Variation of Instructor-Student Interactions in an Introductory Interactive Physics Course
加州大学戴维斯分校生命科学专业的物理教学是在一个长期改革的大招生物理课程中进行的，其中讨论/实验室讲师（主要是研究生助教）实施了课程的互动参与（IE）元素。因为有这么多不同的教师参与传播IE课程元素，我们发现教师的专业发展至关重要的观察和记录课堂内的学生与教师的互动。出于这一努力，我们已经开发了一个计算机化的实时教师观察工具（RIOT），以学生与教师的互动数据。我们使用RIOT观察29个不同的教师，每个教师在一个季度的课程中持续5个小时，总共约150小时的上课时间，发现教师行为的范围比以前假设的更极端。在本文中，我们介绍了RIOT，并描述了如何在29个不同的教师之间的变化，可以为学生在同一门课程中提供显着不同的课程体验。
2012-12-06 physics.ed-ph
Personalized instructor responses to guided student reflections: Analysis of two instructors' perspectives and practices
在物理系培养支持性文化的一种方法是教师对学生的学业困难给予个人关注。为此，我们开发了引导式反思表（GRF），这是一种在线工具，可以促进学生的反思和个性化的教师回应。在目前的工作中，我们报告的经验和做法的两名教师谁使用的GRF在介绍物理实验室课程。我们的分析借鉴了两个数据来源：（i）学期后采访的教师和（ii）教师的书面答复，134名学生的反思。访谈的重点是教师对GRF活动的目标和框架的看法，以及好的或坏的反馈的特点。他们的GRF反应进行了分析，存在多达六种类型的声明：鼓励的声明，规范化的声明，同情的声明，策略建议，资源建议，并反馈给学生的结构，他们的反思。我们发现，这两位教师都使用了所有六种反应类型，与他们对良好反馈的看法一致。这一探索性的定性研究表明，GRF可以作为一种机制，教师个人关注他们的学生。此外，它打开了大门，未来的工作的影响，GRF的师生互动。
2017-06-18 physics.ed-ph
Operationalizing the AAPT Learning Goals for the Lab
对教学实验室改革的呼吁意味着许多教师和部门正面临着为他们的入门实验室课程确定目标的艰巨任务。幸运的是，美国物理教师协会（AAPT）发布了一系列关于实验室学习目标的建议，以支持实验室重建[1]。在这里，我们概述了我们已经经历的过程，以确定一组学习目标的实验室，操作那些由AAPT提供的。我们还提供了两个新开发的实验室活动的例子，旨在实现这些目标，以证明这种可操作性。我们的目标是为部门和教师提供一些他们可以遵循的程序或一组目标的想法，他们可以用来调整实验室教学与AAPT学习目标。
2018-08-31 physics.ed-ph
Survey of physics reasoning on uncertainty concepts in experiments: an assessment of measurement uncertainty for introductory physics labs
本文基于证据中心设计开发了面向入门物理实验课的测量不确定性评估工具SPRUCE，用于前测-后测识别学生优势与困难，并展示了教师反馈示例及其解释方式。
2023-08-10 physics.ed-ph
How perception of being recognized or not recognized by instructors as a "physics person" impacts male and female students' self-efficacy and performance
我们讨论了一项研究，在第一年的大学物理科学和工程专业的物理入门课程，表明妇女，平均而言，感觉不太承认他们的物理教师比男性学生谁可以擅长物理。我们还讨论了如何这种缺乏感知的积极承认有关物理会对他们的自我效能和表现的过程中产生不利影响。我们建议物理教师不要吝啬于对学生的赞扬，并有意识地努力积极承认学生的努力和进步，只要有机会。对女学生的采访表明，教师应注意不要向学生传达无意的信息，例如，因为表扬一个学生的聪明才智会让其他学生觉得他们不具备在物理学上出类拔萃的条件。采访还表明，当学生就物理问题向教师寻求帮助时，如果教师无意中将这些问题标记为“简单”，“琐碎”或“显而易见”，也会使学生感到困惑。教师无意中发表的这类评论贬低了学生的地位，对学生的努力和进步缺乏积极的认可，这可能对包括妇女在内的代表性不足的群体的学生产生最不利的影响。
2020-07-15 physics.ed-ph
Nothing works the first time: An expert experimental physics epistemology
故障排除能力是本科物理实验课程的重要学习成果。为了更好地了解故障排除在电子实验室课程中的作用，我们采访了来自多个机构类型的20名电子教师，了解他们与故障排除相关的信念和教学实践。在这些访谈中，讲师阐述了\emph{nothing works the first time}在与故障排除有关的多种情况下的想法。我们认为，这个想法是一个专家的认识论，并显示它如何通知教师的信念，（一）学生需要知道如何排除故障，（二）学生应该期望排除故障，（三）所有的电路建设实验室活动提供机会，让学生排除故障，（四）学生的能力，构建功能电路可以代理他们的能力，故障排除电路。此外，我们讨论了电子课程的教学和评估故障排除的影响。
