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
Examining the Impact of Student Expectations on Undergraduate Biology Education Reform
在过去的10-15年里，本科生物教育课程改革的呼声不断，其中大多数都集中在课程或教学法的改革上。从学生在一个大的本科生物学导论课程收集的数据表明，学生的期望，他们学习的知识的性质，影响他们如何与改革的努力，在课堂上互动。鉴于学生的期望影响他们参与课程活动的方式，本文（系列文章中的第一篇，着眼于生物学中的学生期望）认为，课程改革举措应该考虑学生的期望，以增加有效实施的机会。
2011-05-31 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
Insights into teaching quantum mechanics in secondary and lower undergraduate education
本文对当前大学本科教育中量子力学教学的研究现状进行了综述。量子力学的概念方法正在世界各地越来越多的物理学入门课程中实施。由于量子力学和经典物理学的概念性质之间的差异，需要对量子力学入门的误解、测试和教学策略进行研究。在这篇综述中，74篇文章被选中，并分析了研究的误解，研究工具，教学策略和多媒体应用。结果根据他们对量子力学各个子课题的贡献进行了分类。分析表明，学生们很难将量子物理学与物理现实联系起来。它还表明，复杂的量子行为，如时间依赖性，叠加和测量问题的教学，几乎没有调查的中学和大学本科水平。在中学一级，这一审查表明，有必要调查学生的困难有关波函数和潜在的井。研究工具的调查表明，有必要为中等和本科以下教育的评估工具，它涵盖了所有主要的主题，并适合于统计分析的发展。此外，这篇评论表明，存在着非常不同的想法，关于教学策略的量子力学和缺乏研究的战略促进理解。这篇评论强调了需要更多的实证研究到学生的困难，教学策略，活动和研究工具的概念方法为量子力学。
2017-02-17 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
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
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
Understanding the development of interest and self-efficacy in active-learning undergraduate physics courses
建模教学（MI）是一种主动学习的物理入门课程，已被证明可以提高学生的学业成就。在多元智能课堂中，同伴间的互动起着重要的作用。他们对学生的兴趣和自我效能感的影响-各种职业理论的杰出结构-尚未得到彻底的探讨。我们的三个本科MI课程（N=221）的检查显示，学生的物理自我效能感，物理兴趣，一般科学的兴趣下降。物理兴趣与自我效能感之间存在正相关关系，科学兴趣与自我效能感之间存在负相关关系。我们测试了结构方程模型，证实学生互动对自我效能感有积极的贡献。本研究框架内更广泛的职业生涯理论框架，并提出了细致入微的考虑，在本科主动学习科学课程的背景下，关于兴趣和自我效能感的结构学生的课堂互动。
2022-10-25 physics.ed-ph
An Introductory Course on Quantum Mechanics
这是一门非常温和的量子力学入门课程，针对本科一年级的学生。介绍了基本概念，并附有许多应用实例。包含12个等长的短章，是一个学期课程的理想选择。该许可证允许在署名-非商业性-相同方式共享条件下重复使用图形和文本。
2010-07-23 physics.atom-ph physics.ed-ph physics.pop-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
Development and Validation of a conceptual survey instrument to evaluate introductory physics students' understanding of thermodynamics
我们讨论了一个概念性的多项选择调查工具的开发和验证，称为调查的热力学过程和第一和第二定律（STPFaSL）适用于入门物理课程。调查工具使用这些概念作为资源的共同学生的困难，在多项选择题的不正确答案是由他们指导。在调查工具开发和验证之后，最终版本在六个不同的机构进行管理。它被管理到各种传统的教学微积分为基础的和代数为基础的类在纸笔格式之前和之后的传统讲座为基础的教学相关概念的物理学入门学生。我们还对物理专业高年级本科生和博士生进行了问卷调查。学生的基准标记和内容的有效性，并比较他们的表现与那些介绍学生的调查是为了。我们发现，虽然调查工具侧重于热力学概念涵盖的入门课程，它是具有挑战性的，即使是先进的学生。与基线数据的比较，在这里提出的有效的调查工具，可以帮助教师评估的有效性，旨在帮助学生发展一个坚实的掌握这些概念的创新教学法。
2021-02-15 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
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
