Lessons Learned from Teaching Astronomy with Virtual Reality
我们报告的初始阶段正在进行的，多阶段的调查如何将虚拟现实（VR）技术在教学中介绍天文学概念。我们的目标是比较VR与传统教学方法的效果，使用一个特定的主题，月相和日食。在将这个主题教授给ASTRO 101讲座后，学生被分成三组，体验三种额外活动之一：补充讲座，“动手”活动或VR体验。所有学生在学习活动前后都接受了测试。虽然是初步的，但我们的研究结果可以作为扩大VR在天文学课堂中的作用的有用指南。
2019-12-28 physics.ed-ph
Teaching practices of graduate teaching assistants
物理教育研究一直表明，学生在参加互动参与课程时有更高的学习成果。因此，许多学校正在积极改革其入门课程。对于交互部分（实验室，教程和/或研讨会）主要由研究生助教（TA）教授的课程，好的TA有助于改革的成功。许多研究已经调查了助教和学生之间的具体互动，但更多的可以通过全面检查助教学生互动。在一个学期的课程中，我使用实时教师观察工具（RIOT）观察了助教在各种教学角色中的表现。这些观察结果显示了助教在几乎没有干预的情况下可能会“默认”什么。我介绍了一个部门在改革的早期阶段的快照，并讨论了我的研究结果的影响，因为它们涉及到我们的助教的专业发展。
2016-02-24 physics.ed-ph
Using graphical and pictorial representations to teach introductory astronomy students about the detection of extrasolar planets via gravitational microlensing
太阳系外行星的探测和研究是现代天体物理学中一个令人兴奋和蓬勃发展的领域，也是天文学入门课程中越来越受欢迎的话题。一种探测方法依赖于寻找其光线被太阳系外行星引力微透镜化的恒星。为了促进教师的能力，把这个有趣的混合广义相对论和太阳系外行星探测到介绍天文学课堂，我们已经开发了一个新的讲座，“探测太阳系外行星与引力微透镜。“在本文中，我们描述了这个新的讲座的天体物理现象的表示，我们选择和创建的基础上，从理论上考虑他们的教学启示，用于帮助入门天文学学生发展更多的专家般的推理能力。
2016-03-22 astro-ph.GA 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
Student understanding of the Boltzmann factor
我们介绍了学生对几个简单模型中玻尔兹曼因子的物理意义和实用性的理解的调查结果。我们确定各种理由，正确和不正确的，学生使用时，回答书面问题，需要应用玻尔兹曼因子。从书面数据以及教学访谈的结果表明，许多学生既不能认识到的情况下，玻尔兹曼因子是适用的，也没有阐明的物理意义的玻尔兹曼因子作为一个表达式的多样性，一个基本量的统计力学。在书面数据中看到的具体学生的困难，使我们开发了一个引导调查辅导活动，围绕推导玻尔兹曼因子，用于本科统计力学课程。我们报告我们的教程的开发过程中，包括教学访谈和课堂观察的数据，学生讨论的玻尔兹曼因子及其衍生过程中的教程开发过程。这些额外的信息通知修改，提高了学生的能力，在允许的课堂时间内完成教程，而不会牺牲的有效性，因为我们已经测量它。这些数据也表明，在学生讨论过程中，学生的玻尔兹曼因子的起源和意义的赞赏增加。我们的研究结果提供的证据表明，在小组中工作，以更好地了解规范概率分布的物理起源，帮助学生获得更好的理解时，玻尔兹曼因子是适用的，以及如何使用它适当地回答相关问题。
2015-08-17 physics.ed-ph
An Investigation into the Correlations between Students' Written Responses to Lecture-Tutorial Questions and their Understandings of Key Astrophysics Concepts
本文报道了学生对天文学入门概念的理解与他们对有针对性的讲课问题的书面回答的正确性和一致性之间的相关性。我们评估了454名大学水平的普通教育天文学入门学生在2010年，2011年和2012年春季授课的课程的正确性和一致性。我们假设，学生谁一贯提供高水平的正确性和一致性的反应将优于学生谁没有对天文学内容知识的多项措施。我们将学生的正确性和一致性分数与他们在光和光谱学概念量表（LSCI）上的归一化增益以及他们在密切相关的考试项目上的分数进行了比较。我们的分析显示，学生的正确性和连贯性得分与他们的LSCI成绩或考试项目得分之间不存在显着的相关性。然而，我们研究中的参与者组在LSCI和密切相关的考试项目上确实取得了高分。我们假设，这些差异是由于学生之间发生的讨论，这表明，教师谁教积极参与教学策略应该集中在确保他们的学生充分参与尽可能丰富的话语实施。
