Using R for data analysis and graphing in an introductory physics laboratory
R是一种语言和计算环境，用于数据操作，统计计算和科学绘图。在本文中，我们展示了它的使用分析数据中收集的几个实验从介绍物理实验室。示例包括线性依赖、非线性依赖和直方图。针对数据分析和绘图常用的三种选择，讨论了R的优点：使用网格纸手动绘图，通用电子表格软件和专门的科学绘图软件。
2009-11-24 physics.ed-ph
Peer Evaluation of Video Lab Reports in an Introductory Physics MOOC
当课程注册人数变得非常大（约10^4名学生）时，评估学生的表现变得具有挑战性。作为佐治亚理工学院2013年提供的物理学入门大规模开放在线课程（MOOC）的一部分，学生们提交了力学实验室的视频报告。这些报告的同行评价提供了评价学生实验室工作的主要方法。本文介绍了开发和使用的方法，以指导学生评价对方的视频实验报告。我们还讨论了学生的同伴评价行为是如何随着课程中提供的不同干预措施而改变的。
2014-10-15 physics.ed-ph
Introductory E & M Lab Manual for Virtual Teaching
介绍电和磁实验室手册的目的是使用虚拟物理II类。实验手册包括静电学、电势和能量、电流和电阻、直流电路、电磁学和交流电路等实验。虚拟实验基于模拟。开放教育资源（OER）用于所有实验。虚拟实验旨在模拟物理实验室实验。特别强调了用Excel进行计算数据分析。每个实验室的Excel表格都发给了学生，并在同步课程中解释了Excel中的分步计算。学习管理系统（LMS）被用来充分网络增强实验课。通过使用实时视频会议技术提供虚拟实验室，并将录制的实验室会话添加到LMS中。实验室类测试了两种虚拟交付方法（同步和异步）。学生的学习成果（理解，应用，分析和评估）进行了研究，详细的实验室报告和学期末的实验室为基础的书面考试，证实了虚拟实验室类是有效的实物实验室类。
2020-12-24 physics.ed-ph
Student reasoning about measurement uncertainty in an introductory lab course
计算，报告和理解测量不确定性的熟练程度是本科物理实验室课程的国家认可的学习成果。物理测量问卷（PMQ）是一种基于研究的评估工具，用于测量这种理解。PMQ旨在将学生推理描述为点或集合范式，其中集合范式与专家推理更一致。我们分析了在科罗拉多大学博尔德分校传统的入门实验室课程开始和结束时收集的500多名学生的开放式回答。我们通过分析学生在数据收集、数据分析和数据比较方面的反应的前后变化来讨论学生在一个学期内的理解变化。
2017-07-06 physics.ed-ph
Evaluation of the effectiveness of an introductory mechanics Lab with Arduino and smartphone
本文评估了在入门力学实验中引入Arduino和智能手机的改革效果，通过E-CLASS等问卷发现团队合作与性别公平方面的问题，为改进实验课程设计提供依据。
2023-11-01 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
Two simple experiments using FFT with digital devices in the introductory physics laboratory
本文提出两个适合高中与大学物理实验室的FFT实验，利用廉价数字仪器准确区分周期信号，展示FFT作为数学和图形工具的实用价值。
2023-05-09 physics.ed-ph
Lab Manual of Introductory Physics-I for Virtual Teaching
一组虚拟实验设计用于介绍物理I（分析和一般）类，其中包括运动学，牛顿定律，能量，动量和旋转动力学。虚拟实验是基于视频分析和仿真。只有开放教育资源（OER）用于实验。虚拟实验旨在模拟物理实验室实验。所有计算和数据分析（分析和图形）均使用Microsoft excel完成。在课堂上，学生们得到了精心制作的Excel表格，并使用Excel进行了逐步计算。特别强调学生的学习成果，如理解，应用，分析和评估。学生的学习成果进行了研究，每个实验和学期末书面考试（基于实验）的详细实验报告。实验室课程完全通过网络增强，并使用学习管理系统（LMS）进行管理。记录每堂实验课并添加到LMS中。利用视频会议技术建立虚拟实验室，并采用同步和异步两种远程教学方式对实验室进行了测试。
