Exploring the experiences of undergraduate physics students taking a 'Teaching Physics in School' module and the effects on their intentions to become a secondary physics teacher
本文研究英国大学物理本科生通过中学教学模块体验，采用现实工作预览法，发现向儿童解释物理概念困难及需使学校物理有趣，影响其成为中学物理教师的意向。
2023-11-10 physics.ed-ph
Teaching labs for blind students: equipment to measure standing waves on a string
我们设计了一个物理教学实验室的经验，盲人学生测量波长的驻波的字符串。我们的调整包括修改驻波波长的确定，这通常是通过视觉检查的节点和波腹，使用吉他拾音器产生的音量在不同的点沿字符串。这使得我们大学的一名盲人学生能够作为他们的同学同时参加与标准工程课程的波浪单元相对应的实验室课程。
2021-05-28 physics.ed-ph physics.pop-ph
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
Grading Practices and Considerations of Graduate Students at the Beginning of their Teaching Assignment
研究表明，专家式的解决问题的方法可以通过鼓励学生解释他们的思维过程和遵循规定的解决问题的策略来促进。由于评分传达了教师的期望，助教的评分决定在形成学生解决物理问题的方法中起着至关重要的作用。我们调查了43名研究生助教（TA）的评分做法和考虑因素。助教们被要求对一组特别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，在测验的情况下，大多数的TA注意到，但没有等级的解决方案的功能，促进专家般的方法来解决问题。此外，助教在测验和家庭作业方面的评分不同，部分原因是他们如何考虑测验中的时间限制。我们的研究结果可以为助教的专业发展计划提供信息。
2016-01-11 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
Teaching labs for blind students: equipment to measure the inertia of simple objects
本文解释和说明了一个实验室的设计经验，盲人学生测量简单的物体的惯性，在这种情况下，它的对称轴周围的圆盘。我们的适应包括修改数据收集过程，我们使用开源电子平台将视觉信号转换为声学信号。这使得我们大学的一名盲人学生能够与他们的同学同时参加与标准工程课程力学单元相对应的实验室课程。
2023-01-17 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 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
Rethinking Tools for Training Teaching Assistants
对问题进行分类的能力是衡量某个领域的专业知识的一个标准。为了帮助学生有效地学习，教师和助教（TA）应该有教学内容的知识。他们必须意识到他们所教授的学生的先验知识，从学生的角度考虑问题的难度，并在学生已经知道的基础上设计教学。在这里，我们讨论的响应研究生参加了TA培训课程的分类任务，他们被要求组的问题的基础上，首先从自己的角度来看，解决方案的相似性，后来从物理学导论学生的角度。许多研究生对入门物理问题进行了专家般的分类。然而，当被要求从入门学生的角度对同样的问题进行分类时，许多研究生表示沮丧，声称这项任务是不可能的，毫无意义，与他们的TA职责无关。我们将讨论如何分类可以是一个有用的工具，脚手架和提高教学内容的教学助理和教师的知识。
2016-02-20 physics.ed-ph
Teachers are from Heaven, Students are from Hell - True or False?
