Instructional Goals and Grading Practices of Graduate Students after One Semester of Teaching Experience
助教通常负责给学生的解决方案打分。由于评分传达了教师的期望，助教的评分决定在形成学生的物理问题解决方法（PS）方面起着至关重要的作用。我们调查了18名一年级研究生参加TA专业发展（PD）课程的评分实践和考虑因素的变化。助教们被要求陈述他们对评分目的的看法，对一组专门设计的学生解决方案进行评分，并解释他们的评分决定。我们发现，经过一个学期的教学经验和参与PD，助教并没有显着改变他们的评分目标（即，学生和教师的学习机会）或他们的评分实践。此外，助教的评分实践经常与他们的目标不一致。然而，一些助教对学生解决问题所需的解释程度的看法确实发生了变化。我们的研究结果表明，为了PD，以帮助TA更好地协调他们的目标与适当的评分做法，PD应侧重于TA的看法，充分的推理，在学生的解决方案。
2016-01-11 physics.ed-ph
Seeking instructional specificity: an example from analogical instruction
广泛的教学方法，如互动参与已被证明是有效的，但这种一般性的特征提供了如何构建教学材料的细节指导很少。在这项研究中，我们通过比较两种使用类比来学习目标物理原理的方法来寻求教学的特异性：（i）在逐案基础上将类比应用于目标物理领域;（ii）使用类比在目标物理领域中创建一般规则。在一个大的，介绍性的物理课程（N = 231）的讨论部分，学生谁寻求一个一般规则能够更好地发现和应用一个正确的物理原理比学生谁分析的例子逐案。在随后的直接教学后，这种差异一直保持在一个降低的水平。我们认为，学生进行个案分析更有可能专注于特殊的问题的具体特征，而不是深层次的结构特征。本研究提供了一个例子，调查如何教学材料的具体结构可以是重要的是什么学习。
2015-08-20 physics.ed-ph
ASK-IT/A2L: Assessing student knowlede with instructional technology
ASK-IT/评估学习（A2 L）项目试图为学习，教学和沟通带来战略方法。ASK-IT/A2 L旨在将形成性评估和课堂反应系统的使用与高中和大学的物理教学相结合。在本指南中，我们提出了一个结构，用于讨论学生在ASK-IT/A2 L课堂上需要的新思维方式，由12个“思维习惯”组成，供学生培养。为了帮助教师规划教学，我们提出了一个模型的五个阶段的认知发展，大多数学生需要遵循发展所需的知识和技能。我们展示了如何一个典型的教训可能是围绕“项目”组织，最小的单位ASK-IT/A2 L课程规划：问题，问题，或任务给学生单独或分组工作。为了帮助项目创建，我们提出了基于模型的设计范式，并建议避免常见陷阱的提示和将认知目标与思维习惯相匹配的方法。最后，我们将心理习惯理论应用于教师和学生的元认知。
2005-08-19 physics.ed-ph
Surprise! Shifting students away from model-verifying frames in physics labs
框架影响学生如何解释，方法和完成任务。然而，我们对学生如何在物理实验室中设计任务知之甚少。在旨在教学生建模和批判性思维与数据的序列的第一个实验室，学生测试一个简单的钟摆模型，打破了改进的测量。使用实验室视频和后续访谈，我们发现学生频繁使用的模型验证框架，大大干扰了教学目标。我们提出了一个案例研究分析的两个学生谁接近实验室的模型验证框架，从事有问题的行为，包括有问题的研究实践，但后来改变他们的框架，以适应目标与教学意图一致。随着教师将他们的教学实验室转变为开放式探究体验，直接挑战模型验证框架的活动可能会使学生从这个有问题的框架转向支持他们参与真实实验的框架。
2018-07-12 physics.ed-ph
Integrating noise into PhET simulations to promote student learning of measurement uncertainty
本研究开发含统计噪声的 PhET 模拟 PDL，并结合 CODAP 与三项教学活动，为学生学习测量不确定度提供协同支架。
2025-09-30 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
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
Cognitive Load and Situational Interest in Physics Laboratories: A Comparative Study Across Three Instructional Modalities
Purdue University（普渡大学）
本研究比较三种教学模式对物理实验室中认知负荷和情境兴趣的影响，发现基于游戏的学习模式能有效降低认知负荷并提升学生兴趣。
2026-02-05 physics.ed-ph