2016-06-17 physics.ed-ph
Development of Learning Analytics Moodle Extension for Easy JavaScript Simulation (EjsS) Virtual Laboratories
Easy JavaScript Simulations（EjsS）是一个流行且功能强大的创作工具包，用于创建符合开源HTML5的JavaScript模拟。本文的重点是在Moodle中为EjsS开发一个学习分析扩展，能够监控与模拟的交互（例如鼠标点击，按钮和滑块的状态，变量分配）。这个扩展是试点与教育物理模拟。学习者的数据可以在教师仪表板上实时可视化，使教师能够更好地了解学习过程并相应地修改课堂教学。
2019-10-21 physics.ed-ph
Implementation and goals of quantum optics experiments in undergraduate instructional labs
随着量子信息科学和技术（QIST）变得越来越普遍，不仅在研究实验室，而且在工业中，许多教育工作者正在考虑如何最好地将量子力学的学习纳入各级教育。虽然大部分的重点是在非实验室课程的量子概念，目前的工作在QIST有一个实质性的实验组成部分。许多本科实验室课程的教师希望为学生提供量子实验的机会。一种常见的方法是通过一系列量子光学实验，通常被称为“单光子实验”。这些实验用研究实验室常用的设备展示了基本的量子现象;然而，它们是资源密集型的，不是所有机构都能负担得起。因此，必须知道这些实验提供给学生什么独特的启示。作为一个起点，我们调查和采访教师谁使用单光子实验在本科课程，询问他们如何以及为什么使用的实验。我们描述了最常用的实验在量子和超越第一年的实验室课程，学生执行的行动的流行，和学习目标，从概念知识到实验室技能，学生的影响。最后，我们提出了一些策略，从这些数据展示教师如何解决的共同挑战，准备学生的工作与概念和技术上复杂的实验和平衡的实践技术技能与完成的实验。
2023-03-10 physics.ed-ph
Instructing nontraditional physics labs: Toward responsiveness to student epistemic framing
本文通过分析非传统物理实验课中助教与19名学生的互动视频，研究教师行为如何影响学生的认知框架，发现助教在转变实验预测框架上较成功，但在促进认知能动性上效果有限，其成功取决于对学生当前框架的响应程度。
2023-04-28 physics.ed-ph
Developing skills vs reinforcing concepts in physics labs: Insight from E-CLASS
物理实验课程已被普遍认为是本科课程的重要组成部分，特别是在培养学生对实验物理的兴趣和理解方面。这些课程有许多可能的学习目标，包括加强物理概念，发展实验室技能，促进对实验物理性质的专家般的信念。然而，在实验室学习环境中感兴趣的教师和研究人员之间几乎没有共识，这些不同的学习目标的相对重要性。在这里，我们通过分析学生对以实验室为中心的评估的反应，为这场辩论提供数据，该评估被称为科罗拉多州实验物理学科学学习态度调查（E-CLASS）。使用一个大的，全国性的数据集的学生的反应，我们比较学生的E-CLASS表现在课堂上，教师自我报告的重点是发展技能，加强概念，或两者兼而有之。由于课程的分类是基于教师的自我报告，我们还提供了这些课程的额外描述，关于学生在实验室中参与特定活动的频率。我们发现，专门侧重于发展实验室技能的课程比侧重于加强物理概念或两个目标的课程更像专家的postinstruction E-CLASS响应。在第一年的课程中，这种影响对妇女来说更大。此外，这些研究结果时，控制的方差postinstruction分数，与preinstruction E-CLASS分数，学生专业，和学生性别。
2016-11-07 physics.ed-ph
The interdisciplinary quantum information classroom: Themes from a survey of quantum information science instructors
跨学科介绍量子信息科学（QIS）课程在美国各地的大学激增，但这些课程的教师的经验在很大程度上仍然是未开发的学科为基础的教育研究（DBER）社区。在这里，我们解决这个差距，报告的调查结果的教师教学介绍QIS课程在美国各地的机构，主要是在本科或混合本科/研究生水平，以及后续重点访谈六个个别教师。从这个分析的关键主题包括挑战和机遇与教师和学生背景的多样性，学生的数学形式主义的困难（特别是但不限于线性代数），以及需要更好的教科书和课程材料。我们还发现，虽然课程主题表面上相似，但每门课程都是由其讲师精心制作的，以讲述关于QIS的不同故事，并独特地平衡目标，如可访问性和学术严谨性，因此我们的数据集中没有出现对QIS课程的规范介绍。我们讨论了这一发现的好处和风险与QIS课程的成熟与标准化的课程的影响。
