How undergraduate physics students use generative AI for computational modeling
University of Oslo（奥斯陆大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
研究探讨了大学物理学生使用生成式AI进行计算建模的方式，发现其影响包括建模规划、实现和调试，同时指出过度依赖AI带来的挑战及教学改进的必要性。
2026-03-09 physics.ed-ph
Developing and Researching PhET simulations for Teaching Quantum Mechanics
量子力学很难学，因为它违反直觉，难以想象，数学上具有挑战性，而且抽象。物理教育技术（PhET）项目以其用于教学和学习物理的交互式计算机模拟而闻名，现在包括18个量子力学模拟，旨在改善这一困难学科的学习。我们的模拟包括几个关键功能，以帮助学生建立关于量子力学的心理模型和直觉：抽象概念和微观过程的可视化表示无法直接观察到，交互式环境直接将学生的动作与动画，日常生活的连接以及有效的计算相结合，因此学生可以专注于概念而不是数学。这些是根据教育研究的结果和教育工作者的反馈制定的，并在学生访谈和课堂研究中进行了测试。本文综述了PhET量子模拟及其发展。我们还描述了研究证明他们的有效性，并分享了一些见解，我们已经从我们的研究量子模拟的学生思想。
2008-03-01 physics.ed-ph
Teaching assistants' performance at identifying common introductory student difficulties revealed by the conceptual survey of electricity and magnetism
我们讨论的研究涉及的概念调查的电和磁（CSEM），以评估教学内容的教学助理（TA）的知识的一个方面：知识的介绍学生的交替概念的电和磁所揭示的CSEM。对于CSEM上的每个项目，要求助教（1）识别物理入门学生最常见的错误答案选择，（2）预测在后测试中正确回答问题的学生的百分比。然后，我们使用CSEM后测试数据，从大约400介绍物理学生（在原始文件中提供描述CSEM），以评估在何种程度上的TA能够识别的替代概念的介绍学生有关的电和磁。此外，我们还对至少有两个学期的复习课教学经验的助教进行了有声思维访谈，以探讨他们对这一任务的理解。我们发现，助教们很难从学生的角度来考虑问题的难度，他们往往低估了问题的难度。此外，助教们经常认为某些错误的答案在入门学生中很常见，而事实上这些答案并不常见。
2020-06-26 physics.ed-ph
How to choose which explanation to use with students? Discussing the tensiometer with beginning teachers
在教学实践中，物理教师必须做出许多决定，如何向学生解释每一个特定的现象。本研究旨在探讨学生教师（ST）的决策过程时，提出了几个解释的物理现象，可能会用于教学目的。在个人访谈中，七名ST被提供了三种不同的解释张力计如何工作，都有一个准确的结论。他们还提供了一个关键分析的标准网格。经过深入的批判性分析的三种解释与采访者的密切互动，每个ST被要求指定的标准，他们选择的解释，为自己和大学生。即使在强调他们重视一致性之后，一些教师还是选择了他们刚刚描述为不一致和/或不完整的学生的解释。更具体地说，他们的评论揭示了关于一致性的必要性以及给定解释中各种形式的简单或不完整性的相互冲突的想法。结果邀请更明确地考虑简单或不完整的解释和教师准备过程中这种类型的互动的重要性的复杂角色。
2020-10-30 cond-mat.soft physics.ed-ph
Implementing Elements of The Physics Suite at a Large Metropolitan Research University
物理教育的一个关键问题是教学方法的有效性。在中佛罗里达大学（UCF）进行了为期两年的研究的课程是使用物理套件的特定元素。在UCF的介绍性物理课程的选择部分已经利用互动讲座演示作为类的讲座组成部分的一部分。本课程的实验室部分已经实施了实时物理课程，再次选择部分。其余部分继续采用传统的教学方法。使用学期前和学期后的概念量表测试，学生调查，学生访谈，并成功完成课程的标准，数据表明提高学生的学习。
2011-03-18 physics.ed-ph
Effectiveness of Ninth-Grade Physics in Maine: Conceptual Understanding
物理第一运动--向九年级学生教授真正的物理课程--在高中越来越受欢迎。对这一运动的支持和反对有几种不同的修辞论点，在物理教育中也相当有争议。然而，没有实际的证据来评估科学教学顺序的这种实质性转变的成功或失败。我们进行了一项比较研究，在缅因州的9年级和12年级的物理课。学生的理解和增益方面的力学概念进行了比较，从著名的多项选择调查和个别学生访谈摘录。结果表明，这两个人口开始物理课程的内容相似的知识和具体的困难，但在学习的概念，九年级学生更敏感的教学方法。
2009-01-29 physics.ed-ph
Building Bridges in Quantum Information Science Education: Expert Insights to Guide Framework Development for Interdisciplinary Teaching and Evolution of Common Language