长期以来，研究人员一直试图将人格类型与教学和学习风格联系起来。Myers Briggs Type Indicator（MBTI）的心理学理论可以帮助大学教师接受多样化的教学方法。本文对大学生和大学生的人格特征作了一些论断。这些特点可以为个别学生创造和谐或不和谐，这取决于他们的学习方法是否与教师的教学方法相匹配。虽然有些教学策略对整个班级都是有用的，但学生的差异使得这些策略多样化是必要的。
2015-07-24 physics.ed-ph
Applying a Chemical Structure Teaching Method in the Pharmaceutical Analysis Curriculum to Improve Student Engagement and Learning
药物分析作为化学、化工和制药工程专业的核心课程，其知识面广、内容深，教学负担大。本课程介绍了100多种药物分析方法。因此，这个问题对学生和讲师都是一个很大的挑战。为了应对这些挑战，我们根据长期的教学经验，开发了一种新的化学结构教学方法。实践表明，CST教学法能有效地同时减轻学生和教师的压力。以问卷的形式进行了关于提高学生学习兴趣的调查。CST的结果还表明，它可以帮助他们形成独立学习者的批判性思维和逻辑思维能力，激励他们与同伴和讲师讨论，并最终提高平均成绩。此外，CST可以是有益的讲师谁教其他相关课程的化学或制药工程，以提高教学效果，如有机化学，光谱分析，药物合成和药物化学。从认知的角度来看，CST模式还可以帮助学生养成终身学习的习惯和主动学习的能力。
2022-09-19 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
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
Interactions between teaching assistants and students boost engagement in physics labs
通过在课堂上的观察助教（TA）和学生在实验室部分的一个大型物理入门课程，我们研究TA的行为可以用来预测学生的参与，反过来，这种参与如何与学习。对于助教，我们记录数据，以确定他们如何坚持和提供课程计划，以及他们如何在实验室与学生互动。对于学生，我们使用观察来记录学生的参与程度，并通过实验技能的前测和后测来衡量学习情况。我们发现，助教与学生互动的频率，特别是由助教发起的互动，是学生参与度的一个积极和重要的预测因素。有趣的是，互动的长度与学生的参与度没有显着相关性。此外，我们发现，学生参与是一个更好的预测后测试的表现比前测试成绩。这些结果揭示了学生学习如何进行探究的方式，并表明，通过积极主动地吸引学生，助教可能会对学生的参与产生积极的影响，从而在实验室中学习。
2014-07-18 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
Teaching Electrical Model of Power Transformers to Undergraduate Students: Magnetic Circuit Approach
本文介绍了一种用磁路统一讲授电力Transformers电气模型的方法。解释电力Transformers电气模型的常用方法是一种混合方法，其中使用磁路来解释串联电感的存在。然而，分流电感和电阻的存在下，在模型中解释使用替代方法。相反，本文解释了如何串联和并联元件可以描述使用磁路。此外，三个现实世界的例子和Matlab/Simulink的结果，以证明如何提出的解释可以用来描述在现实世界中的应用的电力Transformers的响应。
2021-03-29 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 role of natural language in understanding the universe: a teaching-learning sequence for high school students
本研究提出面向高中生的教学-学习序列，利用自然语言和辩论促进引力物理理解，弥合学生科学形象与科学本身差距，并引导其走向STEM。
2025-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Classroom as a Microcosm: Teaching Culturally Diverse Students
二十一世纪是不同种族、民族、文化、宗教和习俗相遇的世纪。在21世纪，人类越来越多地受到各种影响，这些影响在人类社会生活的整个领域，包括教育领域，都留下了痕迹。鉴于教育系统在形成身心健康的社区方面发挥着关键作用之一，因此分析由文化多样性学生组成的课堂现象非常重要。