2015-09-10 physics.ed-ph
pyro: A teaching code for computational astrophysical hydrodynamics
我们描述pyro：一个简单的，免费提供的代码，以帮助学生学习广泛用于天体物理学的计算流体力学方法。pyro是以简单和学习为目的编写的，旨在让学生实验该领域流行的各种方法，包括平流，可压缩和不可压缩流体力学，多重网格和有限体积框架中的扩散。我们展示了Pyro的一些测试问题，描述了它的设计理念，并为学生提供了扩展，以建立他们对这些方法的理解。
2014-06-12 astro-ph.IM physics.ed-ph
Teaching Cultural Astronomy to Undergraduates with an Interdisciplinary Frame
文化天文学是连接艺术，人文，社会和物理科学的跨学科。数据收集方法和理论来自许多学科，并与文化天文学中的方法和理论相融合。学生的负担是，要做文化天文学研究，必须在学科内和跨学科广泛阅读。我开发了一系列课程，将文化天文学的内容划分为非洲，北美和太平洋等广泛的地区。这些课程的结构是为了适应来自大学各个部分的学生，但必须有足够的数学和科学作为一个一般的科学要求。这门课的大部分成绩取决于期末项目，其中包括一份演示文稿和一份书面文件。因此，这门课程的目的是给学生做这个最终项目，必须是原创性的研究的基础。学生们很少选择收集自己的数据，而是重新分析现有的材料。学生们学会了批判性思维，制定假设，以及如何测试他们的假设，以及如何理解文化天文学数据。
2020-08-31 physics.ed-ph
Teaching relativity at the AstroCamp
AstroCamp是天文学和物理学领域的学术卓越计划，为大学预科教育的最后3年的学生提供，其中通常包括相对论课程（或其中的重要部分）。在介绍了夏令营的原则、目标和结构之后，我描述了夏令营讲师（我自己和其他人）教授狭义相对论和广义相对论的方法，以及学生们的一些经验教训和反馈。我还提供了一些想法的物理和数学中学课程之间的差异，在葡萄牙和其他国家，以及如何这些课程可以现代化。
2021-09-27 astro-ph.IM physics.ed-ph physics.pop-ph
Everyone's Universe: Teaching Astronomy in Community Colleges
尽管负面的刻板印象仍然笼罩着社区大学，但全国范围内仍有数十名新生有意在这些机构开始他们的大学生涯，而且这一数字的增长速度是四年制学校的两倍多。其中大约有30万学生每年学习天文学入门课程，这是他们中的大多数人最后一次正式接触科学，其中至少三分之一的学生是在社区或两年制大学学习的。投资于和投入资源和培训以服务于这一人口-从人口统计学上讲是每个人-的重要性怎么强调也不过分。然而，绝大多数为这一人口服务的人在这两个领域都缺乏。社区学院对教学和学生成功的高度重视创造了挑战和机遇，教育工作者必须使用各种方法和创新策略，团队合作和教师支持系统以及巧妙的解决方案来正面应对。在这里，我们介绍了学生和教师群体，研究了这两个群体的一些特征，并为那些希望在社区大学教授天文学入门的人提供了一些建议。
2020-07-05 physics.ed-ph
Essays on Eclipses, Transits and Occultations as Teaching Tools in the Introductory Astronomy College Course
我们偶尔会在以学习者为中心的天文学入门课程中加入项目，使非科学专业的学生能够比其他方式更详细地探索一些天文学概念。这些项目还突出了正在发生或即将发生的天文事件。我们希望学生们通过与天文事件相关的项目对天文学更感兴趣。在2012年春季，我们提供了关于日食，凌日和掩星的短文，以促进2012年6月5日发生的罕见金星凌日。我们要求学生从提供的三篇短文中写两篇。论文包括描述性和概念性部分。它们是用来作为教学工具的。55名学生的106篇论文中有62%获得了A，B或C级。47名反馈调查受访者中有21%认为这些文章增加了他们对天文学的兴趣。49%的受访者认为这些文章对教育没有好处，不应该再提供。对我们调查的最常见的书面回应表明，学生需要更多的指导和更好的准备来撰写成功的论文。由于学生发现论文的概念部分很难，未来我们将在论文截止日期前提供相关活动，以帮助学生创作成功的论文。
