Role of inclusiveness of learning environment in predicting students' outcomes in courses in which women are not underrepresented
本研究基于501名生物科学专业学生的调查数据，发现学习环境中的感知认可和归属感分别对学生的物理身份认同和自我效能感具有重要预测作用，为创建包容性物理课堂提供了依据。
2024-10-22 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
Impact of a course transformation on students' reasoning about measurement uncertainty
物理实验室课程是本科物理教育的组成部分，并提供各种学习机会。其中许多机会都围绕着物理实验室入门课程中的一个共同学习目标：测量不确定性。因此，当科罗拉多大学博尔德分校（CU）的独立入门实验室课程最近进行了改造时，测量不确定性是该改造的学习目标的焦点。物理测量问卷（PMQ），一个基于研究的学生对统计测量不确定性的理解评估，被用来衡量这种转变的有效性。在这里，我们分析了学生在CU课程开始和结束时对PMQ的反应。我们还比较了两个学期的反应：一个之前和一个之后的转型。我们提出的证据表明，学生在这两个学期改变了他们的推理方式与测量不确定性的学习目标。此外，我们发现，更多的学生在转换学期的方式转变与学习目标一致，这些学生往往沟通他们的推理比学生在原来的课程更复杂。这些发现提供了证据，即使是传统的实验室课程也可以支持有价值的学习，并且将这样的课程转变为与明确的学习目标相一致可以带来更有效的学习体验。
2020-08-14 physics.ed-ph
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
Improvement or selection? A longitudinal analysis of students' views about experimental physics in their lab courses
实验室课程代表了本科物理课程的一个独特的和潜在的重要组成部分，它可以被设计为让学生真正参与实验物理的过程。在其他可能的好处，在整个本科物理课程参与这些课程提供了一个机会，培养学生的理解的性质和重要性的实验物理学科作为一个整体。在这里，我们提出并比较了一个纵向和伪纵向分析的学生的反应，以研究为基础的评估，针对学生对实验物理学的看法-科罗拉多学习态度关于科学调查实验物理学（E类）-在多个，要求实验室课程在一个单一的机构。我们发现，虽然伪纵向平均值显示学生的E-CLASS分数在每个连续的课程增加，纵向数据的分析表明，这种增长并不是由实验室教学的累积影响。相反，这种增长是由选择效应驱动的，在这种效应中，坚持学习高水平实验室课程的学生在开始学习低水平课程时，已经比同龄人拥有更多专家般的信念、态度和期望。
2017-06-12 physics.ed-ph
Correlating students' beliefs about experimental physics with lab course success
学生在教学物理实验室中的学习是一个不断发展的研究领域，其中包括探索学生对实验物理的信念和期望的研究。为了直接探索学生对实验物理的认识论，并支持科罗拉多大学博尔德分校（CU）和全国范围内更广泛的实验室改造工作，我们开发了科罗拉多州实验物理科学调查（E-CLASS）学习态度。以前的工作重点是通过学生访谈和初步测试来建立仪器的准确性和清晰度。正在进行的验证工作包括确定E-CLASS测量的学生认识论与学生学习成果的其他测量（例如，课程等级）。在这里，我们报告的相关性最终课程成绩和E-CLASS成绩从两个学期的介绍和高年级的实验室课程在CU和讨论的影响，我们的研究结果的有效性的E-CLASS工具。
2015-07-14 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
Student Perspectives on Traditional Pedagogy Used in Graduate Physics Coursework
School of Physics and Astronomy, Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院物理与天文学院）
该研究聚焦美国一所R1物理博士项目，通过对14名学生的半结构化访谈及对其中5次的主题分析，探讨学生对研究生物理课程传统教学法的看法，揭示传统被动讲授法的普遍性及学生对研究相关内容的重视。
