Developing and implementing an Einsteinian science curriculum from Years 3 to 10: Part B Teacher upskilling: response to training and teacher's classroom experience
本研究针对物理课程现代化需求，为不同背景教师提供Einstein-First项目相关培训，证实培训可提升教师学科与教学知识、获积极态度，为课程现代化提供可行路径。
2023-12-19 physics.ed-ph
Toolboxes and handing students a hammer: The effects of cueing and instruction on getting students to think critically
培养批判性思维能力是大学物理课程的共同目标。学生如何理解证据，他们用证据做什么？在本研究中，我们通过学生在物理实验入门课程中的笔记本来评估学生的批判性思维行为。我们将结构化定量探究实验室（SQILabs）课程中的学生行为与对照组进行了比较，并通过程序提示评估了这些行为的脆弱性。我们发现，SQILabs在提高学生对数据的推理和根据数据做出决策的质量方面通常是有效的。然而，这些推理和意义建构方面的进步却被程序性线索所阻碍。我们通过认识论框架和任务导向的镜头来描述这些行为变化，这些变化是由教学动作引起的。
2017-03-21 physics.ed-ph
Modeling theory applied; modeling instruction in university physics
建模教学理论在高中物理教学中应用广泛，并取得了很大的成功，而在大学物理教学中应用较少。原因之一是对物理课堂中的模型缺乏熟悉。正在进行的课程开发已经开始在大学一级应用建模理论。本文描述了一个大学物理课，因为它通过一个建模周期，包括模型的开发，应用和适应，扩展，并在努力具体化的模型在类的作用修订进展。建模教学的好处是确定，包括有效的知识组织和公认的科学实践的一致性。
2006-08-10 physics.ed-ph
The difficulties associated with integrating computation into undergraduate physics
从一个部门正在抵制变化的学生不买到新的计算活动，所面临的挑战与整合到物理本科课程的计算是多种多样的。计算整合到本科物理（PICUP）的合作伙伴关系旨在扩大计算在本科物理课程中的作用。本文中提出的研究是一个更大的项目的一部分，研究的作用，PICUP研讨会在促进计算到教室的整合和开发一个支持性的社区，以支持这种整合。为集成提供必要支持的一个重要部分是理解和分类这个社区的成员面临的问题时，集成计算在他们的课程。通过个人和小组访谈，我们讨论了PICUP的新的和有经验的社区成员在过去经历过或感知可能存在于未来的整合的障碍。
2018-07-10 physics.ed-ph
Comparing large lecture mechanics curricula using the Force Concept Inventory: A five thousand student study
使用力概念量表（FCI）对佐治亚理工学院5000多名学生在微积分基础力学入门课程中的表现进行了评估。从两个不同的课程的结果进行了比较：传统的力学课程和物质与相互作用（M&I）课程。教学后的FCI平均值显着高于传统的课程比M&I课程;课程之间的差异持续会计因素，如教学前FCI分数，平均成绩和SAT分数。还比较了按概念组织的项目类别的FCI性能;在每个概念中，传统的平均值显着更高。我们研究了课程之间的学生准备的差异，发现家庭作业和讲座主题的相对比例致力于FCI力和运动的概念与观察到的性能差异相关。讨论了概念量表作为课程改革评价工具的局限性。
2012-07-03 physics.ed-ph
Reinventing College Physics for Biologists: Explicating an epistemological curriculum
马里兰大学物理教育研究小组（Umd-PERG）进行了一项为期五年的研究项目，以重新思考，观察和改革介绍代数为基础的（大学）物理。这门课是马里兰物理系的大型服务课程之一，主要为生命科学专业服务。在与生物学家协商后，我们重新将课程的重点放在帮助学生学习科学思考上--建立连贯性，从机制的角度思考，并遵循假设的含义。我们设计的课程，以挖掘学生的生产性概念和认识论资源，从学习研究的理论框架的基础上。改革后的班级在时间和教学人员方面保留了传统的结构，但我们修改了现有的最佳实践课程材料，包括同伴教学，互动讲座演示和Tuesday。我们为学生的协作提供了班级控制的空间，这使我们能够直接观察和记录学生的学习。我们还扫描了所有的书面作业和考试，我们管理的前后概念和认识论的调查。改革后的类增强了强大的收益前后的概念测试产生的最佳实践材料，同时获得前所未有的前后收益的认识论调查，而不是传统的损失。
2008-07-28 physics.ed-ph
Extending positive C-LASS results across multiple instructors and multiple classes of Modeling Instruction