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
Investigating students' gender expression and its relation to sense of belonging in introductory physics courses
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
研究通过性别表达视角探讨入门物理学生归属感，分析性别压力如何影响其在物理学习中的感知和包容性。
2026-07-15 physics.ed-ph
How can we improve problem-solving in undergraduate biology? Applying lessons from 30 years of physics education research
如果学生要成功地解决真实的，复杂的生物学问题，作为科学家和公民，他们需要在本科期间练习解决这些问题。物理教育研究者在过去的三十年里一直在研究学生的问题解决能力。虽然物理学和生物学问题在结构和内容上有所不同，但教学目的密切相关：解释自然世界中的模式和过程，并对物理和生物系统进行预测。在本文中，我们讨论了如何研究支持的方法开发的物理教育研究人员可以通过生物学家，以提高学生解决问题的能力。首先，我们将生物学学生通常被要求解决的问题与真实的复杂问题进行比较。然后，我们描述了研究验证的物理课程，强调解决问题的过程技能的发展。我们表明，解决真实的，复杂的生物学问题需要许多相同的技能，实践物理学家和生物学家在代表问题，寻求关系，作出预测，并验证或检查解决方案。我们断言，获得这些技能可以帮助生物学生成为有能力的问题解决者。最后，我们建议生物学者如何将物理教育的经验应用于他们的课堂，并启发生物教育研究的新研究。(To出现在细胞生物学教育-生命科学教育）
2013-02-25 physics.ed-ph q-bio.OT
Astronomy Identity Framework for Undergraduate Students and Researchers
本研究通过质性现象学方法，基于社会认知职业理论和物理学身份认同框架，构建了包含兴趣、认可、同伴社会化、能力、归属感和职业期望六要素的天文学身份认同框架，并据此提出提升大学天文学可及性和包容性的建议。
2024-10-01 physics.ed-ph
Improving Students' Conceptual Understanding of Conductors and Insulators
我们研究的困难，介绍物理专业的学生，本科物理专业，物理研究生与相关的概念，导体和绝缘体涵盖在介绍物理给出书面测试和采访的一部分学生。我们发现，即使是研究生也很难理解这些概念。我们开发与这些主题相关的教程，并通过比较接受传统教学的学生与使用教程学习的学生在书面前/后测试和面试中的表现来评估其有效性。
2016-02-24 physics.ed-ph
Transforming the content, pedagogy and structure of an introductory physics course for life sciences majors
在本文中，我们描述了我们如何将我们的大招生介绍性物理序列的生命科学的学生讲座/工作室的格式，并与真实的生物应用物理概念对齐。我们已经改革了教学法，包括研究验证的互动参与的做法，并实现了我们的目标，提高学习收益，可持续性和我们的课程改革的适应性。与传统教学相比，讲座/工作室形式的核心积极参与导致可比或增强的学习收益（通过验证的概念调查衡量）。如果再加上适当的教员准备，这种形式是可持续的，不需要比传统的教授这种课程的模式更多的财政或人力资源。我们已经开发了一套完整的积极参与的教学材料，并提供给我们机构以外的物理教育社区采用。
2017-09-15 physics.ed-ph
Perspectives of Women and Men Students and Faculty on Conceptual and Quantitative Problem-Solving in Physics from Introductory to Graduate Levels
Department of Physics & Astronomy, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理与天文学系）
研究探讨了不同层次物理教学中学生和教师对概念性和定量问题解决的优先级及一致性。
2025-12-10 physics.ed-ph
Biologic: Gene circuits and feedback in an introductory physics sequence for biology and premedical students
两个合成基因电路-遗传拨动开关和repressilator -定量分析和讨论的背景下，基因电路和反馈的教育模块，构成了为期一年的介绍性物理序列的最后一个主题，针对生物学和医学预科本科生。基因开关由两个基因组成，每个基因的蛋白质产物抑制另一个基因的表达，而阻遏物由三个基因组成，每个基因的蛋白质产物抑制下一个基因的表达。对基因开关的解析、数值和电子学处理表明，该基因电路实现了双稳态。再压器的简化处理表明，该电路可以实现持续振荡。在这两种情况下，得到一个“相图”，指定的区域的参数空间中的双稳态或振荡行为，分别发生。
2013-07-11 physics.ed-ph q-bio.MN