2014-08-04 astro-ph.IM physics.ed-ph
Teaching to Learn: iPads as Tools for Transforming Physics Student Roles
担任学习助理（LA）的学生有机会教授他们正在学习的内容，同时也学习有效的教学法，他们在高级内容课程中取得了成绩，并在学习科学的态度上发生了积极的转变[V. Olehman，S. Pollock & N. Finkelstein，Amer J Physics 78，11（2010）]。虽然洛杉矶的经验对高中生也很有价值，但高级高中生的紧凑时间表和学分要求限制了在高中阶段实施传统洛杉矶课程的机会。为了向高中物理学生提供类似LA的体验，iPad被用作学生合成屏幕播放视频教程的工具，供学生访问、审查和评估。在整个学年的课程中，iPad在一对一的平板电脑对学生的环境中使用。本研究调查了一对一的iPad环境和使用iPad创建教与学（TtL）的经验，对学生的机构和学习科学的态度的影响。由NSF资助的项目# DUE 934921。
2014-08-11 physics.ed-ph
The Orion constellation as an installation - An innovative three dimensional teaching and learning environment
可视化星座内恒星的三维分布对学生和教育工作者来说都是极具挑战性的，但当以互动协作的方式进行时，它可以创造一个理想的环境来探索天文学中关于大小和尺度的常见误解。我们提出如何共同的桌面活动的基础上猎户星座错过了这个机会。转换成一个步行通过猎户座安装，包括我们的太阳系的位置，它允许学生完全沉浸在模型和经验视差。它使参与者能够在装置中探索与天空文化，恒星演化和恒星时标有关的天文学的许多其他方面，建立一个创新的学习和教学环境。
2012-04-25 physics.ed-ph
Teaching Galileo? Get to know Riccioli! -- What a forgotten Italian astronomer can teach students about how science works
物理系的学生能从那些答错答案的科学家那里学到什么？学生们很少接触科学史，他们所接触到的通常是把科学家描绘成有正确答案的人。但是那些得到错误答案的人可以告诉学生，在科学中，答案往往是难以捉摸的--不是在书的后面找到的，也不是在天才的大胆一击中发现的。17世纪的天文学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·里乔利（Giovanni Battista Riccioli）认为，科学支持一个以地球为中心的宇宙，他的论点在当时的知识中是有意义的-这就是这样一个人的例子。
2011-07-18 physics.ed-ph physics.hist-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
Astronomy knowledge in secondary school students in Colombia: an evaluation from the AstrodidaXis
本研究采用探索性方法评估了哥伦比亚Boyacá地区241名AstrodidaXis网络中学生的天文知识，发现其在宇宙基本力等概念上存在薄弱环节，为当地天文教学的发展提供了依据。
2025-07-13 physics.ed-ph
Bringing Lecture-Tutorials Online: An Analysis of A New Strategy to Teach Planet Formation in the Undergraduate Classroom
本文开发并评估了一种用于异步在线本科天文学课程中教授行星形成的互动式课堂教程，通过行星形成概念量表比较发现其面对面实施效果与纸笔课堂教程相当且优于纯讲授，但异步实施效果下降，仍可作为有效教学工具。
2025-02-04 physics.ed-ph
Teaching Astronomy with an Inquiry Activity on Stellar Populations
我们描述了一个新的调查设计，旨在教高级高中高年级大学生的基础知识的恒星星族。调查的目的是让学生拿出自己版本的赫兹-罗素图作为一种工具，以了解恒星如何根据它们的颜色，质量和光度演变。调查利用恒星的图片和光谱，学生分析和解释，以回答他们在开始时提出的问题。学生们将经历与真正的天文学家相似的经历，使用相同的工具和方法来弄清楚他们试图理解的现象。具体来说，他们使用恒星的图像和光谱，并通过表格和图表组织数据，以找到趋势，然后使他们能够回答他们的问题。调查还包括一个“思维工具”，以帮助连接趋势的学生观察到更大的图片恒星演化。我们包括调查的目标，活动描述，动机和思想，进入调查的设计，以及调查活动如何在实践中工作的反思的描述。
