A Network Science Summer Course for High School Students
我们讨论了一个为期两周的网络科学暑期课程，我们教的高中生。我们提出的概念和课程的内容，评估它们，并提供课程材料。
2020-05-05 cs.SI physics.ed-ph
Positive Impacts on Student Self-Efficacy from an Introductory Physics for Life Science Course Using the Team-Based Learning Pedagogy
我们提出了对学生自我效能感的影响，介绍物理学的生命科学的学生当然教使用团队为基础的学习教学法。我们测量自我效能感的科学课程-物理，SOSESC-P，调查开发的Fencl和Scheel的验证的定量来源。在学期开始和结束时收集数据，以评估个人自我效能感变化的影响。在描述了教学法的主要特点后，我们发现，在马萨诸塞州阿默斯特大学的团队为基础的学习系统，结果显着改善她识别个人从班杜拉确定的四个来源的自我效能感，以及在三个四个调查属性的课程。我们还研究了自我效能感对个别学生的表现，使用对数回归的预测能力。对于我们的课程来说，在预测个人作业至少获得B时，学期开始和结束之间自我效能的转变比学生的代词更重要。
2021-08-02 physics.ed-ph
Physical Science: A revitalization of the traditional course by avatars of Hollywood in the physics classroom
多年来进行的全国性研究表明，虽然大多数美国人对科学感兴趣，并支持联邦政府资助科学研究，但公众的科学素养却很低。为什么会出现这种情况，谁来负责，这不是一个容易回答的问题。本文介绍了一个项目，旨在解决这个问题，至少在大学生中，通过重新设计的通识教育物理科学课程，在大多数高校，通过电影中发现的物理，特别是在今天的学生中流行的动作片教基本的物理原理。“电影中的物理学”方法第一年的试验结果不仅仅是有希望的，它们可能为解决问题指明了方向。
2003-03-01 physics.ed-ph
Physics in Films: An Assessment
电影中的物理学是中佛罗里达大学为非科学专业学生提供的物理科学课程的替代版本。该课程利用好莱坞电影的受欢迎程度来产生对科学的兴趣，并吸引传统上拒绝参加科学课程的学生。在电影中确定导致可教科学时刻的场景，然后在课堂上将抽象的物理概念具体化。随着各种各样的电影，不同的“口味”的课程，每一个专门在某一类型的电影，已经创建。这创造了一个对教学工具有高度兴趣的学生观众，并有助于增强他们的学习体验。除了电影，课程还使用电子学生反应系统来提高课堂参与度。虽然该课程是在2002-2003学年首次开发的，但我们仍在继续开发和评估它。在简要概述了开发该课程的动机之后，我们将讨论该课程的不同版本和所使用的教学技术，包括学生反应系统的使用，并提供学生在课程中的表现数据。此外，我们还将通过与参与学生的视频访谈提供有关课程的反馈。
2006-09-18 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
The impact of introductory physics for the life sciences in a senior biology capstone course
生命科学物理学导论（IPLS）课程的一个目标是培养学生在生物和医学环境中有效地使用物理模型和定量推理。为了评估这一目标是否得到满足，我们进行了一项纵向研究的影响IPLS对学生的工作，在以后的生物和化学课程。我们在这里报告的一部分，该研究，比较书面的反应，由不同的物理背景的学生在高年级生物学顶点课程管理的扩散任务。我们观察到学生推理的差异，与先前或同时在IPLS注册。特别是，我们发现，IPLS的学生比非IPLS的学生更有可能定量和机械地推理扩散现象，并成功地协调扩散过程的多个表示之间，甚至长达两年的IPLS课程后。最后，我们描述了在这两个任务和我们的纵向研究中使用的其他任务中遇到的方法上的挑战。
2021-07-16 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