2020-12-26 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
Measuring the Impact of Introductory Physics Labs on Learning
我们最近的研究表明，两个实验室课程，其目标是专门加强在讲座课程中开发的材料，并没有在1%的水平上对考试成绩产生任何影响。在这项研究中，我们用这些实验室课程之一的修改版本复制了这种分析，其目标还包括建模，设计实验以及分析和可视化数据。这个修改后的课程使用与以前版本相同的仪器，但改变了实验前和实验室内的活动，专注于开发和测试数据模型。该研究评估了这些额外目标和活动的影响。我们发现它们并没有影响学生在期末考试中的表现。
2015-07-01 physics.ed-ph
Quantitative comparisons to promote inquiry in the introductory physics lab
在最近的一份报告中，美国物理教师协会制定了一套更新的本科物理实验室课程的建议。1本文件侧重于六大主题：构建知识，建模，设计实验，开发技术和实践实验室技能，分析和可视化数据，以及交流物理。这些主题都结合在一起，作为一套科学测量，分析和实验的实用技能。除了教学生如何使用这些技能外，重要的是让学生知道何时使用它们，以便他们能够自主使用它们。这需要，特别是在分析技能的情况下，高水平的调查行为，以反映数据和测量，学生很少在实验室实验中做。在本文中，我们描述了一个简单的框架，用于构建与实验室工作相关的批判性思维和探究行为，其重点是数据集之间比较的迭代周期。我们描述的框架，并展示了它的使用在介绍物理实验室课程的例子。
2015-06-09 physics.ed-ph
Introductory Quantum Physics Courses using a LabVIEW multimedia module
我们提出了一个LabVIEW多媒体模块的开发介绍量子物理课程和我们的经验，在使用这个应用程序作为学习方法的教育工具。该程序解决了任意电位的时间依赖薛定谔方程。我们描述的数值方法用于解决这个方程，以及一些数学工具，以减少计算时间，并获得更准确的结果。作为一个例子，我们提出了一个波包的三个不同的潜力：排斥势垒势，排斥阶跃势，谐振子的演变。该应用程序已成功地集成到西班牙瓦伦西亚理工大学工程量子物理课程的学习策略中。
2007-02-07 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
A Set of Virtual Experiments of Fluids, Waves, Thermodynamics, Optics, and Modern Physics for Virtual Teaching of Introductory Physics
这是第三个系列的实验室手册的虚拟教学介绍物理课。这包括流体，波，热力学，光学，干涉，光电效应，原子光谱和辐射的概念。其中一些实验室可以在物理I和物理II中使用，这取决于物理I和II课程的教学大纲。本实验室手册和我们以前的物理I（arXiv.2012.09151）和物理II（arXiv.2012.13278）实验室手册中的虚拟实验是为2.45小时长的实验室课程（基于代数和微积分）设计的。然而，这三个系列中的所有虚拟实验室都可以很容易地简化，以根据需要与概念类型或短期物理实验室课程保持一致。所有的虚拟实验都是基于开放教育资源（OER）类型的模拟。虚拟实验旨在模拟物理实验室实验。学生的学习成果（理解、应用、分析和评估）通过每个实验的详细实验室报告和基于实验的学期末书面考试进行研究。特别强调研究学生的计算数据分析技能的发展。
2021-05-26 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
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
Network analysis of students' drawn representations of an introductory lab
本研究用基于绘画的调查与网络分析考察 N=74 名学生对入门物理实验实践共同体的感知，揭示元素关联及性别、第一代大学生和种族群体间的大效应量差异。
2025-07-25 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