Implementation and goals of quantum optics experiments in undergraduate instructional labs
随着量子信息科学和技术（QIST）变得越来越普遍，不仅在研究实验室，而且在工业中，许多教育工作者正在考虑如何最好地将量子力学的学习纳入各级教育。虽然大部分的重点是在非实验室课程的量子概念，目前的工作在QIST有一个实质性的实验组成部分。许多本科实验室课程的教师希望为学生提供量子实验的机会。一种常见的方法是通过一系列量子光学实验，通常被称为“单光子实验”。这些实验用研究实验室常用的设备展示了基本的量子现象;然而，它们是资源密集型的，不是所有机构都能负担得起。因此，必须知道这些实验提供给学生什么独特的启示。作为一个起点，我们调查和采访教师谁使用单光子实验在本科课程，询问他们如何以及为什么使用的实验。我们描述了最常用的实验在量子和超越第一年的实验室课程，学生执行的行动的流行，和学习目标，从概念知识到实验室技能，学生的影响。最后，我们提出了一些策略，从这些数据展示教师如何解决的共同挑战，准备学生的工作与概念和技术上复杂的实验和平衡的实践技术技能与完成的实验。
2023-03-10 physics.ed-ph
More than technical support: the professional contexts of physics instructional labs
本研究通过对美国84位物理实验室指导教师的问卷调查与12次深度访谈，揭示了该岗位的多元角色与职业困境，为物理学界支持相关工作、提升实验室教学质量提供依据。
2023-05-01 physics.ed-ph
Quantifying critical thinking: Development and validation of the Physics Lab Inventory of Critical thinking (PLIC)
介绍物理实验室教学正在经历一场变革，越来越重视发展实验和批判性思维能力。这些变化提出了标准化的评估工具，以确定学生通过教学实验室发展这些技能的程度的需要。在这篇文章中，我们提出了批判性思维的物理实验室清单（PLIC）的开发和验证。我们将批判性思维定义为使用数据和证据来决定信任什么和做什么的能力。PLIC是一个10个问题的封闭式评估，旨在探索学生在物理实验背景下的批判性思维技能。使用访谈和数据，从5584名学生在29所院校，我们证明，通过定性和定量的手段，有效性和可靠性的工具，测量学生的批判性思维能力。这为教学实验室建立了一种有价值的新的评价工具。
2019-01-21 physics.ed-ph
Multidimensional Profiles of Critical Thinking in Physics Labs: Latent Structure, Instructional Change, and Connections to Physics Identity
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）
本文通过潜变量剖面分析探讨物理实验室批判性思维的多维结构，揭示教学变革对学生成绩和身份认同的影响，发现归属感是预测后续学习的关键因素。
2026-04-14 physics.ed-ph
Addressing misconceptions in university physics: A review and experiences from quantum physics educators
Harvard University（哈佛大学）
本研究综述了物理教育中误解的解决策略，并基于对12位量子物理教师的访谈，提出教学规划问题，但未完成经典与量子方法的比较。
2026-09-23 physics.ed-ph
Development of Soft Skills via IYPT
我们调查了学生如何看待IYPT（www.iypt.org）参与他们的软技能发展的作用。我们也调查了学生和教师如何评估YPT参与对学生软技能发展的贡献。第三，我们将自我报告的软技能发展与研究任务中的表现联系起来，这是由国际专家小组在物理竞赛的背景下评估的。总的来说，这三个步骤，通过三角测量之间的关系探究式学习和软技能的发展，允许建立推断如何探究式学习帮助学生建立软技能，以及这些软技能如何影响学生的研究任务的表现。三个阶段的数据包括第一阶段的308名学生反馈、第二阶段的33名教师反馈以及第三阶段的794名专家（教师、研究人员和大学教授）对学生表现的评估。从我们的分析中提炼出详细的发现，我们在下面提出了13条培养学生软技能的指导方针。
2022-10-26 physics.ed-ph
Value added or misattributed? A multi-institution study on the educational benefit of labs for reinforcing physics content