A pandemic-resilient open-inquiry physical science lab course which leverages the Maker movement
在没有任何重大变化的情况下，物理科学实验室课程的试点版本在COVID-19危机导致校园教育突然暂停时得以继续。在“创客实验室”课程中，学生们使用价格合理的微控制器构思和设置自己的实验，要求学生两次遵循实证研究周期的整个弧线。决定和促进这种开放式研究项目是基于和保证的文献教学过程中的实验研究和科学研究的方法。使用翻转课堂方法，其中接触时间用于讨论，学生的实际实验在家中或其他地方独立进行，没有教师的亲自监督。尽管有COVID-19的措施，所有学生都能够产生有趣和成功的研究项目。虽然由于突然过渡到在线教学，当然遇到了困难，但我们发现了几个平衡优势，即使所有教学活动都可以返回校园，也要考虑包容性。我们认为，课程设计中的三个组成部分对课程的弹性至关重要：选择完全开放的探究项目，决定使用Arduinos作为测量工具，以及教学方法的翻转方面。我们还包括在其他课程和计划中调整这些流行病弹性方法的考虑。
2020-10-09 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
Automaticity in Computation and Student Success in Introductory Physical Science Courses
从1984年到2011年，美国授予物理学学士学位的比例下降了25%，化学下降了33%，物理科学和工程总体下降了40%。数据表明，这些下降与大多数国家在数学中练习计算技能的不重视有关。对1990年至2010年实施的州标准的分析发现，大多数州都指示教师在计算问题解决中不强调记忆和学生实践。现有的州考试成绩数据显示，学生的计算能力显着下降。在最近的国际测试中，美国16至24岁的数学成绩在经合组织的22个测试国家中排名最后。最近的认知科学研究发现，要解决科学中结构良好的问题，学生必须首先记住数学和科学中的基本事实和程序，直到它们可以自动回忆起来，然后在各种不同的背景下练习应用这些技能。建议采取行动，通过调整美国数学和科学课程与认知科学的建议，以提高美国STEM毕业率。
2016-09-27 physics.ed-ph
Shaping Attitudes Toward Science in an Introductory Astronomy Class
在许多大学，天文学是非科学专业学生满足通识教育要求的一种流行方式。因为通识天文学可能是这些学生唯一的大学水平的科学课程，这是塑造这些未来的记者，教师，政治家和选民的科学态度的最后机会。我报告试图衡量和诱导科学的态度在我的通识教育天文学课程的变化。我描述了建设的态度调查，课堂活动，旨在影响态度，并给出数值结果表明显着的改善。与此相反，关于物理入门课程态度的文献通常报告停滞或下降。我简要地评论一下对这种差异的一些合理解释。
2010-06-09 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
Making Science Personal: Inclusivity-Driven Design for General-Education Courses
普通教育学院天文学课程为教师提供了独特的观众和独特的挑战。对于许多学生来说，这样的课程可能是他们第一次遇到一个独立的天文学类，它也可能是他们将采取的最后一门科学课程之一。因此，在一个学期中，主要课程目标通常包括传授有关宇宙的知识，并让学生熟悉科学的过程。在传统的课程环境中，学生经常将信息划分为单独的“生活文件”和“课程文件”，而不是将信息整合到一个连贯的框架中。通过该项目创建的天文学课程于2019年春季在亚利桑那大学教授，围绕包容性驱动的指导原则设计，帮助学生以有意义，相关和可访问的方式参与课程内容。我们的课程弥合了学生的“生活”和“课程文件”之间的差距，鼓励和尊重不同的观点，并使学生能够将课程内容与他们的个人生活和身份联系起来。在本文中，我们提供了深入了解的指导原则，告知我们的课程设计和分享研究成果的教学策略和评估技术的有效性，在过程中实施。
2020-04-21 astro-ph.CO physics.ed-ph
Preparing students for authentic research through open-inquiry laboratory courses