2026-07-14 physics.ed-ph
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
Investigating student ownership of projects in an upper-division physics lab course
在本科生的研究经验，学生发展的身份作为一个科学家是耦合到他们的研究项目的所有权感。作为研究物理实验室课程中类似连接的第一步，我们调查了学生在基于激光的高年级课程中的项目所有权。学生们在学期的最后七周里分组完成他们选择的期末项目。利用项目所有权调查和每周学生反思的数据，我们调查了学生所有权，因为它涉及到学生的个人代理，自我效能，同伴互动，以及复杂的情感反应的挑战和成功。我们提出了学生的项目所有权在高年级物理实验室的证据。此外，我们发现，有一个复杂的关系，学生的影响和他们的主人翁感。
2015-07-14 physics.ed-ph
Supporting students with ADHD in introductory physics courses: Four steps for instructors
本文针对高等物理入门课程中ADHD学生支持不足的问题，基于一名ADHD学生的亲身视角，为教师提供可帮助其成功的四类教学策略。
2021-05-13 physics.ed-ph
Using reflections to explore student learning during the project component of an advanced laboratory course
我们重新设计了一个先进的物理实验室课程，包括一个项目的组成部分。其目的是解决学习成果，如建模，实验设计，团队合作，并在使用设备和分析数据的技术技能发展。该课程包括实验实验室，为为期六周的团队项目做准备，在该项目中，学生设计并实施了一项研究实验。给学生的最后一项作业是一篇反思性文章，要求学生讨论他们在做这个项目时的学习和满意度。对学生反思的定性分析表明，大多数学生报告了满意度和成就，功能团队动态，这种体验所特有的学习成果，练习建模技能以及未来的潜在改进。我们认为，反思是有用的，为学生学习的支持，以及在指导课程的改进。我们的研究结果可能是有用的其他课程重新设计的举措，将基于项目的学习和学生的反思。
2018-11-18 physics.ed-ph
Students' network integration as a predictor of persistence in introductory physics courses
提高学生的保留率（成功完成特定课程）和持久性（继续通过一系列课程或主要研究领域）目前是大学面临的一项重大挑战。虽然学生的学术和社会融入一个机构似乎是至关重要的学生保留，研究人际交往的影响是罕见的。我们使用网络分析作为一种方法来调查学生在课堂上的学术和社会经验。特别是，中心性措施确定的互动模式，有助于融入大学。使用这些措施，我们分析了如何在一个社会网络中的位置建模指令（MI）课程-一个介绍性的物理课程，强调互动学习-预测他们的持久性在随后的物理课程。在MI的第一学期结束时具有较高中心性的学生更有可能参加MI的第二学期。此外，我们发现，成功预测个别学生的持久性的基础上的中心性措施的机会是相当高的-高达$75\%$，使中心性的持久性的一个很好的预测。这些研究结果表明，增加学生的社会融合可能有助于提高科学，技术，工程和数学领域的持久性。
2017-05-25 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
Disciplinary authenticity: Enriching the reforms of introductory physics courses for life-science students
教育工作者和决策者一直主张对本科生物教育进行改革，呼吁在生物课程中更好地整合数学和物理。虽然这些呼吁反映了生物学研究日益跨学科的性质，在课堂上跨越学科界限进行教师和学生的认识论挑战。在本文中，我们扩大了真实性的建设，以更好地描述和理解学科实践，特别是研究那些在物理和生物课程。然后，我们应用这些想法来检查一个介绍性的生物课程，结合物理和数学。我们在这门生物学课程中使用跨学科工具的特点，并将它们与物理课程中这些工具的典型用途进行对比。最后，我们研究学生的反应，在这门课程中使用数学和物理，以更好地了解在入门课程中使用跨学科工具的挑战和后果。我们将这些结果与生命科学专业学生的入门物理课程的改革举措联系起来。