教学实验室被广泛认为是一种独特的，尽管昂贵的，教授科学内容的方式。我们测量了三个非常不同的机构的九个不同的实验室课程的介绍性实验室课程在实现这一教育目标的有效性。这些机构和课程涵盖了广泛的学生群体和教学风格。所研究的九门课程有两个关键的共同点：实验室旨在加强讲座中提出的内容，实验室是可选的。通过比较参加实验和没有参加实验的学生的表现（对选择效应进行了仔细的标准化），我们发现，通过课程考试成绩来衡量，参加实验的学习普遍而精确地没有增加价值。这项工作应该激励机构和部门重新审视其实验室课程的目标和行为，因为它们具有资源密集型的性质。我们展示了为什么这些结果在研究和教学实验室参与的学生的比较心理过程中是有意义的，并提供了替代目标和教学方法，使实验室课程更具教育价值。
2017-05-10 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
Development of soft and hard skills of high-school students via Young Physicists' Tournament
本研究通过问卷对比发现，青年物理学家锦标赛能显著提升高中生的物理、数学、建模等硬技能及沟通、团队合作等软技能，且教师评价比学生更积极，证明其教育投入具有重要价值。
2025-08-21 physics.ed-ph
Improving the science process skills of physics education students by using guided inquiry practicum
本研究旨在探讨学生在参加实习活动后，其科学过程技能有显著的提升。研究对象为第五学期物理教育系学生，研究样本为第五学期物理教育系修读电与磁实验C类课程之学生。我们使用了两份问卷，第一份问卷是在学生完成三个实验活动后发放的，第二份问卷是在学生完成六个实验活动后发放的。本研究为定量研究，采用配对样本t检定分析，利用SPSS软件比较第一次问卷与第二次问卷的得分。研究结果显示，实习活动的次数能显著提高学生的科学过程技能。
2022-11-08 physics.ed-ph
Effects of Physics Teaching Materials on Student Critical Thinking and Creative Thinking Skills: A Meta-Analysis
Master’s Program in Physics Education, FMIPA, Universitas Negeri Padang（帕德大学FMIPA物理教育硕士项目）；Physics Department, FMIPA, Universitas Negeri Padang（帕德大学FMIPA物理系）；Electrical Engineering Department, FT, Universitas Negeri Padang（帕德大学FT电气工程系）
本研究通过元分析发现，物理教学材料显著提升学生批判性与创造性思维能力，其中模块和学生练习表效果最佳。
2026-01-14 physics.ed-ph
Relating visual attention and learning in an online instructional physics module
Purdue University（普渡大学）
本研究通过分析视觉注意力和认知状态，探讨在线教学物理模块中学习效率的提升及注意力问题的影响。
2026-02-09 physics.ed-ph
Looking Beyond Content: Skill development for engineers
目前对工程教育改革的关注集中在帮助学生发展技能和适应性专业知识上。现象学的指导方针可以被理解为产生于一种新兴的思维和学习理论，这种理论建立在神经、认知和行为科学的基础上。我们概述了这个框架，并考虑它的一些影响的一个例子：开发一个更详细的理解使用数学建模物理情况的具体技能。这种方法为一些旨在帮助学生发展这种技能的最佳实践教学方法提供了理论基础，并为该领域的进一步研究提供了指导。
2008-02-20 physics.ed-ph
Active Learning reduces academic risk of students with non-formal reasoning skills. Evidence from an introductory physics massive course in a Chilean public university
我们提出的主动学习的试点计划，在智利公立大学的物理学导论实施的调查结果。该模型是基于研究，因为它认为适当的选择和活动的设计，与学生的推理能力的水平一致的文献综述。科学推理的水平与学生的成功呈正相关。通过与传统讲座后的对照组学生相比，我们观察到尚未掌握正式科学推理的学生的失败率显着降低。学生的这种配置文件是大多数，我们的结论是，实施主动学习是特别适合在发展中国家的背景下，高等教育的第一年。它符合学生的个人资料和典型的教室规模的特殊性，导致学习的改善和学术风险的减少，以及财务稳健。
2019-09-03 physics.ed-ph
Development of Scientific Skills via IYPT -- How does YPT participation lead to hard-skill development?