真实研究作为一种科学教学方法在高中和大学越来越受欢迎。为了使这种研究经验最有效，学生需要在传统的科学课程充分的准备。现有的材料可用于探究式教学方法不是为了培养学生进行独立研究。我们讨论了组织实验室课程的原则，牢记这一目标，并提供了我们已经实施的基于代数的物理，基于微积分的物理和高中生的荣誉化学的例子。
2018-08-09 physics.ed-ph
Increasing interest and awareness about teaching in science undergraduates
我们讨论了科学本科生课程的开发，实施和评估，旨在帮助他们发展的认识和更深层次的欣赏物理教学的智力需求。课程的重点是通过提供良好的教学机会和接触物理教育研究来提高学生对教学的热情和信心。课程评核方法包括：1）前测/后测，量度学生对科学教育的态度和期望; 2）学生自我和同侪评核; 3）以内容为本的前测/后测，让学生接受见习教师的指导;以及4）在导师和助教缺席的情况下，进行录音焦点小组讨论，以评估学生对课程不同范畴的看法及其影响。
2016-02-20 physics.ed-ph
Using multilevel modeling to evaluate science literacy and technology course of the Indonesian non-science students
本文利用多层建模评估印度尼西亚非理科本科生（N=160）在科学素养与技术课程中的表现，发现院系和学院层级因素比人口统计学因素更能影响情感与学习过程的关系，为高等教育数据分析提供启示。
2023-04-13 physics.ed-ph physics.soc-ph
What is interdisciplinarity? Views from students and professors in a non-major intro physics course
我们提出了一个调查物理学的跨学科作用，在波莫纳学院的物理非物理学家课程。这项工作是由以前的研究指导到介绍物理学的生命科学（IPLS）课程，但出席本课程的范围和背景的显着差异。我们采访了在校学生、物理教授和非物理学科的教授，以探讨这门课程的功能和物理学在非物理科学专业学生教育中的作用。访谈录音和转录，然后分析，以确定紧急主题。这些主题概述了真实的物理学，包括内容知识和其他更广泛的学习目标，在入学学生的科学教育中发挥着重要而独特的作用。利益攸关方一般都强调跨学科的相关性，但在具体阐述这一想法时存在一些分歧。这些差异可以通过利益相关者不同的专业领域来理解，非物理学教授通过与其学科的相关性来表达价值，而物理学教授则专注于物理学的基本方面。
2020-05-11 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
Active learning in pre-service science teacher education
我们报告了在物理实验室教学课程的教师参加形成性主动培训，这实际上允许在意大利获得教师资格。该课程的目的是在实践中展示什么是物理主动学习以及如何在实践中实现有效的活动。两种不同类型的教师参加了课程，一小组，物理或数学学位，教师资格在中学二年级（14-19岁）和更多的群体获得中学一年级的资格（11-14岁），通常具有不同的科学学位，如生物学，我们比较了这两组之间的物理实验室的培训，并与我们在前几年进行的职前教育和在职教师更新课程的其他经验。
2014-05-28 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
Eliminating self-selection: Using data science for authentic undergraduate research in a first-year introductory course