2021-01-01 physics.ed-ph
Secondary Analysis of Teaching Methods in Introductory Physics: a 50k-Student Study
物理教育研究者已经开发了许多基于证据的教学策略来促进物理学生的概念学习。这些策略历来都是使用诸如力量概念量表（FCI）和力量和运动概念评估（FMCE）等评估进行测试的。我们对1995年至2014年期间发表的FCI和FMCE数据进行了审查和分析。我们证实了先前的研究结果，即互动参与教学技术比传统的基于讲座的教学更有可能产生高的学生学习收益。我们还建立了互动参与教学工程在许多环境中，包括学生的高和低水平的先验知识，文科和研究型大学，以及小班和大班。
2016-10-07 physics.ed-ph
Exploring Pedagogical Content Knowledge of Physics Instructors and Teaching Assistants Using the Force Concept Inventory
力概念量表（FCI）已被广泛用于评估学生的理解介绍力学概念的各种教育工作者和物理教育研究人员。这种广泛使用的一个原因是，FCI上的许多项目都有很强的干扰物选择，对应于学生在力学方面的替代概念。如果教师不了解物理导论学生的共同替代概念，并在教学设计中明确考虑学生的初始知识状态，则教学不太可能有效。在这里，我们讨论的研究涉及FCI评估教学内容的知识，教师和教学助理（TA）的不同教学经验。对于FCI上的每一个项目，教师和助教被要求识别物理入门学生最常见的错误答案选择。我们还与几位教师单独讨论了这些反应。然后，我们使用FCI的前测和后测数据，从一个大的人口（约900）的入门物理学生，以评估物理教师和助教的教学内容的知识。我们发现，虽然物理教师和助教，平均而言，表现优于随机猜测在确定入门学生的困难与FCI内容，他们没有确定许多常见的困难，入门物理学生，即使在传统的教学。此外，正确识别学生困难的能力与物理教师的教学经验无关。
2013-07-26 physics.ed-ph
Teaching assistants' performance at identifying common introductory student difficulties revealed by the conceptual survey of electricity and magnetism
我们讨论的研究涉及的概念调查的电和磁（CSEM），以评估教学内容的教学助理（TA）的知识的一个方面：知识的介绍学生的交替概念的电和磁所揭示的CSEM。对于CSEM上的每个项目，要求助教（1）识别物理入门学生最常见的错误答案选择，（2）预测在后测试中正确回答问题的学生的百分比。然后，我们使用CSEM后测试数据，从大约400介绍物理学生（在原始文件中提供描述CSEM），以评估在何种程度上的TA能够识别的替代概念的介绍学生有关的电和磁。此外，我们还对至少有两个学期的复习课教学经验的助教进行了有声思维访谈，以探讨他们对这一任务的理解。我们发现，助教们很难从学生的角度来考虑问题的难度，他们往往低估了问题的难度。此外，助教们经常认为某些错误的答案在入门学生中很常见，而事实上这些答案并不常见。
2020-06-26 physics.ed-ph
Teaching quantum information science to high-school and early undergraduate students
我们提出了一个简单的，可访问的，但严格的推广/教育计划集中在量子信息科学和技术的高中和早期的本科生。该计划允许学生使用量子线路和算法进行有意义的动手计算，而不需要高等数学的知识。结合纸笔练习和IBM Q模拟，帮助学生理解量子门和电路的结构，以及叠加、纠缠和量子力学测量的原理。
2020-08-08 physics.ed-ph physics.pop-ph quant-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
Teaching Undergraduate Students to Think Like Real-World Systems Engineers: A Technology-Based Hybrid Learning Approach
James Watt School of Engineering, University of Glasgow（格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院）