Dynamics of Productive Confirmation Framing in an Introductory Lab
本文探讨了在入门物理实验中，学生的验证性期望如何通过“故障排除”模式支持生产性学科参与，促进认知能动性和学科实践。
2024-04-22 physics.ed-ph
Breaking Barriers: Investigating Gender Dynamics in Introductory Physics Lab Classes
本文通过三所院校的问卷与定性反馈考察物理入门实验课中的性别差异，发现系统性参与障碍证据有限但局部存在，并揭示女性在男性主导小组中的互动困境。
2025-06-06 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
Impact of an introductory lab on students' understanding of measurement uncertainty
物理实验课是物理本科课程的重要组成部分。这些课程的学习目标通常包括解释测量和不确定性的能力。物理测量问卷（PMQ）是一个开放式问卷调查，从数据收集、数据分析和数据比较三个维度探讨学生对测量不确定性的理解。它将学生的推理分为点样范式和集合样范式，其中集合样范式更符合专家推理。在科罗拉多大学博尔德分校的课程转型工作的背景下，我们研究了500多名学生对PMQ的反应之前和之后的教学在预转换的课程。我们描述了学生的整体推理的变化，通过聚合PMQ的四个探针来衡量。特别是，我们在课程结束时观察到向集合式推理的巨大转变。
2017-07-06 physics.ed-ph
Hermione and the Secretary: How gendered task division in introductory physics labs can disrupt equitable learning
物理实验室为学生提供了一个独特的机会来培养他们的物理身份和科学身份，因为他们为学生提供了在低风险环境中修补实验和分析数据的机会。然而，重要的是要确保所有学生都平等地从实验室中受益，并有一个积极的成长轨迹。通过访谈和反思民族志的观察，我们确定和分析两种常见的工作模式，可能不利于女学生在介绍物理实验室。采用秘书原型的学生被降级为记录和分析数据，从而错过了很多机会，通过充分参与实验工作来发展他们的物理和科学身份。与此同时，赫敏模式下的学生承担了不成比例的管理工作，也没有足够的机会参与实验工作的不同方面，这些工作对帮助他们发展物理和科学身份至关重要。使用物理身份框架，我们分析访谈和观察数据，以调查这些工作模式下的学生如何在他们的物理实验室课程中体验他们的物理和科学身份轨迹的发育迟缓。这种发育不良的增长，然后延续和加强社会的刻板印象和偏见，谁做物理。这种分类不仅为实验室中关于公平的讨论提供了一个词汇表，而且也可以作为那些寻求在努力改变物理教学中以公平为中心的人的有用试金石。
2020-02-03 physics.ed-ph
Unveiling Gender Dynamics in Introductory Physics Labs
SUNY Farmingdale State College（纽约州立大学法明戴尔州立学院）
本研究揭示了初等物理实验室中性别差异在任务偏好和舒适度上的显著影响，指出需改进教学策略以促进公平参与。
2026-01-12 physics.ed-ph
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
Data analysis and graphing in an introductory physics laboratory: spreadsheet versus statistics suite
比较了两种数据分析方法：电子表格软件和统计软件套件。他们的使用进行比较分析的数据，在三个选定的实验中采取的介绍物理实验室，其中包括线性依赖，非线性依赖，和直方图。比较了各种方法的优缺点。
2010-05-27 physics.data-an 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
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
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 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
Gravitational Wave Detection in the Introductory Lab
