Understanding the development of interest and self-efficacy in active-learning undergraduate physics courses
建模教学（MI）是一种主动学习的物理入门课程，已被证明可以提高学生的学业成就。在多元智能课堂中，同伴间的互动起着重要的作用。他们对学生的兴趣和自我效能感的影响-各种职业理论的杰出结构-尚未得到彻底的探讨。我们的三个本科MI课程（N=221）的检查显示，学生的物理自我效能感，物理兴趣，一般科学的兴趣下降。物理兴趣与自我效能感之间存在正相关关系，科学兴趣与自我效能感之间存在负相关关系。我们测试了结构方程模型，证实学生互动对自我效能感有积极的贡献。本研究框架内更广泛的职业生涯理论框架，并提出了细致入微的考虑，在本科主动学习科学课程的背景下，关于兴趣和自我效能感的结构学生的课堂互动。
2022-10-25 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
Training the next generation of computational scientists through a new undergraduate course
我们介绍了一个新设计的本科层次的跨学科科学计算课程，旨在培养学生成为下一代的研究型计算科学家和工程师。该课程为学生提供了探索各种项目的机会，并培养必要的编程技能，以在高性能计算环境中实现想法和算法。培训包括如何思考，制定，组织和实施科学计算程序。该课程的重点是在科学和工程的广泛应用范围内解决问题。
2022-03-17 cs.CY cs.MS math.HO
A critical review of pre-post surveys designed to measure student epistemology in undergraduate science courses
本文综述了本科理科课程认识论测量的在线前后测调查的框架、设计与应用，重点介绍MBEX工具，为STEM师生及研究者评估课程认识论影响提供参考。
2025-11-19 physics.ed-ph
Lessons Learned from Integrating Generative AI into an Introductory Undergraduate Astronomy Course at Harvard
Harvard University（哈佛大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
哈佛大学将生成式人工智能整合到初级天文课程中，通过教学工具、作业设计和考试改革，评估其对学生学习效果的影响。
2026-02-04 astro-ph.IM physics.ed-ph
Proposal of an enriched three-tier test to assess learning risks in students on undergraduate physics courses
该建议提出了一种方法，称为丰富的三层测试，以前在文献中讨论的类似的测试的基础上。我们的方法包括使用理由和置信度与多项选择测试相结合。这种评估方法允许教师诊断学习风险，同时让学生参与元认知过程。三层测试被证明是一个有效的机制，确定多达18个色彩沿学习光谱的一个单一的概念，解释提醒教师存在的学习风险和其他学习情况。在这个建议中，我们解释了三层结构，我们评论它的应用本科生从两个semestral课程，我们分析了类别谱，一个三层测试产生，讨论它的差异与传统的多项选择题，它的局限性，和可能的新的应用。
2014-09-05 physics.ed-ph
"The Physics of Life," an undergraduate general education biophysics course
提高非科学家的科学素养是一个重要的目标，这既是因为科学和技术对我们生活的影响日益增加，也是因为理解科学丰富了我们对自然世界的体验。提高科学素养的一个途径是通过普通教育本科课程-即为非理科或工科学生开设的课程-在许多情况下，这是这些学生最后一次正式接触科学。我在这里描述的过程中，非科学专业的本科生生物物理学最近在俄勒冈大学（尤金，OR，美国）开发。我认为，生物物理学是一种特别有用的工具，可以用来培养科学素养。它涉及重要和一般的科学概念，展示了基础科学与健康和疾病相关的有形，熟悉的现象之间的联系，并说明了科学见解通过以创造性的方式应用不同领域的工具和观点而发展。此外，生物物理学突出了物理学研究的深远影响。我描述了这门课程的总体设计，它涵盖了宏观和微观的主题，以及它的一些模块的具体内容。我还描述了在教学过程中采用的循证教学方法，以及其招生和评估方面。