2010-09-27 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.ed-ph
Investigating and improving student understanding of the basics of quantum computing
本研究开发并验证了面向量子计算基础的QuILT交互式探究教程，并在两门物理课程中评估其对学生概念理解的提升效果。
2024-08-09 physics.ed-ph
Virtual Reality as a Teaching Tool for Moon Phases and Beyond
在一根棍子上的球是一种常见的和简单的活动，用于教学的阶段月亮。这项活动，像许多其他物理学和天文学，给学生一个角度，否则他们只能想象。对于月相，随着时间的推移，第三人称视图和控制允许学生快速建立一个连接所有移动部分的心理模型。许多传统物理学和天文学活动的计算机模拟提供了新的功能，控制或优势点，以增强学习超越动手活动。虚拟现实通过动手活动提供计算机模拟和体现认知体验的能力，使其成为改善学习的自然步骤。我们在虚拟现实中重现了传统的球杆月相活动，并将使用此模拟的参与者学习与使用传统方法进行了比较。我们发现，相对于传统方法，参与者对VR有强烈的偏好。然而，我们没有观察到不同的条件下，在前/后知识测试的平均性能水平的差异。
2018-11-12 physics.ed-ph
Are we teaching students to think like scientists?
概念物理学和天文学的大学课程通常作为非科学专业的终端科学经验。大量的工作已经进入开发研究验证的教学方法，代数和微积分为基础的物理课程通常人口的自然和物理科学专业;然而，有显着较少的量在文献中关于非科学人口。这种情况正在迅速改变，据报道，在概念测试方面取得了巨大的、可重复的进展。然而，我们可能忽略了这门课程最重要的目标：科学推理的发展。我们是否在教这些学生像科学家一样思考？
2011-01-05 physics.ed-ph
The introductory astronomy course at the University of Cape Town: probing student perspectives
我们的报告进行了研究，以提高教学和学生参与天文学入门课程在开普敦大学。这门课程是由各种各样的学生，包括许多来自教育弱势背景。我们描述了一种仪器的发展，介绍天文学问卷（IAQ），我们管理的前和后测试的学生参加了课程。该工具包括少量的问题，探讨了三个感兴趣的领域：学生的动机和期望，天文学内容和世界观。在我们的研究结果中，学习成果在几个概念领域取得，学生们似乎对天文学的本质有了更细致入微的认识。有证据表明，该课程对学生的世界观，特别是对他们对科学的态度产生了积极影响。我们还确定了一个有前途的预测当然成功，可以在未来用于确定学生需要特殊的教学干预。
2014-09-08 physics.ed-ph
La inserción de la Astronomía Cultural en la educación formal: fundamentos y propósitos
针对传统天文学教学脱离观察与体验的问题，本文提出将文化天文学（CA）纳入中学和高等教育，利用其情境化工具和肉眼天文学体验来激发学生动机并促进主动学习。
2023-04-03 astro-ph.IM physics.ed-ph physics.hist-ph
The movement of shadows: a teaching proposal for the secondary school
关于天文学的一些主题的教学活动序列，主要涉及日晷投射的阴影的长度和方向，一年中不同季节白天阴影的运动，以及寻找真正的天文北，已经完全发展。它还包括从不同的参考系和科学史上的一些主题的意见，以丰富学生之间的辩论，以及太阳和日晷的明显位移的简化模型的建设，并作为资源，讨论学生中发现的一些常见的误解的讨论。为中学教师在课堂上实施这些活动提供了多方面的建议和明确的指导。
2009-10-30 astro-ph.IM physics.ed-ph
Using Astronomical Photographs to Investigate Misconceptions about Galaxies and Spectra: Question Development for Clicker Use