2011-09-23 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
How the learning environment predicts male and female students' motivational beliefs in algebra-based introductory physics courses
关于谁属于物理学以及谁能在物理学方面出类拔萃的社会刻板印象和偏见会影响动机信念，例如，在物理课程中，妇女和少数种族和民族学生的比例很高。本研究探讨学习环境如何预测男女学生的动机信念，包括物理自我效能感，兴趣和身份在年底为期一年（跨越两个学期）的代数为基础的物理入门课程。这些课程是在美国一所大型大学，主要由生物科学专业的学生参加，其中许多人对卫生专业感兴趣。虽然妇女在这些物理课程中的代表性并不不足，但女学生一生中内化的社会陈规定型观念和偏见仍然会影响她们对物理学的动机信念。我们的研究结果表明，性别差异的动机信念有利于男性。这些发现可以提供支持，创造一个公平和包容的学习环境，帮助所有学生在这些课程中脱颖而出。
2020-08-05 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
Student reasoning about measurement uncertainty in an introductory lab course
计算，报告和理解测量不确定性的熟练程度是本科物理实验室课程的国家认可的学习成果。物理测量问卷（PMQ）是一种基于研究的评估工具，用于测量这种理解。PMQ旨在将学生推理描述为点或集合范式，其中集合范式与专家推理更一致。我们分析了在科罗拉多大学博尔德分校传统的入门实验室课程开始和结束时收集的500多名学生的开放式回答。我们通过分析学生在数据收集、数据分析和数据比较方面的反应的前后变化来讨论学生在一个学期内的理解变化。
2017-07-06 physics.ed-ph
Learning Concepts First: A Course Structure with Improved Educational Outcomes in the Short, Medium, and Long Terms (Especially for Minority Groups Underrepresented in Physics)
本研究重新组织了一个主动学习物理课程（治疗），试图提高学生解决问题的能力。这个重新组织的课程涵盖了前6周的所有相关概念，最后4周用于解决复杂问题（需要学生使用高阶认知能力）的实践。第二个主动学习课程（对照）在同一季度由同一教师使用相同的课程材料，但涵盖材料的标准（逐章）的顺序。在考虑了入学学生的特点后，治疗课程的学生在两个结果指标上的得分明显优于对照组：i）期末考试和ii）他们随后的物理课程。更重要的是，来自少数群体的学生在物理方面的代表性不足，当且仅当他们在治疗班时，他们的期末考试成绩和班级成绩与班上其他学生没有区别。最后，这批学生中的许多人在物理学导论的第三季度参加了概念第一课程。谁采取了至少一个概念第一课程的学生被发现有显着更高的毕业率与STEM专业比那些学生从这个队列谁没有采取概念第一课程。
2016-12-17 physics.ed-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
Transforming a large introductory lab course: impacts on views about experimental physics
实验室课程是大多数本科物理课程的关键组成部分。实验室课程通常旨在实现以下学习成果：培养学生的实验技能，让学生参与真实的科学实践，强化概念，激发学生对物理的兴趣和参与。其中一些结果可以通过科罗拉多州实验物理科学学习态度调查（E-CLASS）来衡量，这是一项基于研究的评估，旨在衡量学生对实验物理的看法。我们在科罗拉多大学博尔德分校使用E-CLASS来衡量课程转型过程中的学习成果，在这个过程中，实验物理学的观点反映在学习目标中。我们收集了600多名学生的反应，每学期从大型介绍实验室课程，无论是之前和之后实施的课程转型。虽然我们没有观察到统计学上的显着差异，在整体教学后的E-CLASS成绩的转换之前和之后，在转换的过程中，学生的反应，三个E-CLASS项目，相关的目标的转换比原来的课程更有利。
2018-07-11 physics.ed-ph