2014-10-01 physics.bio-ph physics.ed-ph
Development of a global landscape of undergraduate physics laboratory courses
为解决全球本科物理实验课程差异大、PER研究结果难比较的问题，研究者设计了覆盖41国的课程调查，采用定量定性结合的方法分析课程异同，为PER研究对比和教师课程改进提供支持。
2024-07-12 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
Examining and contrasting the cognitive activities engaged in undergraduate research experiences and lab courses
虽然本科生研究经验（URES）的积极成果已被广泛分类，这些成果的机制是不太了解。通过结构简单的焦点小组访谈，我们提取了学生在URES期间确定参与的认知任务。我们还使用他们的课程，特别是实验室课程的许多比较声明，以评估他们的实验物理相关的认知任务在这些环境中。我们发现，在大多数实验研究中，物理URES中始终会遇到一些认知任务。这些在实验室或讲座课程中很少遇到，有一些明显的例外。有时间进行反思、修正或修订，以及有自主感，这两个因素都被反复提到是URES带来好处的关键因素。我们还确定了在实际实验研究中遇到的任务，这些任务在URES中没有遇到。我们利用这些发现来确定更好地整合URES和实验室课程中的认知任务的机会，以及讨论存在的障碍。这项工作响应了科学教育的广泛呼吁，以更好地培养学生的科学技能和实践，以及呼吁让更多的学生接触科学研究。
2016-07-05 physics.ed-ph
Nanotechnology and Society: A discussion-based undergraduate course
纳米技术已经成为一个广泛的，令人兴奋的，但不明确的科学研究和技术创新领域。关于这项技术潜在的经济、社会和环境影响，存在着一些重要的问题。我们讨论了纳米科学和纳米技术本科课程的学生从广泛的学科，包括自然科学和社会科学，人文科学和工程。该课程探讨了这些问题以及技术在当代社会中更广泛的地位。该课程围绕主动学习方法建立，旨在培养学生的批判性思维能力，书面和口头沟通能力，以及纳米科学和纳米工程概念的一般知识。持续评估被用来获得有关课堂讨论的有效性和提高学生对纳米技术与社会之间的相互作用的理解的信息。
2006-02-25 physics.ed-ph physics.soc-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
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
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
Validation and Administration of a Conceptual Survey on the Formalism and Postulates of Quantum Mechanics
我们开发并验证了一个概念性的调查，侧重于形式主义和假设的量子力学涵盖在上层本科量子力学课程。包括在量子力学形式主义和公设调查（QMFPS）的概念集中在狄拉克符号，希尔伯特空间，状态矢量，物理观测值及其相应的厄米特算子，兼容和不兼容的观测值，量子测量，时间依赖的量子态和期望值，和自旋角动量。在这里，我们描述的验证和管理的调查，这已被管理到400多个高层次的本科生和研究生从六个机构。QMFPS是有效和可靠的，作为一个低风险的测试，以衡量教学的有效性，在本科量子力学课程，涵盖相关内容。该调查也可以用于教师，以确定学生的理解的形式主义和假设的量子力学在开始和结束的研究生量子力学课程，因为研究生预计已经采取了本科量子力学课程，包括在调查中的内容。我们发现，从事研究验证的学习工具的本科生表现优于学生谁没有在QMFPS后的初级/高级量子力学课程的第一学期。此外，研究生在核心研究生水平的量子力学课程的第一学期的教学后，在QMFPS上的表现明显优于本科生在本科量子力学课程的第一学期结束时的表现。与基线数据的比较，验证QMFPS这里可以帮助教师评估他们的教学方法的有效性。
2020-06-07 physics.ed-ph
Lab notebooks as scientific communication: investigating development from undergraduate courses to graduate research
