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' beliefs regarding example solutions in introductory physics
作为一个更大的研究的一部分，以了解教师的考虑，在物理学导论课程的学习和教学解决问题，我们调查了信仰的第一年研究生助教（TA）关于使用的例子解决方案在物理学导论。特别是，我们研究如何促进专家般的问题解决的目标是体现在考虑的研究生助教选择的例子解决方案。24个一年级研究生助教被要求讨论他们的目标，为学生提供示例解决方案。还向他们提供了不同的示例解决方案，并要求他们讨论他们对突出解决方案功能的偏好。助教的意识，偏好和实际做法相关的解决方案功能进行了检查，从文献中的专家般的问题解决方法建模的建议。本研究的结论是，帮助学生发展一种专家般的解决问题的方法的目标是许多助教的考虑使用的例子解决方案。然而，助教们没有注意到，也没有使用研究文献中描述的许多功能来支持这一目标。他们的信念和实践之间存在这种差距的一个可能的解释是，这些特征与另一套强大的价值观相冲突，这些价值观涉及保持学生参与，制定适当的标准，以及时间要求和成绩分配等务实的考虑。
2016-02-18 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
Lab Manual of Introductory Physics-I for Virtual Teaching
一组虚拟实验设计用于介绍物理I（分析和一般）类，其中包括运动学，牛顿定律，能量，动量和旋转动力学。虚拟实验是基于视频分析和仿真。只有开放教育资源（OER）用于实验。虚拟实验旨在模拟物理实验室实验。所有计算和数据分析（分析和图形）均使用Microsoft excel完成。在课堂上，学生们得到了精心制作的Excel表格，并使用Excel进行了逐步计算。特别强调学生的学习成果，如理解，应用，分析和评估。学生的学习成果进行了研究，每个实验和学期末书面考试（基于实验）的详细实验报告。实验室课程完全通过网络增强，并使用学习管理系统（LMS）进行管理。记录每堂实验课并添加到LMS中。利用视频会议技术建立虚拟实验室，并采用同步和异步两种远程教学方式对实验室进行了测试。
2020-12-26 physics.ed-ph
Exploring pedagogical content knowledge of physics teaching assistants using the Energy and Momentum Conceptual Survey
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）
本研究通过能量与动量概念调查问卷，考察70名物理研究生助教对入门学生概念困难的识别能力，发现其预测与实际学生思维存在显著差距，并常高估新手式错误，对教学设计具有重要启示。
2026-09-24 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
Introductory E & M Lab Manual for Virtual Teaching
介绍电和磁实验室手册的目的是使用虚拟物理II类。实验手册包括静电学、电势和能量、电流和电阻、直流电路、电磁学和交流电路等实验。虚拟实验基于模拟。开放教育资源（OER）用于所有实验。虚拟实验旨在模拟物理实验室实验。特别强调了用Excel进行计算数据分析。每个实验室的Excel表格都发给了学生，并在同步课程中解释了Excel中的分步计算。学习管理系统（LMS）被用来充分网络增强实验课。通过使用实时视频会议技术提供虚拟实验室，并将录制的实验室会话添加到LMS中。实验室类测试了两种虚拟交付方法（同步和异步）。学生的学习成果（理解，应用，分析和评估）进行了研究，详细的实验室报告和学期末的实验室为基础的书面考试，证实了虚拟实验室类是有效的实物实验室类。
2020-12-24 physics.ed-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
Teaching light absorption and the Beer-Lambert law using everyday materials: a tomato juice experiment for introductory physics
University of Hyogo（兵库大学）；Osaka University（大阪大学）
通过稀释番茄汁和卤素灯实验，展示比尔-朗伯定律，探讨光吸收与浓度、波长的关系，提升学生对光-物质相互作用的理解。
2026-01-26 physics.ed-ph
Music of the Spheres: Teaching Quantum Field Theory at the Introductory Level
六十多年来，量子场论已经形成了大多数物理学的概念框架。它包含了对我们关于物质和存在本身的本质的概念的一个完全的修正。然而，它很少被教授，甚至提到，在介绍物理学-从高中，学院和大学的调查课程，通过高年级的“现代物理学”课程。这种遗漏是没有必要的：本文描述了一种方法，通过这种方法，可以掌握量子场论的基本概念和随之而来的见解，建立在熟悉的概念，从经典和量子力学。