Prequestioning Enhances Undergraduate Students Learning in an Environmental Chemistry Course
本研究在本科环境化学课程中开展10次课堂预提问干预，发现预提问概念的测验表现显著优于未预提问概念，效应量较大，验证了其真实教学价值。
2024-03-05 physics.ed-ph
Hidden walls: STEM course barriers identified by students with disabilities
从历史上看，非残疾人将残疾视为一种个人缺陷，需要对残疾人进行改变。然而，残疾活动家和残疾知识分子已经提出了一些模式，强调残疾社会结构在防止或阻碍能力连续体的平等获得方面的作用。我们使用了社会关系命题，它将残疾置于障碍和特定社会结构的相互作用中，以确定STEM入门课程中的残疾结构。我们对9名学生进行了采访，他们在STEM入门课程中发现了一系列障碍。我们组建了一个多元化的研究团队，并通过现象学分析来分析访谈。与会者报告了妨碍有效参与课程内容的课程障碍。这些障碍导致了时间管理的挑战以及压力和焦虑的感觉。我们讨论了支持学生更有效地参与入门STEM课程的建议。
2019-09-06 physics.ed-ph
Student behaviour and engagement with adaptive exercises on a thermodynamics course
本研究基于Moodle新型题型Stateful开发自适应交互式电子学习材料，在大学热力学课程实验中通过学生解题行为算法分类，发现该分类可预测多数学生课程其他部分表现，且与两项物理调查统计一致。
2024-03-07 physics.ed-ph
Pwning Level Bosses in MATLAB: Student Reactions to a Game-Inspired Computational Physics Course
我们调查了学生对两门计算物理课程的反应，这两门课程包含了几个类似视频游戏的方面。这些措施包括使用游戏术语，如“水平”，“武器”和“老板”;与课程成绩挂钩的游戏式积分系统;没有截止日期的自定进度计划;只有完全正确的尝试才能获得学分的掌握设计，但学生可以重试，直到他们成功;通过自我测试代码立即反馈;从“奴才”（小的，集中的任务）到“级别老板”（综合任务）的任务进展;可信的，真实的任务场景。通过半结构化的访谈和课程评估，我们发现，大多数学生认为课程有效，游戏般的方面有益。特别是，许多人声称，积分制增加了他们的动力;自定进度的性质使他们反思自己的自律;重复作业的可能性和必要性，直到完美的辅助学习;和真实的任务帮助他们设想在他们的专业未来使用课程技能。
2014-10-11 physics.ed-ph
The Initial State of Students Taking an Introductory Physics MOOC
作为大规模开放在线课程（MOOC）更大研究项目的一部分，我们调查了学生背景以及学生参与带有实验室部分的物理MOOC的情况。学生们在课程开始时完成了人口统计调查和力和运动概念评估。虽然该课程仍在积极运行，我们已经跟踪了学生参与了11周课程的前五周。
2013-09-13 physics.ed-ph
Comment on "How perception of learning environment predicts male and female students' grades and motivational outcomes in algebra-based introductory physics courses"
最近的一篇论文使用结构方程模型来推断性别依赖的学生态度对入门物理课程的几个结果的影响。所使用的模型是精确的马尔可夫相当于一个同样合理的近似值，其中一个关键的性别依赖系数在确定态度是从零无法区分。我还认为，定性框架可能归因于学生的动机，实际上属于他们的老师。
2023-02-17 physics.ed-ph
Exploring University Students' Engagement with Online Video Lectures in a Blended Introductory Mechanics Course
