Transforming student learning with classroom communication systems
自1993年以来，马萨诸塞大学物理教育研究小组（UMPERG）开发了课程和教学技术与课堂交流系统（CCS）的使用，并研究了基于CCS的教学的有效性。本公告描述了CCS如何影响“互动教学法”并从根本上改变学习过程。它包括从十年经验中吸取的教训中提出的建议。
2005-08-18 physics.ed-ph
A.V. Usova's Contribution to the Field of Concept Learning in Physics Classroom
A. V.乌索娃（1921-2014）一直是俄罗斯物理教育的领军人物之一。她的物理概念形成理论形成于20世纪70年代和80年代，直接影响了20世纪和21世纪的物理教育进程。多年来，有很多关于概念形成的理论。她的工作有助于我们理解概念形成（学习，教学）和当代物理学习过程。她独立于西方研究者，对概念形成问题提出了自己的独到见解。她也许是俄罗斯概念学习领域最重要的教育理论家。乌索娃向物理教师提出了概念形成的模式，描述了：物理课堂概念学习的方法，物理教学中概念形成成功的条件;复杂科学概念形成的结构（概念形成的阶段），跨学科教学对科学概念形成的影响，物理概念形成的标准和层次，概念形成质量分析的方法和技巧，教育观察和实验在科学概念形成中的作用，复杂物理概念“功”和“能”的方法论形成。本文论述了历史上的A. V. Usova的贡献审查和后Usova方法提出的问题。
2018-08-14 physics.ed-ph
Bringing the second quantum revolution into high school
本论文的目的是弥合物理学研究世界和当代量子物理学中学教育之间的差距。我们促进了量子物理研究人员，高中物理教师和学生形成的生成性学习环境的创建。其结果是制定了量子物理学核心思想（量子态、叠加和测量）的教学方法，用于设计和实施普通高中课程的教学活动。
2022-06-30 physics.ed-ph
A Century of Light-Bending Measurements: Bringing Solar Eclipses into the Classroom
1919年，爱丁顿和戴森领导了两个著名的探险队，测量日全食期间光线的弯曲。这一努力的结果导致了爱因斯坦的广义相对论的第一次实验证实，并有助于创造其独特和持久的声誉。从那时起，世界各地都进行了类似的实验，证实了广义相对论的预言。后来，无线电干涉测量术的发展提供了一种更精确的方法来测量引力偏转。我们相信，在一个多世纪之后，由太阳引力引起的星光偏转仍然是向高中生介绍广义相对论及其效应的一种简单而直观的方式。为此，我们收集了从1919年到2017年的八次日食期间的测量数据，并创建了一个同质值的单一数据集。与整个数据集一起，本文为学生提供了一个可能的小组活动的蓝图，有助于在物理课上以有趣的方式介绍该理论。
2020-02-04 physics.ed-ph physics.hist-ph
Fourier Optics in the Classroom
借鉴Goodman教授的经典《傅里叶光学导论》教材[1]中的方法和公式，我开发了一个软件包[2]，该软件包已用于工业研究和课堂教学[3]。本文简要介绍了几个光学系统的模拟，已被用于在过去的30年来传达的权力和美丽的傅立叶光学我们的学生在亚利桑那大学的光学科学学院。
2018-07-01 physics.ed-ph
Flipping the Large-Enrollment Introductory Physics Classroom
大多数STEM学生在大规模招生（N $\gtrsim$ 100名学生）教室中体验介绍性物理序列，由一名讲师领导，并由几名助教支持。这项工作描述的方法和原则，我们用来创建一个有效的“翻转课堂”在大招生介绍物理课程，取代了大部分传统的讲座时间与课堂上的学生驱动的活动。在这项工作中，我们比较学生学习的课程，由作者与翻转课堂教学法与更传统的教学法。通过比较考试中相同的问题，我们发现，与以讲师为中心的传统课堂中的学生相比，以学生为中心的翻转课堂中的学生获得了显着的学习收益。此外，我们发现，通常看到的介绍物理序列中的性别差距显着减少翻转教室。
2018-07-10 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
Quantum Science and Technologies in K-12: Supporting Teachers to Integrate Quantum in STEM Classrooms
本文通过调查、访谈和工作坊资料研究49名K-12教师的量子专业学习，发现教师普遍热情高并能联系数学与科学，但较少联系计算且存在教学障碍。
2024-04-04 physics.ed-ph
ChatGPT in the Classroom: Boon or Bane for Physics Students' Academic Performance?