在大学或高中水平的天文学入门课程中，许多主题都隐含地依赖于在课堂上使用天文照片和视觉数据。然而，学生们对这些材料的理解带来了许多偏见，最终导致误解，关于学生对天文图像的解释的研究很少进行。在这项研究中，我们探讨了大学生的理解天文照片和视觉数据的星系和光谱，并开发了一套概念问题的基础上，他们的共同的误解。该研究主要是在三个连续的调查进行：1）开放式的问题，寻找学生的想法和常见的误解，2）结合多项选择和开放式的问题，寻求探索学生的推理和改进的概念问题的点击器，和3）一个最终版本的概念问题，用于调查的强度，每一个误解的学生在天文学入门课程。本研究报告的程序和发展的概念问题与调查有关星系和光谱的常见误解。我们还为教师和讲师提供了一套开发的问题，以便在课堂上使用课堂反应系统进行形成性评估。这些问题将帮助他们认识到他们的教学和学生的理解之间的差距，并最终改善概念的教学。
2015-08-04 physics.ed-ph
Students taught by a first-time instructor using active learning teaching strategies outperform students taught by a highly-regarded traditional instructor
在本文中，我们提出了一个物理课程改革的模式，独特的使用行之有效的，基于研究性的主动学习策略，以帮助学生提高他们的物理知识和解决问题的能力。在这项研究中，我们比较了学生的考试表现，在两个部分的同一物理导论课程。一个部分（传统部分，N = 258）是由一个教师谁是高度重视他的讲座，但没有使用任何主动学习的教学策略。另一部分（改革后的部分，N = 217）是由一个教师谁从来没有教过物理课，但谁是在物理学和天文学教育研究的培训，谁没有使用主动学习的教学策略。在整个学期的课程中，改革部分的学生在常见考试问题上的表现明显优于传统部分的学生，无论问题是概念性的还是定量的。这一改革努力已成功地提高学生的学习和显着增加部门的主动学习策略的使用在入门级和超越。
2020-04-21 physics.ed-ph
Teaching the apparent motion of Sun and stars across four European countries
本研究在TASTE项目背景下，通过两处理前测后测设计，调查了学校学习模块和天文馆活动对欧洲四国中学生理解太阳与恒星视运动的影响，发现学生难以完全掌握天体视运动。
2024-05-30 physics.ed-ph
An Astro-Animation Class: Optimizing Artistic, Educational and Outreach Outcomes
作者调查了艺术和天文学教学如何激发新的艺术形式，加强科学的公众宣传，促进艺术和科学教育。作者与美国宇航局的科学家合作，在马里兰艺术学院教授天文动画课程。动画以创造性的方式探索科学。天体物理学家，教育工作者，学生和公众进行了调查，以评估经验，并从这个项目中受益。反应非常积极-该计划是一种有效的方式来刺激艺术学生学习科学，分享艺术家的观点超越课堂，并与公众接触。
2022-01-18 astro-ph.HE physics.ed-ph
Drawing Science: an interdisciplinary, playful, and inclusive proposal
本文提出并定性地讨论了教学棋盘游戏在高中学生科学教育中的应用。该游戏以跨学科的方式考虑物理学，生物学，化学和天文学领域，并基于通过绘制课堂上讨论的概念的行为来发展学生的认知结构，还旨在通过团队合作和听力障碍学生的融入来实现社会化。该游戏是在物理教师教育课程中创建的，旨在促进对教学实践的反思，并为学生寻找有吸引力的教学方法。
2021-09-22 physics.ed-ph
Construction of a Model of the Solar System with Temperature Control for Visually Impaired Students
在这项工作中，我们提出了一项研究进行开发的基础上使用的触摸和热接收器的天文学教学的教学工具包。该建议是在寻找能够为视障人士提供天文学教学中所涉及的最佳概念的实验时遇到的困难而提出的。该设备包括使用一个带有帕尔贴小球的半球模型，用于模拟太阳系行星的温度尺度。这项研究的基础是使用容易获得的低成本材料。所有使用的材料和设备的装配都在这项工作中描述，从设计到学生最终产品的应用。这项实验是塞阿拉州北华兹华斯市第15个国家科学技术周期间为视障者举办的科学展览会上展出的一套教学设备的一部分。
2019-04-24 physics.ed-ph physics.pop-ph