伟大的物理学突破很少包括在物理学或天文学入门课程中。广义相对论和二元黑洞聚并没有什么不同，只能在非常有限的意义上包括在入门课程中。然而，我们可以设计直接涉及GW150914探测的活动，这是2015年9月14日探测到的引力波信号的名称，从而让学生直接参与这一令人兴奋的发现。这些活动自然不包括建造探测器或探测引力波。相反，我们将其设计为包括对来自GW 150914的数据的分析，其中包括一些针对入门课程学生的有趣分析活动。同样的活动可以作为实验练习或计算项目分配给相同的学生群体。这里使用的分析工具很简单，并且可供目标学生群体使用。它不包括LIGO用来仔细分析探测到的信号的复杂分析工具。然而，这些简单的工具足以让学生获得重要的结果。
2018-12-06 gr-qc physics.ed-ph
Teaching Computation in Introductory Physics using Complex Problems
计算是现代科学和工程工作的一个核心方面，然而，计算教学尚未完全渗透到大学STEM课程。在物理学中，我们已经开始以各种方式将计算融入我们的课程。在这里，我们讨论了一种方法，将计算集成到基于微积分的力学中，其中课程的讲座和实验室是解耦的。在密歇根州立大学，我们开发了一门“讲座”课程，名为“物理学项目与实践”，科学和工程专业的学生四人一组，使用分析和计算技术解决复杂问题。在本文中，我们提供了有关计算指令，活动和评估的详细信息，用于教这些入门级学生如何使用VPython建模运动。
2017-09-16 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
Patterns of Gendered Performance Difference in Introductory STEM Courses
成绩为学生提供了主要的表现反馈：影响学业选择的信号。不同课程的评分方法不同，对选修这些课程的学生会有分数惩罚（和奖金）。这些等级惩罚有时是性别化的。利用密歇根大学的大量数据，我们报告了116门大型课程的成绩惩罚和性别表现差异的模式。我们发现，显着的性别表现差异是无处不在的大型入门STEM讲座课程。他们在STEM实验室和其他学科的讲座课程中基本上都缺席。探索这些课程的特点，我们假设，在STEM讲座课程中使用的评估方法与刻板印象的威胁，创造这些性别的性能差异。
2016-08-26 physics.ed-ph
Impacts of real-time data collection on introductory algebra-based physics
包括实时数据收集技术是升级物理实验室的常见做法，并且假设这种技术可以提高学生的学习，但很少有人证明技术的效果。具体的活动已被证明是由技术增强，但对类作为一个整体的影响一直未被探索。本文探讨了技术对两个代数为基础的物理导论课的影响。在本文中，我们使用FCI，MPEX，调查和人种学记录的实时数据收集技术被纳入建模物理类的学习的改善。所研究的两个班级的不同之处仅在于是否包含技术。发现的结果是显著的。在高科技班的学生比在没有技术的班级的学生学到了更多的东西。本文探讨了学习的收获，并将其与技术的增加直接联系起来。
2007-09-18 physics.ed-ph
Investigating the Design-Science Connection in a multi-week Engineering Design (ED)-based introductory physics laboratory task
该研究通过分析多周工程设计物理实验任务中的小组讨论与报告，揭示学生设计思维与科学思维的关联，提出以“设计-科学联系”替代“设计-科学鸿沟”的概念。
2024-12-12 physics.ed-ph
A Low-Cost Teapot Effect Experiment for Introductory Physics
Liaoning Normal University（辽宁师范大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文介绍一种低成本实验，利用3D打印杯子和简单装置，探讨茶壶效应中的流体分离现象，通过测量溢出长度比较流速和表面润湿性的影响。
2026-03-26 physics.ed-ph
Taking introductory physics in studio, lecture, or online format: what difference does it make in subsequent courses, and for whom?