MOOC的出现激发了使用在线视频提供大学课程内容的兴趣。我们研究了学生参与78个在线视频，我们创建并纳入一个学期的混合介绍力学课程在佐治亚理工学院。我们发现，学生们更积极地参与支持实验室活动的视频，而不是呈现讲座内容的视频。特别是，访问实验室视频的学生的百分比在整个学期始终大于80%，而访问讲座视频的学生的百分比下降到不到40%的学期结束。此外，学生更有可能访问整个实验室的视频比讲座视频。我们的研究结果表明，学生可以访问视频的基础上感知的价值：学生似乎认为实验室的视频成功完成实验室必不可少的，而学生似乎认为讲座视频更类似于补充材料。我们发现学生对视频的参与度和课程表现之间几乎没有相关性。此外，对视频内容的检查表明，学生更多地关注完成作业明确需要的具体信息（例如，完成实验室工作所需的动作，或解决特定问题所需的公式/数学表达式），而较少关注被认为更具概念性的内容。研究结果提出了教师修改课程以更好地支持学生学习的方法。
2016-03-10 physics.ed-ph
Student Outcomes Across Collaborative Learning Environments
学习助理（LA）模式支持教师在自己的课程中实施基于研究的教学实践。在LA模式中，本科生被雇用来帮助促进基于研究的协作学习活动。使用学习关于STEM学生成果（LASSO）数据库，我们检查了学生从112个第一学期的物理课程，使用基于讲座的教学，没有LA的协作教学，或LA支持的教学学习。我们使用5959名学生对力和运动概念评估（FMCE）或力概念量表（FCI）的反应来测量学生的学习。从分层线性模型（HLM）的结果表明，LA支持的课程有较高的后测成绩比合作课程没有LA和LA支持的课程，使用LAs在实验室和背诵有较高的后测成绩比那些使用LAs在讲座。
2018-08-21 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
Gender Differences in Undergraduate Physics Courses: A Comparative Study of Persistence
我们调查了男女大学生在选修物理课程时坚持性的差异。为了量化某一组学生的持续性，我们将“持续性指数”定义为该组学生在学习特定课程时人数减少率的倒数。我们已经收集了来自三个连续的研讨会上的各种物理主题的数据。在绘制了参与人数与参加天数的关系图之后，我们计算了每个工作坊的男女学生组的下降率和持续指数，并在条形图上比较了持续指数。比较统计结果表明，女生群体的持久性指数显著高于男生群体。这使我们得出结论，女生比男生更坚持在本科物理课程。
2017-01-20 physics.ed-ph
Education for expanding the quantum workforce: Student perceptions of the quantum industry in an upper-division physics capstone course
针对量子技术商业化背景下的人才需求，科罗拉多大学博尔德分校开设“Quantum Forge”高年级物理顶点课程，通过跟踪首届学生调研其对量子产业的认知，为优化量子产业相关课程设计、培养量子领域人才提供参考。
2024-06-26 physics.ed-ph
A Problem-Solving Framework to Assist Students and Teachers in STEM Courses
发达的解决问题的能力是必不可少的任何学生参加科学，技术，工程或数学（STEM）课程以及毕业生在劳动力。最基本的技能之一是在解决问题的同时监控自己的进步和理解的能力。在整个解决方案期间的成功监视允许求解器识别解决方案中的错误并在必要时进行调整。为了突出问题解决的这一方面，我们开发了一个框架和相关的课堂活动，向学生介绍监控（M）以及问题解决模型的更传统方面：分析任务（A），创建计划（C）和执行计划（E）。这ACE-M框架已成功地实施了较低的师化学，数学和物理课程。参加ACE-M作为解决问题指导基础的课程的学生报告说，解决问题的自我效能感得到了提高，在解决问题的同时进行了更多的监测，在许多情况下，课程成绩得到了提高。通过这种关于自我监控的明确指导，学生现在可以了解专家解决问题的技能，这将使他们在STEM职业生涯中受益。
2016-07-26 physics.ed-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
Socratic Dialogs and Clicker use in an Upper-Division Mechanics Course
在非入门物理课程中有效使用互动参与的一般问题仍然是开放的。我们提出了一个为期三年的研究，比较不同的方法来讲课在中级力学课程在科罗拉多州矿业学院。在第一年，讲座是相当传统的。在第二年的讲座进行了修改，包括教师和学生之间的苏格拉底对话。在第三年，教师使用个人反应系统和类似同伴教学的教学法。所有其他的课程材料几乎与传统的讲座课程相同。我们目前的结果，从一个新的概念调查，考试和课程评估。我们观察到学生的考试成绩变化不大，因为演讲技巧的变化，虽然学生一致认为点击器是“课程中最好的部分”，他们“学到的最多”。“事实上，当在这门课程中使用点击器时，学生比使用相同方法的CSM入门课程的学生更有可能参与进来。
