Low-cost educational robotics applied to physics teaching in Brazil
本文通过对教育机器人的展示,提出了高中物理专题教学的策略和方法。该展览是巴西政府促进教学活动计划(PIBID)的一系列行动的一部分,其主要重点是培训教师,改善公立学校的教学,传播科学和培养新的科学家和研究人员。通过研讨会,横幅和机器人原型设计,我们能够在学习区域及其周围环境之间建立联系,使学习对相关学生有意义和可访问性,并有助于他们的认知发展。
2015-06-19 physics.ed-ph
Technological conditions of mobile learning in high school
本文回顾了移动学习的发展历史,给出了移动学习的定义。具体说明了移动学习的性质、优点和缺点、在技术大学实施的领域以及移动学习工具。本文的目的是分析移动学习的现代状态,并确定其在高等技术教育机构实施的条件。移动学习在国民教育体系中的进程正处于形成阶段。目前,基于移动学习的技术手段和教育资源的移动访问实现,形成了以下几个发展阶段。移动学习是教育系统中的一个逻辑和创新过程,它被定义为一种使用移动设备、通信技术和智能用户界面的学习技术。
2018-07-31 cs.CY physics.ed-ph
Educational studies of cosmic rays with telescope of Geiger-Muller counters
一组高中生(XII Liceum)在罗兰迷宫项目的框架内建造了一个由三个盖革-穆勒计数器组成的紧凑型望远镜。望远镜和PC计算机之间的连接也由参与该项目的学生创建和编程。这使学生们能够利用他们的设备对地面和地面以下的单一宇宙射线μ子通量进行认真的科学测量。然后,根据“当今”统计学知识,用程序对这些测量结果进行分析。在几次学生会议上介绍了仪器、方法和结果的概述,最近在全国高中生科学工作竞赛中获得一等奖。望远镜本身,尽管它的“科学”目的,是以这样一种方式建造的,它被挂在学校物理实验室的墙上,并连续计数μ子。这可以帮助提高学习物理等的兴趣。目前,罗兰迷宫项目的几(3)组年轻参与者已经为他们的学校建造了自己的望远镜,还有一些人正在进行这项工作。这项工作是一个完美的例子,说明当年轻人有更多经验的研究人员创造机会,并得到一些帮助和建议时,他们可以做些什么。
2006-05-10 physics.ed-ph
Celebrating 30 Years of K-12 Educational Programing at Fermilab
1980年,Leon Lederman与一些志愿物理学家,大约300名学生和所有物理老师一起开始了星期六早晨物理。今天,费米实验室每年在250名志愿者和50名教育工作者的帮助下提供30多个项目,为大约40,000名学生和2,500名教师提供服务。弄清楚我们为什么这么麻烦。多年来,我们已经学会了利用机会,面对挑战,为教师和学生提供有效的方案。我们为中学教师和高中学生提供研究经验。我们与教育工作者合作,设计和运行满足他们需求和兴趣的课程。受欢迎的学校课程包括课堂演示,基于经验的实地考察和高中参观。通过我们在QuarkNet和I2U2中的工作,我们在数据驱动活动以及大师班和电子实验室中向高中生提供真实的粒子物理数据。我们的专业发展活动包括教师资源中心和研讨会,教师可以像学生一样参与真实的学习体验。我们为儿童提供非正式课程,并举办活动,让儿童和成人享受科学的世界。我们的网站拥有丰富的在线资源。由美国能源部,美国国家科学基金会和费米实验室科学教育之友资助,我们的项目遍布伊利诺伊州,整个美国甚至世界各地。我们将审查项目组合,并分享志愿者和参与者的意见。
2011-09-21 hep-ex physics.ed-ph
Measurement of the Newton's cooling law time-constant by Arduino: an idea for STEM education in High Schools