本文通过工程物理课程对照实验发现，将 ChatGPT 作为学习工具会显著降低学生成绩并产生负 Hake 因子，同时学生对其作用看法矛盾，提示应将其谨慎用作传统教学的补充而非替代。
2023-12-05 physics.ed-ph
PhysPort use and growth: Supporting physics teaching with research-based resources since 2011
PhysPort（www.physport.org）已成为物理教师学习在课堂上应用研究型教学和评估的首选场所。自2011年该网站发布以来，使用率每两年翻一番，20%的美国物理教师现在都是PhysPort上经过认证的教育工作者。第一作者在2007年与许多有兴趣将物理教育研究（PER）成果纳入课堂的物理教师会面后，构思了PhysPort，但不知道从哪里开始。当时，大多数PER结果都被埋在普通物理教育工作者无法访问的研究期刊中，并且没有中心位置来了解结果及其对课堂实践的影响。在整个开发过程中，PhysPort一直基于用户研究：我们采访物理教师了解他们的需求，根据这些需求设计网站，并进行可用性测试，看看我们如何满足这些需求。PhysPort是美国物理教师协会（AAPT）和堪萨斯州立大学（K-State）的联合产品，由美国国家科学基金会（NSF）资助，并在ComPADRE.org数字图书馆内提供图书馆。该网站（最初称为PER用户指南）于2009年首次由NSF资助，并于2011年11月发布。本文概述了PhysPort上的资源，讨论了该网站的研究和开发，以及网站使用量持续增长的数据。
2020-06-11 physics.ed-ph
Creating a More Equitable Introductory Physics Classroom Through Invitational Phrasing in Question Solicitation
本研究采用 Students-as-Partners 模型探讨在物理导论课中引入邀请性措辞的问题征集话术对提问参与度的影响，发现新话术未改变提问总数，但显著提高了传统性别代表性不足学生的提问数量。
2023-11-18 physics.ed-ph
Inverted Classroom an der Hochschule Karlsruhe - ein nicht quantisierter Flip
什么时候一个球场算“反转”？当第一次面对一种新的教学方法时，刻意的讲座可能想在不放弃既定方法的优点的情况下对其进行测试。实验结束后，他们必须评估新系统对教师和学生的额外好处。考虑到讲师的工作量很大，第三方的帮助可能有助于在过渡期间对结果进行客观评估。在德国卡尔斯鲁厄技术与经济学院应用科学大学，由德国联邦教育与研究部（BMBF）资助的滑冰项目提供个人技术和教学建议。这包括实际帮助开发，实施和测试创新的讲座形式，如倒置课堂方法（也称为翻转课堂）。当该大学的教授们表示他们对这种方法感兴趣时，就启动了关于其实施和评估的各种教学项目。主要的重点是适应的方法，以个人的需要和教授，课程和学生的愿望。一个渐进的讲座转型的几个例子。
2012-09-20 physics.ed-ph
scicode-widgets: Bringing Computational Experiments to the Classroom with Jupyter Widgets
开发了Python包scicode-widgets，用于构建基于Jupyter的交互式教学应用，隐藏辅助代码，让学生专注核心概念，支持代码验证与实时可视化，提升计算实验教学效果。
2025-07-08 physics.chem-ph physics.ed-ph
Newspaper Story Problems and Other Tasks for Context Based Physics Education: A Research Based report on classroom practice
本文报告基于报纸文章情境的物理教学实验与准实证研究，表明NSP能显著且持续提升学生动机、学习及迁移效果，并展望广告、审美等类似情境任务。
2023-04-21 physics.ed-ph
Bringing Science into Schools through Astronomy. Project ASTRO, Tucson
我们报告我们的经验，使科学进入美国和法国的教室。我们参加了美国科学教育计划项目ASTRO。它是基于学校教师和天文学家之间的伙伴关系。他们一起设计并实现简单有趣的科学活动，让孩子们学习科学，享受科学。我们提出了四个动手活动，我们实现了四年级班（10岁的孩子）在图森（美国）在2002-2003年。所涉及的主题包括：太阳系、太阳（日震学）和银河系。我们还提出了一个类似的经验，在两个教室在2005年，在Chatenay-Malabry（法国）与业余天文协会（Aphelie）合作。这是一项令人愉快和有益的活动，深受孩子们和学校老师的赞赏。此外，它还在年轻时就促进了对科学的兴奋，并提供了科学方法的具体例子。