在过去五年中，在一个工程模块中尝试了一种混合教学方法，该方法依赖于将项目为基础的学习与团队为基础的学习相结合。我们的动机是让学生接触真实世界的真实工程问题，并引导他们远离经典的“银行”方法，以期通过更深入和更协作的学习来发展他们的系统工程技能。我们的第三年模块被称为团队设计和项目技能，涉及320名学生分成小组开发智能电子系统。我们揭示了模块设计的细节，并讨论了我们的教学方法的有效性，通过分析学生成绩在过去的五年中，以及从68名学生完成的调查数据。64%的受访学生认为该模块有助于拓宽他们在电子系统设计方面的视野。此外，84%的人认为这个模块是他们学位课程中有价值的组成部分。在工程课程中采用这种方法使学生能够整合控制系统、图像处理、嵌入式系统、传感器以及团队合作、决策、故障排除和项目规划等领域的知识。
2021-11-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Teaching Quantum Formalism and Postulates to First-Year Undergraduates
本文提出一种仅需向量点积基础的量子形式体系与公设教学法，可让一年级本科生甚至高中生提前掌握 Dirac 符号和量子力学核心公设，以服务量子科技人才培养。
2024-12-02 physics.ed-ph quant-ph
Exploring Pedagogical Content Knowledge of Teaching Assistants Using the Test of Understanding Graphs in Kinematics
运动学图形理解测验（英语：Test of Understanding Graphs in Kinetics，缩写：TUG-K）是Beichner在1994年开发的一个多项选择测验，用来评估学生对运动学图形的理解。TUG-K上的许多项目都有很强的干扰项选择，这与学生在运动学图形方面的常见困难相对应。如果教师不了解物理导论学生的共同困难，并在教学设计中明确考虑到这些困难，那么教学就不可能是有效的。我们评估的教学内容的知识，一年级的物理研究生参加了教学助理（TA）培训课程的主题所涵盖的TUG-K。特别是，对于TUG-K上的每个项目，研究生被要求识别他们认为最常被物理学入门学生选择的错误答案，如果他们在相关概念的指导后不知道正确答案。我们使用的研究生数据和数据从Beichner的原始文件介绍物理学的学生，以评估相关的教学内容的知识（PCK）的研究生。我们发现，虽然研究生，平均而言，表现优于随机猜测，在确定介绍学生的困难上的TUG-K，他们没有确定许多常见的困难，介绍学生有图形的运动学，即使在传统的教学。此外，我们发现，研究生的能力，以确定的困难，介绍学生是依赖于上下文。
2013-07-26 physics.ed-ph
Differences in the attitudes and beliefs about science of students in the physics-mathematics and life sciences areas and their impact on teaching
本研究使用CLASS工具比较了物理与生命科学学生在大学初期的科学态度和信念，发现生命科学学生在解决问题时更倾向新手型行为，并探讨了差异原因及教学影响。
2025-01-31 physics.ed-ph
Preparing graduate students to be educators
我们提出了两个方案，解决需要更好地准备研究生作为专业物理学家的角色，特别是在教学和教育研究领域。这两个程序，准备未来的物理学家（PFP）和一门课程，教学和学习物理，旨在相互支持，解决这些更广泛的研究生角色，并支持物理教育研究领域的发展。虽然是自愿的，但PFP吸引了两个大型研究机构中大约一半的物理学研究生的参与。与全国比例相比，这些学生对未来担任教育工作者的兴趣大约是全国学生的两倍。虽然只有不到五分之一的受访者表示教育受到物理研究界的重视，但超过90%的受访者表示有意将物理教育的研究成果纳入未来的教学中。与协同程序，教与学物理的经验表明，它是可以复制的程序在不同的机构，包括提高学生掌握物理，培养学生的兴趣，教育和教学，并从事学生在物理教育的研究项目启动早期的成功。除了介绍这些程序，我们确定了一些关键的功能，有助于他们的成功。
2006-09-01 physics.ed-ph
Effectiveness of flip teaching on engineering students' performance in the physics lab