物理学中使用的商业电子测量设备通常成本很高。近年来,由于其低成本和大量可用的传感器,Arduino板已被用于物理教育的许多教育目的。本文介绍了一种利用Arduino板测量牛顿冷却定律时间常数的方法。
2022-07-28 physics.ed-ph
Using storytelling to foster the teaching and learning of gravitational waves physics at high-school
本研究探讨利用讲故事和戏剧技巧向高中生教授黑洞和引力波等当代物理主题,发现该方法有效提升了学生的学习兴趣,且文科生对艺术工具的欣赏程度显著高于理科生。
2024-02-14 astro-ph.CO gr-qc physics.ed-ph
Conceptualization of Electromagnetic Induction at various Educational Levels: a Case Study
大量的物理教育科学文献记载了在各级教学中处理电磁感应(EMI)的普遍困难。但是,在我们所知的最好的,有一个研究,比较困难的EMI在不同的教育程度缺乏。我们在这里讨论了一个案例研究意大利高中,研究生和教师的概念化的一些方面的EMI作为一个功能的样本教学水平。我们分析了多项选择的书面问卷的答案,改编自文献,共49名学生。本文还讨论了物理教育专业大学生在讨论中学电磁干扰教学路径的期末设计时遇到的一些困难。我们发现,一些深刻的误解是常见的各级教育,可能来自非常贫穷的联系,通常在教学EMI,法拉第通量定律和洛伦兹力之间。
2019-10-10 physics.ed-ph
The Physics of Gudeg: Learning the Mechanics and Thermal Properties Using Collaborative Project based Activities for the High School Physics
Universitas Negeri Yogyakarta(日惹国立大学);Universitas Sulawesi Barat(西苏拉威西大学)
本文通过协作项目教学法,探讨甘豆条制作中的力学和热学原理,结合传统知识提升物理教学效果。
2026-04-02 physics.ed-ph
The role of natural language in understanding the universe: a teaching-learning sequence for high school students
本研究提出面向高中生的教学-学习序列,利用自然语言和辩论促进引力物理理解,弥合学生科学形象与科学本身差距,并引导其走向STEM。
2025-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Who teaches science in Alagoas? A quantitative analysis of non-specialist teaching at primary and secondary schools in Brazil
虽然非专业教学日益成为公众关注的对象,但关于在其专业以外授课的教师的实际教育背景的数据很少。这项工作分析了巴西教育部从阿拉戈斯(巴西)公立和私立学校收集的数据,特别侧重于中小学的科学教育。我们发现,非专业教学现象具有高度的学科特异性。例如,虽然数学和生物学几乎没有受到影响,但超过一半的物理课是由没有受过任何自然科学教育的教师讲授的。
2013-04-30 physics.ed-ph
The usage of Kahoot! during activities for schools about physics
由于新型冠状病毒疫情的紧急情况,许多教育活动从现场过渡到网上,给学生造成了各种困难,特别是在保持注意力方面。即使是在在线模式下,也必须注意与参与者的互动。在这种情况下,罗马三大学数学和物理系提出了一系列专门针对学校的活动,这些活动已被证明能够保证参与者的参与,这也要归功于基于游戏的学习平台Kahoot!