研究经验和指导已被确定为一种有效的干预措施，以增加学生参与和保留在干领域，具有很高的影响，学生从不应得的人口。然而，一对一的指导受到可用教师数量的限制，在某些情况下还受到助学金资金的限制。一对一的辅导还受到学生选择和自我选择的限制。由于研究职位往往是竞争激烈的，他们往往是由表现最好的学生。更重要的是，许多学生谁不认为自己是班上的尖子生，或不认为自己是研究人员可能不会申请，自我选择可以有最大的影响，非传统的学生。为了解决可扩展性，选择和自我选择的障碍，我们为本科生设计了一个数据科学研究体验，作为计算机科学入门课程的一部分。通过干预，学生早在第一学期就接触到真实的研究。干预措施是包容性的，因为所有注册课程的学生都参加了研究，没有选择或自我选择的过程。研究重点是大型文本数据库的分析。使用发现使软件工具，学生们分析了国会演讲语料库，并确定民主党演讲和共和党演讲之间的差异模式，支持和反对某些法案的演讲之间的差异，以及关于通过和未通过法案的演讲之间的差异。在研究经验的开始，所有学生遵循相同的协议，使用相同的数据，然后每组学生对自己的研究项目的工作，作为他们的课程的最终项目的一部分。
2020-03-17 physics.ed-ph
Introduction to physics teaching for science and engineering undergraduates
招聘和留住高素质的物理和物理科学教师对保持美国的全球竞争力至关重要。不幸的是，只有三分之一的高中物理教师拥有物理学学位，更少的中学物理科学教师能够很好地掌握他们所教授的科学内容。此外，教师往往缺乏足够的教学内容知识，有效地教授科学。在这里，我们讨论了科学和工程本科生课程的开发，实施和评估，旨在提高认识，帮助他们培养兴趣和更深层次的理解物理教学的智力需求。课程的重点是通过提供良好的教学机会和接触物理教育研究来提高学生对教学的热情和信心。课程评核方法包括：1）测试学生对科学教育的态度及期望; 2）学生对科学教育的自我及同侪评核; 3）以内容为本的测试; 4）在导师及助教缺席的情况下，以录音形式进行小组讨论，以评估学生对课程各方面的看法及其影响。
2016-02-22 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
Introducing an Instructional Model for Teaching Blended Math-Science Sensemaking in Undergraduate STEM Courses Using Computer Simulations
本研究开发并测试了一种利用交互式模拟教授数学-科学混合意义建构的新型教学方法，结果表明该方法能有效提升本科和K-12学生在STEM课程中的认知复杂度与数学推理能力。
2023-05-22 physics.ed-ph
"The Physics of Life," an undergraduate general education biophysics course
提高非科学家的科学素养是一个重要的目标，这既是因为科学和技术对我们生活的影响日益增加，也是因为理解科学丰富了我们对自然世界的体验。提高科学素养的一个途径是通过普通教育本科课程-即为非理科或工科学生开设的课程-在许多情况下，这是这些学生最后一次正式接触科学。我在这里描述的过程中，非科学专业的本科生生物物理学最近在俄勒冈大学（尤金，OR，美国）开发。我认为，生物物理学是一种特别有用的工具，可以用来培养科学素养。它涉及重要和一般的科学概念，展示了基础科学与健康和疾病相关的有形，熟悉的现象之间的联系，并说明了科学见解通过以创造性的方式应用不同领域的工具和观点而发展。此外，生物物理学突出了物理学研究的深远影响。我描述了这门课程的总体设计，它涵盖了宏观和微观的主题，以及它的一些模块的具体内容。我还描述了在教学过程中采用的循证教学方法，以及其招生和评估方面。
2014-10-01 physics.bio-ph physics.ed-ph
Connecting science fundamentals and career proficiency -- Development of multi-disciplinary science curriculum
目前传统的STEM教学方法似乎是不够的;它在几个方面都不能满足学生和劳动力的需求。也许它在为学生提供信息和事实方面取得了成功，但在发展他们的智力和激发他们对科学的热情方面肯定做得不够。通过在课程中添加组件来加强创造力，推理以及将不同主题和不同主题之间的点连接起来，将研究与学习结合起来，可以有效地对抗这种趋势。多学科科学课程将不同学科之间的点以及基础和应用之间的点连接起来，并展示当前和未来工业工作的明确路径，可以为STEM教育提供一个很好的方法。给出了一个多学科理科课程的实例。
2021-09-24 physics.ed-ph
Science and Engineering Education: Who is the Customer?