2005-08-19 astro-ph physics.ed-ph
An extensive Study of Teaching / Learning Quantum Mechanics in College
量子物理学被认为是当代物理学中最引人注目的发现之一，它在上个世纪发展起来，并逐渐在科学界得到体现，如激光、晶体管、电子显微镜和半导体的发明。从K-12级开始的国家科学教育标准（NSES）以及许多州的科学标准（Gossard，2000）都强调了物理科学的教学。本研究的目的是调查前瞻性阐明最常见的学习困难，不足的教学策略和其他重大的教学或概念问题，理工科大学生在高级和/或初级水平的量子物理教学过程中遇到的。虽然在目前的研究中，量子物理学的学习和教学的概念问题得到了解决，我主要集中在教师的教学方法，以及课堂环境应该如何运作的考虑。关键词：量子物理，科学教育，教与学科学。
2010-02-26 physics.ed-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
Teaching Physics within STS Approach: Contributions Between Sciences and Act 10.639/2003
本文件的目的是在物理教学中发展关于科学、技术和社会关系的形成行动，以便将第10.639/2003号法案纳入学校课程，其中包括非洲和非洲裔巴西人的历史和文化。此外，我们还旨在克服教育系统中的挑战，使学生了解非洲社会对科学和技术所作的贡献。方法程序包括一个书面问卷，前和后测试，都与学生。研究结果已被证明与课堂种族关系教学有关。
2021-01-21 physics.ed-ph
Study of gravitational waves in high school: a theoretical and experimental approach
本文从理论、历史和实践三个方面论述了物理教学中引入引力波的问题。通过在课堂上的辩论和实验实践的主题的解释，我们讨论了现代和当代物理（MCP）在高中的存在，提出了积极的观点，并显示以上所有的学生有能力吸收现代物理概念，并与他们每天的联系，也讨论了物理教学中的障碍。除了引力波的介绍性理论介绍，以下工作也提出了课堂实验实践的重要问题，建立一个低成本的迈克尔逊-莫雷干涉仪，使用它作为比较LIGO（引力波天文台激光干涉仪）探测器探测器，更是如此，是引力波的证据，为学生在课堂上。通过对引力波的所有这些理论和实验构建，这项工作为这种纳入提供了指标和基本数据，以改善基础教育中的物理教学。
2020-03-19 physics.ed-ph
Evaluating the Wide Area Classroom After 24,000 HPC Students
本文评估了广域课堂平台在24,000名HPC学生教学中的成效，介绍了其技术、后勤结构及最受欢迎的HPC课程。
2024-01-22 cs.CY physics.ed-ph
Employing real experiments and modern viewpoints in the teaching of modern physics
本文是2013年春季为理工科本科生设计和讲授的一门现代物理课程的报告。这门课程是为大一新生开设的，它试图将统计力学融入非经典物理学中，并引入了一些新颖的教学思想，如场方法，与通常教科书中传统的典型波和粒子观点形成对比。各种现代应用的量子理论在实现实际设备是叙述的方式，是适合初学者。特别是，我们描述了包括视觉吸引力和精心设计的强大的实验正式的课堂环境内。这些应用程序和演示集合可作为有用的教学辅助工具集合，并可轻松转换为主动学习练习。这种教学策略对学生学习的影响及其在激发物理学兴趣中的作用进行了评估。
2013-08-20 physics.ed-ph
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 Physics in the Woods
本文介绍一门以附近森林为场地、用低成本材料开展户外物理项目的两日课程，通过共同搭建展览帮助学生理解物理与真实世界及环境问题的联系。
2023-06-05 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
Experience gravity in the classroom using the rubber sheet: an educational proposal from the collaboration between University and School
