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
Attending to experimental physics practices and lifelong learning skills in an introductory laboratory course
我们设计了一个介绍性的实验室课程，让一年级的本科生参与两种互补的迭代类型：（1）通过建模系统，设计实验，分析数据，改进模型和设计的循环来迭代改进实验;（2）通过反思进步，征求反馈，改变学习习惯和思维习惯的循环来迭代改进自我。该课程包括三项主要活动：热膨胀活动，时间跨度为上半学期;期末研究项目，时间跨度为下半学期;指导学生反思，时间跨度为整个课程期间。我们描述了我们的课程设计和报告的学生工作，展示了学生在多种情况下的迭代改进的例子。
2017-01-26 physics.ed-ph
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
Using reflections to explore student learning during the project component of an advanced laboratory course
我们重新设计了一个先进的物理实验室课程，包括一个项目的组成部分。其目的是解决学习成果，如建模，实验设计，团队合作，并在使用设备和分析数据的技术技能发展。该课程包括实验实验室，为为期六周的团队项目做准备，在该项目中，学生设计并实施了一项研究实验。给学生的最后一项作业是一篇反思性文章，要求学生讨论他们在做这个项目时的学习和满意度。对学生反思的定性分析表明，大多数学生报告了满意度和成就，功能团队动态，这种体验所特有的学习成果，练习建模技能以及未来的潜在改进。我们认为，反思是有用的，为学生学习的支持，以及在指导课程的改进。我们的研究结果可能是有用的其他课程重新设计的举措，将基于项目的学习和学生的反思。
2018-11-18 physics.ed-ph
Underprepared for Physics: Reframing the narrative on readiness and instruction in calculus-based, introductory physics courses
本文针对美国基于微积分的入门物理课程因机会不均、分班僵化导致的学业差距问题，质疑“学生准备不足”的叙事，推介罗格斯大学扩展分析物理项目及TIPSSS网络的教学改革，以在保严谨性的同时扩大学习准入，让物理课程成为机遇通路。
2025-08-01 physics.ed-ph
Assessing Students' Understanding of Uncertainty in Undergraduate Physics Laboratory Courses at a Major Canadian University
本研究使用CDPA测试评估McGill大学本科生物理实验中对不确定度的概念理解，发现其理解随课程推进呈上升趋势，但学生在数据分析与曲线拟合上仍存困难。
2025-04-29 physics.ed-ph
Transversality of Electromagnetic Waves in the Calculus-Based Introductory Physics Course
基于微积分的入门物理教科书指出，电磁波是横向的，并列出了它们的许多性质，但大多数这样的教科书都没有提出为什么会这样的论点。物理和理论论证都处于适合于基于这些书籍的课程的学生的水平，并且可以很容易地被这些课程的教师使用。在这里，我们讨论了两个物理参数（基于极化实验和缺乏电磁辐射），和完整的参数（平面）电磁波的横截性的基础上积分麦克斯韦方程组。我们还显示，在适当的水平为入门课程，为什么在波的电场和磁场的相位和它们的大小的关系。
2008-08-21 physics.class-ph physics.ed-ph
Students' reasoning in choosing measurement instruments in an introductory physics laboratory course
University of Potsdam（波茨坦大学）；Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
研究探讨了大学物理实验室中学生选择简单测量仪器的决策与推理过程，发现实验室教学增强了学生对数据质量的重视，促使学生基于证据而非直觉做出选择。
2026-03-17 physics.ed-ph
Measuring the impact of an instructional laboratory on the learning of introductory physics