随着教育系统转向商业运营模式，很容易将学生误认为客户。将学生误认为是客户，会导致将课程学分或学位解释为产品。真正的产品是额外的知识，技能和能力，课程学分和学位应该代表。后果可能是灾难性的，因为“顾客永远是对的”的观念可能导致感知产品（课程学分或学位）满足错误识别的“顾客”（学生）的需求，而不是真正的产品（学生的附加值）满足正确识别的顾客（未来的雇主和纳税人）的标准。
2012-08-25 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
Teaching Data Science
我们描述了一个介绍性的数据科学课程，题为介绍数据科学，在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校提供。该课程通过使用Python编程语言介绍了一般编程概念，重点是数据准备，处理和表示。该课程没有先决条件，学生不需要有任何编程经验。本入门课程旨在涵盖广泛的主题，从数据的性质，到存储，到可视化，到概率和统计分析，再到云和高性能计算，而不会过度关注任何一个主题。最后，我们讨论了我们学到的经验教训以及我们开发新数据科学课程的计划。
2016-04-25 cs.CY physics.ed-ph stat.OT
Teaching Physics to Life Sciences Students in the SCALE-UP Style
本文综述以 SCALE-UP 风格改进生命科学专业入门物理教学的方法，并结合 IPLS 课程调整经验，增强物理与生命科学的关联。
2024-07-31 physics.ed-ph
Learning goals and perceived irrelevance to major within life science majors in introductory physics
在以前的一项研究中，学生的自我表达的学习取向，以自我监控的能力，解决实验前的物理问题的练习为中心，确定从测试后的反馈调查，以介绍代数为基础的物理学生人口跨越六个测量学期，并检查作为一个潜在的变量，当然表现，力和运动概念理解，对学习物理的态度。抽样人口，其中主要包括生命科学专业，也被要求在同一反馈调查，讨论课程的哪些部分或部分是相关的，他们各自的专业选择。在这项研究中，我们研究的事实，约50名学生的218个抽样的学生，或23%的样本人口，明确表示，他们认为在所有的课程没有相关性，他们各自的专业，而其他168名学生引用的部分课程或整个课程是相关的专业。一个后续调查的感知相关性与无关性表明，对物理的态度将经历更多的专家一样的转变，学生谁认为相关性比学生谁不，特别是，态度调查的项目集群，涉及到个人兴趣和现实世界的连接似乎显示出最强的效果。进一步的研究表明，生物学专业和健康科学专业（生命科学专业的两个独特的子群体）显示出类似的前后趋势的相关性与无关性的看法，而学生的表现成就目标似乎分叉之间的新手般的转变，感知无关性和没有态度转变，从前到后感知相关性。讨论包括强调机构类型等因素所施加的限制。
2020-12-17 physics.ed-ph
Science Education in the 21st Century
传统的大学理科课程是为训练特定学科的专家而设计的。然而，在世界各地的大学里，理科学生的职业越来越多样化，目前的模式不适合他们的需求。技术的进步也使某些学习模式过时。过去10年，香港大学理学院进行了重大的课程改革。所有即将入学的理科学生所需的一系列科学基础课程旨在以综合的方式教授科学，并强调数学的概念和实用性，而不是计算技术。已经开发了一些非学科特定的共同核心课程，以扩大学生对科学与社会的相关性和科学的跨学科性质的认识。通过把重点放在科学的过程，而不是结果，学生被教导如何识别，制定和解决各种问题。
2018-06-21 physics.ed-ph
Hello Quantum World! A rigorous but accessible first-year university course in quantum information science
解决量子信息科学与工程（QISE）社区内的劳动力短缺问题，需要在本科教育的早期吸引和留住来自不同背景的学生。在这里，我们描述了我们开发的一个名为Hello Quantum World的课程！它以严格的方式引入了广泛的基本量子信息和计算概念，但不需要高中代数以外的任何数学知识，也不需要任何量子力学的先验知识。一些主题包括叠加，纠缠，量子门，隐形传态，量子算法和量子纠错。该课程是专为一年级本科生，无论是那些追求QISE学位和那些谁正在寻求“量子意识”。
2022-11-06 physics.ed-ph physics.pop-ph quant-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