2015-05-19 physics.ed-ph
Students' views about the nature of experimental physics
物理学社区通过理论和实验研究的结合来探索和解释物理世界。物理学作为一门学科的未来取决于学生在该领域的理论和实验方面的培训。然而，虽然学生在讲座课程中的学习一直是广泛研究的主题，但实验室课程仍然相对不足。特别是，很少有，如果有的话，可用的数据，解决物理实验室课程的有效性，鼓励学生认识到实验物理学科的性质和重要性作为一个整体。为了解决这一差距，我们提出了第一个大规模的，全国性的研究（$N_{institutions}=75$和$N_{students}=7167$）的本科物理实验室课程，通过分析学生的反应，研究验证的评估，旨在调查学生的信念实验物理的性质。我们发现，学生经常进入和离开物理实验室课程的想法，实验物理实践在他们的课程，是不一致的实践实验物理学家的观点，这种趋势在入门级和高年级。尽管存在这种不一致性，我们发现，入门级和高年级的学生都能够准确地预测专家般的反应，即使在他们的实验室课程的实验意见不一致的情况下。这些发现对物理专业学生的招聘、保留和充分的准备都有影响。
2017-08-14 physics.ed-ph
Core Graduate Courses: A Missed Learning Opportunity?
研究生物理核心课程的一个重要目标是帮助学生发展解决问题的专业知识，提高他们的推理和元认知技能。我们探讨了物理研究生的概念性困难，管理概念性问题，在本科物理课程之前和之后的相关第一年的核心研究生课程的指导。在这里，我们专注于物理研究生的困难表现在他们的表现上的两个定性问题，涉及图形表示的向量场。一些研究生在识别矢量场的图是否有发散和/或旋度方面有很大的困难，但他们在数学上计算矢量场的发散和旋度方面没有困难。我们还与定期教授第一年研究生物理核心课程的各种教师进行了个别讨论，讨论这些课程的目标以及研究生在核心课程相关教学后在概念问题上的表现。
2016-01-20 physics.ed-ph
Hierarchical Linear Modeling Approach to Measuring the Effects of Class Size and Other Classroom Characteristics on Student Learning in an Active-Learning Based Introductory Physics Course
班级规模对学生学习的影响具有许多政策含义，几十年来一直是对话和研究的主要主题。尽管如此，在大学环境或物理课程的背景下，对班级规模的研究很少。在讨论了分层线性模型（HLM）背后的一些推理以及如何解释HLM分析的结果，同时将本研究应用于课程成绩的测量理论，本文继续使用一系列分层线性模型来研究基于主动学习的入门物理课程中班级规模的影响。结果发现，在研究的范围内，班级规模并没有显着的影响，学生成绩被用作代理学生理解的基础材料。然而，各种各样的问题和限制意味着这肯定不是故事的结尾，当涉及到这些课程以及影响学生成绩的各种因素时，无论是理论上还是经验上，都还有很多工作要做和讨论。
2018-09-01 physics.ed-ph
Student ownership of projects in an upper-division optics laboratory course: A multiple case study of successful experiences
我们调查学生的主人翁意识的多周期末项目在高年级的光学实验室课程。使用多案例研究的方法，我们详细描述了三个学生的项目。个案内分析的重点是确定每个项目的关键问题，并按时间顺序对这些事件进行描述。跨案例分析的重点是确定紧急主题方面的五个维度的项目所有权：学生代理，教师指导，同行合作，兴趣和价值，情感反应。我们的内部和跨案例分析得出了三个主要发现。首先，将劳动分工与集体头脑风暴相结合可以帮助平衡学生代理，教师指导和同伴合作。第二，学生对项目的兴趣及其价值的感知会随着时间的推移而增加;学生对项目主题的最初兴趣并不是学生拥有项目的必要条件。第三，学生所有权的特点是情绪波动范围广泛，因为学生在长期的斗争和成功的时刻之间交替，而他们的项目工作。这些发现不仅将关于学生所有权的文献扩展到一个新的教育领域-即高年级物理实验室-它们还对学生所有权是期望的学习成果的课程中的实验物理项目的设计具有具体的影响。我们对课程和项目进行了足够详细的描述，以便其他人可以根据他们的具体情况调整我们的结果。