2022-05-05 physics.ed-ph quant-ph
Development of a global landscape of undergraduate physics laboratory courses
为解决全球本科物理实验课程差异大、PER研究结果难比较的问题，研究者设计了覆盖41国的课程调查，采用定量定性结合的方法分析课程异同，为PER研究对比和教师课程改进提供支持。
2024-07-12 physics.ed-ph
A framework for designing experimental tasks in contemporary physics lab courses
针对典型物理实验课程未达全部预期目标的问题，提出基于研究的当代物理实验课程实验任务设计框架，并在DigiPhysLab项目中验证其可用于表征或开发高质量实验任务，为师生提供指导。
2023-09-06 physics.ed-ph
A New Resource for College Distance Education Astronomy Laboratory Exercises
本文介绍了一套供大学生和教师使用的远程教育天文学实验练习，并讨论了第一次使用的结果。这个普通天文学教育资源（GEAS）练习集包含八个为期两周的项目，旨在指导学生通过核心内容和普通天文学材料的数学应用。项目分为动手活动和现代天文数据的计算机辅助分析。在线资源套件包括学生和教师指南，实验室报告模板，学习目标，视频教程，绘图工具和基于网络的应用程序，允许学生分析天文物体的图像和光谱。一项试点使用研究表明，使用这些材料的远程学习者的表现一样好，甚至比在校学生的比较队列更好。我们正在积极寻求合作者，在天文学课程和其他教育场所使用这些资源。
2015-04-30 physics.ed-ph
A collaboration to support novice instructors in research-based astronomy teaching
天文学导论是最广泛的大学科学课程之一，也是满足普通教育要求的常用手段。这门课程经常由不同的教师在大部分课程中授课，其中一些人几乎没有接受过天文学的正式培训。因此，教师往往很难帮助学生与他们最后一次正式的科学经验联系起来。在加州州立大学富勒顿分校，我们在天文学入门教学方面进行了改革。我们报告了改革实施的模式，其中包括我们认为有助于我们取得成功的几个关键特征。首先，我们的天文学教师学会了使用研究为基础的课程材料，参加讲习班之前和之后的第一次实施。第二，天文学教师与学生同侪导师合作，作为一个团队，记录和反思的实施进展。第三，教师和同伴指导员的教学团队与科学教育研究人员一起收集有关常见学生概念困难的信息，并制定策略，利用研究和教学文献中的资源来解决这些困难。我们的研究结果表明，这是一个富有成效的和可持续的模式，改革实施，教师的专业发展和研究的教学和学习天文学。
2015-08-26 physics.ed-ph
Laser Laboratory Beam Alignment Skills: Course Package
本文提出一套完整的激光实验室光束对准课程包，包含教程、评估和教师指南，旨在通过分步指导帮助无经验学生掌握基础与高级光学对准技能。
2024-04-24 physics.ed-ph physics.optics
Investigating students` views of experimental physics in German laboratory classes
教师对实验室课程的目标有很多种，不同的课程侧重于不同的目标子集。一个通常隐含但至关重要的目标是培养学生对实验物理的态度，观点和期望，以与实践实验物理学家保持一致。在美国的机构中，使用科罗拉多州实验物理学学习态度科学调查（E-CLASS），对实验室课程在这一学习维度上的评估进行了深入研究。然而，在德国没有这样的仪器可供使用，实验室课程对学生关于实验物理学性质的看法的影响在德语机构中仍然是未开发的。由于缺乏评估工具，以调查这一目标在实验室课程在德语院校的动机，我们提出了一个翻译版本的E-CLASS适应在德语院校的背景。我们把德国版的E-CLASS称为GE-CLASS。我们描述了翻译过程和创建一个自动化的基于网络的系统，教师评估他们的实验室课程。我们还提出了第一个结果，使用GE类在波茨坦大学获得。E-CLASS和GE-CLASS结果之间的第一次比较显示了波茨坦大学和美国学生对实验物理的看法和信念之间的明显差异。
2022-01-28 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
Development and results from a survey on students views of experiments in lab classes and research
