Teaching materials aligned or unaligned with the principles of the Cognitive Theory of Multimedia Learning: the choices made by Physics teachers and students
本研究调查了无CTML先验知识的物理师范生与教育工作者在选择多媒体教学材料时是否倾向于遵循CTML原则，发现多数人选择对齐材料但仍有显著比例未选择，强调了在课程中纳入CTML的必要性。
2024-12-27 physics.ed-ph
Teaching practices of graduate teaching assistants
物理教育研究一直表明，学生在参加互动参与课程时有更高的学习成果。因此，许多学校正在积极改革其入门课程。对于交互部分（实验室，教程和/或研讨会）主要由研究生助教（TA）教授的课程，好的TA有助于改革的成功。许多研究已经调查了助教和学生之间的具体互动，但更多的可以通过全面检查助教学生互动。在一个学期的课程中，我使用实时教师观察工具（RIOT）观察了助教在各种教学角色中的表现。这些观察结果显示了助教在几乎没有干预的情况下可能会“默认”什么。我介绍了一个部门在改革的早期阶段的快照，并讨论了我的研究结果的影响，因为它们涉及到我们的助教的专业发展。
2016-02-24 physics.ed-ph
Secondary Analysis of Teaching Methods in Introductory Physics: a 50k-Student Study
物理教育研究者已经开发了许多基于证据的教学策略来促进物理学生的概念学习。这些策略历来都是使用诸如力量概念量表（FCI）和力量和运动概念评估（FMCE）等评估进行测试的。我们对1995年至2014年期间发表的FCI和FMCE数据进行了审查和分析。我们证实了先前的研究结果，即互动参与教学技术比传统的基于讲座的教学更有可能产生高的学生学习收益。我们还建立了互动参与教学工程在许多环境中，包括学生的高和低水平的先验知识，文科和研究型大学，以及小班和大班。
2016-10-07 physics.ed-ph
Physics Teaching and Educational Interdisciplinarity with A.V. Usova Revisited
本文论述了A. V. Usova（1921-2014）的教学遗产，这些遗产对学校科学教育系统中的跨学科关系问题产生了深刻的见解。她的基本作品被用作苏联和俄罗斯所有师范大学物理教师的教学指南。在这项研究中，Usova教授不是一个跨学科的研究者，她是一个跨学科的研究者。这里提供了一个简短的和一致的描述，她对教学物理作为教育跨学科的基础的看法。Usova阐述了教育功能，分类，组织层次，实例化的方式，与内容相关的跨学科关系的基础，实际应用跨学科关系的建议。此外，Usova建议通过广义计划统一学习知识和技能。我们不想简单地澄清，复述或重申Usova的非常强大的教学发现，但考虑跨边界教学的机会，以应对实际的教育挑战。教学法领域的未来，涉及跨学科的研究，是非常有趣和有吸引力的。这个问题将永远激励着科学家、教育家和教师，科学教育的未来取决于解决这个问题的方法。
2022-10-07 physics.ed-ph
Notes from the Physics Teaching Lab: Rubidium Atomic Spectroscopy
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文详细介绍了使用Teachspin二极管激光光谱仪进行铷光谱实验的方法，包括测量和数据分析示例，旨在辅助教学课程设计。
2026-07-01 physics.atom-ph physics.ed-ph
Immersive Interactive Quantum Mechanics for Teaching and Learning Chemistry
用感官体验分子世界的不可能性阻碍了化学的教学和理解，因为这个过程需要非常抽象的概念（如原子，化学键，分子结构，反应性）。虚拟现实，特别是基于显式物理建模（可能是实时的）的虚拟现实，为这种困境提供了一种解决方案。化学教学可以利用先进的技术，如虚拟现实框架和触觉设备。我们展示了如何应用沉浸式学习环境，通过提供比传统学习环境更直观的方法来帮助学生理解典型化学反应的核心概念。我们的设置依赖于化学系统的交互式探索和操纵;该系统是用量子化学方法实时模拟的，因此，其行为具有物理意义。
2020-11-06 physics.chem-ph physics.ed-ph physics.pop-ph
Teaching Physics Using Virtual Reality
我们提出了一个调查的游戏模拟物理教学。我们报告的互动模拟“实时相对论”学习狭义相对论的有效性。我们认为，模拟不仅增强了传统的学习，而且还使新的学习类型，挑战传统的课程。从这项工作中吸取的经验教训正在应用于模拟的发展，以加强量子力学的学习。
2009-10-30 physics.ed-ph