近年来，翻转教学（FT）教学模式在高等教育中的逐步引入速度加快。FT方法似乎特别适合实验室实践课程：在实验室课程之前，学生会获得解释理论内容和实验程序的文档和视频。如果事先学习了这些材料，练习课可以专门用于讨论、澄清和实际应用所获得的知识。本文介绍了FT教学法应用于理工科物理和电学两门学科的实验室实习对学生学习成绩的影响。这些科目的实验室和最终成绩进行了比较，在连续四年。所有四年的特点是非常相似的，除了传统的教学方法（TM）在两个使用，而FT在其他两个应用。统计分析表明，学生的学业成绩在两个科目下的FT比那些获得TM，并在统计上的差异显着。
2020-01-14 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
Teaching Problem Solving in Undergraduate Physics Courses: An Endorsement for Deliberate Practice
本研究探讨了显式问题解决框架结合刻意练习对本科生物理问题解决方法的影响，发现该方法比传统重复练习更能使学生表现出与专家一致的行为，建议将其纳入物理课程。
2025-08-11 physics.ed-ph
Investigation of the effectiveness of applying ChatGPT in Dialogic Teaching Using Electroencephalography
Shaanxi Normal University（陕西师范大学）；Central China Normal University（华中师范大学）
本研究通过34名本科生的对比实验和脑电图数据，发现ChatGPT在对话式教学中虽能促进认知活动和知识基础建立，但在知识迁移与创造力培养上不如人类教师，建议将其与传统教师协同使用以提升教学质量。
2024-06-11 cs.AI cs.CY physics.ed-ph
Teaching Reform and Exploration on Object-Oriented Programming
本文针对面向对象程序设计教学中存在的问题，从课程、理论与实践环节提出改革思路，并通过实践验证其能提升学生理解、实践与创新能力。
2025-02-07 cs.CY physics.ed-ph
Teaching Quantum Computing to High School Students
本研究介绍了一门面向15-18岁高中生的试点成功的量子计算课程，通过交互式习题、模拟实验等主动学习方式衔接科普与本科高阶内容，且以开源许可免费开放。
2020-04-15 physics.ed-ph quant-ph
Proposed Framework for complete analysis when teaching Regression in Supervised Machine Learning
对于学生和教师来说，将不同的回归概念拼凑起来以连贯地执行完整的数据分析可能是一项挑战。我建议使用一个框架来加强监督机器学习中回归的详细步骤，并在整个课程中重申。这是基于过去的文献支持重复和系统的教学。这也可以缩小新手和专家在向中小学生教授这些概念方面存在的适用和明显的教育差距。
2022-10-16 physics.ed-ph
Learning difficulties among students when applying Ampère-Maxwell's law and its implications for teaching
本研究通过问卷与访谈考察物理专业学生应用安培-麦克斯韦定律的困难，发现其主要问题在于适用范围、位移电流及磁场环量与时变电场关系。
2024-04-10 physics.ed-ph
Teaching the Einsteinian gravity paradigm
虽然牛顿引力是当前地球物理勘探的适当模型，但基于自由降落和弯曲时间之间联系的爱因斯坦引力已经取代牛顿引力成为我们对宇宙的最佳理解。爱因斯坦引力是GPS导航的基础，也是大地测量学的有用工具。爱因斯坦第一项目是开创性的新课程材料，旨在教学生，从11岁以上，爱因斯坦的重力范式。通过开发模型，类比和课堂活动为基础的学习，我们发现，学生着迷，很容易应付的概念，成年人，灌输欧几里得-牛顿的概念，发现困难和混乱。本文回顾了爱因斯坦第一计划，它的方法和结果的研究与学生。我们发现，大多数学生表现出改善的概念理解和改善的态度，物理和女生谁进入程序的分数低于男生，提高他们的表现是与男生的水平。
2017-03-01 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
Engaged pedagogy: An Innovative method to Teach Physics