该研究比较在线、传统讲座和工作室三种入门物理教学形式，发现课程形式不影响后续课程成绩，但工作室形式提升学生的准备感，且女生对物理的兴趣显著低于男生。
2023-05-24 physics.ed-ph
Data-driven modeling in the introductory physics laboratory: Scaling analysis and data collapse in the specific heat of water experiment
Osaka Kyoiku University（大阪教育大学）；Ikeda Senior High School Attached to Osaka Kyoiku University（大阪教育大学附属池田高等学校）；Tennoji Senior High School Attached to Osaka Kyoiku University（大阪教育大学附属天王寺高等学校）
本研究重新设计水的比热实验，通过尺度分析与数据坍缩帮助学生从数据构建经验模型，并揭示乘法缩放的局限及模型有效域，整合数据驱动与理论推理。
2026-10-22 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
Sense of agency, gender, and students' perception in open-ended physics labs
教学物理实验室是许多STEM专业的关键节点，以发展对科学实验的理解。学生可以获得有用的实验技能，并成长为科学家的身份。然而，许多传统教学的实验室并不一定在他们的课程中涉及真实的物理实验功能。最近的研究呼吁改革本科实验室，在学习过程中纳入更多的学生代理和选择。在我们的机构，我们已经采取了开放式的实验室教学在物理导论课程。通过使用改革后的课程，提供更高的学生代理，我们分析了大约100名学生在介绍级实验室课程，以检查他们对开放式物理实验室的看法。在学期开始和结束之间，我们发现学生对实验室活动所提供的代理的看法在统计上有显著的变化。我们还检查了学生对“你最喜欢哪个实验单元，为什么？”".分析显示，大部分学生更喜欢Project Lab，它具有最高的学生代理，编码分析显示，“自由”是学生选择Project Lab的最常见原因。最后，我们还检查了学生的意见，跨性别和发现没有显着的性别影响学生的代理感。
2020-07-15 physics.ed-ph
A model for including Arduino microcontroller programming in the introductory physics lab
本文介绍了一个课程框架，介绍微控制器编程在大学物理实验室。该方法利用建模教学，一种有效的方法，在中学一级的科学教学中，学生通过开发和部署物理世界的模型来学习标准材料。在我们的方法中，学生参与了一个上下文丰富的问题，可以用一个或多个传感器和微控制器解决。我们描述的解决方案路径包括开发一个数学模型，用于如何将传感器的数据映射到有意义的测量，并进一步开发一个将在微控制器中实现的算法模型。一旦系统开发和实施，学生们给出了一系列类似的问题，他们可以部署他们的数据收集系统。从实施这一想法的结果，在两个大学物理部分，使用Arduino微控制器，也进行了说明。
2014-07-29 physics.comp-ph physics.ed-ph
A New Lab for Measuring the Speed of Light
一个典型的电磁学的介绍性治疗高潮与麦克斯韦方程组的调查，显示在许多前几周涵盖的概念之间的美丽的联系。这里描述的实验室是一个实验对应物，提供了一种测量电，磁和光速之间联系的方法。这是使用学生（可能）已经在实验室和课堂上探索过的设备完成的。
2020-05-30 physics.ed-ph
All aboard! Challenges and successes in professional development for physics lab TAs
本文开发并评估面向物理实验课研究生助教的研究型专业发展项目，从反思、课堂互动和学生态度三方面证明其可改善助教表现并促进学生学习。
2019-11-04 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
Consideration of learning orientations as an application of achievement goals in evaluating life science majors in introductory physics
在考虑为自己的机构进行生命科学导论物理课程转型时，生命科学专业的成就目标是确保教学转型有效的必要考虑因素。然而，成就目标很少是物理教育研究课题，如元认知明确考虑。我们调查了一个样本人口的218名学生在第一学期介绍代数为基础的物理课程，从14个实验室部分在6个学期的课程部分，以确定成就目标对生命科学专业的物理态度的影响。学习方向，分别属于掌握目标和绩效目标，除了学习方向，不报告的绩效目标，记录从学生在特定的背景下学习的问题解决框架，在课堂练习。学生的学习取向，定义在学生的自我报告的情况下，在特定的背景下的问题解决相关的研究为基础的课程实施，进行比较，在一个完善的态度调查工具的物理问题解决项目的前后结果，以建立类别的有效性。此外，掌握相关的和性能相关的方向似乎延伸到整体前后态度的转变，但不力和运动的概念或整体课程成绩，在物理学入门课程的范围内。健康科学专业的整体课程表现似乎也存在差异，但在生物学专业的学习方向方面则不然;然而，健康科学专业的学生在研究中的所有测量结果都不如生物学专业的学生，无论学习方向如何。
2018-05-04 physics.ed-ph
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
Can an AI-tool grade assignments in an introductory physics course?