在实验物理学中，实验笔记本在研究过程中起着至关重要的作用。尽管实验室笔记本无处不在，但很少有人正式关注什么是科学文献的“最佳实践”，以及研究人员如何在实验物理学中学习这些实践。使用与实践研究人员，即物理研究生的访谈，我们探讨了不同的经验，研究人员在学习如何有效地使用笔记本电脑的科学文件。我们发现，很少有受访者认为，他们的本科实验课成功地教他们保持一个实验室笔记本的好处。大多数描述的实验室笔记本使用的培训要么是无效的，要么是在他们的本科实验室课程经验中完全缺失的。此外，绝大多数受访者解释说，他们在研究生院的经历中没有接受过任何关于维护实验室笔记本的正式培训，并且很少或根本没有从他们的顾问那里得到关于这些记录的反馈。许多受访者描述说，只有在经过一段时间的试错并已经开始在研究生课程中进行研究之后，他们才了解了此类实验室记录的目的和如何维护。尽管科学文献在研究企业中发挥着核心作用，但这些物理学研究生并没有通过正式的指导获得文献技能，而是通过非正式的实践。
2016-08-11 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
Effective Note-taking and its Impact on Learning Undergraduate Introductory Physics Courses
Fayetteville State University（费耶特维尔州立大学）
研究通过对比实验发现，有效笔记记录策略能提高学生物理课程成绩并降低不及格率。
2025-11-17 physics.ed-ph
Minimizing postulation in a senior undergraduate course in electromagnetism
本文介绍了针对电磁学理论零散化的问题，对本科高年级电磁学教学进行的探索。像往常一样，它从静态的情况下开始，但它是严格根据亥姆霍兹定理的唯一性的矢量场，对主要的实验观察的来源，电场和磁场，对楞次定律和原则的叠加和互惠的相互作用。此后，无需进一步的假设，所有的法则和规则都是在电和磁相互平行的过程中产生的。麦克斯韦方程组是逐步建立的，表明电磁场可以被认为是一个遵循最简单的物理理论原理的双重线性矢量场。它表明，每一个单位制适合这种形式主义，提供适当的值分配给其中产生的一些常数从叠加原理。
1998-10-23 physics.class-ph physics.ed-ph
A Pilot Study from the First Course-Based Undergraduate Research Experience for Online Degree-Seeking Astronomy Students
本研究开发并教授了一门为期六周的在线观测天文学课程，通过初步调查显示，该课程显著提升了学生的工具使用信心、社区归属感及未来研究信心。
2024-05-24 astro-ph.IM physics.ed-ph
Examining the Impact of Student Expectations on Undergraduate Biology Education Reform
在过去的10-15年里，本科生物教育课程改革的呼声不断，其中大多数都集中在课程或教学法的改革上。从学生在一个大的本科生物学导论课程收集的数据表明，学生的期望，他们学习的知识的性质，影响他们如何与改革的努力，在课堂上互动。鉴于学生的期望影响他们参与课程活动的方式，本文（系列文章中的第一篇，着眼于生物学中的学生期望）认为，课程改革举措应该考虑学生的期望，以增加有效实施的机会。
2011-05-31 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
Are arXiv submissions on Wednesday better cited? Introducing Big Data methods in undergraduate courses on scientific computing
本文提出一个基于开源Python库的大数据分析流水线，可处理arXiv和inSpireHEP的80万条数据，用于本科科学计算教学，并公开了学生实现的示例。
2025-09-11 hep-ex physics.comp-ph physics.ed-ph
Characterization of Upper-Level Undergraduate Quantum Mechanics Courses in the U.S
本文基于美国76名教师的调查，分析了本科量子力学课程的教学方法、资源使用和内容覆盖，发现多数教师采用传统讲座但互动教学渐增，不同教学路径在内容覆盖上高度重叠。
2025-07-14 physics.ed-ph