科罗拉多州的学习态度科学调查实验物理（E-CLASS）的开发作为一个广泛适用的评估工具，本科物理实验室课程。在学期开始和结束时，E-CLASS评估学生在实验室课堂上做实验时对他们的策略，思维习惯和态度的看法。学生们还反思了专业研究人员如何实践这些相同的策略，思维习惯和态度。最后，在学期结束时，学生们反思他们自己的课程如何在获得好成绩方面重视这些实践。为了响应经常呼吁改变实验室课程，使其与专业研究所需的技能和能力更紧密地结合起来，E-CLASS是一种评估学生对课堂实验室教学和专业研究之间差距的看法的工具。E-CLASS已在所有级别的本科物理课程中得到验证和管理。为了帮助它作为形成性评估工具的使用，E-CLASS为所有参与的教师提供详细的反馈报告。报告中的示例图和分析展示了E-CLASS的功能。E-CLASS通过在线界面积极管理，所有感兴趣的教师都被邀请管理E-CLASS自己的课程，并将在学期结束时提供结果摘要。
2013-07-22 physics.ed-ph
Preliminary model for student ownership of projects
在许多高年级的实验室课程中，教师会实施为期数周的学生主导项目。在这些项目中，学生可以设计和进行实验，收集和分析数据，记录和报告他们的发现，并与同行和导师密切合作。为了更好地了解项目的认知，社会和情感方面，我们进行了一项探索性的调查，学生的项目所有权。所有权是一个复杂的概念，例如，学生的意愿和能力，使他们的项目的战略决策。通过对五所院校的学生和教师的调查和访谈收集的数据，我们开发了一个学生项目所有权的初步模型。我们的模型描述了学生在三个阶段与项目的互动：主题的选择，实验的执行和结果的合成。在这里，我们阐述了我们的模型，并证明它映射到学生和教师的所有权和思想的概念在以前的文献。
2019-07-03 physics.ed-ph
Online Administration of Research-Based Assessments
在过去几十年中，基于研究的评估的数量和使用显著增加。来自区域局的数据可以与国家数据集进行比较，为教师提供关于其教学实践效果的经验证据。然而，许多物理教师选择不使用RBA，因为他们必须使用课堂时间来管理它们。在本文中，我们将研究如何通过在线管理RBA来缓解这些障碍，特别是通过使用免费的在线RBA平台来自动管理，评分和分析RBA（例如，关于STEM学生成果的学习[LASSO]，科罗拉多州实验物理学科学学习态度调查[E-CLASS]，批判性思维的物理实验室清单[PLIC]和PhysPort DataExplorer平台）。我们还探讨了对在线管理RBA的共同关注的研究，并为教师提供了一个实用的操作指南。
2020-08-07 physics.ed-ph
Three research-based approaches to the design of physics activities
各种活动通常用于大学物理课程，包括实验室，辅导和工作室课程。教师必须在使用基于研究的活动，设计自己的活动或修改现有的活动之间进行选择。教师的选择取决于他们自己的目标和他们所选择的活动的目标。为了帮助他们在开发或修改活动，他们的情况下，我们研究基于研究的活动，以确定他们的目标和与这些目标相关的活动的功能。由于大多数活动要求学生执行任务，以帮助他们学习，六十六个活动，从11个不同的研究为基础的课程编码为学生的行动。编码方案包含10个类别的49个代码，这些代码是根据活动的子集、对一些活动设计者的采访以及美国物理教师协会2014年实验室报告的建议制定的。使用k-means聚类分析对结果进行了检查，揭示了三个设计聚类。我们将这些集群标记为像科学家一样思考，学习概念，建立模型。这三个集群反映了不同的设计目标。在“像科学家一样思考”集群中，活动强调学生设计实验、讨论、错误分析、合理性检查、支持主张以及假设或简化。学习概念集群侧重于结果预测和实验观察。Building Models群集强调讨论和回答不使用收集的数据的物理或数学问题。这项工作将物理活动中出现的共同特征与设计者的目标和策略联系起来。通过这种方式，它可以为教师提供一种更直接的方式来创建活动，实现他们想要的结果。
2020-09-08 physics.ed-ph
Student ownership of projects in an upper-division optics laboratory course: A multiple case study of successful experiences
我们调查学生的主人翁意识的多周期末项目在高年级的光学实验室课程。使用多案例研究的方法，我们详细描述了三个学生的项目。个案内分析的重点是确定每个项目的关键问题，并按时间顺序对这些事件进行描述。跨案例分析的重点是确定紧急主题方面的五个维度的项目所有权：学生代理，教师指导，同行合作，兴趣和价值，情感反应。我们的内部和跨案例分析得出了三个主要发现。首先，将劳动分工与集体头脑风暴相结合可以帮助平衡学生代理，教师指导和同伴合作。第二，学生对项目的兴趣及其价值的感知会随着时间的推移而增加;学生对项目主题的最初兴趣并不是学生拥有项目的必要条件。第三，学生所有权的特点是情绪波动范围广泛，因为学生在长期的斗争和成功的时刻之间交替，而他们的项目工作。这些发现不仅将关于学生所有权的文献扩展到一个新的教育领域-即高年级物理实验室-它们还对学生所有权是期望的学习成果的课程中的实验物理项目的设计具有具体的影响。我们对课程和项目进行了足够详细的描述，以便其他人可以根据他们的具体情况调整我们的结果。
2017-09-15 physics.ed-ph
Notes from the Physics Teaching Lab: Optical Pumping
