。
2020-12-17 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
Perceived irrelevance and mastery vs. performance achievement goals: Two mindset variables within attitudinal experiences of life science majors in introductory physics
在以前的一项研究中，学生的自我表达的学习取向，以自我监控的能力，解决实验前的物理问题的练习为中心，确定从测试后的反馈调查，以介绍代数为基础的物理学生人口跨越六个测量学期，并检查作为一个潜在的变量，当然表现，力和运动概念理解，对学习物理的态度。抽样人口，其中主要包括生命科学专业，也被要求在同一反馈调查，讨论课程的哪些部分或部分是相关的，他们各自的专业选择。在这项研究中，我们研究的事实，约50名学生的218个抽样的学生，或23%的样本人口，明确表示，他们认为在所有的课程没有相关性，他们各自的专业，而其他168名学生引用的部分课程或整个课程是相关的专业。一个后续调查的感知相关性与无关性表明，对物理的态度将经历更多的专家一样的转变，学生谁认为相关性比学生谁不，特别是，态度调查的项目集群，涉及到个人兴趣和现实世界的连接似乎显示出最强的效果。进一步的研究表明，生物学专业和健康科学专业（生命科学专业的两个独特的子群体）显示出类似的前后趋势的相关性与无关性的看法，而学生的表现成就目标似乎分叉之间的新手般的转变，感知无关性和没有态度转变，从前到后感知相关性。讨论包括强调机构类型等因素所施加的限制。
2020-12-17 physics.ed-ph
Virtual Scanner Games: expanding access to Magnetic Resonance (MR) education through interactive web tutorials
本文开发了开源网络应用Virtual Scanner Games，通过四个交互模块帮助无成像背景的学生学习MRI基础知识，以促进资源匮乏地区的磁共振教育公平与可持续发展。
2023-04-12 physics.ed-ph
Evaluation of High School Programme for Gifted Pupils in Physics and Sciences in Serbia - Experience in Regional Cooperation -- SEENET-MTP Network
2003年在塞尔维亚尼什设立了“具有物理特殊能力的学生高中班”（http：//tesla.pmf.ni.ac.rs/f_odeljenje/）。该项目的基本目标是引进一个扩大的物理、数学、计算机科学以及化学和生物课程。现在，这个专业班成立八年后，我们目前的分析，而不是以问题为导向的测试，作为PISA测试的学生的技能，并比较他们的结果与学生谁在标准课程学习的结果。此外，最近进行的一项外部评估表明，与对照组的学生（文法学校和特殊数学班的学生）相比，特殊物理班的学生在科学知识测试中表现更好。建立特殊物理类作为一个有趣的教育实验和它的发展已经连接，在某种意义上说，与东南欧网络的活动在数学和理论物理。我们提出了网络的主要成就和他们可能对学生的影响。我们的结论和意见，可能是有用的，为未来的工作，旨在提高学生的内在和工具的动机，物理和科学，以及提高教学的物理和科学的功效。
2011-10-23 physics.ed-ph physics.soc-ph
Negative Energy: Why Interdisciplinary Physics Requires Multiple Ontologies
近年来，物理教育研究的重点是能量的本体隐喻，特别是物质本体及其教学启示。负能量的概念使能量的物质本体论成为问题，但在许多教学环境中，物质本体论的一般优势超过了负能量周围的具体困难。然而，我们声称，我们的跨学科设置（一个物理类，建立了生物学和化学的深层联系）导致一套不同的考虑和结论。在一门旨在建立跨学科联系的课程中，化学键能在生物学中的中心地位需要从一开始就突出负能量。我们认为，强调负能量需要结合物质和位置本体论。位置本体使能“高于”和“低于”零的能量。我们提出了初步的学生数据，说明推理的困难，负能量，和启示的位置隐喻。
2013-09-25 physics.ed-ph