在高中教授现代物理越来越重要，因为它可以为学生提供更现实和更新的世界观，并可以提供了解最新科学发现的机会。在这方面，广义相对论占据了突出的位置，因为它与惊人的科学成果有关，例如黑洞的第一张图像或引力波的发现。在本文中，我们描述了一个教育建议，旨在教学GR在高中的乐趣和好玩的方式使用所谓的橡胶板类比。我们提出了一套指令，建立一个简单的和低成本的时空模拟器，和一系列相关的教育卡，指导教师在实施活动的一步一步。这项工作是意大利高中教师之间长期和富有成效的辩论的结果，他们多年来一直与罗马三大学数学和物理系合作。由于我们的建议依赖于与最终用户的合作，我们相信它将满足他们的需求和期望，随着时间的推移，它将有助于越来越多地治疗高中GR。
2021-01-12 physics.ed-ph
Promoting Instructional Change via Co-Teaching
物理教育研究在发展教与学的知识以及基于这些知识的有效教学策略方面取得了重大进展。然而，向其他教师传播知识和战略已被证明是困难的。合作教学是传统专业发展的一种有前途和具有成本效益的替代方案，可能适用于许多情况。在本文中，我们讨论了合作教学的理论背景，并描述了我们的初步经验与合作教学。一名新教师（MF）与一名有PER改革经验的教师（CH）共同授课。两人在经验丰富的教师通常使用的课程结构框架内工作，并定期会面讨论教学决策。一个局外人（AB）在学期开始、中间和结束时对每位教师进行了单独的访谈，并观察了几次课堂。课堂观察表明，新教师立即使用PER为基础的教学实践。访谈显示，新教师的信念，教学和意图对未来使用的PER为基础的教学方法的显着转变。
2006-08-30 physics.ed-ph
The use of Arduino as a methodological tool for teaching physics in high school
鉴于科学教学，特别是物理教学中遇到的困难，研究旨在开发有助于科学教学的方法。在这种情况下，目前的工作提出了使用Arduino平台作为方法论工具，以改善高中物理教学。为了这个目的，工作的目的是产生物理实验与Arduino的帮助下，可以在课堂上使用，因此我们调查的实验为学生提供了一个动态的和接近理想的类在物理教学。为了研究的发展，在热学和光学领域，为Picos市两所公立学校的高中二年级学生提供了两个实验。实验活动的发展后，一个简单的问卷调查，旨在支持与Arduino使用的实验是否有助于物理教学。根据问卷调查结果进行了讨论，表明Arduino产生的实验对物理学习教学做出了重大贡献，表明它是一种优秀的物理和科学教学方法工具
2020-03-24 physics.ed-ph
Educational Architecture and Emerging Technologies: Innovative Classroom Models
本文的主要目的是强调物理空间和建筑应该具有正确的ICT教学整合的重要性，包括在这个概念中所有当前的通信手段，特别是新兴技术。这不仅是因为，正如已经证明的那样，学习环境对教学过程和学生自己的学习具有决定性影响，而且还必须使其适应数字扫盲，这在当今以信息和通信技术为主的社会中是不可避免的。后结构理论方法的使用提供了对当前教育需求相关情况的分析，结果是，如果我们真的想开展一种应对新兴技术社会影响的教育，就迫切需要重新定义物理学习空间。从这个意义上说，注重物理教室或传统教室作为中心的基本空间单位-以及整个教育系统的基本空间单位-实际上没有改变其传统结构，人们指向一种更加灵活和灵活的创新模式，适应新课程和21世纪公民新教育的当前需求。
2018-02-11 physics.ed-ph
3D-printed experimental devices for teaching dynamical systems in physics
Instituto de Formación Docente de Salto, Consejo de Formación en Educación, ANEP（萨尔托教师培训学院，教育培养委员会，国家公共教育行政局）；Facultad de Ciencias, Universidad de la República（理学院，共和国大学）
本文提出3D打印实验装置用于物理动力学系统教学，涵盖设计标准、三个示例装置及课堂活动，展示了在中等教育、教师培训和大学课程中的实施可能性与局限性。
2026-10-02 physics.ed-ph
Teaching competencies in physics for engineering education: A qualitative analysis from teaching practice
本研究通过问卷和扎根理论分析了19名大学教师在工程背景下物理教学的九项能力，发现其在技术和创新方面较强但数字伦理与信息素养不足，并揭示了理解到应用的转化差距，提出需机构支持的特定学科专业发展以促进多模态教学创新。
2025-10-31 physics.ed-ph
The knowledge acquisition process from a complex system perspective: observations and models