2023-01-16 physics.ed-ph
"What is The SI?" A Proposal for an Educational Adjunct to the SI Redefinition
我们讨论了2018年SI单位制的重新定义可能如何影响学生理解单位与新系统之间联系的能力。可能的重新定义将不再定义一组基本单位,而是一组自然常数,例如光速c和Cs $Δν(^{133}$ Cs)$_{hfs}$中的特定超精细分裂。我们指出,这个常数的列表不需要是唯一的方式来介绍学生的主题,无论是在课堂上或在教科书中。我们建议一种替代的方式来介绍高中和本科生重新定义的SI,建议一些单位的实验列表,这个列表将完全兼容重新定义的SI,并将有所有相同的科学和技术优势。我们通过问卷调查的结果表明,这种选择是更吸引学生。我们希望激发教师之间的讨论,关于高中和本科物理课程这个重要的话题。
2016-11-16 physics.ed-ph
The International Space Station (ISS) Contest as STEM Educational Project
本文介绍了2015-2018年意大利面向高中生的ISS太空实验竞赛,阐述其如何通过微重力化学测试促进建构主义学习与参与式科学,成为成功的STEM教育项目。
2023-09-10 physics.ed-ph
Forma mentis networks reconstruct how Italian high schoolers and international STEM experts perceive teachers, students, scientists, and school
本研究调查学生和研究人员如何塑造他们的知识和教育主题的看法。159名意大利高中生和59名STEM国际研究人员的心态或形式通过形式网络重建,即,由自由联想连接的概念的认知网络,并用情感标签丰富。积极/消极/中性感知概念之间的概念关联的布局是关于人们如何建立自己的心理结构或关于特定主题的信念的信息。研究人员表现出混合的积极/中性的心理表征的“教师”,“学生”和“科学家”。学生的“科学家”的概念协会是非常积极的,在很大程度上非陈规定型观念,虽然关于“疯狂的科学家”的陈规定型观念仍然存在。学生认为“教师”是一个复杂的人物,既有指导/知识传授等积极方面,也有围绕考试和评分的消极方面。“学校”引起了两组之间更大的差异。在学生的心态中,“学校”被负面的情绪氛围或一系列联想所包围,表明对学校环境的焦虑感,混合了学术概念,引发焦虑的词语,数学和物理等STEM学科以及与考试相关的概念。研究人员对“学校”的积极态度包括乐趣、友谊和个人成长。沿着教育研究的角度,上述结果进行了讨论,作为定量证据的测试和干焦虑共同发生的方式,意大利学生认为教育场所和他们的演员。通过形式mentis网络检测学生群体中的这些模式,为未来的数据知情的干预政策和行动研究提供了新的,简单的收集,但详细的知识。
2020-01-06 physics.ed-ph physics.soc-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
Misconceptions, knowledge, and attitudes of secondary school students towards the phenomenon of radioactivity
自1896年亨利·贝克勒尔偶然发现放射性以来,由于其迷人的性质、多种应用和有争议的用途,放射性引起了科学界和广大观众的关注。因此,在许多中等科学教育课程中,教授这种现象被认为是培养批判性思维技能的关键因素。尽管放射性是普通物理课程中的基本概念之一,但过去40年的科学教学文献报告了大量与放射性有关的误解和概念错误,这些误解和概念错误似乎与上下文无关。本研究探讨,第一次,在N=191中学生和Y=29物理和化学实习教师在西班牙瓦伦西亚地区的样本上的主题的知识状态。为此,Martins \cite{Mar92}开发的诊断工具的修订版已被采用。总的来说,调查结果表明,对这一现象的普遍不同看法在最低教育水平中与危险、危害和破坏密切相关,而在最高教育水平中,这一看法正逐渐转变为更加理性、相对和多层面的观点。此外,在不同的教育背景下,在文献中报道的主要误解和概念错误的询问个人的想法,情感和态度的巨大重叠揭示了迫切需要开发新的教学策略,导致相关的核科学概念的有意义的学习。
2020-01-21 physics.ed-ph
A cross-age study on secondary school students' views of stars
本文设计并验证了评估中学生对恒星看法的工具,通过对366名学生的跨年龄研究发现,随着年级升高,学生对恒星的科学认知显著提升,并指出了普遍存在的错误观念及教育意义。