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文通过专家访谈，探讨了跨学科量子信息科学教育中共同语言发展、抽象层次与物理细节平衡以及学生职业选择的核心问题，并提出了教学框架发展的指导。
2025-12-12 physics.ed-ph
Exploring one aspect of pedagogical content knowledge of teaching assistants using the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism
教学是不可能是有效的，如果教师不知道的共同替代概念的物理导论学生，并明确考虑到共同的学生在他们的教学设计的困难。在这里，我们讨论的研究涉及的概念调查的电和磁（CSEM），以评估一个方面的教学内容的知识的教学助理（TA）：知识的介绍学生的替代概念的电和磁所揭示的CSEM。对于CSEM上的每一个项目，要求助教识别物理入门学生选择的最常见的错误答案，如果他们在传统教学后不知道正确答案。然后，我们使用介绍性学生CSEM后测试数据，以评估在何种程度上TA能够确定最常见的替代概念的介绍性学生在每个问题上的CSEM。我们发现，助教们在试图找出学生共同的困难时是深思熟虑的，他们喜欢以这种方式了解学生的困难。然而，他们努力找出传统教学后入门学生的许多常见困难。我们讨论了具体的替代概念，坚持传统的教学后，在何种程度上，TA能够识别他们，并从有声思维采访TA提供了宝贵的信息，为什么TA有时选择某些替代概念作为最常见的，而是非常罕见的入门学生。我们还讨论了如何在专业发展计划中使用的任务，如本研究中使用的任务，以产生富有成效的讨论，了解学生的替代概念的重要性，以帮助学生学习。
2020-06-26 physics.ed-ph
Navigating Socio-Emotional Risk through Comfort-Building in a Physics Teaching Community of Practice: A Case Study
本研究通过案例考察物理教学实践共同体中资深与职前教师应对社会情感风险的过程，提出“建立舒适感”策略，以促进深度学科对话，强调情感维度在教师专业发展中的重要性。
2024-07-22 physics.ed-ph
Teaching control with Basic Maths: Introduction to Process Control course as a novel educational approach for undergraduate engineering programs
本研究提出一种无需高级数学基础的本科控制理论入门教学新方法，配套教学工具与实验设备，经UFSC多年实践验证可提升学生学习动力与后续控制课程通过率。
2023-10-09 cs.SY eess.SY math.OC
Improving Student Understanding of Magnetism
正式调查学生在特定科目上的困难来源，对于制定适当的策略帮助学生至关重要。我们一直在研究学生在微积分基础上的入门物理课程中遇到的理解磁性的困难。这些学生中的大多数是工程专业的。学生的困难进行了评估，通过管理书面自由回答问题，并制定和管理一个基于研究的多项选择题测试的学生。我们还对一部分学生进行了个别访谈。其中一些面试是基于讲座演示的面试，要求学生预测实验结果，进行实验，并调和他们的预测和观察之间的差异。在磁学中发现的一些常见误解与在静电学中发现的类似。一些额外的困难是由于磁场、磁力和带电粒子的速度或电流方向之间的关系的非直观的三维性质。另一个发现是，学生们经常使用他们的直觉，当他们被展示实际的讲座演示设置并被要求预测实验结果时，他们更难与磁力和场相互垂直的想法相协调，而不是当他们被要求仅基于一个方程从理论上解释磁力和场之间的关系时。我们讨论了这项研究的教学和学习的影响。
2017-01-06 physics.ed-ph
Characterizing adopters of named active learning methods in physics: An interview study
Drexel University（德雷塞尔大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本研究通过访谈20名使用SCALE-UP等四种命名式主动学习方法的物理教师，分析其背景、经验、实施支持与困难，揭示不同方法实施者的差异及相关问题，为主动学习方法推广提供依据。
2026-10-14 physics.ed-ph
Teaching Astronomy with Large Language Models
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究通过结构化指导和文档要求，探讨学生如何通过大语言模型发展AI素养，开发了天文辅导系统AstroTutor，并与通用LLM结合教学，发现LLM评分与人类评估高度相关且反馈更详细一致，同时展示了基于LLM的面试式考试作为替代传统评估的潜力。
2026-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
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
Investigative Study on Preprint Journal Club as an Effective Method of Teaching Latest Knowledge in Astronomy