大多数科学课程，特别是物理课程，都是通过传统的教学方法进行的。更具体地说，在传统的站立和交付讲座，信息是从教师单方面传递给学生，因此学生只是被动的参与者。最近的研究表明，传统的讲座效率低下，甚至不能帮助学生理解关键概念或培养批判性思维技能。马祖尔将传统的讲座描述为教师的教学幻觉，以及学习者的学习幻觉。然而，可以支持学生更有效地学习物理，以及发展批判性和定量思维能力的方法之一是数学教学法。互动教学法是一种新型的互动教学方法，是物理教学成功的载体。此外，提出了技术对拟议的教学途径的影响。
2020-06-03 physics.ed-ph
A simple but efficient concept of blended teaching of mathematics for engineering students during the COVID-19 pandemic
我们提出了一个简单但有效的概念，用于实现数学及其在理论力学中的应用的混合教学，该概念在COVID-19大流行期间在意大利特伦托大学构思，测试和实施。这个概念预见了传统的黑板讲座，减少了讲堂中的学生人数，而相同的讲座同时通过高质量的低带宽在线流媒体提供给其余的学生。基于我们的第一个假设，传统的黑板讲座，包括手势和面部表情的教授，仍然是一个非常有效的和高度赞赏的教学手段，本文故意不想提出一个新的教学概念，如何教数学，而是提出了一个技术概念，即如何在疫情期间保持传统黑板授课的质量，以及如何让学生获得这些知识。在家里通过在线流媒体与足够的音频和视频质量在低互联网带宽。第二个假设是，数学教学是一个动态的创造性过程，需要学生在演讲厅作为观众的物理存在，以便教授可以根据他/她对学生注意力水平和面部表情的感知即时微调讲座的演变。本文的第三个假设是，学生需要有可能与其他人进行个人互动。我们报告了必要的硬件、软件和物流，以及特伦托大学土木和环境工程专业学生对拟议混合讲座的看法，与传统讲座相比，也与疫情开始时作为紧急措施所需的纯在线讲座相比。
2021-02-02 math.HO physics.ed-ph
An Empirical Study of Teaching Methodologies and Learning Outcomes for Online and in-class Networking Course Sections
为了提高学生的学习，我们展示了一个实验研究，分析学生的学习成果，在网上和课堂上的部分的核心数据通信课程的本科信息科学与技术（IST）部门在乔治梅森大学（GMU）。在这项研究中，学生的表现是根据课程评估。这包括家庭和实验室作业，基于技能的评估，以及课程所有4个部分的传统期中考试。所有部分都有类似的内容，评估计划和教学方法。在我们的研究中，学生的人口统计数据，如考试类型和位置偏好，可能会在他们的学习过程中发挥重要作用。我们必须从学习管理系统（LMS），黑板（BB）学习收集大量的数据，以比较和研究几个评估结果的所有学生在各自的部门和其他部门的学生之间的结果。然后，我们试图了解人口统计学是否有任何影响学生的表现，通过关联个别学生的调查反应，他/她在课堂上的表现。截至学期中期的数值结果揭示了学生在在线和面对面（F2 F）部分的成功显着的见解。
2017-11-15 cs.CY physics.ed-ph stat.AP
Teaching quantum computing to computer science students: Review of a hands-on quantum circuit simulation practical
本研究通过动手实践帮助计算机科学学生深入理解量子计算的基本概念和模拟方法。
2025-11-21 cs.ET math.QA physics.ed-ph
Developing signal processing skills: A proposal for the teaching of filters
本文提出基于 Bloom 分类法的四级滤波器教学评价框架，并通过10名学生在限时条件下使用 MATLAB 分析优化滤波过程，验证其可促进不同学习风格学生的深入理解。
2025-09-29 physics.ed-ph
The challenges of changing teaching assistants' grading practices: Requiring students to show evidence of understanding