2019-06-27 physics.ed-ph physics.hist-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
Resource Letter TTSM-1: Teaching thermodynamics and statistical mechanics in introductory physics, chemistry, and biology
本资源信借鉴了物理学、化学和生物学的学科教育研究，收集了这三个学科中热力学和统计力学教学的文献。虽然目前学科文献之间的重叠有限，但我们希望这封资源信能引发更多的跨学科互动。
2014-07-17 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.ed-ph
Teaching "Symmetry" in the Introductory Physics Curriculum
现代物理学在很大程度上是由基本对称原理和诺特定理定义的。然而，这些都没有教，或很少提到，开始学生，从而错过了一个机会，揭示物理学科是活泼和现代的分子生物学，和美丽的艺术。我们规定一个对称模块插入到课程中，为期一周。
2000-02-07 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
Categorization of problems to assess and improve proficiency as teachers and learners
我们描述了研究生如何根据解决方案的相似性对入门力学问题进行分类。研究生被要求在教学助理培训班结束时，从自己的角度和典型的入门物理学生的角度来分类的问题，他们教。我们比较了他们的分类与分类的入门物理学生和物理教师谁分类相同的问题。分类作为一种工具，教学助理培训和教师发展研讨会的效用进行了讨论。
2016-02-21 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
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
A one-map two-clock approach to teaching relativity in introductory physics
本文提出了一些想法，可能有助于教师将狭义相对论纳入物理入门课程。人们可以定义旅行者的本征时间/速度对，以及坐标时间/速度对，只使用相对于单个“地图”框架测量的距离。这样一来，动量、能量、恒定加速度和力的相对论方程就呈现出与牛顿方程惊人相似的形式。因此，高中生和大学生没有准备好洛伦兹变换可以解决相对论版本的任何单帧牛顿问题，他们掌握了。我们进一步表明，多帧计算（如速度加法规则）获得简单性和/或效用没有发现单独使用坐标速度。
1996-12-22 gr-qc physics.acc-ph physics.ed-ph
MATLAB codes for teaching quantum physics: Part 1
在量子入门课程中，我们要向学生传达的思想中，有一个由狄拉克倡导的关键思想，即函数对应于列向量（ket），微分算子对应于作用于这些向量的矩阵（ket-bras）。MATLAB（matrix-laboratory）编程环境在向学生传达这些概念方面特别有用，因为它面向在解决量子物理学入门问题时有用的矩阵操作类型。在这篇文章中，我们分享了WPI开发的MATLAB代码，专注于1D问题，与Griffiths的介绍性文本一起使用。
2007-04-12 physics.comp-ph physics.ed-ph
The introductory astronomy course at the University of Cape Town: probing student perspectives
我们的报告进行了研究，以提高教学和学生参与天文学入门课程在开普敦大学。这门课程是由各种各样的学生，包括许多来自教育弱势背景。我们描述了一种仪器的发展，介绍天文学问卷（IAQ），我们管理的前和后测试的学生参加了课程。该工具包括少量的问题，探讨了三个感兴趣的领域：学生的动机和期望，天文学内容和世界观。在我们的研究结果中，学习成果在几个概念领域取得，学生们似乎对天文学的本质有了更细致入微的认识。有证据表明，该课程对学生的世界观，特别是对他们对科学的态度产生了积极影响。我们还确定了一个有前途的预测当然成功，可以在未来用于确定学生需要特殊的教学干预。
2014-09-08 physics.ed-ph
Introductory physics: The new scholasticism
大多数入门物理教科书忽略了空气阻力的情况下，一个精明的学生可以观察到，它占主导地位的动态。我们从许多书中举出例子。使用量纲分析，我们讨论如何估计空气阻力和重力的相对重要性。讨论可以用来减轻这些教科书的有害影响。错误地忽视空气阻力是他们许多非物质的教义之一。物理教科书不应该教正确的物理吗？
2006-03-30 physics.ed-ph