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文通过大量测量和数据分析实例，详细考察了商用光泵浦装置的性能，作为制造商用户手册的补充，旨在帮助教师设计物理教学实验课程。
2026-06-03 physics.ed-ph
Examining teaching assistant pedagogies in traditional laboratories and recitations
本研究使用RIOT工具观察物理入门课程中助教在传统实验室和复习课的教学互动，发现复习课互动差异大而实验室互动相似，且与传统环境相比，教师观察学生时间是关键区分特征，为教学改革提供参考。
2025-09-11 physics.ed-ph
Students' attitudes toward experimental physics in a conceptual inquiry-based introductory physics lab
有一些证据表明，基于概念探究的入门物理实验室课程，如实时物理，可以提高学生对物理概念的理解。因此，这些课程可能是有吸引力的教师谁寻求改造他们的物理实验室，以提高学生的学习。然而，概念探究为基础的实验教学对学生的态度和信念的影响实验物理，测量的E-CLASS调查，尚未完全理解。我们目前的数据从三个课程的方法超过四个学期（$n=701$）。在第一次实施基于概念探究的入门物理实验室时，我们没有看到E-CLASS分数的变化。然而，要求学生反思与实验物理有关的问题的增加与E-CLASS结果相关联，这些结果与其他有效的实验室教学方法相当。
2022-04-01 physics.ed-ph
Designing Laboratories for Online Instruction using the iOLab Device
科学实验室是整合到在线教学中最具挑战性的课程组成部分之一。现有技术限制了实验的设计和性质，并且很难复制协作实验室环境，其中频繁和即时的教师反馈是常态。在这里，我们报告的技术和教学方面的新开发的实验室的在线课程使用互动在线实验室（iOLab）设备。我们认为，这项技术，再加上强调团队合作，有针对性的反馈和自我调节技能的在线课程设计，为学生提供了一个强大的框架，让他们在课堂外做可靠的，引人入胜的，基于探究的和动手的实验室。在描述了实施和技术之后，我们解释了我们的实验室目标以及实验室如何整合到两门物理入门课程中。最后，我们以运动学实验为例。
2021-01-06 physics.ed-ph
Lessons from Transforming Second-Year Honors Physics Lab
本文报告在二年级荣誉物理实验课中引入 Arduino Due 等技术以弱化黑箱、强化故障排除的实践，指出需通过支架式支持和教师干预保障所有学生公平参与。
2024-03-03 physics.ed-ph
Framework of goals for writing in physics lab classes
写作是科学过程中不可或缺的一部分。在本科物理课程中，学生参与科学写作最常见的地方是在实验室课堂上，通常通过实验室笔记本，报告和提案。关于我们为什么以及如何在物理实验课上包括写作的研究并不多，教师可能会出于各种原因将写作纳入其中。通过对高级实验课中的多周项目进行更广泛的研究，我们已经开发出一个思考和理解写作在实验课中的作用的框架。这个框架定义和描述了在实验室课程中纳入写作的目标的广度，并且是我们可以用来开始理解为什么以及随后如何在物理学中教授科学写作的工具。
2020-05-05 physics.ed-ph
Hands-on Quantum Programming Labs for EECS Students
本文介绍了一套面向EECS学生的量子计算动手编程实验，涵盖从量子门、纠缠到量子密钥分发及Deutsch、Simon、Grover等算法，并分享教学资源与实验设计原理。
2025-08-18 cs.DC physics.ed-ph quant-ph
Seeing the real world: Comparing learning from verification labs and traditional or enhanced lecture demonstrations
物理入门课程的教师经常使用实验室和演示来强调讲座和教科书中介绍的物理方程描述了现实世界中实际发生的事情。这些实验室和演示的表面特征和教学学习目标可能看起来非常相似（预测-观察-解释）。然而，物理教育研究发现，这些教学方法对学生的物理内容知识的影响非常不同，这些影响主要取决于几个教学特征。在本文中，我们通过比较验证实验室中的学习方法，传统的讲座演示和增强的讲座演示的细节来解开研究。我们讨论了可测量的不同的学习成果的可能机制，根据预测，认知负荷和参与的作用解剖的活动。我们使用这种特性来激励重新思考实验室的实验技能和信念的目标，而不是验证物理内容。
2019-05-31 physics.ed-ph
Development and Validation of the Colorado Learning Attitudes about Science Survey for Experimental Physics