在大型研究型大学中，助教通常负责物理导论课程的评分。他们的评分实践可以塑造学生解决问题和学习的方法。物理教育研究建议采取评分的做法，鼓励学生通过解释解决问题的过程来提供理解的证据。然而，助教可能不一定以鼓励学生在他们的解决方案中提供理解证据的方式评分。在为期一个学期的TA专业发展课程的背景下，我们调查是否鼓励TA使用适当的权重解决问题的过程中，并让他们反映使用这样一个标题提示TA的好处，以证明学生的解决方案的理解。我们研究了助教如何评分的现实学生的解决方案，介绍物理问题之前，他们提供了一个标题，是否助教使用标题的意图，他们是否在评分类似的解决方案是一致的，以及如何TA的评分标准改变后，讨论了一个精心设计的标题的好处。我们发现，许多助教通常适用的题目一致时，评分类似的学生的解决方案，但并不要求学生提供理解的证据。助教的书面回应、课堂讨论和个别访谈表明，本研究中涉及评分规则的教学活动不足以改变他们的评分做法。访谈和课堂讨论表明，帮助助教重视一个适当加权解决问题的过程可能是具有挑战性的，部分原因是助教过去的教育经验和部门的背景。
2021-02-15 physics.ed-ph
Exploring one aspect of pedagogical content knowledge of teaching assistants using the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism
教学是不可能是有效的，如果教师不知道的共同替代概念的物理导论学生，并明确考虑到共同的学生在他们的教学设计的困难。在这里，我们讨论的研究涉及的概念调查的电和磁（CSEM），以评估一个方面的教学内容的知识的教学助理（TA）：知识的介绍学生的替代概念的电和磁所揭示的CSEM。对于CSEM上的每一个项目，要求助教识别物理入门学生选择的最常见的错误答案，如果他们在传统教学后不知道正确答案。然后，我们使用介绍性学生CSEM后测试数据，以评估在何种程度上TA能够确定最常见的替代概念的介绍性学生在每个问题上的CSEM。我们发现，助教们在试图找出学生共同的困难时是深思熟虑的，他们喜欢以这种方式了解学生的困难。然而，他们努力找出传统教学后入门学生的许多常见困难。我们讨论了具体的替代概念，坚持传统的教学后，在何种程度上，TA能够识别他们，并从有声思维采访TA提供了宝贵的信息，为什么TA有时选择某些替代概念作为最常见的，而是非常罕见的入门学生。我们还讨论了如何在专业发展计划中使用的任务，如本研究中使用的任务，以产生富有成效的讨论，了解学生的替代概念的重要性，以帮助学生学习。
2020-06-26 physics.ed-ph
Teaching statistical physics by thinking about models and algorithms
我们讨论了几种方法来说明统计和热物理的基本概念，考虑各种模型和算法。我们强调用物理上准确的模型来代替学生不完整的心理图像的重要性。在某些情况下，讨论算法的结果或模型的行为就足够了，而不是让学生编写程序。
2007-12-20 physics.ed-ph
Teaching Quantum Interpretations: Revisiting the goals and practices of introductory quantum physics courses
大多数量子物理学入门教师都会同意，将学生从经典思维过渡到量子思维是一个重要的学习目标，但可能不同意是否或如何实现这一目标。虽然（也许是因为）物理学家长期以来一直在争论量子理论的物理解释，但许多教师选择避免强调解释性主题;或者他们在课堂上讨论科学家的观点，但不充分关注学生的解释。在这种综合和扩展以前的工作，我们证明：（1）教师在他们的方法来教学解释的主题不同;（2）不同的教学方法对学生的思维有不同的影响;（3）当学生的解释去无人看管，他们往往会发展自己的（有时科学上不可取的）观点。我们在这里介绍一个新的现代物理课程，明确出席学生的解释，并提供基于证据的论点，这样做可以帮助他们发展更一致的量子现象的解释，更复杂的不确定性的观点，并在量子物理学更大的兴趣。
2015-01-31 physics.ed-ph
Physics postgraduate teaching assistants' grading approaches: Conflicting goals and practices
评分可以塑造学生的学习和鼓励使用有效的解决问题的做法。教学助理（TA）通常负责学生的解决方案评分和提供反馈，因此，他们的评分的看法可能会影响物理课堂的评分实践。了解助教对评分的看法对课程开发人员以及对改进评分实践感兴趣的专业发展领导者来说是有用的。为了确定助教的评分的看法，我们使用了一个数据收集工具，旨在引起助教的考虑时，评分的决定，以及引起他们的既定目标和实际的评分做法之间可能存在的冲突。该工具的目的是阐明助教的态度，以研究为基础的评分的做法，促进有效的解决问题的方法。助教首先被要求陈述他们的总体评分目标。然后，助教在模拟环境中对学生的解决方案进行评分，同时解释和讨论他们的基本考虑。数据收集工具在助教的第一个研究生教学任命开始时进行管理，并在一个学期的教学经验后再次进行管理。我们发现，几乎所有的助教都说评分的目的是形成性的，即，评分应鼓励学生从错误中吸取教训，并将学生常见的困难告知教师。然而，当在模拟环境中做出评分决定时，大多数助教的评分考虑集中在正确性上，他们没有以鼓励使用有效解决问题方法的方式分配分数。在一个学期的教学经验中，助教对评分的看法没有明显变化。