Essays on Eclipses, Transits and Occultations as Teaching Tools in the Introductory Astronomy College Course
我们偶尔会在以学习者为中心的天文学入门课程中加入项目，使非科学专业的学生能够比其他方式更详细地探索一些天文学概念。这些项目还突出了正在发生或即将发生的天文事件。我们希望学生们通过与天文事件相关的项目对天文学更感兴趣。在2012年春季，我们提供了关于日食，凌日和掩星的短文，以促进2012年6月5日发生的罕见金星凌日。我们要求学生从提供的三篇短文中写两篇。论文包括描述性和概念性部分。它们是用来作为教学工具的。55名学生的106篇论文中有62%获得了A，B或C级。47名反馈调查受访者中有21%认为这些文章增加了他们对天文学的兴趣。49%的受访者认为这些文章对教育没有好处，不应该再提供。对我们调查的最常见的书面回应表明，学生需要更多的指导和更好的准备来撰写成功的论文。由于学生发现论文的概念部分很难，未来我们将在论文截止日期前提供相关活动，以帮助学生创作成功的论文。
2014-08-04 astro-ph.IM physics.ed-ph
The dog-and-rabbit chase problem as an exercise in introductory kinematics
本文的目的是提出一个简单的解决经典的狗和兔子追逐问题，强调使用的基本运动学的概念，因此，可以在介绍力学课程。本文是根据新西伯利亚国立大学物理系一年级学生力学入门课程的教学经验，这些学生刚刚开始使用先进的数学方法解决物理问题。我们希望这对其他大学的学生和教师也有帮助。
2009-10-06 physics.ed-ph
De- and Re-constructing Introductory Physics for the Life Sciences
教生物学家物理学需要的远不止是让工程师的课程在数学上不那么严格，加入一些表面的生物学问题。物理学家需要与生物学家密切合作，不仅要了解哪些物理学主题和思维习惯对生物学家有用，还要了解生物学家的工作方式与我们的工作方式根本不同，以及如何弥合这一差距。在这篇文章中，我们讨论了我们从多年来与生物学同事的对话中了解到的这些问题。
2013-04-06 physics.ed-ph
Incorporating microlearning videos, online exercises and assessments into introductory physics
我们报告了柏林工业大学最大的物理课程在COVID-19大流行期间的演变，这促进了在线学习内容，电子评估的发展，以及至少是我们教学方法的重新概念化。通过转向远程教育，我们创建了可以轻松实施并与大学水平的任何物理类型课程相结合的功能。因此，我们顺便使入门物理学可持续地访问有困难的学生访问大学。除了我们在混合学习方法上获得的经验外，我们还提供在线练习，微型学习视频和电子评估的指南，包括通过大学Moodle在虚拟环境中实现的考试。由于该课程每年有800多名学生参加至少12个学士学位工程和所有STEM（科学，技术，工程和数学）领域，我们的改革极大地影响了学生的学习方式。这里提出的教学概念支持的结果，从力概念量表，学生的反馈，和考试成绩。原力概念量表显示，与传统的面对面授课相比，我们的在线教学并没有对学生的学习过程产生负面影响。学生的反馈表明，新的格式和材料正在网上得到很好的接受。最后，考试结果表明，在远程环境中进行的虚拟考试可以被设计为最大限度地减少作弊的可能性。此外，该测试能够产生与以前的传统测试类似的点分布。
2021-08-03 physics.ed-ph
A Program for Integrating Math and Physics Internet-Based Teaching Tools into Large University Physics Courses
重大障碍阻碍了大型大学水平的入门物理课程有效地教授解决问题的技能。我们描述了我们的计划，整合三个基于互联网的“教学，而测验”的工具，以解决这些障碍中的两个：学生的数学技能差和教师的评分资源不足。我们概述了我们的数学补习，家庭作业和课后测验，和迷你练习考试系统，并演示了如何将其与适度的教师努力纳入课程。
2005-05-03 physics.ed-ph
Towards a Generalized Assessment of Computational Thinking for Introductory Physics Students
本文通过对26位学术界和工业界物理学家的访谈分析，揭示计算思维在大学物理入门课程中的核心价值在于辅助物理学习，并提出评估应聚焦于阅读代码、识别物理概念等基础计算思维技能。
2023-08-07 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
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
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
Teaching superfluidity at the introductory level