本研究提出并验证了一种基于GPT-4的人工智能辅助物理作业批改流程，发现其适用于形成性评估，但在高风险总结性评估中仅宜用于初筛分类。
2023-04-21 physics.ed-ph
Recitation tasks revamped? Students' perceptions of smartphone-based experimental and programming tasks in introductory mechanics
本研究在入门力学课程中引入基于智能手机的实验任务，并通过调查发现其学习感知和情感反应优于编程任务、接近标准习题课任务，证明其可有效融入教学并改进传统习题课。
2025-05-19 physics.ed-ph
Sixteen years of Collaborative Learning through Active Sense-making in Physics (CLASP) at UC Davis
本文介绍了我们在加州大学戴维斯分校，生物科学的学生自1996年以来一直采取的大型改革物理学导论课程。本课程的中心特点是在每周五个小时的讨论/实验室中，学生参加强调同行讨论，论证和思想陈述的活动，重点关注学生的意义。这门课程在许多基本方面与传统的物理学入门课程不同。在讨论了CLASP的独特功能及其在加州大学戴维斯分校的实施后，提出了各种学生的成果措施，显示了谁参加了CLASP课程的学生相比，谁参加了传统的物理学入门课程的学生的表现有所提高。我们使用的措施包括高年级GPA，MCAT分数，FCI收益和MPEX-II分数。
2013-05-23 physics.ed-ph
Meeting Laboratory Course Learning Goals Remotely via Custom Home Experiment Kits
在本文中，使用具有成本效益的，定制的家庭实验套件的第一学期介绍物理实验室的远程教学。套件实验的设计旨在匹配现有的现场实验室实验学习目标和远程教学中的一般实验室课程学习目标。此外，还开发和采用了一种经修订的小组项目方法，该方法针对远程使用进行了优化，并利用了这些工具包。在2020年夏季学期结束时的学生调查结果表明，关键的学习目标得到了满足，学生对远程实验室的满意度得到了保持，并通过视频会议分组会议室实现了成功的协作。
2020-07-10 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
Epistemic Impact on Group Problem Solving for Different Science Majors
认知学徒制的实施在介绍物理实验室组解决问题的练习可能会减轻对非物理科学专业的物理认识的观点。力概念量表（FCI）和科罗拉多州科学学习态度调查（CLASS）的39名学生的第一学期基于代数的入门物理课程的定量前后期数据，同时描述了传统格式课程的典型结果（g = +0.14），提示健康科学专业和生命科学专业学生的认识观存在差异，这可能与前后概念理解。视听数据的学生实验室小组工作的背景丰富的问题和学生的书面反映描述了每个组的典型动态和调用认知游戏。我们研究了基于框架的方向（生物专业的青睐）和基于性能的方向（计算机科学，化学和健康科学专业的青睐）对前-后态度调查性能的影响。我们还研究了这些取向与个人定量调查结果的可能相关性，以及与实验室小组选择认知游戏的定性视听数据的相关性。
2016-02-28 physics.ed-ph
Impact of a course transformation on students' reasoning about measurement uncertainty
物理实验室课程是本科物理教育的组成部分，并提供各种学习机会。其中许多机会都围绕着物理实验室入门课程中的一个共同学习目标：测量不确定性。因此，当科罗拉多大学博尔德分校（CU）的独立入门实验室课程最近进行了改造时，测量不确定性是该改造的学习目标的焦点。物理测量问卷（PMQ），一个基于研究的学生对统计测量不确定性的理解评估，被用来衡量这种转变的有效性。在这里，我们分析了学生在CU课程开始和结束时对PMQ的反应。我们还比较了两个学期的反应：一个之前和一个之后的转型。我们提出的证据表明，学生在这两个学期改变了他们的推理方式与测量不确定性的学习目标。此外，我们发现，更多的学生在转换学期的方式转变与学习目标一致，这些学生往往沟通他们的推理比学生在原来的课程更复杂。这些发现提供了证据，即使是传统的实验室课程也可以支持有价值的学习，并且将这样的课程转变为与明确的学习目标相一致可以带来更有效的学习体验。
2020-08-14 physics.ed-ph