Teaching STEM Courses using Ignatian Pedagogy
针对伊格内修教学范式（IPP）极少应用于STEM课程且相关文献匮乏的问题，本文提出结合学科教育研究主动策略与评估工具的IPP应用框架，通过多层级物理课程实例验证其促进学生学习的效果，并强调需融入耶稣会教育特质。
2025-09-06 physics.ed-ph
Perceived irrelevance and mastery vs. performance achievement goals: Two mindset variables within attitudinal experiences of life science majors in introductory physics
在以前的一项研究中，学生的自我表达的学习取向，以自我监控的能力，解决实验前的物理问题的练习为中心，确定从测试后的反馈调查，以介绍代数为基础的物理学生人口跨越六个测量学期，并检查作为一个潜在的变量，当然表现，力和运动概念理解，对学习物理的态度。抽样人口，其中主要包括生命科学专业，也被要求在同一反馈调查，讨论课程的哪些部分或部分是相关的，他们各自的专业选择。在这项研究中，我们研究的事实，约50名学生的218个抽样的学生，或23%的样本人口，明确表示，他们认为在所有的课程没有相关性，他们各自的专业，而其他168名学生引用的部分课程或整个课程是相关的专业。一个后续调查的感知相关性与无关性表明，对物理的态度将经历更多的专家一样的转变，学生谁认为相关性比学生谁不，特别是，态度调查的项目集群，涉及到个人兴趣和现实世界的连接似乎显示出最强的效果。进一步的研究表明，生物学专业和健康科学专业（生命科学专业的两个独特的子群体）显示出类似的前后趋势的相关性与无关性的看法，而学生的表现成就目标似乎分叉之间的新手般的转变，感知无关性和没有态度转变，从前到后感知相关性。讨论包括强调机构类型等因素所施加的限制。
2020-12-17 physics.ed-ph
Chemical energy in an introductory physics course for the life sciences
能源是一个跨越科学学科的复杂概念。对于生命科学专业的学生来说，结合化学键和化学反应的能量方法比主要关注机械能的传统入门物理方法更能满足生命科学专业学生的需求。我们提出了一个课程序列，或线程，旨在建立学生的化学能的理解，在介绍物理课程的生命科学。这条线旨在连接物理，生物和化学的能量思想。我们描述了各种充满活力的概念，我们打算开发，以建立跨学科的连贯性之间的连接，并提出了一些课程材料和学生数据的例子，说明我们的方法。
2013-12-16 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.ed-ph
Scientific reasoning abilities of non-science majors in physics-based courses
我们发现，在两个地区综合性机构参加概念物理或天文学课程的非STEM专业学生在劳森课堂科学推理测试（LCTSR）中的预指导得分显着低于全国平均STEM专业。在皮亚杰的认知发展理论中，大多数非STEM学生可以被归类为具体操作推理者或过渡推理者，而在STEM人群中，正式操作推理者更为普遍。特别是，非STEM学生在比例推理和假设演绎推理方面表现出明显的困难。LCTSR的预得分与各种概念量表的标准化学习增益相关。相关性最强的内容，可以归类为主要是理论，这意味着缺乏直接观察到的范例，和最弱的内容分类为主要是描述性的，其中直接观察到的范例是丰富的。虽然实施研究验证，互动参与教学法可以导致内容知识的收益，但理论内容（如力和能量）的显著收益对于非STEM学生来说更加困难。我们还观察到没有明确的科学推理模式的指导下，LCTSR没有显着的收益。这些结果进一步表明，在比较概念量表的归一化增益时，学生群体的差异是重要的，并且在科学推理方面取得显着增益需要重新评估非STEM学生的传统物理方法。
2011-10-12 physics.ed-ph
The Compass Project: Charting a New Course in Physics Education
这篇文章讲述了加州大学伯克利分校的指南针项目成立的故事，并描述了它的影响。指南针项目是一个由物理科学研究生和本科生组成的自我形成的小组。它的目标是提高本科物理教育，为我们的成员提供专业发展的机会，并增加学生的保留，特别是那些来自人口通常在物理科学代表性不足。指南针通过提供广泛的服务，包括暑期课程，秋季和春季学期课程，指导，研究讲座系列，以及其他学术和社会支持，培养了一个多元化，协作的学生社区。
2013-01-11 physics.ed-ph
What Should be the Role of Field Energy in Introductory Physics Courses?