标准的现代物理学入门教科书并没有详细讨论4He中的超流性。通常，玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是在理想玻色气体的背景下提到的，随后是BEC发生在4He中的陈述，并且4He的基态表现出许多有趣的性质，例如具有零粘度。这种方法不仅不能以任何方式解释为什么4He成为超流体，而且还剥夺了学生学习超流体和超导体中能隙发展的深远影响的机会。我们重新审视超流4He开始与费曼的解释超流的基础上玻色统计，而不是BEC，我们目前的练习，让他们达到一个非常准确的估计超流转变温度和分离的基态从第一个激发态的能隙的学生。这篇论文是对超流性的一个完整的描述，可以在课堂上的一、两节课中介绍。
2008-04-18 cond-mat.supr-con physics.ed-ph quant-ph
Lessons Learned from Teaching Astronomy with Virtual Reality
我们报告的初始阶段正在进行的，多阶段的调查如何将虚拟现实（VR）技术在教学中介绍天文学概念。我们的目标是比较VR与传统教学方法的效果，使用一个特定的主题，月相和日食。在将这个主题教授给ASTRO 101讲座后，学生被分成三组，体验三种额外活动之一：补充讲座，“动手”活动或VR体验。所有学生在学习活动前后都接受了测试。虽然是初步的，但我们的研究结果可以作为扩大VR在天文学课堂中的作用的有用指南。
2019-12-28 physics.ed-ph
The impact of epistemology on learning: A case study from introductory physics
我们讨论了一个案例研究的影响，认识论对学习的学生在介绍大学物理课程。对课堂作业录像、书面作业和访谈的分析表明，学生的许多困难本质上是认识论的。我们的主要目标是向教师和课程开发人员展示学生的认识论立场-她对知识和学习的想法-可以对她的物理学习产生直接的因果影响。即使研究型课程材料提供了隐性的认识论支持，这种影响仍然存在。因此，课程材料和教学技术可以通过明确关注学生的认识论而变得更加有效。
2004-11-11 physics.ed-ph
Exploring pedagogical content knowledge of physics instructors using the force concept inventory
力概念量表（FCI）被教育工作者和物理教育研究者广泛用于评估学生对力学概念的理解。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。如果教师在教学设计中没有明确考虑学生的初始知识状态，教学就不可能是有效的。我们讨论的研究涉及FCI评估不同的教学经验的教师的教学内容的知识。对于FCI上的每一个项目，教师被要求确定最常见的错误答案选择的物理入门学生。我们还与一些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）的入门学生，以评估与FCI相关的物理教师的教学内容的知识。虽然物理教师，平均而言，表现优于随机猜测在识别入门学生的困难与FCI内容，他们没有发现许多常见的困难，入门物理学生。此外，正确识别学生困难的能力与教师的教学经验无关。
2020-06-25 physics.ed-ph
Everyone's Universe: Teaching Astronomy in Community Colleges
尽管负面的刻板印象仍然笼罩着社区大学，但全国范围内仍有数十名新生有意在这些机构开始他们的大学生涯，而且这一数字的增长速度是四年制学校的两倍多。其中大约有30万学生每年学习天文学入门课程，这是他们中的大多数人最后一次正式接触科学，其中至少三分之一的学生是在社区或两年制大学学习的。投资于和投入资源和培训以服务于这一人口-从人口统计学上讲是每个人-的重要性怎么强调也不过分。然而，绝大多数为这一人口服务的人在这两个领域都缺乏。社区学院对教学和学生成功的高度重视创造了挑战和机遇，教育工作者必须使用各种方法和创新策略，团队合作和教师支持系统以及巧妙的解决方案来正面应对。在这里，我们介绍了学生和教师群体，研究了这两个群体的一些特征，并为那些希望在社区大学教授天文学入门的人提供了一些建议。
2020-07-05 physics.ed-ph
Investigating the Effectiveness of the Tutorials in Introductory Physics in Multiple Instructional Settings
本文探讨了在五种不同的教学环境中实施《物理导论》中的“能量和动量的变化”的教育影响。这些设置包括（1）完全基于计算机的学习环境和（2）使用合作学习小组与不同程度的教师支持。前和后测试提供的证据表明，基于计算机的实施明显低于课堂实施，其中涉及协作学习小组和互动与教学援助。其他调查结果提供了深入了解某些要素的教员培训和适当使用的教程作为一个新概念的初步介绍的重要性。
2011-09-30 physics.ed-ph
Analogous Patterns of Student Reasoning Difficulties in Introductory Physics and Upper-Level Quantum Mechanics