Prequestioning Enhances Undergraduate Students Learning in an Environmental Chemistry Course
本研究在本科环境化学课程中开展10次课堂预提问干预，发现预提问概念的测验表现显著优于未预提问概念，效应量较大，验证了其真实教学价值。
2024-03-05 physics.ed-ph
Analyzing Undergraduate Problem-Solving in Physics Through Interaction With an AI Chatbot
Purdue University（普渡大学）
本研究在大学入门力学课中部署定制苏格拉底式AI聊天机器人，发现其能提升学生提问具体度，且该具体度与预期成绩正相关，验证了其作为教学与学习分析工具的双重价值。
2025-08-20 physics.ed-ph
Teaching introductory STEM with the Marble Game
最近，有多个呼吁课程改革，以开发新的途径，科学，技术，工程和数学（STEM）学科。大理石游戏通过为所有STEM学科有用的定量科学建模技能提供一个概念框架来回答这些要求。这种方法积极地使学生参与有指导的科学发现过程。在一项“学生学习收获评估”（SALG）调查中，学生们认为这种方法在他们对现实世界问题和科学研究的理解方面产生了“巨大的收获”。使用大理石游戏，学生建立一个概念框架，直接适用于生物学中的随机分子水平的过程，如扩散和界面运输。它也与可逆的一级化学反应同构，为化学动力学提供了概念上的准备。计算和数学框架也可以应用于研究从牛顿力学到RLC电路的定量物理模型的预测。为了测试这种方法，学生们被要求推导出一种新的渗透理论。测试结果证实，他们能够成功地将概念框架应用到期末考试条件下的新情况。因此，大理石游戏提供了一条通往STEM学科的途径，其中包括本科课程中的定量生物学概念-从第一堂课开始。
2012-10-22 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
Entropy and spontaneity in an introductory physics course for life science students
在利用真实生物学实例的生命科学物理学导论（IPLS）课程中，学生关于熵作为“无序”或“混沌”的想法与他们关于有组织生物结构自发形成的想法相联系。这是可能的，以调和“自然倾向的无序”与有组织的集群的大分子，但这样做的方式，将是有意义的学生需要我们认真对待的熵和自发性的想法，学生带来的IPLS课程从他们以前的经验，在生物学和化学。我们利用案例研究访谈来论证，强调能量和熵在确定自发性方面的相互作用（涉及自由能的核心作用）的方法是以特别有效的方式利用学生的生物学和化学资源的方法。我们看到熵参数的定位与充满活力的参数在自发性的确定，使我们的生命科学学生的生物学，化学和物理学的经验更加连贯的重要一步。
2013-08-25 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
Authentic Science Experiences with STEM Datasets: Post-secondary Results and Potential Gender Influences
背景：数据集技能用于从医疗保健工作到天文学研究的STEM领域。很少有领域明确地教学生分析数据集的技能，但对真实科学的日益推动意味着这些技能应该被教授。目的：总体动机是了解天文学背景下的数据集技能学习。具体来说，当参与者使用200个条目的类星体天文数据的Google表格数据集时，他们在学习什么，他们是如何学习的，以及谁在学习？样品名称：作者研究了一组匹配的参与者（n=87），包括54名大学本科生（34名男性，18名女性）和33名科学教育工作者（16名男性，17名女性）。设计和方法：参与者探索了一个三阶段的数据集活动，并获得了一个八个问题的多项选择前/后测试，涵盖了分析数据集和天文学内容的技能，问题涵盖了布鲁姆的分类。比较测试前/测试后评分，并按人群对子样本进行t检验。结果如下：与会者展示了数据集技能和天文学内容的学习，表明数据集技能可以通过这一天文学活动来学习。参与者在回忆和综合问题中表现出收益，表明学习是非顺序的。女大学生的学习水平低于其他人群。结论：该研究的意义包括在中学后STEM教育和科学教育工作者中更强的数据集重点，以及需要进一步调查教师如何改善女本科生面临的挑战。
2020-04-26 astro-ph.GA physics.ed-ph
Student understanding of symmetry and Gauss's law of electricity
我们调查的困难，学生在微积分为基础的入门物理课程的对称性，电场，和电通量的概念，这是很重要的应用高斯定律。使用高斯定律确定电场需要确定特定电荷分布的对称性，并且如果存在高对称性，则需要预测各处的电场的方向。有效地应用高斯定律隐含地要求理解电场的叠加原理。帮助学生学习高斯定律何时可以很容易地应用于确定电场的强度，然后帮助他们学习确定高斯曲面的适当形状，如果存在足够的对称性，可以帮助发展他们的推理和解决问题的能力。我们管理的自由回答和多项选择题，并进行了个别学生的访谈，使用有声思维协议，以阐明的困难，学生与对称性，电场，和电通量的概念。我们还开发了一个多项选择测试，针对这些概念性的问题，以获得定量信息，他们的困难和管理，以541名学生在介绍微积分为基础的物理课程和高层次的本科生在电和磁的课程，研究生就读于TA研讨会课程。我们发现，本科生有许多共同的困难，这些概念。