A Multidisciplinary Undergraduate Nanoscience and Nanotechnology Program at the University of North Dakota
本文介绍了一些国家科学基金会纳米技术本科教育项目，旨在建立一个纳米科学和纳米技术计划在北达科他大学的结果。目标是在工程和科学学生中产生对纳米科学和纳米技术的新兴趣，并为他们提供下一代毕业生在全球市场竞争所需的知识和技能，并为纳米科学和纳米技术领域做出贡献。该项目探讨了学生学习的几个方面，包括学生通过跨学科课程调查纳米技术的动机。为了收集这些信息，对注册两门纳米科学和纳米技术课程的学生进行了一项调查。从调查中收集的数据将用于改善未来课程的设计和交付，作为构建完整的纳米科学和纳米技术课程的一部分。
2018-01-24 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
Technology-Enabled Nurturing of Creativity and Innovation: A Specific Illustration from an Undergraduate Engineering Physics Course
人们普遍认为，创造力和创新是21世纪\textsuperscript{st}工程师以及未来劳动力的理想特征。然而，在本科工程教育中缺乏范例，教学模式或最佳实践来培养和培养这些人才。在本文中，我们使用了一个具体的例子，从一个课程的课堂活动，旨在帮助桥梁过渡，从学习工程物理学的基本原理在入门课程，能够创造性地和创新性地应用它们在更先进的设置，如高级顶点项目和在未来的工作场所的工作挑战。应用技术产生和评估的想法进行了说明。为了提高小组创造力的好处，并促进课堂上的实时电子头脑风暴，我们使用InkSurvey与支持笔的移动计算设备（iPad，平板电脑，Android设备等）。在这种情况下使用这个免费的基于网络的软件可以有效地缓解许多通常困扰小组头脑风暴的社会问题。相反，重点是关注他人的想法，同时鼓励流畅性，原创性和磨练积极的批判性思维技能。该小组创建了一个指标来评估其潜在的解决方案，这一点得到了反映。描述了本科生和研究生阶段工程物理课程的一个具体案例，以说明如何将在心理学，营销和商业环境中所做的大量工作应用于STEM教育。课堂过程的概述和实际的学生成绩，以说明其他教师谁可能有兴趣在一个无威胁的，低风险的学习环境中采用类似的活动的方法。
2013-08-11 physics.ed-ph
Eliminating self-selection: Using data science for authentic undergraduate research in a first-year introductory course
研究经验和指导已被确定为一种有效的干预措施，以增加学生参与和保留在干领域，具有很高的影响，学生从不应得的人口。然而，一对一的指导受到可用教师数量的限制，在某些情况下还受到助学金资金的限制。一对一的辅导还受到学生选择和自我选择的限制。由于研究职位往往是竞争激烈的，他们往往是由表现最好的学生。更重要的是，许多学生谁不认为自己是班上的尖子生，或不认为自己是研究人员可能不会申请，自我选择可以有最大的影响，非传统的学生。为了解决可扩展性，选择和自我选择的障碍，我们为本科生设计了一个数据科学研究体验，作为计算机科学入门课程的一部分。通过干预，学生早在第一学期就接触到真实的研究。干预措施是包容性的，因为所有注册课程的学生都参加了研究，没有选择或自我选择的过程。研究重点是大型文本数据库的分析。使用发现使软件工具，学生们分析了国会演讲语料库，并确定民主党演讲和共和党演讲之间的差异模式，支持和反对某些法案的演讲之间的差异，以及关于通过和未通过法案的演讲之间的差异。在研究经验的开始，所有学生遵循相同的协议，使用相同的数据，然后每组学生对自己的研究项目的工作，作为他们的课程的最终项目的一部分。
2020-03-17 physics.ed-ph
Splitting the second: Designing a physics course with an emphasis on timescales of ultrafast phenomena
本文基于比一秒小24个数量级的超快现象时间尺度，提出了一份以时间尺度为基础的学期制本科物理课程教学大纲，从非常规视角介绍现代物理与技术。
2024-07-24 physics.ed-ph
Teaching control with Basic Maths: Introduction to Process Control course as a novel educational approach for undergraduate engineering programs