随着物理学和天文学的最新进展迅速改写教科书，越来越需要跟上这些领域的最新知识。阅读预印本是做到这一点的有效方法之一。通过期刊俱乐部，人们可以一起阅读和讨论期刊，阅读期刊的好处变得更加普遍。我们提出了一个调查研究，了解影响预印本杂志俱乐部在天文学，更常见的称为天文-ph/天文-咖啡（以下简称AC）的成功的因素。散发了一份调查，以了解不同国家的机构如何执行适应性变革。我们采访了9位受访者，从他们的回答中，我们确定了AC成功的四个重要因素：承诺（组织者和与会者如何参与AC），环境（如何进行有益和舒适的AC），内容（AC中讨论的主题及其呈现方式）和目标（进行AC的主要目标）。我们还介绍了我们的AC格式，这是在2020年春季学期（2020年3月至2020年6月）进行评估的选修课。我们对与会者的评估表明，与观众（未注册且不需要定期提交论文的人）相比，注册者（注册并需要定期提交论文的人）往往更致力于参加会议。此外，参与者倾向于发现他们研究领域以外的论文更难阅读。最后，我们发现，那些定期提交论文的人在参加AC后每周阅读的论文数量有所改善，并且对我们的AC满意度很高。我们总结了我们在AC实施方面的改进之处，我们鼓励其他机构根据上述四个因素评估自己的AC，以评估其AC在实现目标方面的有效性。
2021-06-03 astro-ph.IM physics.ed-ph
Student Epistemological Framing on Paper-Based Assessments
评估通常被认为是教师从学生那里获取信息的方式。在这项工作中，我们翻转这个角度，并探讨如何评估沟通信息给学生。具体来说，我们考虑如何评估可以提供有关教师和/或研究人员认为这意味着知道和做物理，即他们的认识论。使用数据从学生完成评估问题在一对一的思考出声采访，我们探讨如何评估功能的影响（或没有影响）学生参与的评估问题。我们分析录像和成绩单来推断学生在完成入门级物理问题时使用的认识论框架和资源。学生的框架往往是相当稳定的，但当发生变化时-它们是由资源的变化触发的，这可以通过评估功能激活。这项工作扩展了现有的工作，认识论框架到评估领域，并允许我们考虑评估对我们的学生的理解物理教学和学习的影响。
2020-03-31 physics.ed-ph
Making sense of quantum teleportation: An intervention study on students' conceptions using a diagrammatic approach
University of Gothenburg（哥德堡大学）
本研究通过图示方法探讨学生对量子 teleportation 的理解，发现概念进步依赖于对时间性、纠缠、测量主动性和数学运算的解释，强调教学设计需细致考虑。
2025-11-26 physics.ed-ph
Professional Practice in Higher Education: A Case Study in Faculty Training and Development in Brazil
目前最重要的辩论之一是具体规定大学教师在专业实践中必须接受的培训。在高等教育中改进它不仅对大学产生的科学生产非常重要，而且对未来毕业生将提供的培训的充分性也非常重要;专业人员面临着越来越苛刻的劳动力市场，有新的需求。因此，大学教师的培训，应在学术政策的优先考虑，因为他们的影响和在社会发展中发挥的作用，以及作为高等教育质量的基础。本研究是在戈亚斯州（巴西）的一项个案研究，重点是来自不同知识领域的实习大学教师的样本，其主要目标是了解他们在科学教育领域及其教育作用和知识转移能力方面的专业实践培训的特点。所采用的方法是混合的，不是实验性的和描述性的，而是借助数据收集和定量和定性分析工具（问卷调查、访谈、监测、核对表、文件分析等）。结果证实了最初的假设，即大学教师目前的培训主要是科学和技术，并在教师培训中有差距，今天需要在课堂上更有效的工作。在这方面，教师往往使用具有传统特色的以往经验支持的教学方法。最后，针对这一现状，提出了不同的高校教师培训策略，旨在提高教师的反思能力和教学实践能力。
2018-01-26 physics.ed-ph
Studying Impact and Intent of Design: Conjecture Mapping for Affect-Centered Analysis
Providence College（普罗维登斯学院）；University of Minnesota – Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；University of Oslo（奥斯陆大学）
本文通过推测映射方法研究了计算整合课程中设计意图与情感影响的差异，揭示了课程设计与学生情感结果之间的不匹配问题。
2026-08-03 physics.ed-ph
Physics Teachers' Perceptions about Diagnostic Assessment of Students' Physics Misconceptions: A Phenomenological Study
本研究采用现象学方法，以Cornett的个人实践理论（PPTs）为框架，对8名具有不同背景的物理教师开展线上半结构化访谈，探究其运用诊断工具检测学生物理错误概念的经历，最终提炼出四个相关主题。
2025-01-10 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
What does it mean to think like a physicist? Insights from physics graduate students
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究探讨了物理研究生如何定义像物理学家一样思考，发现核心课程强调数学技巧而忽视概念发展，而选修课和研究经历更有效促进概念理解与身份认同。
2026-04-02 physics.ed-ph