我们分析了两门大型物理导论课程中参加相关实验课对期末考试成绩的影响。完成每门课程的学生中，大约有三分之一还参加了附带的教学实验室课程。实验室课程是相当传统的，虽然他们专注于支持相关课程中所涵盖的入门物理主题的子集的掌握。使用与实验课程概念相关的相关课程的期末考试问题，比较了参加实验课程和未参加实验课程的学生之间的表现。在每种情况下，参加实验室课程的学生人数与那些没有参加实验室课程的学生在背景和专业方面有所不同。这些差异是通过将他们在实验室相关问题上的表现与不涉及实验室内容的考试问题上的分数标准化来考虑的。当以这种方式进行标准化时，在两门课程中，参加实验室的学生在实验室相关问题上的平均得分在未参加实验室的学生的1%以内，不确定性为2%。这一结果提出了关于实验室在支持掌握物理内容方面的有效性的问题。
2015-08-20 physics.ed-ph
Open-ended versus guided laboratory activities: Impact on students' beliefs about experimental physics
提高学生对实验物理本质的理解通常是本科实验物理课程的一个明确或隐含的目标。然而，传统实验室课程中的实验室活动通常具有高度结构化的指导性实验室，通常不要求或鼓励学生真正参与实验物理过程。另外，开放式实验室活动可以提供一个更真实的学习环境，例如，让学生在研究什么和如何研究物理现象方面行使更大的自主权。参与真实的实践可能是提高学生对实验物理本质的信念的关键部分。在这里，我们调查的影响，开放式活动在本科实验室课程对学生的认识论和期望的性质实验物理，以及他们的信心和影响，测量科罗拉多州的学习态度科学调查实验物理（E类）。使用国家数据集的学生反应的E类，我们发现，包括一些开放式的实验室活动在实验室课程相关的更像专家的post-instruction响应相对于课程，只包括传统的指导实验室活动。这一发现时，检查postinstruction E-CLASS分数，同时控制与preinstruction分数，课程水平，学生专业和学生性别的方差。
2016-08-04 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
Design, Analysis, Tools, and Apprenticeship (DATA) Lab
最近，有几个国家呼吁在实验室课程中强调物理实践和技能。在本文中，我们描述了重新设计和实施的两个课程序列的代数为基础的物理实验室在密歇根州立大学称为设计分析工具和学徒（数据）实验室。大规模的课程转型从课程的整体学习目标中删除了物理学的具体内容，而是使用物理学概念来关注学生可以在未来职业生涯中采用的特定实验室实践和研究技能。数据实验室的学生参与物理系统的探索，以增加他们对实验过程，数据分析，协作和科学交流的理解。为了确保我们的学生在课程学习目标中概述的技能方面取得进展，我们设计了课程中的所有评估，以评估他们在这些实验室实践中的具体进展。在这里，我们将描述课程的结构，支架，目标和评估。
2019-04-03 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
Using Jupyter Notebooks to foster computational skills and professional practice in an introductory physics lab course
本研究在不改变课程结构的前提下，通过开发配有练习和示例的 Jupyter Notebook，将 Python 数据分析整合进一年级物理实验课，有效培养了学生的计算技能，并评估了其优势与挑战。
2024-05-26 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
Reconfigurable mechanical vibrations laboratory kit
机械振动出现在各种各样的应用中，但仍然由一组核心原理和现象统一起来。在这篇文章中，我们描述了一个可重构的实验室套件，旨在作为第一个本科课程的一部分，在机械振动。该工具包的设计成本低，可以远程进行一系列实验室实验。使用一套共同的核心硬件和软件，五个实验室实验详细说明，可以执行，以补充传统上遇到的第一振动课程的许多主要课题。这一无障碍平台将很容易实现进一步的技术改进和扩展，以及开发更多的教学模块。
2022-02-22 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
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
Detecting Concepts Crucial for Success in Mathematics Courses from Knowledge State-based Placement Data
我们表明，个别主题和技能可以有一个戏剧性的影响，学生在伊利诺伊大学的各种数学课程的结果。来自伊利诺伊州就业安置计划的数据将一个知识状态，一个学生能够成功和重复完成的182个项目和技能的子集，与他们在从大学代数到多元微积分的各种课程中的最终成绩相关联。使用各种条件概率和比值比，我们分类项目的基础上，他们与成功和不成功的课程结果的关联，表明一些技能，是先进的一些课程的基础或基本的更先进的课程。我们研究的影响，在传统的大学代数，预微积分，微积分序列的课程，以及课程通常不包括安置计划，如高等微积分课程的特定项目。与每个学生相关联的知识状态的可视化给出了一些特定的课程和整个集合的安置课程，允许特定主题的影响，以检查整个本科课程。