青年物理学家锦标赛（YPT）鼓励高中生沉浸在与真正的物理研究非常相似的探究过程中。通过对参加YPT的学生及其教师的问卷调查，我们调查了YPT准备活动对学生硬科学技能发展的贡献，以及与常规课程和其他活动的比较。
2022-12-18 physics.ed-ph
Interactive video tutorials for enhancing problem solving, reasoning, and meta-cognitive skills of introductory physics students
我们讨论了互动视频教程为基础的问题，以帮助入门物理学生学习有效的问题解决技巧的发展。视频教程在交互式环境中使用具体的例子提出解决问题的策略。他们迫使学生遵循系统的方法来解决问题，并要求学生解决子问题（研究指导的多项选择题），以显示他们在解决问题的每个阶段的理解水平。这些教程旨在根据需要在解决问题的每个阶段提供脚手架支持，并帮助学生将解决问题的过程视为获取知识和技能的机会，而不是“插上插头和chug”的苦差事。侧重于帮助学生首先学习定性分析问题，然后根据相关的物理原理计划解决方案，这对发展他们的推理能力是有用的。问题解决的反思阶段可以帮助学生发展元认知技能，因为他们必须专注于他们通过解决问题所学到的东西，以及它如何帮助他们扩展和组织知识。初步评估表明，大多数学生谁是无法解决的教程问题没有帮助可以解决类似的问题后，通过视频教程工作。目前正在进一步评估辅导学习者与对照组的有用技能发展情况。
2016-02-24 physics.ed-ph
Attending to lifelong learning skills through guided reflection in a physics class
本文介绍了一种工具，引导反射形式（GRF），这是用来促进基于模型的物理课程的反思。每周，学生完成一个指导性的反思，并从他们的导师收到反馈。这些活动旨在帮助学生更好地进行反思，培养他们可以在未来学习中应用的技能。我们分析了学生的反思：（1）提供对反思过程本身的洞察力，（2）描述学生反思中的共同主题。大多数学生能够使用GRF以有意义的方式反思他们的学习。此外，学生反思中的主题提供了对物理学生普遍面临的斗争的见解。我们详细讨论了GRF的设计，以便其他人可以使用它作为一种工具，以支持学生的反思。
2015-03-05 physics.ed-ph
Physics problems and instructional strategies for developing social networks in university classrooms
在本研究中，我们探讨了问题和教学策略在多大程度上影响社会凝聚力和互动的物理课堂信息寻求。在科金博智利大学教授的力学物理课程的三个部分进行了调查。每个部分每周都有一次问题解决会议，使用不同的良好和/或不良结构的问题（即，代数为基础的和开放式的问题分别），以及指导解决问题的会议的教学策略。数据收集网络的信息寻求和良好的物理学生的看法，在解决问题的会议。我们使用社会网络分析（SNA）来构建变量，同时进行研究。结果表明，教学和学习策略，以指导解决问题的结构良好和不良的问题产生不同程度的社会互动的同学，并在寻找信息的学习和解决问题的活动的显着水平。虽然指导解决问题的策略在网络连接方面存在显着差异，但结构良好和结构不良的物理问题预测了类似的社会活动水平。
2019-04-05 physics.ed-ph
Active Learning vs Traditional Lecturing in Introductory Mechanics: A Pooled Pass-Rate Benchmark Under Common Departmental Assessments from a Latin American Institutional Change Initiative
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa（墨西哥自治大学伊斯塔帕拉帕分校）
本研究比较了主动学习与传统讲授在初等力学课程中的效果，发现主动学习在通过率上表现更优，为教学方法改进提供了基准依据。
2026-01-30 physics.ed-ph
"Everyone is new to this": Student reflections on different aspects of online learning
本研究调查美国一所研究型大学学生对讲授式、主动学习式和实验物理远程课程的体验，提炼协作、评估与社区建设等启示，以指导未来课程设计。
2021-11-20 physics.ed-ph
Electronics lab instructors' approaches to troubleshooting instruction