很少有人知道如何在入门和高级课程的专业知识的性质比较，在知识丰富的领域，如物理。我们开发了一个框架，比较学习和模式的学生困难的物理学导论和量子力学之间的异同。基于我们的框架，我们认为，定性模式的学生推理困难的入门物理承担了惊人的相似之处，发现为上层量子力学。该框架可以指导教学和学习工具的设计。
2015-10-05 physics.ed-ph quant-ph
Potential Momentum, Gauge Theory, and Electromagnetism in Introductory Physics
如果势能是一个四维向量的类时分量，那么必然有一个相应的类空部分，逻辑上称之为势动量。由势动量和势能组成的势四动量，就是关联力的规范场乘以与该力关联的电荷。正则动量是普通动量和势能动量之和。物质波在规范场中的不连续性折射可以用来在初等水平上探索规范场的效应。使用这个工具，就可以说明电磁学的洛伦兹力定律是如何从规范理论推导出来的。由此产生的论点是学生在介绍微积分为基础的物理课程的水平和联系在一起的经典和量子力学，相对论，规范理论，电磁学。由此产生的经济演示使得它更容易包括现代物理学在一年的课程通常可用于教学介绍物理学。
1998-03-17 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
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
Calculating a journey to Mars with introductory physics
Facultad de Ciencias Básicas, Departamento de Física（基础科学学院物理系）；Centro de Desarrollo de Investigación CEDI-UMCE（CEDI-UMCE研究中心）；Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación（教育与科学都会大学）
本文用高中物理和数学工具，计算载人火星往返任务的霍曼转移轨道、旅行时间与发射条件，将多个物理主题整合为教学资源，助力课堂应用。
2026-09-18 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
Examining teaching assistant pedagogies in traditional laboratories and recitations
本研究使用RIOT工具观察物理入门课程中助教在传统实验室和复习课的教学互动，发现复习课互动差异大而实验室互动相似，且与传统环境相比，教师观察学生时间是关键区分特征，为教学改革提供参考。
2025-09-11 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
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
The Two Subcultures: The teaching of theory and Physics' place in the college curriculum
在最近与同事合作修订我们机构的通识教育课程期间，我遇到了许多关于自然科学的看法。我惊讶地发现，科学学科之间对科学教育学的看法差异很大，特别是关于科学哲学和认识论的问题，表现在教学理论概念及其发展的方法上。这些认识表明，物理学在大学课程中占有独特的作用，即使在入门级，也向学生介绍通过理论手段获得知识和基于实验证据的理论评估。
2015-08-02 physics.ed-ph physics.soc-ph
Meeting Student Needs for Multivariate Data Analysis: A Case Study in Teaching a Multivariate Data Analysis Course with No Pre-requisites
现代学生在踏入我们的教室之前很久就会遇到庞大而混乱的数据集。我们的许多学生需要在大学毕业后为他们的工作发展探索性数据分析和多元分析技术的技能，但这些主题并不包括在入门统计课程。这个案例研究描述了我在设计和教授多元数据分析课程时的经验，没有预先准备，使用真实数据，主动学习和其他活动来帮助学生处理材料。
2013-10-26 physics.ed-ph stat.OT
Extending and Evaluating and Novel Course Reform of introductory Mechanics
本论文的研究动机是为了改进物理导论课程。物理导论课程通常是学生学习创建模型以解决复杂问题的第一门课程。然而，许多学生采取介绍物理课程未能获得这些课程中提出的概念，方法和工具的命令。本文提出的改革重点是改变入门课程的内容，而不是像大多数改革那样改变内容交付方式。本论文探讨如何表现广泛使用的测试概念理解力学比较学生之间的课程与更新和修改的内容和学生采取传统的课程。传统学生的更好表现被发现源于他们对测试中出现的项目类型的额外练习。这项工作的结果带来了问题的作用，介绍物理课程的非专业。这一新角色的一个方面是教授新方法，如计算（使用计算机解决数值，模拟和可视化物理问题）。本文探讨了将计算作为物理课程的一部分对学生的潜在好处。在学生完成一系列计算作业问题后，许多人能够模拟一个他们没有经验的新物理情况。一些学生未能模拟这种新的情况可能源于他们对学习计算的不利态度。在这篇论文中，我们提出了一个新的工具来描述学生的态度。初步的测量结果表明，成功和不成功的学生之间的显着差异。