K-12科学教育框架：实践，交叉概念和核心思想在K-12科学教育建议的物理科学部分中赋予了场能的概念一个突出的作用。我检查什么框架建议场能的作用，并指出，由于与场能的模糊性和复杂性，传统的方法侧重于潜在的（配置）能源是更适合在中学，学院和大学的物理入门。
2013-05-06 physics.class-ph physics.ed-ph
The role of introductory physics for life sciences in supporting students to use physical models flexibly
生命科学入门物理学（IPLS）的一个中心目标是让学生准备好使用物理建模和分析生物情况，这是一项对他们未来的学习和职业越来越重要的技能。在这里，我们报告了我们的研究结果，生命科学专业的学生的能力，进行了复杂的生物建模任务，在第一学期介绍物理学结束。有些学生参加了标准课程（N = 34），有些参加了IPLS课程（N = 61）;这两门课程都采用主动学习，使用微积分，并包括相同的核心物理概念。与那些参加标准课程的学生相比，我们发现IPLS的学生在构建一个模型方面更成功，该模型以他们以前从未见过的方式结合了想法，并且在如何将方程应用于特定物理情况方面做出复杂的决定，尽管两组在解决简单问题方面表现出类似的成功。两组人都识别并应用了他们以前在非常相似的情况下使用过的简单模型，并以统计学上无法区分的速度执行简单的计算。我们报告我们的研究结果和背后的任务的发展的理由，希望其他人可能会发现这个任务是一个有价值的工具或起点，以开发其他这样的任务。需要进一步的研究，以确定基础的IPLS学生的更强的性能-即，哪些方面的IPLS课程支持这些学生更好地准备做这样的建模-以及生物环境是否是重要的IPLS学生成功地灵活的模型建设，以及是否能够灵活地运用模型持续一段时间。
2022-01-07 physics.ed-ph
Effects of Popular Science Writing Instruction on General Education Student Attitudes Towards Science: A Case Study in Astronomy
本研究探讨科普写作教学对非STEM专业学生科学态度的影响，发现写作密集型天文学导论课程能显著提升学生对STEM的理解、信心与科学素养。
2022-09-06 astro-ph.IM 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
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
From F=ma to Flying Squirrels: Curricular Change in an Introductory Physics Course
我们提出的结果从课程的变化，以介绍微积分为基础的物理课程，其观众主要是生命科学专业，其中大多数人计划在医学和科学领域进行学士后研究。在2011-12学年，我们实施了一个“生命科学物理学”课程，该课程以一本教科书草案为中心，采用了一种新的方法来教授生命科学专业的物理学。此外，还对课程的家庭作业和实践部分进行了重大修改，以强调物理学与生命科学之间的关系，并帮助学生学会将物理直觉应用于面向生命科学的问题。学生的学习和态度的结果进行了评估，定量，使用标准的物理教育研究工具，和定性，使用学生调查和一系列的学期后访谈。学生经历了高概念学习收益，与其他主动学习为基础的物理课程。在质量方面，相当一部分受访学生报告说，相对于学期初，他们对物理的兴趣有所增加。此外，超过一半的学生自我报告说，他们现在可以将物理学主题与他们的专业和未来的职业联系起来，受访者表现出很高的能力，能够提出物理学如何影响生物体的例子，以及它如何帮助他们更好地理解他们专业课程中的内容。
2013-05-07 physics.ed-ph physics.soc-ph
Insights from Educators on Building a More Cohesive Quantum Information Science and Engineering Education Ecosystem
JILA, National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院JILA）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本研究通过访谈15所机构的QISE教育工作者并结合SWOT分析，揭示课程与行业需求对齐等五大核心挑战与机会，为构建更具凝聚力的QISE教育生态系统提供结构化开发思路。
2025-07-02 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
Teaching Philosophy and Science of Space Exploration (PoSE)