2020-05-18 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
Student networks on online teaching due to COVID-19: Academic effects of strong friendship ties and perceived academic prestige in physics and mathematics courses
学生之间的合作是知识积累和能力发展的基础。尽管如此，学生合作的有效性取决于这些互动在何种程度上发生在有利于承诺，信任和决策的条件下。卫生状况和向远程教学的过渡为合作增加了新的挑战，因为学生的互动是通过信息和通信技术（信通技术）进行的。在这项研究中，我们探讨了不同的合作关系的物理和数学的有效性，从位于智利南部的农村和城市地区的两所学校的中学生的样本。我们使用社会网络分析（SNA）来绘制学生的友谊关系，学术声望和两门课程的合作。后来我们将合作网络与友谊和学术声望结合起来，在课程中区分强与弱的友谊工作关系，以及那些享有或没有学术声望的学生。多元线性回归模型显示，平均而言，合作对成绩的积极影响。然而，当隔离合作类型的影响时，只有那些表现出更强友谊关系的人才能观察到积极的影响。此外，我们发现两门课程的社交网络及其对成绩的影响存在差异，这可能是由于它们的教学性质。有了这些结果，我们有助于文学的合作及其有效性的基础上，学生的关系的性质，并倡导教学设计的重要性，在培养适当的动机和指导方针，在课堂上的建设性合作。
2021-09-13 physics.ed-ph physics.soc-ph
Graduate teaching assistants use different criteria when grading introductory physics vs. quantum mechanics problems
物理研究生助教（TA）通常负责评分。物理教育研究表明，将证明问题解决过程的责任放在学生身上的评分做法可以帮助他们发展解决问题的技能和学习物理。然而，助教们可能还没有制定出有效的评分方法，他们可能会对入门课程和高级课程中的学生解决方案进行不同的评分。在助教专业发展课程的背景下，我们要求助教对学生的入门物理和量子力学问题的解决方案进行评分，并解释为什么他们的评分方法在这两种情况下是不同的或相似的。助教在QM情境中期望和奖励推理的频率更高。我们的研究结果表明，这些差异可能至少部分是由于助教没有意识到，分级可以作为一种形成性评估工具，也没有考虑从物理入门学生的角度来看，物理入门问题的难度。
2017-01-05 physics.ed-ph
Teaching quantum information technologies and a practical module for online and offline undergraduate students
《量子信息技术与应用模块》是上海交通大学面向工科类本科生开设的一门新课程。我们为量子计算开发了一个全面的课程，涵盖了量子硬件，量子算法和应用。量子计算方法主要包括通用数字量子计算、模拟量子计算和针对噪声中尺度量子技术的混合量子-经典变分量子计算。此外，我们还设置了一个实践模块，使学生更接近实际行业的需求。学生们将组成一个三人小组，使用任何量子方法来解决优化，金融，机器学习，化学和生物学等领域的问题。此外，这门课程被选为交通全球虚拟课堂计划，因此它是开放给全球学生在环太平洋大学协会在同一时间与离线学生，在一个专门更新的教室。本课程在课程开发、实践模块设置和混合学习等方面的努力使其成为量子科学与技术教育的一个很好的案例研究。
2021-12-13 physics.ed-ph quant-ph
Particle Builder A Board Game for the Teaching of the Standard Model of Particle Physics at a Secondary Level
Australian National University（澳大利亚国立大学）；Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation（联邦科学与工业研究组织）
Particle Builder是一款用于中学水平粒子物理标准模型教学的棋盘游戏，通过互动方式提升学生对粒子物理知识的理解和学习兴趣。
2025-11-26 physics.ed-ph