2011-12-21 physics.ed-ph
Enhance students learning outcomes by redesigning individual learning activities into group activities for introductory level Physics courses
本研究针对入门级物理课程，将个人学习活动重构为小组活动，通过设计任务、明确角色与JDEI准则等方式推进课内小组合作，以提升不同水平学生的学习投入与成效。
2024-07-12 physics.ed-ph
Meeting Laboratory Course Learning Goals Remotely via Custom Home Experiment Kits
在本文中，使用具有成本效益的，定制的家庭实验套件的第一学期介绍物理实验室的远程教学。套件实验的设计旨在匹配现有的现场实验室实验学习目标和远程教学中的一般实验室课程学习目标。此外，还开发和采用了一种经修订的小组项目方法，该方法针对远程使用进行了优化，并利用了这些工具包。在2020年夏季学期结束时的学生调查结果表明，关键的学习目标得到了满足，学生对远程实验室的满意度得到了保持，并通过视频会议分组会议室实现了成功的协作。
2020-07-10 physics.ed-ph
New Pedagogy for Using Internet-Based Teaching Tools in Physics Course
获得大学物理课程所需的数学，概念和解决问题的技能是一项艰苦的工作，一般学生往往缺乏在入门课程中取得成功所需的知识和学习技能。在这里，我们提出了一个新的教学模式和一个简单的可重复的一套基于互联网的测试工具。我们的工作，以解决一些最重要的学生的缺陷是基于三个基本原则：平衡技能水平和挑战，在每个阶段提供明确的目标和反馈，并允许重复没有惩罚。我们的工具包括一个自动数学评估系统（AMES），一个计算机化的家庭作业评分系统（CHAGS），以及一套课后测验和迷你练习考试（旨在巩固知识的测验，或快速）。我们描述了如何将这些工具纳入课程，并提出了一些初步的结果，其有效性。
2004-08-06 physics.ed-ph
Two-Particle Models, Diagrams and Graphs as Aids to Understanding Internal Energy
单粒子模型对于物理学入门课程中的许多主题来说已经足够了，但是当应用于涉及内能变化的情况时，就会产生误导。本文合并了两个平行的尝试，以改革能源的教学，在介绍物理课程，导致在内能的方法，是概念上正确的，数学上严格的，但足够简单的入门学生理解。它使用图表和图形来提供具体和可视化的手段来跟踪能量的存储和传输，并在数学复杂性方面采取了最小的步骤-从一个粒子到两个粒子模型-这是实现与合理概念方法一致所必需的。数学发展的指导思想是，术语“功”应该得到一个明确的概念定义，即通过系统边界传递的能量;数学表达式只有在符合这个定义时才被认为是功。
2007-06-28 physics.ed-ph
Variation of Instructor-Student Interactions in an Introductory Interactive Physics Course
加州大学戴维斯分校生命科学专业的物理教学是在一个长期改革的大招生物理课程中进行的，其中讨论/实验室讲师（主要是研究生助教）实施了课程的互动参与（IE）元素。因为有这么多不同的教师参与传播IE课程元素，我们发现教师的专业发展至关重要的观察和记录课堂内的学生与教师的互动。出于这一努力，我们已经开发了一个计算机化的实时教师观察工具（RIOT），以学生与教师的互动数据。我们使用RIOT观察29个不同的教师，每个教师在一个季度的课程中持续5个小时，总共约150小时的上课时间，发现教师行为的范围比以前假设的更极端。在本文中，我们介绍了RIOT，并描述了如何在29个不同的教师之间的变化，可以为学生在同一门课程中提供显着不同的课程体验。
2012-12-06 physics.ed-ph
The Brachistochrone: An excellent problem for all levels of physics students
经典的最速线问题是中级力学中的标准材料问题。有许多变体，包括一些入门学生可以使用的变体。虽然在入门课程中定量解决方案是不可行的，但定性讨论可能非常有益，因为运动学，牛顿定律，能量守恒和沿曲线轨迹的运动都发挥了作用。在这项工作中，我们描述了一个活动的重点是定性的理解的brachistochrone和检查大一，大三和研究生的表现。该练习可在https://w3.physics.arizona.edu/undergrad/teaching-resources下载。
2021-06-14 physics.ed-ph