利用公众对空间科学的热情，我们作为一个跨学科的学者小组的目标是设计和教授一个新的团队授课的跨学科课程，“太空探索的哲学和科学（POSE）”在得克萨斯大学圣安东尼奥分校（UTSA），我们目前任教。我们相信，这门课程不仅有助于克服学科孤岛，以促进我们对空间的理解，并严格审查其伦理后果，而且还将更好地教育公众科学如何运作，并帮助克服近年来不幸变得更加突出的科学怀疑论。在下文中，我们首先将两个看似矛盾的趋势并列：一方面对空间科学的兴趣增加，另一方面对科学的怀疑和不信任增加。然后，我们将讨论我们预期的太空探索哲学和科学（PoSE）课程将如何开发工具，这些工具可以消除对科学的不信任，同时增强对太空科学的科学和哲学理解。我们解释了我们将在POSE中检查的内容和问题，并总结了我们将如何衡量我们的成功和进步。
2022-02-22 astro-ph.IM physics.ed-ph
Making Physics Courses Accessible for Blind Students: strategies for course administration, class meetings and course materials
《美国残疾人法》（ADA）规定，美国高等教育机构为残疾学生提供“合理的便利”，以确保平等的教育机会。然而，尽管物理学作为科学，技术，工程和数学（STEM）研究的门户发挥着关键作用，但只有有限的资源可用于向盲人或视障学生教授物理学。在这里，我们分享我们的经验教训，为盲人物理专业创建一个无障碍的物理课程。作者包括学生本人，一个盲人物理学学士。他毕业于不同的机构，一位博士化学家和STEM无障碍顾问，他自己也是盲人，还有几位有视力的教育工作者和课程助理，他们经常与学生一起工作。在整个过程中，我们了解到这里描述的通用设计的许多原则增强了我们所有学生的学习。
2018-07-17 physics.ed-ph
Understanding How Students Use Physical Ideas in Introductory Biology Courses
马里兰大学（UMD）生物教育和物理教育研究小组正在调查学生对物理学在生物学入门课程中的作用的看法。本文介绍的数据从介绍性课程，解决了生物体生物学的基本原理，并结合了几个主题直接相关的物理学，包括热力学，扩散和流体流动。我们研究了教师如何在这门生物学入门课程中使用数学和物理，并观察了两名学生对这种使用的反应。我们的初步意见是为了开始讨论的认识论问题所产生的科学学科的整合，并激励需要进一步的研究。
2010-09-06 physics.ed-ph
Science-Based Comparative Culture: A New Theme of Experiment for Freshmen in Tohoku University
2004年，东北大学为新生开设了一门新的入门科学实验课程。这门课程是所有自然科学领域学生的必修课。该课程不是为专业教育而设计的，而是作为一种自由教育，学生在其中被训练熟悉自然并为自己发现自然规律。本课程是十二个主题之一“科学与文化：弦乐器与音乐的振动”，希望学生能从两个方面学习：一是自然规律的普遍性;二是从证据出发的价值判断的多样性。
2007-08-27 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-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
Physics in Films: A New Approach to Teaching Science
在过去的一年半里，我们制定了一种创新的方法来教授“物理科学”，这是一门通识教育课程，几乎在每一所学院和大学的课程中都有。新的方法使用流行的电影来说明物理科学的原则，分析在基本物理定律的背景下的个别场景。能够理解为什么在现实中，场景可能或不可能像电影中所描绘的那样发生，导演做对了什么，做错了什么，这一影响极大地激发了学生对这门课程的兴趣，而这门课程在传统模式下教授时通常被认为“太难太无聊”。学生的考试成绩反映出他们更加注意和保留基本的物理概念，这一结果是“电影中的物理”方法的主要目标。物理科学课程的振兴首次以动作片和科幻片作为课堂上使用的场景剪辑的主要来源，此后，教员们展示了这一方法的多功能性，还围绕其他类型的电影-“电影中的物理：超级英雄”和“电影中的物理：伪科学”-建立了各种课程。目前正在讨论天文学普通教育课程的一个平行办法;我们正在考虑许多其他办法。
2004-04-13 physics.ed-ph physics.pop-ph
Resources for Supporting Students with and without Disabilities in Your Physics Courses
本文针对物理课程中残障学生支持不足的问题，综述相关文献，提出面向全体学习者的课程设计框架，并整理可促进可访问性的教学资源。
2019-07-17 physics.ed-ph