2023-06-23 physics.ed-ph
Educational cosmic ray experiments with Geiger counters
有关宇宙射线物理的实验为高中教师和学生提供了一个进入高能物理研究领域的相对容易的途径。探测宇宙射线并不一定需要使用复杂的设备,甚至使用一个盖革计数器就可以观察和分析宇宙辐射的各种性质。然而,由于这些测量的包容性,这种实验的种类和所获得的结果是有限的。当两个或多个盖革计数器同时工作时,可以获得显著的改进。在本文中,我们讨论的潜力进行教育宇宙线实验与盖革计数器。为了说明符合技术的教育价值,本文简要地讨论了用简单的符合电路进行宇宙线实验的初步结果。
2006-12-31 physics.ed-ph
Collaboration between high schools in Japan and Argentina for cosmic-ray research using CosmicWatches
宇宙射线无处不在,随时可用,使其成为年轻学生粒子和天体物理学的良好教学工具。Tan-Q是一个包容性的外展和教育项目,为日本初中或高中的学生提供参与宇宙射线和粒子物理学的研究机会。在Tan-Q框架中,每个学校的学生在主要是本科生的导师的帮助下进行研究。研究人员还通过定期的Zoom会议和Slack上的持续沟通广泛参与。有些是国际性的,有些是国际性的。本文介绍了日本和阿根廷的高中之间的联合研究Tan-Q活动之一,使用CosmicWatches观测宇宙射线μ子。我们的主要目标是研究由于高度和地磁场强度等环境差异而导致的μ子通量差异。参与其中的人不仅要学习粒子物理学,还要学习统计数据分析方法。
2021-08-04 physics.ed-ph
Nuclear Phenomenology: A Conceptual Proposal for High School Teaching
E.卢瑟福在二十世纪初是核物理学最初的里程碑。从那时起,引发了一系列实验,在这些实验中,由中子、质子和其他物质组成的粒子束与原子核相撞,以解开原子核的结构或通过核嬗变产生人造元素。随着实验设备的发展,许多其他核现象也被观察到,如β衰变、核裂变和核聚变、穆斯堡尔效应等。鉴于全球政治和经济形势以及当代教育趋势,这项工作提出了核物理中可以在高中教学中从概念层面讨论的替代主题,其中的主要重点在于这种现象在社会中的历史和技术重要性。
2009-05-15 physics.ed-ph physics.pop-ph
Absence of a COVID-induced academic drop in high-school physics learning
在2019冠状病毒病疫情开始时,美国的大部分中学教学都过渡到了在线环境。在该国许多地区,在线教育持续了两年以上。许多专家假设,在这段时间的在线教学之后,会出现“学术滑坡”(学生学习的减少)。我们调查了2019年秋季学期到2021年秋季学期之间,斯坦福大学新生在大学物理入门课程中的学生准备变化。我们通过观察斯坦福大学所有打算参加物理课程的学生在参加物理入门课程之前进行的有效物理诊断考试的表现来做到这一点。我们没有发现统计学上或教育上的显着变化的分数。尽管有许多教师的轶事报告,至少对这一人群来说,学生在物理和相关数学方面的准备水平似乎没有变化。
2022-06-06 physics.ed-ph
A pilot experience in physics laboratory for a professional school
意大利的高中改革最近在专业学校的课程中引入了物理学,这在以前是不存在的。许多教师,往往是临时性的,不得不在学校里教物理,因为学校里没有实验室,学生们对物理又不感兴趣,他们觉得物理与他们的个人兴趣相去甚远,也与专业学校所期望的工作准备相去甚远。我们报告一个学习路径,介绍学生简单的物理量的测量,这继续与物质的一些性质(体积,质量,密度)的研究,并与热力学的一些元素结束。为了让学生参与积极的学习,为提高实验室经验和遇到的困难的质量进行了行动的教育材料。最后,我们比较了这些学生的积极参与,在一个非常不同的职业学校进行类似的经验。
2014-05-28 physics.ed-ph
Involving high school students in computational physics university research: Theory calculations of toluene adsorbed on graphene