我们报告了一项为期多年的研究，学生的态度与科罗拉多州的学习态度科学调查（CLASS）在微积分为基础的物理入门与建模教学课程。我们发现，五的六名教师和八个九节使用建模教学表现出显着改善的态度，从前到后课程。科恩的d效应大小范围为0.08 - 0.95的个别教师。平均效应为d = 0.45，95%置信区间为（0.26 - 0.64）。这些结果建立在以前公布的结果显示积极的态度转变建模教学类。我们解释这些数据，根据其他出版的积极态度的转变，并探讨与其他出版的积极转变的相似性和差异的机械解释。
2013-09-04 physics.ed-ph
A Model for Incorporating Computation Without Changing the Course: An example from middle-division classical mechanics
如果不使用计算，现代物理学家所做的大部分研究都是不可能的。然而，虽然计算是实践物理学家的重要工具，但物理课程通常没有反映出它的重要性和实用性。为了更紧密地将本科准备与专业实践联系起来，我们将计算教学整合到科罗拉多大学博尔德分校的中级经典力学中。我们的集成模型的教师谁不专门从事计算教学标准物理课程的约束内的工程，把一个强有力的强调{适应性强的课程}。我们的模型包括计算学习目标的构建，与这些目标相一致的计算活动的设计，以及对学生计算流畅性的评估。我们目前的批评，我们的模式，我们的工作，以开发一个有效的和可持续的模式，计算教学的本科课程
2013-11-17 physics.ed-ph
Interpretation in Quantum Physics as Hidden Curriculum
先前的研究已经证明了经典物理学学生的现实主义观点如何在学习现代物理学入门课程时转化为对量子现象的具体信念。学生对量子力学解释的信念往往因上下文而异，并且通常与教师明确促进特定观点的主题领域的教学目标保持一致。此外，学生更有可能保持现实主义的观点，在主题领域，教师在解决解释性主题不太明确，从而使这些问题的一部分，一个隐藏的课程。我们讨论了在现代物理课程中解决学生观点和解释主题的各种方法，并探讨了对学生思维的相关影响。
2011-08-26 physics.ed-ph quant-ph
Students' difficulties in understanding the basic principles of relativity after standard instruction
本研究调查了45名非物理专业本科生在标准教学后理解相对论原理的困难，发现学生混淆狭义与广义相对论，并据此提出针对性教育方法。
2023-11-16 physics.ed-ph physics.pop-ph
Integrating Agent-based Programming with Elementary Science: The Role of Sociomathematical Norms
小学教师如何将编程和计算思维与科学课程结合起来？为了回答这个问题，我们提出了一项长期的、基于设计的微观遗传学研究的结果，其中1）使用ViMAP的基于代理的编程与现有的小学科学课程相结合，2）课堂教师讲授课程。我们提出了一个调查的儿童的计算思维和科学建模的共同发展，并表明，集成的编程与科学建模可以支持社会数学规范的发展，设计“数学上好”的计算模型。
2016-09-03 physics.ed-ph
${\rm P}^3$: A Practice Focused Learning Environment
人们越来越重视将实践融入物理课程，特别强调将计算融入科学家和工程师的本科课程。在本文中，我们提出了一个大学水平，介绍物理课程的科学和工程专业在密歇根州立大学（MSU）称为${\rm P}^3$（物理学项目和实践），是围绕着提供介绍物理学的学生有机会适当的各种科学和工程实践。${\rm P}^3$的设计将计算与分析问题解决相结合，并建立在以问题为基础的学习，建设性对齐的原则和实践社区的理论框架的课程基础上。该设计包括一个创新的方法来计算物理教学，教学支架，和一个独特的方法来评估，使教师指导学生在物理学家的做法的发展。我们提出了非常积极的学生相关的设计成果，通过态度和概念库存和研究访谈的学生反映他们的经验，在${\rm P}^3$课堂上收集。
2016-07-15 physics.ed-ph
The Process of Transforming an Advanced Lab Course: Goals, Curriculum, and Assessments
设计和改进实验室的周到方法，特别是在高级水平上，对于物理专业学生为工业或研究生院的专业工作做好有效准备至关重要。考虑到这一点，物理教育研究人员与科罗拉多大学博尔德分校的物理系合作，对高级高级物理实验室课程进行了全面改革。转变遵循三个部分的过程建立学习目标，设计课程，符合目标，和评估。科罗拉多大学博尔德分校的物理学讲座课程也进行了类似的努力，但这是我们实验室课程之一的第一次系统的基于研究的修订。这项工作的成果包括一套学习目标，一套新的实验室技能活动和改造的光学实验室，以及一套专门为实验室环境量身定制的评估。虽然高级实验室实验的具体选择在机构之间有很大差异，但整体转型过程，学习目标和评估广泛适用于教学实验室社区。
2012-07-09 physics.ed-ph
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
Rapid Transition to Remote Instruction of Physics Labs During Spring 2020: Instructor Perspectives