作为全面努力改造我们的本科物理实验室，并评估这些努力的影响的一部分，我们已经开发了科罗拉多州的学习态度关于实验物理科学调查（E类）。E-CLASS评估了学生对实验室课程前后各种科学实验室实践的态度变化，并将态度与课程评分要求和实验室实践的看法进行了比较。E-CLASS旨在让研究人员深入了解学生的态度，并为寻求课程反馈的教师提供可操作的证据。我们目前的发展，验证，并初步实施的调查结果在三个本科物理实验室课程。
2012-07-10 physics.ed-ph
Surprise! Shifting students away from model-verifying frames in physics labs
框架影响学生如何解释，方法和完成任务。然而，我们对学生如何在物理实验室中设计任务知之甚少。在旨在教学生建模和批判性思维与数据的序列的第一个实验室，学生测试一个简单的钟摆模型，打破了改进的测量。使用实验室视频和后续访谈，我们发现学生频繁使用的模型验证框架，大大干扰了教学目标。我们提出了一个案例研究分析的两个学生谁接近实验室的模型验证框架，从事有问题的行为，包括有问题的研究实践，但后来改变他们的框架，以适应目标与教学意图一致。随着教师将他们的教学实验室转变为开放式探究体验，直接挑战模型验证框架的活动可能会使学生从这个有问题的框架转向支持他们参与真实实验的框架。
2018-07-12 physics.ed-ph
Affordances and Challenges of Incorporating a Remote, Cloud-accessible Quantum Experiment into Undergraduate Courses
本文研究将Infleqtion公司云量子实验平台Oqtant纳入本科教学的可行性与挑战，通过教师和学生的反馈，论证远程量子实验可扩展实验教育机会，尤其惠及资源有限院校。
2025-02-02 physics.ed-ph
"Everyone is new to this": Student reflections on different aspects of online learning
本研究调查美国一所研究型大学学生对讲授式、主动学习式和实验物理远程课程的体验，提炼协作、评估与社区建设等启示，以指导未来课程设计。
2021-11-20 physics.ed-ph
Seeing quantum effects in experiments
本研究通过访谈探讨师生对在实验中看见量子效应的理解，聚焦量子光学实验，发现学生通过观察结果等实现学习目标，但联系程度有差异，为教学提供启示。
2023-07-10 physics.ed-ph
An Online Tutor for Astronomy: The GEAS Self-Review Library
我们介绍了一个互动的在线资源，供学生和大学教师在天文学入门课程中使用。通识教育天文学源（GEAS）在线导师指导学生掌握核心天文学概念和一般天文学材料的数学应用。它包含超过12，000个问题，并附有相关提示和解决方案。快速掌握材料的学生可以通过主题进行推进，而准备不足或犹豫不决的学生可以根据需要专注于某个主题的问题，并尽量减少重复。学生收到个人帐户的研究和课程教师提供了概述跟踪信息，按时间和主题，为整个队列的学生。诊断工具支持自我评估和教师与学生之间的密切合作，即使是远程学习者。初步的使用研究表明，随着学习时间的增加，性能的明显趋势，并表明使用这些材料的远程学习者的表现以及或优于比较队列的在校天文学学生。我们正在积极寻找新的合作者，在天文学课程和其他教育场所使用这一资源。
2015-04-30 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
Lessons from pendulums: A design comparison of three lab activities
Tufts University（塔夫茨大学）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Washington Bothell（华盛顿大学博瑟尔分校）
本文通过三种单摆实验活动，探讨理论承诺、动机和期望如何影响课程设计，揭示设计差异的复杂性。
2026-03-03 physics.ed-ph
Lecture-Tutorials in Introductory Astronomy
天文学入门讲座旨在帮助天文学入门教师积极地让学生在广泛的天体物理学主题中发展他们的概念理解和推理能力。该讲座的发展已经通知了近二十年的研究共同学习困难的学生在学习天文学时的经验。多项研究的结果提供了证据表明，讲座辅导可以帮助学生实现学习收益远远超过通常通过讲座实现。实现这样的学习成果需要教师了解如何有效地将讲座，辅导到他或她的课程。本章详细介绍了有效整合和实施讲座-教学实践的最佳实践，这些实践是我们通过与数千名Astro 101学生和教师合作多年的反思实践开发的。我们还提出了一个案例研究，如何使用讲座辅导，以促进积极参与天文学101大型课程招收700多名学生的学习者。这个案例研究说明了如何深思熟虑的实施讲座辅导可以导致戏剧性的学习收益，即使在最艰巨的教学环境。
2018-06-01 physics.ed-ph
A scaffolded curriculum to foster experimental skills acquisition in an introductory physics lab course