2016-02-24 physics.ed-ph
Using the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism to investigate progression in student understanding from introductory to advanced levels
本文利用CSEM调查比较入门与高年级物理学生的表现，发现传统讲授式教学对电磁学概念理解提升有限，高年级学生仍存在常见替代概念，指出需整合概念与定量学习以构建稳健知识结构。
2023-11-28 physics.ed-ph
A Leaky Pipe Dream? A Study of Gender Differences in Undergraduate Physics
学生面临着不同的途径，因为他们通过本科学习的旅程。对学生课程记录的分析可以解开课程进展中的常见模式，并确定学生成绩的群体趋势。目前的工作研究性别和本科物理学习之间的关系，使用课程记录超过九千名学生谁在奥克兰大学就读物理，跨越六年的时间。本研究分析物理系学生的人口统计资料与课程纪录，以了解在科目选择、课程表现与自信心上是否有性别差异。在上完第一年的物理课程后，女生更有可能上生命科学科目的进一步课程，而男生更有可能上物理科学科目。在第一年的课程，性别差异不存在高度学术准备的学生，对他们来说，学校类型（单性别或男女同校）是一个更好的预测课程的结果。然而，在第一年学业准备不足的学生中，男生的成绩往往超过女生。在控制了学术准备之后，与男生相比，女生也更有可能在进阶课程之前参加物理入门课程。科学资本是一个与皮埃尔·布迪厄的资本和惯习概念相关的概念，被用作解释性研究框架。惯习，一个人用来解释世界的倾向系统，在很大程度上受到个人建立身份的社会文化背景的影响。以下研究解释了科学资本和个人习惯之间的相互作用如何导致物理学领域学生成绩的性别差异。
2017-06-19 physics.ed-ph
Using Physics to Learn Mathematica to Do Physics: From Homework Problems to Research Examples
我们描述了一个初中，高中水平的物理专业课程的发展，旨在教数学技能，支持他们的本科课程，但也向学生介绍现代研究水平的结果。标准的入门级和中级物理家庭作业式问题用于教授Mathematica命令和编程方法，然后将其应用于一些核心本科科目中更复杂的问题，以及与各种领域的最新研究论文联系。
2007-12-14 physics.comp-ph 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
Introductory quantum information science coursework at US institutions: Content coverage
本文通过调查美国63名QISE入门课程教师，识别出至少80%课程共有的核心内容，并比较层次与学科差异，为课程和评估开发提供依据。
2023-08-24 physics.ed-ph quant-ph
Technology-Enabled Nurturing of Creativity and Innovation: A Specific Illustration from an Undergraduate Engineering Physics Course
人们普遍认为，创造力和创新是21世纪\textsuperscript{st}工程师以及未来劳动力的理想特征。然而，在本科工程教育中缺乏范例，教学模式或最佳实践来培养和培养这些人才。在本文中，我们使用了一个具体的例子，从一个课程的课堂活动，旨在帮助桥梁过渡，从学习工程物理学的基本原理在入门课程，能够创造性地和创新性地应用它们在更先进的设置，如高级顶点项目和在未来的工作场所的工作挑战。应用技术产生和评估的想法进行了说明。为了提高小组创造力的好处，并促进课堂上的实时电子头脑风暴，我们使用InkSurvey与支持笔的移动计算设备（iPad，平板电脑，Android设备等）。在这种情况下使用这个免费的基于网络的软件可以有效地缓解许多通常困扰小组头脑风暴的社会问题。相反，重点是关注他人的想法，同时鼓励流畅性，原创性和磨练积极的批判性思维技能。该小组创建了一个指标来评估其潜在的解决方案，这一点得到了反映。描述了本科生和研究生阶段工程物理课程的一个具体案例，以说明如何将在心理学，营销和商业环境中所做的大量工作应用于STEM教育。课堂过程的概述和实际的学生成绩，以说明其他教师谁可能有兴趣在一个无威胁的，低风险的学习环境中采用类似的活动的方法。
2013-08-11 physics.ed-ph
Using LLMs to Detect Growth in Computational Thinking in Introductory Physics
Purdue University（普渡大学）
本研究探究用LLMs分析学生计算物理问题书面解释，发现其可复刻人工评估结果并规模化检测计算思维发展趋势，为大招生规模物理课程的CT评估提供可行方法。
2026-08-07 physics.ed-ph
Teaching a plasma physics and engineering class at a liberal arts college using Course-Based Undergraduate Research Experiences (CUREs)