High School Class for Gifted Pupils in Physics and Sciences and Pupils` Skills Measured by Standard and Pisa Test
2003年在塞尔维亚尼什成立了“具有特殊物理能力的学生高中班”。该项目的基本目标是引进一个扩大的物理、数学、计算机科学以及化学和生物课程。我们对学生解决问题的能力进行了分析，而不是像PISA测试那样进行问题导向测试，并将他们的结果与按照标准课程学习的学生的结果进行比较。成绩数据分析应阐明在学校系统中为资优学生引入跟踪的好处。此外，项目分析有助于理解和提高学习策略的有效性。
2009-12-05 physics.ed-ph physics.soc-ph
Analogical models to introduce high school students to modern physics: an inquiry-based activity on Rutherford's gold foil experiment
University of Cagliari（卡利亚里大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Cagliari（意大利国家核物理研究所，卡利亚里分部）；University of Bologna（博洛尼亚大学）
本研究通过类比模型帮助高中生理解原子结构，发现类比推理在物理教育中的价值与局限性。
2025-11-21 nucl-ex physics.app-ph physics.ed-ph
The role of context and culture in teaching physics: The implication of disciplinary differences
2012年世界物理教育大会的主题是“情境、文化与表征”。“在这次演讲中，我提出了一个理论框架的简要概述，使我们能够使用基于心理学和社会学的模型来讨论这些问题：资源框架。该框架将基于大脑功能的个人行为模型与个人行为如何由个人对他们所处社会环境的感知控制的模型结合在一起。这个控制过程就是我称之为“框架”的过程。在本文中，我给出了三个实验，读者可以自己进行，说明框架的基本原则。然后，我讨论了一些具体的例子，显示如何框架可以有强大的影响，导致在各种层次和粒度的上下文依赖和文化反应。其中之一是物理学和生物学的认识论立场之间的差异对生物学学生物理课改革的影响。
2012-07-20 physics.ed-ph
Polarization of physics on global courses
从2010年10月起，大坂大学的英语授课的国际课程化学生物学联合专业课程（CBCMP）一直在小班教学（不超过20人）。我们目前的数据从力概念量表（FCI）给予一年级经典力学的学生（N=47名学生超过三年）前和后的分数，一类主要使用互动参与（IE），如MasteringPhysics。我们的研究结果显示，$G$ -因素改善得分约为$\sim$ 0.18，这是略高于传统基础课程的平均值。此外，我们详细分析了一组六个问题，从FCI，涉及识别力作用于一个机构。我们发现，学生的答案往往集群关于“两极分化的选择”-一对选择包含正确的选择和错误的选择，后者对应于一个超集的力量在前者。我们的研究结果表明，学生有一个很好的想法的正确的一组力量作用于一个给定的系统，但包括额外的力量（S）带来了混乱，这可能是由误导本体论分类的力量。在附录中，我们还评论了前/后分数和进入课程的英语能力水平之间可能存在的相关性。
2014-09-22 physics.ed-ph physics.soc-ph
Laboratory-Tutorial activities for teaching probability
我们报告的发展，学生的想法的概率和概率密度在缅因大学实验室为基础的通识教育物理课程，称为直观的量子物理。在课程中的学生通常是数学恐惧症与物理的性质和他们的能力做它的不利的期望。我们描述了一套用于教授概率和概率密度的概念的活动。一项活动需要基本的力学知识，但除此之外，材料不需要额外的准备。这些活动的扩展包括将概率密度与某些“试金石”例子的势能图联系起来。学生在学习目标概念方面有困难，例如比较在一个区域的时间与所有区域总时间的比率。相反，他们往往专注于边缘效应，模式匹配到以前研究的情况下，原因是必要的，但不完整的宏观要素的系统，使用赌徒的谬论，并使用预期的合奏结果，而不是期望值来预测未来的事件。我们绘制他们的思维发展图，以提供问题的例子，而不是课程成功的证据。
2006-02-21 physics.ed-ph