本文介绍了一种 introductory physics lab course 的全面重新设计，通过设定明确学习目标、定制活动与评估、实施 course scaffolding 以及转变 instructors 角色来促进学生主动参与和科学实验技能发展，为教育工作者提供实用见解。
2024-09-24 physics.ed-ph
Recommendations for the use of notebooks in upper-division physics lab courses
使用实验室笔记本进行科学记录是物理学研究中无处不在的一部分。然而，它是常见的本科物理实验室课程不强调文档技能的发展，尽管事实上，这些课程是一些最早的机会，让学生开始从事这种做法。一个潜在的障碍，包括明确的文档培训是，它可能是不清楚的教师真实的文档实践的哪些功能是有效的教，以及如何将这些功能纳入实验室课堂环境。在这项工作中，我们概述了真实文档的一些显着特征，通过与物理研究人员的访谈，并提供了如何将这些纳入实验室课程的建议。我们不关注笔记本的结构细节或模板。相反，我们解决的科学文献，可以引导学生发展自己的文档风格的目的整体考虑。考虑到可以帮助提高学生文档的所有方面，考虑实验活动本身的设计也很重要。学生应该有在实验活动中实现这些真实的文档功能的经验，以便他们发现文档的实践有益。
2017-05-10 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
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
Group roles in unstructured labs show inequitable gender divide
教学实验室正在进行改造，以更好地反映真实的科学实践，通常通过删除教学结构的方面，以支持学生的代理和决策。我们探讨了这些变化如何影响男性和女性参与与实验室相关的小组工作，通过聚类方法对学生的量化行为。我们比较了学生在两种不同类型的教学环境中所扮演的群体角色：（1）高度结构化的传统实验室，（2）结构化程度较低的基于探究的实验室。在基于调查（结构较少）的实验室中，学生们在小组中扮演不同的角色，然而，男性和女性系统地扮演不同的角色，男性在单一性别与混合性别的小组中表现不同。我们发现，在传统的（高度结构化的）实验室中，男女学生的角色分工没有这样的系统性差异。在探究式实验室中的学生没有被公开分配这些角色，这表明不公平的角色分工不是明确分配的结果。我们的研究结果强调了在教育环境中构建公平的群体动态的重要性，因为性别角色分工可以在没有积极干预的情况下出现。随着物理学文化的发展，消除了该领域的系统性性别偏见，教育环境中的教师不仅必须消除课程中明显存在偏见的方面，而且还必须采取积极措施，确保潜在的歧视性方面不会无意中得到加强。
2020-05-15 physics.ed-ph
Gender Equity in Physics Labs: A Review
本文综述物理实验教学中的性别公平研究，梳理机会、成绩、概念理解与动机差异及社会结构影响，并提出超越二元性别和缺陷框架、关注交叉性的未来方向。
2024-03-03 physics.ed-ph
Robotic Telescope Labs for Survey-Level Undergraduates
在过去的十几年里，北卡罗来纳大学教堂山分校一直在开发一个独特的调查级天文学课程，主要针对本科生，目标是在全国范围内显著提高STEM入学率，并提高学生的技术和研究技能。名为“我们在太空中的位置！“，或OPIS！，本课程利用“天网”-一个全球网络的~2打，全自动，或机器人，专业级望远镜，我们已经部署在一些世界上最好的观测站点。该课程现已被20多个机构采用，我们刚刚从NSF的IUSE计划中获得185万美元，用于在全国范围内推广该课程，并为参与的教师提供资金。在线课程和在线课程一样有效。
2021-03-17 astro-ph.IM physics.ed-ph
An epistemology and expectations survey about experimental physics: Development and initial results
为了响应国家呼吁，以更好地调整物理实验室课程的物理学家从事研究的方式，我们已经开发了一个认识论和期望调查，以评估学生如何看待物理实验的性质，在实验室课程和专业研究实验室的背景下。科罗拉多州实验物理学科学学习态度调查（E-CLASS）在学期开始和结束时评估学生的认识论。学生回答关于他们个人如何看待在实验室课程中做实验的配对问题，以及他们如何看待实验物理学家可能对他们的研究做出的反应。此外，在学期结束时，E-CLASS评估实验室教学的第三个维度，学生对他们的课程的期望获得一个好成绩的反思。基于广泛接受的学习目标和教学实验室的共同批评的调查报表，E-CLASS作为整个本科课程的实验室课程的评估工具，并作为物理教育研究的工具。我们提出的发展，验证的证据，并初步形成性评估结果的样本，包括45类在20个机构。我们还讨论了来自教师的反馈，并反思了大规模在线管理和结果分发的挑战。
2014-05-02 physics.ed-ph
Addressing misconceptions in university physics: A review and experiences from quantum physics educators