Sewanee: The University of the South（南方大学）
本课程在文理学院通过CUREs模式，让学生研究磁场对纳米颗粒悬浮时间的影响，发现电子密度降低导致电荷减少，从而减弱悬浮力，并培养了学生的研究能力。
2026-10-02 physics.ed-ph physics.plasm-ph
Retention of conceptual learning after an interactive introductory physics course
本科物理课程的循环格式取决于学生回忆和利用以前课程中所涵盖的材料的能力，以便在以后的课程中可靠地建立这些知识。然而，有证据表明，人们通常不会记住他们以前学到的所有甚至大部分东西。有多少信息被保留下来似乎取决于个人的学习方法以及教学风格。特别是，有证据表明，积极参与技术在课堂上可以提高学生的保留材料随着时间的推移。在这里，我们报告的纵向调查的结果，学生的保留概念理解的测量力和运动概念评价（FMCE）后的第一学期，微积分为基础的介绍物理课程，其特点是显着的积极参与讲座和背诵。通过在第一学期物理课程结束时以及随后的第二学期物理课程开始时管理FMCE，我们检查了学生在1-15个月的时间段内的知识保持情况。我们发现，这两门课程之间的学生的FMCE分数的变化是积极的，但对应的效果大小很小，这表明学生有效地保留了他们所有的概念学习（FMCE测量）。这一发现在很大程度上仍然存在，即使两个课程之间的差距的长度增加。我们还发现，当分解学生在个别问题上的表现时，大多数学生在个别问题上保持他们的分数。对所有问题进行平均，大约五分之一的学生在任何一个给定的项目上将他们的答案从对到错或从错到对。
2020-02-18 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
Development and validation of a conceptual multiple-choice survey instrument to assess student understanding of introductory thermodynamics
本文开发并验证了STPFaSL-Long概念性选择题工具，通过拆分短版题目并去除选项中嵌入的替代概念，在多种教学情境下评估入门热力学学生的概念理解。
2024-08-01 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
Prevalence of a growth mindset among introductory astronomy students
本研究通过五个学期的调查发现，天文学导论课学生虽普遍认同成长型思维模式且态度稳定，但其实际课堂行为和对学习挑战的反应并未充分体现这一思维模式。
2024-07-08 physics.ed-ph
Using Computational Essays to Redistribute Epistemic Agency in Undergraduate Science
本文报道了一项研究，调查如何计算论文可以用来重新分配认知机构-认知控制和对自己的学习责任-在高等教育STEM的学生。计算论文是一种科学写作类型，它将可执行的实时计算机代码与叙述性文本相结合，以呈现计算模型或分析。这项研究发生在两个对比鲜明的大学环境中：美国密歇根州立大学的跨学科数据科学和建模课程，以及挪威奥斯陆大学的第三学期物理课程。在一个学期的课程中，计算论文同时独立地用于两门课程，并从两个学生群体中收集了学生工件和回顾性访谈的可比数据集。这些数据进行了分析，使用的框架，可操作的结构，认知机构的规划，查询，数据分析和建模，和通信的尺寸。基于这一分析，我们认为，计算论文可以是一个有用的工具，在重新分配认识机构的学生在高等教育科学，由于其相结合的适应性和学科的真实性。然而，我们也认为，教育背景，脚手架，期望和学生的背景可以限制和影响学生选择采取认知机构的方式。
2021-08-30 physics.ed-ph
CURE-like, not cure-all: Varying broad relevance in experimentation labs produces similar student outcomes
Cornell University（康奈尔大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本研究通过并行运行两种实验型实验室（一种类似CURE增加广泛相关性，另一种使用典型设备），发现两者在学生批判性思维技能和态度方面产生相似成果，表明广泛相关性可能并非提升学生成果的关键。
2026-05-30 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
NEXUS/Physics: An interdisciplinary repurposing of physics for biologists
为了响应对生命科学专业和医学预科生的本科科学课程改革的呼声越来越高（Bio 2010，未来医生的科学基础，愿景与变革），一个跨学科团队创建了NEXUS/物理学：重新利用生命科学的入门物理课程。该课程与生命科学专业学生的生物学和化学入门课程密切互动，旨在帮助学生建立一般的多学科科学能力。为了做到这一点，我们的两个学期的NEXUS/物理课程序列定位为第二年的课程，使学生将有一些接触生物学和化学的基本概念。NEXUS/物理强调跨学科的例子，内容与传统的入门物理学明显不同，以促进这一点。它将能量的讨论扩展到包括原子间势和化学反应，将热力学的讨论扩展到包括焓和吉布斯自由能，并包括随机与相干运动（包括扩散）的严肃讨论。教学材料的开发与认真的教育研究相协调。这两个新的内容和研究结果中描述了一系列的文件，本文作为一个概述和背景。