在这项探索性的定性研究中，我们描述了教师的自我报告的做法，教学和评估学生的能力，以解决电子实验室课程。我们收集了来自18个机构的20名电子教师的采访音频数据，这些机构的规模，选择性和其他因素各不相同。除了描述参与者的教学实践，我们的特点，他们对电子故障排除的作用的看法，故障排除能力的重要性，更普遍的，以及它意味着什么，学生是称职的故障排除者。这项工作的一个主要发现是，虽然在我们的研究中几乎所有的教师都说，故障排除是学生在电子实验室课程的重要学习成果，只有一半的教师说，他们直接评估学生的故障排除能力。根据我们的研究结果，我们认为，有必要研究为基础的教学材料，出席认知和非认知方面的故障排除能力。我们还确定了几个领域，为今后的调查有关的电子实验室课程的故障排除指令。
2016-10-05 physics.ed-ph
Identifying Differences In Diagnostic Skills Between Physics Students: Developing A Rubric
专家解决问题的特点是不断评估他们的进展，以解决问题。专长的一个特点是自我诊断，其目标是详细阐述解决者的概念理解、知识组织或战略方法。“自我诊断任务”的目的是通过明确要求学生提出诊断作为审查他们的问题解决方案的活动的一部分，培养诊断行为。我们一直在调查如何介绍物理学生在这样的任务。开发一个强大的量规是必不可少的客观评价学生的自我诊断技能。我们讨论了一个评分标准，考虑到介绍物理学生的内容知识，以及分析，规划和演示技巧的发展。使用这个量规，我们发现评分者间的可靠性优于80%。这个题目可以很容易地适用于其他问题，这将在配套论文中讨论。
2016-03-10 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
Physics teaching assistants' views of different types of introductory problems: Challenge of perceiving the instructional benefits of context-rich and multiple-choice problems
给定一个物理场景，以不同方式呈现该场景的不同问题类型可以强调不同的教学目标。在这项调查中，我们研究了物理研究生助教（TA）的意见，不同类型的介绍性问题的基础上相同的问题场景的教学效益。在这里，我们报告了助教们对其中两种问题类型的看法，这两种问题类型被助教们认为是所有问题类型中最不有益的--丰富的上下文和多项选择格式。许多助教在这些问题类型上根本没有列出任何优点，尽管他们明确要求至少有一个优点。他们认为多项选择题几乎完全是高风险终结性评估的工具，而不是作为形成性评估工具的可能用途，例如，即使是在大课堂上也是一样。同样，助教们认为情境丰富的问题过于具有挑战性，不必要的罗嗦，太耗时，对学生没有好处。虽然助教的关注有明显的有效性和价值，设计良好的多项选择题作为形成性评估工具的好处是不容易被他们识别，也没有助教认识到与解决上下文丰富的问题相关的学习效益。鉴于多项选择和上下文丰富的问题可以用于积极参与和形成性评估在不同的教学环境，以满足不同的教学目标的强大的方式，缺乏热情，这些类型的问题对未来的TA专业发展计划的影响。
2019-07-01 physics.ed-ph
Identifying Differences in Diagnostic Skills between Physics Students: Students' Self-Diagnostic Performance Given Alternative Scaffolding
“自我诊断任务”的目的是通过明确要求学生提出诊断作为审查他们的问题解决方案的活动的一部分，培养诊断行为。我们一直在调查的程度，介绍物理学的学生可以诊断自己的错误时，明确要求这样做与不同级别的脚手架支持提供给他们。在我们的研究中，在一个介绍性的物理类有200多名学生，背诵类被分成三个不同的实验组，其中不同水平的指导提供了执行自我诊断活动。我们提出我们的调查结果，学生的表现远非完美。然而，三个实验组中支架的差异（即提供正确的解决方案和自我诊断规则）明显影响了最终的诊断。
2016-03-10 physics.ed-ph
Instructional Strategies that Foster Effective Problem-Solving
本章回顾物理问题解决专长研究，探讨促进有效问题解决的教学策略及教师专业发展面临的挑战。
2023-04-12 physics.ed-ph
From Cognitive Relief to Affective Engagement: An Empirical Comparison of AI Chatbots and Instructional Scaffolding in Physics Education
Leipzig University（莱比锡大学）；L3S Research Center, Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学L3S研究中心）；CAIMed – Lower Saxony Center for Artificial Intelligence and Causal Methods in Medicine（下萨克森州人工智能与因果医学方法中心）
本研究通过准实验比较AI聊天机器人与分层支架在物理教育中的效果，发现两者均降低认知负荷，且聊天机器人在情感维度上带来更全面的积极改善。