2013-12-02 math.HO physics.ed-ph
Transforming a large introductory lab course: impacts on views about experimental physics
实验室课程是大多数本科物理课程的关键组成部分。实验室课程通常旨在实现以下学习成果：培养学生的实验技能，让学生参与真实的科学实践，强化概念，激发学生对物理的兴趣和参与。其中一些结果可以通过科罗拉多州实验物理科学学习态度调查（E-CLASS）来衡量，这是一项基于研究的评估，旨在衡量学生对实验物理的看法。我们在科罗拉多大学博尔德分校使用E-CLASS来衡量课程转型过程中的学习成果，在这个过程中，实验物理学的观点反映在学习目标中。我们收集了600多名学生的反应，每学期从大型介绍实验室课程，无论是之前和之后实施的课程转型。虽然我们没有观察到统计学上的显着差异，在整体教学后的E-CLASS成绩的转换之前和之后，在转换的过程中，学生的反应，三个E-CLASS项目，相关的目标的转换比原来的课程更有利。
2018-07-11 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
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
Impact of instructional approach on students' epistemologies about experimental physics
学生在本科物理实验室课程的学习已经在PER社区内获得了越来越多的关注。已经做了大量的工作，以开发课程材料和教学技术，旨在提高学生在实验室学习环境中的学习。这些转变工作的例子包括调查科学学习环境（ISLE），建模教学和综合实验室/讲座环境（例如，工作室物理学）。除了提高学生对物理内容的理解外，实验室课程通常有一个隐含或明确的目标，即提高学生对实验物理性质的理解和欣赏。我们检查了学生对以实验室为中心的认识论评估--科罗拉多州实验物理科学学习态度调查（E-CLASS）--的反应，以探讨使用改造课程或教学法的课程是否相对于使用传统指导实验室的课程表现出更像专家的学生认识论，以及这种趋势如何根据学生专业或性别而变化。本研究的数据来自多个课程和机构对E-CLASS的现有数据集。
2016-09-19 physics.ed-ph
A Novel Approach to Encourage Students Independent Thinking in the Physics Laboratory
物理实验课程的目标包括培养概念理解和几个重要的认知，心理运动，态度和情感能力的发展。在大多数印度学院和大学（可能在世界各地的许多其他地方），以食谱模式进行一系列实验的通常做法很少帮助学生实现物理实验室课程的目标，并培养成为成功的实验物理学家所需的能力和技能。本文介绍了作者几年来在物理实验室中设计和实施的一种鼓励学生独立思考的教学方法。这种教学方法鼓励学生积极参与，独立思考，并提供了一个机会，学习如何在传统的物理实验室课程科学思考，而没有重大的课程和内容的变化。本文采用问题解决与引导设计相结合的教学模式，即引导问题解决教学法。在这种方法中，一个实验是作为一个实验问题与深思熟虑的程序指令。在一个典型的实验室会议期间，首先由导师在前二十分钟分别向每组几个学生进行介绍性演示，作为问题的前奏，剩余的实验室时间可供学生独立解决实验问题。本文还通过描述一个常见的实验问题和演示电磁阻尼的实验安排的一些细节，这是作者正在使用的学生和教师在介绍大学水平的培训的方法。
2013-11-25 physics.ed-ph
Virtual physics laboratory courses: An evaluation of students' self-efficacy and intelligence mindset
本研究评估了COVID-19期间远程物理实验室课程对学生自我效能感和智力心态的影响，发现Kahoot!参与本身未显著提升自我效能感，但智力心态与自我效能感存在强相关性。
2023-01-06 physics.ed-ph
Design and Initial Evaluation of a Photovoltaics-focused Course-based Undergraduate Research Experience in Physics
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；JILA, National Institute of Standards and Technology and the University of Colorado（JILA，美国国家标准与技术研究院与科罗拉多大学）
本文介绍科罗拉多大学博尔德分校物理实验课中光伏主题的CURE设计，通过反思分析发现学生体验涵盖五个CURE成分，强调协作、相关性与科学实践，为物理CURE实施提供模型。