为了提高公众对理论材料物理的认识,一小群高中生被邀请积极参与查尔姆斯理工大学目前的研究项目。Chalmers研究小组探索了从饮用水中过滤有害和不需要的分子的方法,例如通过活性炭过滤器的吸附。在本课题中,将石墨烯作为活性炭的理想模型,利用原子尺度的计算方法密度泛函理论,推算出甲苯在石墨烯上的吸附能。在这个过程中,学生们对应用量子物理学有了深入的了解,这是一个在这个教育水平上通常不教的话题,并获得了一些材料研究中最先进的计算工具的经验。
2016-03-28 physics.chem-ph physics.ed-ph
Comparing Different Uncertainty Measures to Quantify Measurement Uncertainties in High School Science Experiments
在高中实验中解释实验数据对学生来说可能是一项困难的任务,特别是当数据中存在较大变化时。同时,计算标准差对学生来说也是一个挑战。在这篇文章中,我们将研究其他不确定性度量来描述数据集的变化。在数学复杂性和统计质量方面进行了比较。数学复杂性的确定是基于不同的数学课程。使用蒙特卡罗模拟确定统计质量,其中将这些不确定性度量与标准偏差进行比较。结果表明,复杂性的增加与质量密切相关。此外,我们提出了一系列的这些不确定性措施,增加数学复杂性和质量。因此,这项工作提供了一个理论背景,以实施适合不同教育水平的不确定性措施。
2022-10-17 physics.ed-ph
Cosmology and general relativity (GR) in upper secondary school through new targeted teaching materials: a study on student learning and motivation
本研究针对高中难以开展广义相对论与宇宙学教学的问题,开发了结合概念理解、适配高中数学的主动学习课程教材,经前后测验证能显著提升非专业高中生的学习效果与动机,证明该教学整合可行。
2025-06-18 astro-ph.CO physics.ed-ph
A simple atmospheric electrical instrument for educational use
大气中的电为环境科学的教育推广提供了一个理想的主题。为了支持这一目标,一个简单的仪器来测量真实的大气电参数已经开发和其性能评估。该项目是对欧洲大气层耦合研究合作组织开展的教育活动的补充。这种新仪器造价低廉,操作简单,很容易在学校和大学本科一级使用。它适合各种不同教育水平的学生,因为结果可以用不同的复杂程度进行分析。学生可以测量晴天的电场和电流密度,从而了解大气的电学性质。这项工作是由1906年的百年纪念论文,其中C.T.R.威尔逊描述了一种测量电场和传导电流密度的新仪器。在1979年之前,英国一直定期使用基于相同原理的仪器进行测量。所提出的仪器基于与C.T.R.相同的物理原理。威尔逊1906年的乐器
2007-01-25 physics.ed-ph physics.geo-ph
Constructional details for A simple atmospheric electrical instrument for educational use
大气中的电为环境科学的教育推广提供了一个理想的主题。为了支持这一目标,一个简单的仪器来测量真实的大气电参数已经开发和其性能评估。该项目是对欧洲大气层耦合研究合作组织开展的教育活动的补充。这种新仪器造价低廉,操作简单,很容易在学校和大学本科一级使用。它适合各种不同教育水平的学生,因为结果可以用不同的复杂程度进行分析。学生可以测量晴天的电场和电流密度,从而了解大气的电学性质。这项工作是由1906年的百年纪念论文,其中C.T.R.威尔逊描述了一种测量电场和传导电流密度的新仪器。在1979年之前,英国一直定期使用基于相同原理的仪器进行测量。所提出的仪器基于与C.T.R.相同的物理原理。威尔逊1906年的乐器这里提供了仪器的结构细节。
2007-01-24 physics.ed-ph physics.geo-ph
Astronomy at school: present situation and future perspectives
学生的基本教育内容和科学教师的学习计划都包括物理学和天文学的几个主题,从最简单的到其他高级的,如解释恒星演化的核聚变和现代宇宙学的时空几何学。在所有这些学科中,最常见的是在最简单的学科中,当两个群体在进入科学课程时,他们周围的宇宙都是预先构建的和一致的模型时,就会出现不同的概念。在这项工作中,我们提出了一系列的基本问题,使我们反映在正规教育的框架内,在天文学的教学关系的现状。然后,我们简要地解释我们的项目,旨在找到学生和未来的小学教师在天文学主题的真实学习情况,从它的预期结果,我们指出需要开发教学工具,可以有助于改善正规教育天文学问题。
2008-07-02 astro-ph physics.ed-ph