2025-08-08 physics.ed-ph
Teaching computational thinking to space science students
计算思维是空间科学毕业生的一项关键技能，他们必须应用高级问题解决技能来建模复杂系统，分析大数据集，并为关键任务空间系统开发控制软件。我们使用设计思维来描述我们的工作，以了解学生在学习这些技能时所面临的挑战。在都柏林大学学院的空间科学与技术硕士课程中，我们利用这一过程中的见解来制定新的教学策略，包括改进的评估规则，并通过促进协作编程技术的研讨会来支持。我们认为，研究生水平的空间科学课程发挥了宝贵的作用，在发展更先进的计算技能，早期职业空间科学家。
2022-05-09 physics.ed-ph
Enhancing Introductory Student Motivation with a Major-Managed Course Blog: A Pilot Study
提高动机和学习态度的物理入门课程是一个重要的，但困难的任务，可以通过类博客来实现。我们在入门课程中加入了一个由高年级物理学生开设的博客。使用科罗拉多州的学习态度科学调查（CLASS），定期在课堂上的调查，分析学生的博客评论，和教学后的采访，我们评估如何结合课堂教学的博客为学生提供了更好的相关性和信心感，并概述了未来使用这种策略的建议。
2011-08-08 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
Undergrad classroom cooperation and academic performance: Beneficial for real-world-like problems but detrimental for algebra-based problems
几十年来，学者们一直在研究教育背景下的合作及其成果。然而，我们对不同的教学策略如何影响合作与学习之间的关系缺乏全面的了解。在这里，我们研究了不同的教学策略如何导致不同的社会配置和他们的个人学业成绩的差异，在实验中与82名一年级学生从物理导论课程。令人惊讶的是，我们发现，积极寻找多个同行的信息的学生不太可能在结构良好（基于代数）的问题上取得良好的表现，而对于结构不良（类似现实世界）的问题，这种效果取决于学习环境的特点。此外，我们观察到，在病态和结构良好的问题上的良好表现对不同的社会网络配置做出了反应。在一个高度聚集的网络（其中包含冗余信息），学生表现出良好的结构问题比结构不良的问题。相比之下，学生访问网络结构洞（使访问更多样化的信息）执行不良结构的问题比良好的结构问题。最后，结构不良的问题可以促进创造性思维，只要教师指导解决过程，并激励学生参与这些问题所带来的适当的认知需求。我们的研究结果表明，教学和教学策略在合作学习中起着重要的作用，因此，实施合作学习方法的教育工作者必须伴随着适当的教学策略。
2020-03-11 cs.SI physics.ed-ph physics.soc-ph
Seeing the real world: Comparing learning from verification labs and traditional or enhanced lecture demonstrations
物理入门课程的教师经常使用实验室和演示来强调讲座和教科书中介绍的物理方程描述了现实世界中实际发生的事情。这些实验室和演示的表面特征和教学学习目标可能看起来非常相似（预测-观察-解释）。然而，物理教育研究发现，这些教学方法对学生的物理内容知识的影响非常不同，这些影响主要取决于几个教学特征。在本文中，我们通过比较验证实验室中的学习方法，传统的讲座演示和增强的讲座演示的细节来解开研究。我们讨论了可测量的不同的学习成果的可能机制，根据预测，认知负荷和参与的作用解剖的活动。我们使用这种特性来激励重新思考实验室的实验技能和信念的目标，而不是验证物理内容。
2019-05-31 physics.ed-ph
Bend it like dark matter!
暗物质是我们这个时代最有趣的科学之谜之一，为高中的物理教育提供了令人兴奋的教学机会。该主题可能会在课堂上吸引和激励学生，并允许解决粒子物理学标准模型的开放性问题。虽然暗物质的经验证据与物理课程的许多标准主题有很好的联系，但教师可能会发现在课堂上引入这个主题是一个挑战。在这篇文章中，我们提出了一种有趣的新方法来教授暗物质，使用果冻透镜作为引力透镜的教学类比。我们提供了一个简短的概述的历史暗物质的上下文我们的演示文稿和讨论的教学潜力，以及限制果冻透镜类比。
2020-10-28 physics.ed-ph
Analyzing Students Critical Thinking as a Basis for Developing Interactive Physics Multimedia with Generative Learning and Cognitive Conflict Strategies
Universitas Negeri Padang（帕当国立大学）
本研究通过调查125名学生的批判性思维水平，提出开发集成生成学习与认知冲突策略的交互式物理多媒体，以解决当前教学媒体静态化及学生批判性思维低下问题。