2026-09-22 physics.ed-ph
Improvement or selection? A longitudinal analysis of students' views about experimental physics in their lab courses
实验室课程代表了本科物理课程的一个独特的和潜在的重要组成部分，它可以被设计为让学生真正参与实验物理的过程。在其他可能的好处，在整个本科物理课程参与这些课程提供了一个机会，培养学生的理解的性质和重要性的实验物理学科作为一个整体。在这里，我们提出并比较了一个纵向和伪纵向分析的学生的反应，以研究为基础的评估，针对学生对实验物理学的看法-科罗拉多学习态度关于科学调查实验物理学（E类）-在多个，要求实验室课程在一个单一的机构。我们发现，虽然伪纵向平均值显示学生的E-CLASS分数在每个连续的课程增加，纵向数据的分析表明，这种增长并不是由实验室教学的累积影响。相反，这种增长是由选择效应驱动的，在这种效应中，坚持学习高水平实验室课程的学生在开始学习低水平课程时，已经比同龄人拥有更多专家般的信念、态度和期望。
2017-06-12 physics.ed-ph
Using think-aloud interviews to characterize model-based reasoning in electronics for a laboratory course assessment
物理系统的模型被用来解释和预测实验结果和观察。实验物理学建模框架描述了物理学家在遇到系统的实际行为和预期行为之间存在差异时修改模型以解释新获得的观察结果或更改设备以更好地表示模型的过程。虽然建模是本科物理实验室课程的国家认可的学习成果，但对于高年级实验室来说，没有对学生基于模型的推理进行评估。作为创建两个学生建模能力评估的更大努力的一部分，我们使用建模框架来开发和编码以研究反相放大器电路为中心的有声思维问题解决活动。本研究是多阶段评估工具开发过程的第二阶段。在这里，我们专注于描述学生在解释远远超出其推荐操作范围的电路输出信号时所采用的建模途径的范围。最后，我们讨论了这项工作的四个结果：（1）学生参与了所有的建模子任务，他们花了最多的时间进行测量，进行比较，并制定修订;（2）每个子任务发生在时间上接近所有的子任务;（3）有时，学生提出的原因，不符合逻辑，从观察到的差异;（4）同样，学生经常依赖他们的经验知识，并制定修订，而这些修订并不符合逻辑地从明确提出的原因中得出。
2019-01-08 physics.ed-ph
Conditions for building a community of practice in an advanced physics laboratory
在本文中，我们探讨了实践社区理论的背景下，物理大学课程，特别是先进的实验室的课堂环境。我们介绍了一个课堂社区的元素的想法，能够为学生提供机会，有一个加速的轨迹走向成为一个更核心的参与者的物理学家的实践社区。这个机会是课程的结构特征和主要教学选择的结果，这导致了一个学习社区的发展，其中有几个元素鼓励学生参与物理学家更真实的实践。一个跳跃的负责任的学科知识，也探讨了作为一个动机，融入社会的物理学家的实践。在高级实验室里，学生们被评估的东西，比如物理，是有很大不同的，所以他们需要吸收才能取得成功。
2013-12-06 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
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
What counts in laboratories: toward a practice-based identity survey
发展物理身份的过程中的一个重要步骤是有机会从事真实的物理实践-获得这些经验的理想场所是物理实验室课程。我们正在设计一个以实践为基础的身份调查，用于物理实验室课程。确定这些物理实践的影响的第一步是理解学生对它们的解释。在物理教育研究中，对物理实践的讨论通常是基于专家的定义。我们的学生不一定是专家，所以，询问这些做法对学生意味着什么，以及什么是重要的问题，以确保我们的调查问题得到正确的解释。这种解释也因级别（高级实验室与介绍）和课程（转化与传统）而异。覆盖学生口译的整个空间，使我们能够将这项调查应用于实验室课程。
2018-11-14 physics.ed-ph
Incorporating learning goals about modeling into an upper-division physics laboratory experiment
实施实验室活动涉及学习目标，可用资源，现有课程的反馈，教学的最佳实践以及教学实验室的整体理念之间的复杂相互作用。在我们之前的工作的基础上，描述了整个实验室课程的转变过程，我们现在将注意力转向如何重新设计光的偏振的单个实验室活动，以重新强调一个广泛的学习目标：建模。通过使用这个共同的光学实验室作为一个广泛适用的方法的具体案例研究，我们突出了活动发展的许多方面，并显示如何建模是用来集成复杂的概念和定量推理到实验过程中，通过建模的各个方面：构建模型，预测，解释数据，比较测量与预测，并完善模型。一个重要的成果是一个自然的方式集成到一个实验室活动的分析和讨论系统误差。