在这项工作中，我们研究的知识获取过程中发生在课堂上的教学场景。我们探索两种互补的方法，其中包括课堂观察和学生调查，并通过使用统计物理工具的理论模型的制定。我们开发了一个分析模型和一组基于代理的动态模型，使我们能够了解全球行为，以及在知识获取过程中遵循个人轨迹。作为学生最终成绩的代表，我们使用他们的最终成绩，使我们能够评估我们的方法的有效性。我们的模型，支持的观察和调查，再现相当不错的过程中获得知识的学生。这项工作揭示了课堂的内部动态，并使我们能够了解教学过程的一些全球性方面。
2021-03-11 physics.ed-ph physics.soc-ph
Using tablets and smartphones as experimental tools in the physics classroom: effects on learning and motivation
Institute of Teacher Education, University of Geneva（日内瓦大学教师教育学院）；Univ. Lille, ULR 4072 – PSITEC – Psychologie: Interactions, Temps, Emotions, Cognition（里尔大学 PSITEC 心理学实验室（互动、时间、情绪、认知））；Department of Physics, University of Geneva（日内瓦大学物理系）
本研究探讨了在物理课堂中使用平板和智能手机作为实验工具对学习和动机的影响，发现其在限制条件下与传统教学效果相当，但无显著优势。
2026-03-11 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-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
Interactive Cosmology Visualization Using the Hubble UltraDeep Field Data in the Classroom
我们开发了一个基于Java的教学工具，“超高速欣赏哈勃”（$\textit{AHaH}$），供学生和教员在开始天文学和宇宙学课程时使用，我们已在网上提供。这个工具可以让用户以超过光速$\sim500\!\times\!10^{12}$倍的速度在三维空间中穿越哈勃超深场（HUDF），从今天的红移$z\!=\!0$到大爆炸后大约1 Gyr的$z\!=\!6$。用户还可以在各种宇宙学配置和两种不同的几何模式下查看宇宙-标准几何，包括宇宙的膨胀，以及静态的伪欧几里德几何进行比较。在本文中，我们详细介绍了这个Java应用程序的功能的数学公式，并提供使用这些特定的公式的理由。这些包括在各种宇宙学中计算物体的角度大小的方式，以及如何在相对论膨胀宇宙学中定义应用程序的坐标系。我们还简要讨论了用于选择和准备应用程序中的图像的方法，用于测量星系红移的数据，以及可视化的定性含义-也就是说，当用户通过模拟“移动”虚拟望远镜时，他们到底看到了什么。最后，我们进行了一项研究，在这个教学工具在课堂上的有效性，其结果表明该工具的有效性，超过$\sim$ 90%的学生批准，并提供其进一步使用的理由在课堂上设置。
2021-07-02 astro-ph.CO physics.ed-ph
Can Physics Teaching be improved by Explanation of Tricks with a Motorcycle?
物理教学的首要任务是帮助学生将他们认为需要记忆的公式与他们每天互动的现实世界联系起来。如果你要求学生描述一个涉及物理原理的现实生活中的情况，最常引用的例子将与车辆运动有关。现实生活中涉及物理原理的一种情况是车辆动力学。即使是对物理不感兴趣的学生也会热切地讨论一些问题，比如汽车在平转弯时可以减速多少，或者摩托车如何表演像Wheely这样的技巧。在物理课堂上，汽车的运动可能是物理原理最有趣的表现。限制车辆运动的物理定律在这里推导出一个简单的推导过程，适合课堂演示和家庭作业。由于对摩擦力的限制，在平转中存在对加速、减速和速度的后续限制。摩擦力也决定了车辆在快速转弯时的行为。
2010-10-14 physics.ed-ph physics.pop-ph
Spin(ing) into the classroom: Quantum spin activities for Year 6-10 physics
本文设计了一套使用陀螺和陀螺仪的6–10年级课堂活动，通过类比经典角动量帮助学生理解量子自旋，并获得积极教学反馈。
2024-05-09 physics.ed-ph quant-ph
How media hype affects our physics teaching: A case study on quantum computing
该研究从理论与实践层面探讨媒体炒作对物理教学的影响，以量子计算教学为案例，指出前沿科学的媒体炒作是双刃剑，会让学生产生过高预期，并为各级物理教师提供了应对的实用建议。
2023-01-26 physics.ed-ph quant-ph