2025-10-24 physics.ed-ph
Assessing the Impact of Metacognitive Post-Reflection Exercises on Problem-Solving Skillfulness
我们研究了元认知反思对最近完成的工作的影响，以提高新学到的解决问题的技术的保留。学生们在完成问题后立即录制自己的视频，完成正在进行的问题解决策略图或问题分类练习，并填写详细的考试包装。我们使用经过验证的工具和期末考试问题的组合来评估学生解决问题的技能，期末考试问题使用针对解决问题的最佳实践的量规来评分。我们发现对照组和治疗组的评分分布之间存在微小但显著的差异。然而，使用治疗和力量概念量表（FCI）预测试分数作为预测因子的多元有序逻辑回归表明，后者更好地解释了这种差异。概念准备对解决问题技能的惊人影响表明了两件事：对概念理解不足的学生进行补救的重要性，以及在学生概念知识基础的背景下考虑解决问题干预的必要性。
2022-09-01 physics.ed-ph
Gaming the System: Video Games as a Theoretical Framework for Instructional Design
为了便于分析视频游戏作为学习系统和教学设计的游戏，我们提出了一个理论框架，从广泛的文献整合的想法。该框架从四个层面描述游戏，所有这些层面都具有相似的结构元素和动态：一个专注于即时解决问题和技能发展的微观层面游戏，一个专注于游戏世界体验和故事以及身份发展的宏观层面游戏，和两个元级游戏，专注于构建或修改游戏以及围绕游戏的社交互动。每一层都将游戏玩法作为一个共同的游戏，游戏和玩家的构建，并包含三个动态反馈回路：探索性学习回路，内在动机回路和身份回路。
2014-01-27 cs.CY physics.ed-ph
On the need to enhance physical insight via mathematical skills
越来越多的人听到这样的教学建议：花更多的时间在“问题的物理学”上，这样学生就能获得更多的物理洞察力，培养更强的直觉，这在思考物理问题时非常有帮助。基于这类理由，数学技能，如计算惯性矩、质心或质量分布的引力场，以及电荷分布的电场的能力，被认为是“分散注意力的数学”，因此受到的关注较少。我们认为：a）这种方法在处理旋转动力学问题时会对学生的推理产生负面影响，旋转动力学是一个高度非直观的主题，即使是教师也可能无法提供正确的答案，（b）让学生接触数学推理和广泛的计算技术，以获得不同质量分布的转动惯量，将使学生对这一主题更加熟悉。旋转动力学，从而提高他们的物理洞察力的主题。
2007-08-01 physics.ed-ph
Centripetal Acceleration: Often Forgotten or Misinterpreted
加速度是物理学中的一个基本概念，在各级力学中都有教授。在这里，我们讨论了一些挑战，有效地教这个概念时，沿其移动的物体的路径有一个曲率和向心加速度存在。我们讨论的例子说明，物理教师和学生都很难与这个概念。我们的结论与教学策略，可以帮助学生与这个具有挑战性的概念。
2016-02-20 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
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
The Harvard Science Research Mentoring Program
在过去的十年里，为高中生提供真实研究经验的辅导项目激增。这些项目让学生接触到一线研究，使他们具备基本的研究技能（包括编码技能），并向他们介绍科学家的榜样。这些项目的导师从本科生到教职员工不等。在这里，我描述了哈佛大学科学研究导师计划（SRMP）的成立和头两年的运作。该计划专门招募高级研究生和博士后学者担任导师。通过在很长一段时间内（9月至5月）指导高中生，早期职业科学家获得了指导学生所需技能的实践经验|这些技能通常是他们在未来的学术职位上所需要的，但学术机构很少教授。最后，我邀请现有的和潜在的SRMP的主任加入全球SPHERE网络，通过该网络，世界各地的SRMP主任可以分享他们的经验，最佳实践和问题。
2020-02-11 astro-ph.IM physics.ed-ph
Effects of Home Resources and School Environment on Eighth-Grade Mathematics Achievement in Taiwan
在过去的几十年里，研究者们对家庭资源、学校环境与学生数学成绩之间的关系进行了大量的研究。他们中的许多人认为，丰富的家庭学习资源与较高的平均学业成绩有关。亦有意见认为家庭背景与学习环境息息相关，因而影响学生的成绩。因此，本研究假设，拥有更多家庭资源的学生将比拥有较少资源的学生表现得更好，并且拥有更多社会经济背景的学生，位于高收入社区，拥有更多教学资源的学校将有更好的数学表现。本研究以台湾地区八年级学生为研究对象，探讨学生数学成就的差异性，并探讨学生与学校层级差异对数学成就的影响。
2017-12-31 cs.CY physics.ed-ph