2013-11-14 physics.ed-ph
Initial impacts of the transformation of a large introductory lab course focused on developing experimental skills and expert epistemology
最近，人们越来越重视改善各级实验室教学。在入门阶段，研究结果表明，根据所需学习成果的性质，成功的程度不同。针对这些发现，科罗拉多大学的物理实验室入门课程进行了改造，以提高学生的实验技能和实验物理认识论的发展。我们描述了转型过程的细节和最初的自我报告的学习收益，从第一次实施的转型课程。
2018-07-09 physics.ed-ph
Peer Evaluation of Video Lab Reports in a Blended Introductory Physics Course
佐治亚理工学院混合介绍微积分为基础的力学课程强调科学交流作为其学习目标之一，为此，我们给了我们的学生一系列的四个同行评估任务，旨在发展他们的能力，提出和评估科学论证。在这些作业中，我们还通过将学生的评价与一组专家的评价进行比较来评估学生的评价能力。我们总结了我们的发展努力，并描述了我们观察到的学生评价行为的变化。
2014-10-14 physics.ed-ph
A computer-simulated Stern-Gerlach laboratory
我们描述了一个交互式的计算机程序，模拟Stern-Gerlach测量自旋1/2和自旋1粒子。用户可以设计和运行涉及连续自旋测量的实验，说明不兼容的可观测量，干扰和时间演化。该程序可供不同层次的学生使用，从一般兴趣课程的非科学专业到高级量子力学课程的物理专业。我们给出了建议的家庭作业练习，使用该程序在各个级别。
2015-02-25 physics.ed-ph quant-ph
kafe2 -- a Modern Tool for Model Fitting in Physics Lab Courses
将模型拟合到测量数据是自然科学中的标准任务之一，通常在实验室课程的背景下在物理教育的早期就解决了，其中统计方法在分析和解释实验结果中发挥着核心作用。现代学校课程对这些方法的日益重视，加上面向科学数据分析的强大的免费和开放源码软件工具的提供，为在大学一级发展这些方法的新教学概念提供了一个极好的前提。在这篇文章中，我们介绍了kafe 2，在卡尔斯鲁厄理工学院物理系开发的一个新的工具，它已经在物理实验室课程中使用了几年。{\it kafe 2}使用{ \it Python}编程语言编写，并广泛使用了已建立的数值和优化库，它提供了简单但功能强大的界面，用于将模型函数数值拟合到数据。所提供的工具允许对拟合过程的许多方面进行细粒度控制，包括输入数据和任意复杂模型函数的规范，复杂不确定性模型的构建，以及模型参数的置信区间的可视化。
2022-10-23 physics.ed-ph
Online Tutoring in Introductory Physics Courses: a Lockdown Experience
新型冠状病毒疫情导致的社交距离对全球教育产生了深远影响，因为学校和大学必须迅速在线组织课程。教师和学生之间以及学生之间的传统互动必须改变，取而代之的是在线联系。在这方面，实验室工作和辅导在同伴教学模式中具有重要作用，需要重新设计。在这里，我们讨论了在都灵理工大学的物理导论课程采用的在线辅导模式，并通过分析学生在学期和夏季和秋季考试的表现来评估其有效性。
2020-11-26 physics.ed-ph
The Development of an Inquiry-based Curriculum Specifically for the Introductory Algebra-based Physics Course
我们讨论了一个探究式的课程，已专门为介绍代数为基础的物理课程，考虑到学生的需求，背景，学习风格和职业目标，在该类开发。该课程旨在以实验室为基础的环境中教授，但部分材料可以在其他环境中使用。作为教师，我们发现自己借鉴了为微积分课程和其他人群开发的材料（例如，为职前教师开发的材料），其中部分是合适的，但不是我们想教的完整课程，专门为学生开发的介绍代数为基础的物理课程。因此，我们修改和改编了现有材料的一部分，并将其与我们自己的新单元和我们自己的格式相结合，创建了一门专门针对这些学生的课程。
2007-02-28 physics.ed-ph
Increase Investment in Accessible Physics Labs: A Call to Action for the Physics Education Community