Development and Evaluation of Interactive, Research-oriented Teaching Elements for Raising the Students' Interest in Research and for Facilitating the Achievement of Educational Objectives within the Lecture "Atomistic Materials Modeling"
讲座“原子材料建模”是硕士课程“材料科学“在汉堡理工大学（TUHH）的核心资格。在讲座中，介绍了原子材料建模的各种现代方法。最初，该课程被认为是一个传统的讲座。然而，这种教学方法的概念似乎并不理想，以支持学生达到教育目标，并培养学生对所涵盖的主题的兴趣。一个新的教学理念的基础上互动参与的目的是让一个更个性化和研究为导向的学习经验的学生。为此目的，建立了包括计算机和计算机练习的团队工作单位，以取代传统的讲座。此外，学生可以在个人学习时间内以小团队的形式起草研究提案。学生应该通过这些新的元素应用，讨论和沉浸在讲座的选定主题中。这些创新对学生达到教育目标的能力和他们对相关研究活动的兴趣水平的影响进行了调查，在这项工作中使用几份问卷，讲座的观察结果和期末考试的结果作为数据源。分析表明，学生非常喜欢新的，互动的元素。这些因素支持学生达到讲座的重要教育目标。此外，研究的兴趣也在增加。然而，调查问卷和考试表明还有一些改进的余地。例如，不同方法的局限性对学生来说是困难的。因此，今后应实施所提出概念的更新版本，包括这项工作的结果。
2017-08-29 physics.ed-ph
Teaching quantum computing with an interactive textbook
量子计算是一种有望在未来几十年内提供显著优势的技术。虽然这项技术仍处于原型阶段，但在过去的几年里，许多原型设备已经向公众开放。与此同时，以越来越复杂的方式使用和测试量子硬件所需的软件的开源开发也随之而来。这些工具不仅为量子计算提供了新的教育机会，而且还为量子信息科学甚至整个量子物理学提供了更广泛的教育机会。在本文中，我们提出了一个案例研究的教育资源，旨在利用的机会：开源的在线教科书“学习量子计算使用Qiskit”。概述了所涵盖的主题，并解释了对每个主题采取的方法。
2020-12-16 physics.ed-ph quant-ph
Bringing Physical Physics Classroom Online -- Challenges of Online Teaching in the New Normal
2020年爆发的COVID-19疫情对全球各种形式的社交活动产生了巨大影响，包括各级教育（幼儿园至大学）的传统课堂活动。虽然许多国家选择暂停上课，但这种情况不能无限期地继续下去，必须制定继续上课的替代办法。虽然在线和混合学习（包括MOOC）在疫情爆发前一直是研究和讨论的活跃主题，但疫情爆发突然使这种课程交付方式变得更加直接，比任何管理人员或教学委员会都要好。这在成功和吸引人的内容交付方面造成了差距和紧张，传统的同步内容交付模式现在被迫在线。然而，这种情况为教育工作者提供了一个探索在线学习的优点和缺点的机会。因此，本文旨在概述这种同步在线学习作为传统课堂学习的替代品所面临的挑战和范式转变，这是根据我们在SUTD的经验，在2020年5月至8月期间进行了为期13周的在线物理课程。与此同时，我们反思了这些技术的可用性所带来的好处，这些技术可能会被转化为物理物理教室。
2020-09-06 physics.ed-ph
A Tale of Two Curricula: The performance of two thousand students in introductory electromagnetism
超过2000名学生在介绍演算为基础的电磁学（E&M）课程在四个大型研究型大学的表现进行了测量，使用简要的电力和磁性评估（BEMA）。两种不同的课程在这些大学使用：传统的E&M课程和物质与相互作用（M&I）课程。在每一所大学，教学后BEMA测试平均值显着高于M&I课程比传统课程。测试后平均值的差异不能用诸如教学前BEMA分数、平均成绩或SAT分数等变量的差异来解释。BEMA性能的类别的项目组织的子主题进行了比较，在一所大学; M&I平均值显着较高的每个主题。结果表明，M&I课程是更有效的比传统的课程教学E&M的概念，学生，可能是因为在M&I的学习进展重组和增强传统的主题序列，例如，通过增加早期强调向量场的概念，并强调在微观层面上的影响领域的问题。
2009-05-29 physics.ed-ph
Engaged pedagogy: An Innovative method to Teach Physics
大多数科学课程，特别是物理课程，都是通过传统的教学方法进行的。更具体地说，在传统的站立和交付讲座，信息是从教师单方面传递给学生，因此学生只是被动的参与者。最近的研究表明，传统的讲座效率低下，甚至不能帮助学生理解关键概念或培养批判性思维技能。马祖尔将传统的讲座描述为教师的教学幻觉，以及学习者的学习幻觉。然而，可以支持学生更有效地学习物理，以及发展批判性和定量思维能力的方法之一是数学教学法。互动教学法是一种新型的互动教学方法，是物理教学成功的载体。此外，提出了技术对拟议的教学途径的影响。