Harvard University（哈佛大学）
本研究综述了物理教育中误解的解决策略，并基于对12位量子物理教师的访谈，提出教学规划问题，但未完成经典与量子方法的比较。
2026-09-23 physics.ed-ph
Using lab notebooks to examine students' engagement in modeling in an upper-division electronics lab course
我们演示了如何使用学生的建模可以检查和评估使用学生的笔记本电脑收集的高年级电子实验室课程。在本科物理教育中，模型的使用是一种普遍的做法，但是构建、测试和精炼这些模型的过程却不太常见。我们把注意力集中在实验室课程上，该课程已被改造为在实验室活动中让学生参与建模过程。实验活动的设计是由一个框架，捕捉基于模型的推理，称为实验物理建模框架的不同组成部分的指导。我们演示了如何使用这个框架来评估学生的书面工作，并确定学生的基于模型的推理活动不同。从广义上讲，我们能够识别学生基于模型的推理的不同步骤，并评估他们推理的完整性。不同程度的脚手架存在于整个活动中，对学生在整个建模过程中的参与程度产生了影响，更多的脚手架活动会导致更彻底的参与过程。最后，我们发现学生们在这个过程中遇到最大困难的一步是将他们的解释数据与他们的模型预测进行比较。学生们在评估这种比较时没有使用足够复杂的标准，这导致了建模过程的中断。这可能表明，为了让学生在实验室活动中进一步使用基于模型的推理，教师需要为学生如何进行这些类型的实验比较提供进一步的脚手架。这是其他试图将建模作为学习目标的课程的重要设计考虑。
2017-02-14 physics.ed-ph
A pandemic-resilient open-inquiry physical science lab course which leverages the Maker movement
在没有任何重大变化的情况下，物理科学实验室课程的试点版本在COVID-19危机导致校园教育突然暂停时得以继续。在“创客实验室”课程中，学生们使用价格合理的微控制器构思和设置自己的实验，要求学生两次遵循实证研究周期的整个弧线。决定和促进这种开放式研究项目是基于和保证的文献教学过程中的实验研究和科学研究的方法。使用翻转课堂方法，其中接触时间用于讨论，学生的实际实验在家中或其他地方独立进行，没有教师的亲自监督。尽管有COVID-19的措施，所有学生都能够产生有趣和成功的研究项目。虽然由于突然过渡到在线教学，当然遇到了困难，但我们发现了几个平衡优势，即使所有教学活动都可以返回校园，也要考虑包容性。我们认为，课程设计中的三个组成部分对课程的弹性至关重要：选择完全开放的探究项目，决定使用Arduinos作为测量工具，以及教学方法的翻转方面。我们还包括在其他课程和计划中调整这些流行病弹性方法的考虑。
2020-10-09 physics.ed-ph
Student ownership and understanding of multi-week final projects
国家呼吁改变实验室课程，使他们更多的发现为基础，可以通过从事学生在多周的期末项目。这种方法的一个可能的结果是，学生可能会觉得他们的项目的所有权。我们将所有权定义为学生和他们的项目之间的动态关系，其特征是在三个项目阶段发展的三个学生-项目互动。学生与项目的互动包括学生对项目的贡献、情感反应以及对项目的新理解。阶段包括选择主题和团队，进行研究，以及创建和展示项目结束时的可交付成果。通过对作为多年多机构研究的一部分收集的学生进行访谈，本文将详细阐述学生自己在不同项目阶段对该项目的新知识的演变。在我们的整个工作中，我们比较了学生在实验室课程中进行项目时表现出的所有权类型，以及园丁在社区花园中倾向于地块时的所有权类型。最后，我们对希望在实验室课程中培养项目所有权的教师提出了建议。
2021-07-30 physics.ed-ph
Exploring University Students' Engagement with Online Video Lectures in a Blended Introductory Mechanics Course
MOOC的出现激发了使用在线视频提供大学课程内容的兴趣。我们研究了学生参与78个在线视频，我们创建并纳入一个学期的混合介绍力学课程在佐治亚理工学院。我们发现，学生们更积极地参与支持实验室活动的视频，而不是呈现讲座内容的视频。特别是，访问实验室视频的学生的百分比在整个学期始终大于80%，而访问讲座视频的学生的百分比下降到不到40%的学期结束。此外，学生更有可能访问整个实验室的视频比讲座视频。我们的研究结果表明，学生可以访问视频的基础上感知的价值：学生似乎认为实验室的视频成功完成实验室必不可少的，而学生似乎认为讲座视频更类似于补充材料。我们发现学生对视频的参与度和课程表现之间几乎没有相关性。此外，对视频内容的检查表明，学生更多地关注完成作业明确需要的具体信息（例如，完成实验室工作所需的动作，或解决特定问题所需的公式/数学表达式），而较少关注被认为更具概念性的内容。研究结果提出了教师修改课程以更好地支持学生学习的方法。
2016-03-10 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