美国物理教师协会（AAPT）实验室委员会组建了一个工作组，负责给物理教育社区写一封公开信，呼吁增加对可访问实验室课程的投资。本文的贡献者包括学生，工作人员和教师与残疾和非残疾人谁表示有兴趣在公开信。在本文件中，我们认识到需要使物理实验室在所有空间（例如，高中课程、研究生课程、研究实验室）。我们专注于残疾学生在本科阶段的物理实验室课程的经验，因为这是写作团队最集体的经验。本文档的目标受众包括物理学本科生、教职员工和教师，特别是那些直接参与实验室课程的人;物理系;以及包括AAPT在内的会员协会。我们首先介绍我们的文件的动机和教育和劳动力的可访问性和多样性的重要性。我们从更广泛的可访问性背景开始，将我们的重点缩小到物理教育和当前的事态和可访问资源的可用性。然后讨论物理实验室课程的具体背景下，无障碍，重点是如何创建和可以降低的障碍。在探索提高可访问性的想法和策略，我们认识到，实验室调查的多种途径的发展创造了机会，扩大学习机会，为更多的学生在物理实验室课程。
2022-02-02 physics.ed-ph
Introductory physics students' recognition of strong peers: Gender and racial/ethnic bias differ by course level and context
本文通过分析三门远程物理入门课程中的同伴提名数据，探究性别与种族/民族偏见在同伴认可中的表现，发现课程层次与教学情境（讲授或实验）对偏见模式有重要影响，为理解远程教学环境中的同伴认知形成提供了关键证据。
2022-12-01 physics.ed-ph
Improving Student Understanding of Coulomb's Law and Gauss's Law
我们讨论了五个基于研究的教程库仑定律，叠加，对称性和高斯定律的发展和评价，以帮助学生在微积分为基础的入门物理课程学习这些概念。我们讨论了学生的表现前/后测试之前和之后的教程在三个微积分为基础的物理入门课程。我们还讨论了使用教程的学生和没有使用它的学生在多项选择题测试中的表现，该测试采用了教程中涵盖的概念。
2016-02-20 physics.ed-ph
Community structure in introductory physics course networks
学生与学生的互动是许多主动学习环境的基础，但最常使用定性方法进行研究。网络分析工具提供了一个定量的补充，这张照片，使研究人员能够描述整个教室的社会互动系统。从介绍物理课程的过去的结果表明，在大型讲座部分和小型工作室教室环境之间的社会结构的形成急剧分化。扩展这些结果，本研究的重点是在一个大型公立大学的微积分为基础的入门物理课程，大量通勤和非传统的学生群体。社区检测网络的方法被用来表征前和后的课程合作结构在几个部分，并考虑小和大班之间的差异。这些结果进行了比较，从早期的研究结果的预期，并评论的影响，指导和进一步的研究。
2015-07-16 physics.ed-ph
The Initial State of Students Taking an Introductory Physics MOOC
作为大规模开放在线课程（MOOC）更大研究项目的一部分，我们调查了学生背景以及学生参与带有实验室部分的物理MOOC的情况。学生们在课程开始时完成了人口统计调查和力和运动概念评估。虽然该课程仍在积极运行，我们已经跟踪了学生参与了11周课程的前五周。
2013-09-13 physics.ed-ph
Vision and change in introductory physics for the life sciences
自2010年以来，耶鲁大学物理系为生命科学（IPLS）序列提供了一种新的基于微积分的物理学入门，重新设想了IPLS教学大纲，包括选择生物学和医学相关的主题，这对生物科学和医学预科生的观众非常有意义。特别是第一学期，与传统的第一学期入门物理学有很大的不同。在这里，我们突出了耶鲁大学第一学期课程的新颖之处，并描述了学生对课程的反馈，包括学生如何评价课程和他们如何评价课程与传统教学大纲之间的比较，以及学生对物理学与生物学和医学相关性的看法如何受到影响。
2016-02-15 physics.ed-ph
Laboratory-Tutorial activities for teaching probability
我们报告的发展，学生的想法的概率和概率密度在缅因大学实验室为基础的通识教育物理课程，称为直观的量子物理。在课程中的学生通常是数学恐惧症与物理的性质和他们的能力做它的不利的期望。我们描述了一套用于教授概率和概率密度的概念的活动。一项活动需要基本的力学知识，但除此之外，材料不需要额外的准备。这些活动的扩展包括将概率密度与某些“试金石”例子的势能图联系起来。学生在学习目标概念方面有困难，例如比较在一个区域的时间与所有区域总时间的比率。相反，他们往往专注于边缘效应，模式匹配到以前研究的情况下，原因是必要的，但不完整的宏观要素的系统，使用赌徒的谬论，并使用预期的合奏结果，而不是期望值来预测未来的事件。我们绘制他们的思维发展图，以提供问题的例子，而不是课程成功的证据。
2006-02-21 physics.ed-ph
Could an Artificial-Intelligence agent pass an introductory physics course?