2020-06-03 physics.ed-ph
PhysPort use and growth: Supporting physics teaching with research-based resources since 2011
PhysPort（www.physport.org）已成为物理教师学习在课堂上应用研究型教学和评估的首选场所。自2011年该网站发布以来，使用率每两年翻一番，20%的美国物理教师现在都是PhysPort上经过认证的教育工作者。第一作者在2007年与许多有兴趣将物理教育研究（PER）成果纳入课堂的物理教师会面后，构思了PhysPort，但不知道从哪里开始。当时，大多数PER结果都被埋在普通物理教育工作者无法访问的研究期刊中，并且没有中心位置来了解结果及其对课堂实践的影响。在整个开发过程中，PhysPort一直基于用户研究：我们采访物理教师了解他们的需求，根据这些需求设计网站，并进行可用性测试，看看我们如何满足这些需求。PhysPort是美国物理教师协会（AAPT）和堪萨斯州立大学（K-State）的联合产品，由美国国家科学基金会（NSF）资助，并在ComPADRE.org数字图书馆内提供图书馆。该网站（最初称为PER用户指南）于2009年首次由NSF资助，并于2011年11月发布。本文概述了PhysPort上的资源，讨论了该网站的研究和开发，以及网站使用量持续增长的数据。
2020-06-11 physics.ed-ph
The challenges of changing teaching assistants' grading practices: Requiring students to show evidence of understanding
在大型研究型大学中，助教通常负责物理导论课程的评分。他们的评分实践可以塑造学生解决问题和学习的方法。物理教育研究建议采取评分的做法，鼓励学生通过解释解决问题的过程来提供理解的证据。然而，助教可能不一定以鼓励学生在他们的解决方案中提供理解证据的方式评分。在为期一个学期的TA专业发展课程的背景下，我们调查是否鼓励TA使用适当的权重解决问题的过程中，并让他们反映使用这样一个标题提示TA的好处，以证明学生的解决方案的理解。我们研究了助教如何评分的现实学生的解决方案，介绍物理问题之前，他们提供了一个标题，是否助教使用标题的意图，他们是否在评分类似的解决方案是一致的，以及如何TA的评分标准改变后，讨论了一个精心设计的标题的好处。我们发现，许多助教通常适用的题目一致时，评分类似的学生的解决方案，但并不要求学生提供理解的证据。助教的书面回应、课堂讨论和个别访谈表明，本研究中涉及评分规则的教学活动不足以改变他们的评分做法。访谈和课堂讨论表明，帮助助教重视一个适当加权解决问题的过程可能是具有挑战性的，部分原因是助教过去的教育经验和部门的背景。
2021-02-15 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
Secondary implementation of interactive engagement teaching techniques: Choices and challenges in a Gulf Arab context
我们报告的“协作研讨会物理”的教学策略，提供第一个IE微积分为基础的物理课程在哈利法大学，阿联酋。据这些作者所知，这是阿拉伯半岛上第一个使用基于PER的教学的课程。阿联酋普通大学和STEM教学的简史。我们提出了这种二次实现（SI）作为一个新的背景下的案例研究，并使用它来确定是否PER为基础的指令可以成功地实现远离主要开发人员的文化背景，如果是这样的话，如何可能这样的SI不同于美国境内的SI。鉴于这些问题，改革前的基线MPEX，FCI，课程考试和英语语言能力的数据被用来设计一个混合实施的合作小组问题解决。我们发现，对于英语水平高的学生，FCI的归一化增益从<g>改革前的= 0.16+/-0.10<g>提高到改革后的= 0.47+/-0.08，表明成功的SI。我们还发现，<g>强烈调制的语言水平，并讨论可能的原因。不考虑语言技能，解决问题的能力也得到了提高，课程DFW率从50%下降到24%。特别是，我们在改革后的学生访谈中发现的证据表明，以前的课堂经验，而不是更广泛的文化对教育的期望，是更重要的原因，期望与课堂规范的运作良好的PER为基础的教学。这一结果是证据，PER为基础的创新可以在文化背景的巨大变化中实施，只要该方法是经过深思熟虑的适应预期的背景和文化特定的学生的期望。这个案例研究应该是有价值的，在其他机构，无论是在海湾地区和发展中国家，面临类似的挑战，涉及美国以外的个人退休金为基…
2014-08-28 physics.ed-ph physics.soc-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
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