2014-01-08 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
Development of quantum perspectives in modern physics
经典物理学的入门本科课程强调一个可以被描述为现实主义的观点;从这个角度来看，经典系统的所有物理性质可以同时指定，从而在未来的所有时间确定。这样的观点对于量子物理学入门学生来说可能是有问题的，他们必须发展新的观点，以便正确解释拥有量子系统知识意味着什么。我们记录了学生思维的这种演变，部分是通过使用科罗拉多州科学学习态度调查的教学前和教学后评估。我们进一步表征学生的认识和本体论的承诺，通过检查两个论文问题的反应，再加上补充量子态度声明的反应。我们发现，在现代物理教学后，许多学生仍然表现出现实主义的观点，在需要量子力学的角度来看。我们进一步发现，这种效果可以显着影响教学，我们观察到不同的学习目标的课程的变化。我们还注意到，学生们通常不会以一致的方式使用实在论或量子观点。
2012-09-03 physics.ed-ph
A Hands-On Molecular Communication Testbed for Undergraduate Education
Technische Universität Braunschweig（不伦瑞克工业大学）；Technical University Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出了一种低成本分子通信测试平台，用于本科生通信工程实验室课程，通过流体装置实现直观的分子通信教学，学生可在单次实验中完成通信链路复现并实现稳定的数据传输。
2025-12-02 cs.IT math.IT physics.ed-ph
Systemically Designed Degrees for Real-World Challenges: A case study on Physics curriculum design at Loughborough University
Quantalytics；Department of Physics, Loughborough University（拉夫堡大学物理系）
本文通过洛格布尔大学物理课程设计案例，展示系统性课程设计如何提升学生的学科和跨学科能力，并获得国家认证等积极成果。
2026-01-15 physics.ed-ph
Null Results, Real Learning: Geomagnetic Response to an X1.8 Solar Flare with Research-Grade and Smartphone Magnetometers in a Citizen-Science Classroom Activity
Community College of Rhode Island（罗德岛社区学院）
本研究利用智能手机和研究级磁力计在X1.8太阳耀斑期间监测地磁场，发现智能手机存在系统性偏移，但其作为教学工具的价值被认可。
2025-11-26 physics.ed-ph
P-A.I.R.: A Structured AI-Replication Framework for Active Learning in Introductory Physics
Department of Physics, SUNY Farmingdale State College（州立法明戴尔学院物理系）
研究针对学生使用生成式AI工具引发的教学问题，介绍P-A.I.R.框架，学生借此识别问题、借助AI理解概念等并独立练习。调查显示学生概念理解提升、自信得分高，结果支持框架设计，为AI融入物理学习提供实用方法。
2026-07-22 physics.ed-ph physics.soc-ph
Data Science Education in Undergraduate Physics: Lessons Learned from a Community of Practice
Center for Advanced Systems Understanding, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心高级系统理解中心）；University of Mount Union（芒特尤尼恩大学）；American Association of Physics Teachers（美国物理教师协会）；University of Maryland（马里兰大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Questrom School of Business at Boston University（波士顿大学奎斯特罗姆商学院）
本文介绍数据科学教育实践共同体（DSECOP）在本科物理课程中融入数据科学的经验，总结关键策略与挑战，为物理教育者提供教学指导。
2024-06-16 cs.LG physics.data-an 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