实验课是本科物理课程的重要组成部分。在物理实验室，学生可以从事真实的，动手的实验实践，这可以为他们准备研究生院，研究实验室和工业工作。由于2020年春季的COVID-19疫情，世界各地的学院和大学迅速过渡到远程教学实验室。在这项工作中，我们报告的结果，从物理实验室教师的调查，他们如何适应他们的课程在过渡到紧急远程教学。我们发现，回应调查的教师在将课程过渡到远程教学时面临着许多挑战，特别是在为学生提供与现场实验室类似的体验方面。此外，我们确定了教师的反应中的共同主题，包括改变课程的学习目标，使其更加以概念为中心，减少由于公平和技术问题而进行的小组工作，并使用各种模拟工具，以及报告教师希望在回到现场教学后继续进行的因素。
2021-12-22 physics.ed-ph
Integrating noise into PhET simulations to promote student learning of measurement uncertainty
本研究开发含统计噪声的 PhET 模拟 PDL，并结合 CODAP 与三项教学活动，为学生学习测量不确定度提供协同支架。
2025-09-30 physics.ed-ph
Integrating a Computational Perspective in Physics Courses
在这篇文章中，我们讨论了如何开发一个物理课程的本科生，包括计算作为一个核心要素。我们的贡献开始与计算和相关的学习成果和评估研究和计划的定义。最后，我们讨论了如何实现计算在各种物理课程，介绍我们的经验，从美国密歇根州立大学和挪威奥斯陆大学。
2018-02-24 physics.comp-ph physics.ed-ph
Identifying features predictive of faculty integrating computation into physics courses
计算是21世纪物理学实践的一个核心方面;它被用来模拟复杂的系统，模拟不可能的实验，并分析大量的数据。物理系及其教师越来越认识到向学生教授计算的重要性。我们最近完成了一项全国性的物理系教师调查，以了解计算教学的状况和教学的基础因素。从回应调查的教师那里收集的数据包括各种量表、二元问题和数字回答。然后，我们使用随机森林，一种监督学习技术，探索最能预测教师是否决定在物理课程中包括计算的因素。我们发现，在他们的研究中使用计算与学生的经验，或缺乏其和各种个人信念是最有预测的教师有经验的教学计算。有趣的是，我们发现人口统计和部门因素在我们的模型中是不太有用的因素。这项研究的结果通知未来的努力，以促进更大的整合计算到物理课程，以及在整个美国的计算教学的现状发表评论。
2019-01-23 physics.ed-ph
GW Explorer: A Beginner's Guide -- Developing a Computational Gravitational-Wave Outreach Curriculum for High School Students
University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Vanderbilt University（范德堡大学）
GW Explorer课程通过交互式Python笔记本向高中生介绍引力波天体物理，填补高中前阶段空白，涵盖引力、时空、探测与数据分析，提升概念理解和编码信心。
2026-09-11 gr-qc physics.ed-ph
Hitting the Ground Running: Computational physics education to prepare students for computational physics research
在物理学界存在着将计算纳入本科课程的势头。其中一个好处是为计算研究做准备。我们的调查提出了一个问题，即哪些计算技能可能是最好的学习课程（研究之前）与研究期间。基于对计算物理学家的调查，我们提出的证据表明，许多相关技能是在研究背景下自然发展起来的，而其他技能则是最好提前学习的。
2020-04-08 physics.comp-ph physics.ed-ph
Analysing the Competency of Mathematical Modelling in Physics
物理学的一个主要目标是建立数学模型，以预测和解释物理现象。从高中开始，我们就将数学广泛融入物理教学中，随着学生学习物理课程的进展，我们所利用的数学的水平和复杂性也会不断提高。尽管对物理和数学的学习进行了大量的研究，但如何成功地教我们的大多数学生有效地在物理中使用数学的问题仍然没有解决。一个基本的问题是，在物理学中，我们不仅使用数学，我们还用它来思考物理世界。因此，我们用数学符号来表达意义的方式与数学家不同。在这次演讲中，我们分析了如何发展数学建模的能力不仅仅是“学习做数学”，而是需要学习将物理意义融入数学表示中，并在解决问题时使用物理意义。例子来自整个课程。
2016-04-11 physics.ed-ph
Integrating Python data analysis in an existing introductory laboratory course
本文介绍了在一年级实验室课程中通过 Jupyter Notebooks 整合 Python 数据分析的方法，在不改变课程结构的前提下帮助学生掌握数据分析编程，并通过问卷和小组作业评估了其教学有效性。
2023-09-12 physics.ed-ph