2017-09-15 physics.ed-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
Student Use of a Single Lecture Video in a Flipped Introductory Mechanics Course
在2013年秋季，佐治亚理工学院提供了一个“翻转”的微积分为基础的介绍力学类作为替代传统的大招生讲座类。这门课通过预先录制的讲座视频在课堂外引入新材料来翻转教学。视频讲座是学生对课程材料的初步介绍。我们分析学生如何通过“点击流”数据参与在线讲座视频，包括时间戳的互动（播放，暂停，寻找等）。在线视频播放器对这些事件的分析表明，学生可能会关注视频中有助于“正确”解决方案的元素。
2014-09-22 physics.ed-ph
A longitudinal analysis of students' motivational characteristics in introductory physics courses: Gender differences
在过去的十年里，STEM课程中缺乏多样性和代表性不足的学生表现不佳一直是研究人员关注的焦点。特别是，人们对妇女在物理学领域代表性不足和表现不佳的原因提出了许多假设。在这里，我们提出了一个框架，帮助所有学生学习科学课程，考虑到四个因素：1）教学和学习工具的特点，2）教学和学习工具的实施，3）学生的特点，和4）学生的环境。虽然对因素1（教学和学习工具的特点）的研究很多，但对因素2（学生的特点，特别是动机因素）的关注较少。在这里，我们专注于从调查数据中获得的入门物理学生的基线动机特征，以告知框架的因素2。本研究以两个学期的物理导论课程为研究对象，通过对学生的自我效能感、毅力、对物理的迷恋、与物理相关的价值、智力心态和物理认识论进行前后调查，对学生的动机特征进行了纵向分析。与男生相比，女生的自我效能感、魅力感和价值感较低，对物理知识的理解更为“固定”。毅力是女生在整个物理入门课程中报告的平均值等于或高于男生的唯一因素。这些性别差异至少可以部分归因于社会的陈规定型观念和偏见，谁属于物理学，可以在它excelinit.The研究结果通知框架，并有影响的发展和实施有效的教学和学习工具，以帮助所有学生学习。
2021-02-15 physics.ed-ph
Grading by Category: A simple method for providing students with meaningful feedback on exams in large courses
许多教师选择使用开放式笔试项目来评估他们的学生，这些考试项目要求学生通过解决问题和/或解释概念来展示他们对物理的理解。评分这些项目是相当耗时的，并且在大型课程中，时间限制禁止对学生的考试提供重要的个性化反馈。教师通常会划掉回答中不正确的部分，并写下总分。有时，教师也会写一两个字来指出错误。本文介绍了一种评分方法，提供更大的个性化反馈，明确传达给学生预期的表现水平，不需要更多的时间比传统的评分方法开放式的反应，似乎鼓励更多的学生利用提供的反馈。
2013-04-05 physics.ed-ph
Developing an AI Course for Synthetic Chemistry Students
Washington University（华盛顿大学）
本文设计并实施了面向无编程背景合成化学学生的AI课程AI4CHEM，通过化学背景而非抽象算法，提升学生在Python、分子性质预测、反应优化和数据挖掘等方面的能力。
2025-11-23 cond-mat.mtrl-sci cs.AI physics.ed-ph
Student gender modulates the intersection of calculus proficiency and calculus self-efficacy in an introductory electricity and magnetism course
本研究评估了电磁学入门课程中微积分能力与自我效能感的变化，发现学生性别调节了微积分能力与自我评价之间的相关性，揭示了物理自我效能感中性别差异的潜在成因。
2024-01-04 physics.ed-ph
Exploring the relation between students' online learning behavior and course performance by including contextual information in data analysis