本研究评估了语言模型 ChatGPT 在基于微积分的基础物理课程中的表现，发现其能勉强通过课程，但表现出初学者的常见错误。
2023-02-01 physics.ed-ph
WinterLab: Developing a low-cost, portable experiment platform to encourage engagement in the electronics lab
本文介绍WinterLab，一个由学生设计的低成本便携式电子实验平台，旨在通过允许学生将设备带出实验室，促进独立探究和个人项目，从而鼓励参与。
2024-02-03 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
How learning environment predicts male and female students' physics motivational beliefs in introductory physics courses
本研究采用先验同一性框架，通过控制微积分基础物理入门课程学习初期学生的自我效能感和兴趣，探讨学习环境（包括认知、同伴互动和归属感）对学生物理自我效能感、兴趣和同一性的影响。我们调查了1203名学生，其中35%是女性。研究发现，在课程开始时，女生的物理自我效能感和兴趣低于男生，到课程结束时，这些动机结构的性别差异变得更大。分析发现，学生物理自我效能感和兴趣的降低是通过学习环境的中介作用，并最终影响学生的物理同一性。本研究的模型表明，知觉认知在解释学生物理认同感中起主要作用，而学生物理归属感在解释学生物理自我效能感的变化中起重要作用。
2020-07-15 physics.ed-ph
The Effect of Students' Learning Orientations on Performance in Problem Solving Pedagogical Implementations
学生的学习取向，适用于学习解决问题，可分为学习解决问题的框架本身，学习为了做好课程，和非目标相关的考虑。在以前的工作中，学习方向的作用，在学生的表现上的元认知问题解决的练习似乎有一些相关性，在生命科学的专业选择，增益概念理解和解决问题的技能的态度。我们研究了一个更大的数据集，从十四个实验室部分超过六个学期的介绍代数为基础的物理课程在阿肯色州中部大学，学生在解决问题的练习与他们的实验室合作伙伴之前，概念相关的实验室练习。我们讨论了较大的数据集的分析的影响，在考虑两个可以说是不同的类IPLS-like人群。
2017-11-28 physics.ed-ph
Transforming a 4th year Modern Optics Course Using a Deliberate Practice Framework
我们提出了一项研究，主动学习策略在高年级物理课程。这项工作的指导原则是刻意练习，以发展专业知识，这一原则被用于材料的设计和学生的课堂活动的编排。我们提出了我们的过程中，有效地转换为这样一个课程的活动，主动学习方法的基础上，教师笔记的传统讲座课程。90%的相同材料被覆盖，并且在转换后，常见考试问题的分数显示出15%的改善，效应量大于1。我们观察到，改进和相关的效果大小是持续后，移交材料给第二个教练。由于考试问题的改进是独立的具体问题的主题，因为测试的材料是如此先进和广泛的数学（包括线性代数，傅立叶变换，偏微分方程，向量微积分），我们希望转换过程可以适用于大多数上师物理课程具有类似的数学基础。
2015-03-03 physics.ed-ph
Measuring Wigner functions of quantum states of light in the undergraduate laboratory
本文介绍了一项在本科实验室测量光量子态 Wigner 分布函数的教育活动，学生通过预对准实验装置和定制图形界面重建 Wigner 函数，并加入模拟数据分析功能以支持疫情下的量子光学远程学习。
2023-10-26 physics.ed-ph physics.optics quant-ph
Exploring viscous damping in undergraduate Physics laboratory using electromagnetically coupled oscillators
我们设计了一个低成本，电磁耦合，简谐振荡器和演示自由，阻尼和强迫振荡在本科生（UG）物理实验室。它由一个弹簧磁铁系统组成，可以在一个圆柱体内振荡，圆柱体周围缠绕着铜线圈。这样的演示可以补充传统的波浪和振荡课程的教学方式，并为学生提供更丰富的教学经验。我们还表明，以最小的修改，它可以用来探测液体中的粘性阻尼力的大小，通过分析浸没的磁铁的振荡。最后，我们提出了一些学生的活动，探索非线性阻尼效应和他们的特点，使用该设备。
2013-11-29 physics.ed-ph