本研究探讨在数据分析中加入更多的情境信息是否可以提高我们识别学生在线学习行为与物理入门课程整体表现之间关系的能力。我们创建了四个线性回归模型，将学生在一系列在线学习模块中的及格-不及格事件与他们的标准化总成绩相关联。每个模型都考虑到了比前一个模型更多的上下文信息，例如学生的学习策略和评估尝试的持续时间。后三个模型中的每一个都伴随着学生在每个学习模块上的交互状态的视觉表示。我们发现，表现最好的模型是一个包含最多的上下文信息，包括教学条件，内部条件和学习策略。该模型显示，虽然大多数学生在最具挑战性的学习模块中失败，但那些学习行为正常的学生更有可能获得较高的总成绩，而那些对后续模块的评估采取猜测的学生往往会获得较低的总成绩。我们的研究结果表明，考虑与每个事件相关的更多上下文信息可以是提高学习分析质量的有效方法，从而为教师提供更准确和可操作的建议。
2020-05-22 physics.ed-ph
Active Learning in a Graduate Quantum Field Theory Course
本文介绍了作者如何成功地适应技术从文献中提取的主动学习用于研究生水平的课程量子场论。学生们在每堂课之前完成阅读和在线问题，并花课堂时间解决问题，这些问题要求他们练习理论物理学家的典型决策和技能。讲师监督这些活动，并定期提供及时的反馈，以指导他们的思考。教师与学生的互动和学生的热情与高级研究生一对一的讨论中遇到的类似。课程覆盖率没有受到影响。这里所描述的教学技巧非常适合其他高级课程。
2020-12-07 physics.ed-ph
Potential relationship of chosen major to problem solving attitudes and course performance
基于代数的物理学入门课程经常在同一课程部分中包含多个学生专业人群，然而，不同专业的要求可能会影响学生对课程材料不同方面的动机，例如解决问题，从而影响课程表现。学生对实验室小组协调解决问题的练习的态度的初步分类，其中学生单独反映他们基于小组的问题尝试，是基于学生的书面解释的有用性的练习：分别对内在价值的问题解决框架，对表现良好的课程，并对不太具体的方面的练习。主要的选择和这种初步的分类为一个典型的代数为基础的物理课程之间的关系进行了分析，是趋势的主要和类别类型的课程表现的措施。我们还讨论了更深入的发展，通过书面工件的问题解决练习的分类结构的解释。
2016-02-23 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
Introducing interdisciplinary science to second year undergraduates in a Current Topics in Biophysics course
我们为二年级学生提供机会，在由物理学家和生物学家共同教授的课程中探索生物物理学的当前主题。跨学科课程允许大学生从事整合物理学和生物学的分析思维。学生要么是生物物理学专业（50%），要么来自各种科学专业（约30%生命科学）。所有人都将参加生物、物理和数学的第一年课程。该课程分为：1）使用案例研究将物理方法应用于生物问题（树能长多高？和生物泵是两个例子）; 2）介绍物理概念，探索潜在的应用（生物光子学及其在荧光显微镜和光动力疗法中的应用是一个例子）;和3）介绍工业和大学研究人员谁描述职业生涯，研究和生物物理学的临床应用。在六年的课程已经提供，学生已经实现了B平均独立申报的专业。在课程评价中，学生对课程整体表示高度满意（91%是积极的）。然而，学生们对作业和试题的开放性持保留态度，这些作业和试题使用基于物理学的分析框架来处理生物问题-这是实施开放性问题解决方法的真正挑战。
2015-04-24 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
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
Assessing Students' Understanding of Uncertainty in Undergraduate Physics Laboratory Courses at a Major Canadian University
本研究使用CDPA测试评估McGill大学本科生物理实验中对不确定度的概念理解，发现其理解随课程推进呈上升趋势，但学生在数据分析与曲线拟合上仍存困难。
2025-04-29 physics.ed-ph