本研究提出一种无需高级数学基础的本科控制理论入门教学新方法，配套教学工具与实验设备，经UFSC多年实践验证可提升学生学习动力与后续控制课程通过率。
2023-10-09 cs.SY eess.SY math.OC
Teaching Cultural Astronomy to Undergraduates with an Interdisciplinary Frame
文化天文学是连接艺术，人文，社会和物理科学的跨学科。数据收集方法和理论来自许多学科，并与文化天文学中的方法和理论相融合。学生的负担是，要做文化天文学研究，必须在学科内和跨学科广泛阅读。我开发了一系列课程，将文化天文学的内容划分为非洲，北美和太平洋等广泛的地区。这些课程的结构是为了适应来自大学各个部分的学生，但必须有足够的数学和科学作为一个一般的科学要求。这门课的大部分成绩取决于期末项目，其中包括一份演示文稿和一份书面文件。因此，这门课程的目的是给学生做这个最终项目，必须是原创性的研究的基础。学生们很少选择收集自己的数据，而是重新分析现有的材料。学生们学会了批判性思维，制定假设，以及如何测试他们的假设，以及如何理解文化天文学数据。
2020-08-31 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
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
On the Energy-Time Uncertainty Relations: A didactical note for undergraduate students
这篇短文的目的是通过阅读关于这个问题的经典著作来讨论量子力学中涉及能量和时间的不确定关系的意义。这是为参加量子力学入门课程的本科生写的。
2006-03-03 physics.ed-ph
Affordances and Challenges of Incorporating a Remote, Cloud-accessible Quantum Experiment into Undergraduate Courses
本文研究将Infleqtion公司云量子实验平台Oqtant纳入本科教学的可行性与挑战，通过教师和学生的反馈，论证远程量子实验可扩展实验教育机会，尤其惠及资源有限院校。
2025-02-02 physics.ed-ph
A mismatch between self-efficacy and performance: Undergraduate women in engineering tend to have lower self-efficacy despite earning higher grades than men
在许多科学，技术，工程和数学（STEM）专业和职业中，女性的代表性显着不足。先前的研究表明，自我效能感可能是学生学习的一个关键因素，在STEM学科中，女性的自我效能感往往低于男性。本研究旨在探讨工科大学生基础课程自我效能感与课程成绩关系的性别差异。通过关注工科学生，我们在同一人群中同时研究了四个STEM学科（数学，工程，物理和化学）的性别差异。使用纵向收集的调查数据在三个时间点和课程成绩数据从五个队列的工程专业学生在美国的一个大型研究型大学，使用科恩的d两个措施的影响大小的性别差异计算：响应调查项目的学科特定的自我效能感和课程成绩在所有第一年的基础课程和第二年的数学课程。在工程、物理和数学课程中，我们发现自我效能和表现之间存在相当大的差异，尽管成绩差异很小或相反，但男性比女性更自信。在化学方面，女性的成绩更高，自我效能也更高。这些模式在每个学科的课程中是一致的。除物理自我效能感外，其他自我效能感的性别差异均在第四年接近。自我效能感与各学科课程成绩之间的脱节为有针对性的干预措施提供了有用的线索，以促进公平的学习环境。最极端的脱节发生在物理学领域，这可能有助于解释妇女在“重物理”的工程学科中代表性严重不足的原因，突出了这种干预的重要性。
2020-03-12 physics.ed-ph
Tiered Assessment in Upper-Level Undergraduate Physics
分层评估是一种差异化的评估策略，学生可以选择尝试高级评估任务。我们讨论了分层评估在第二和第三年电磁课程的使用。
2017-08-21 physics.ed-ph
Using Computational Essays to Redistribute Epistemic Agency in Undergraduate Science
本文报道了一项研究，调查如何计算论文可以用来重新分配认知机构-认知控制和对自己的学习责任-在高等教育STEM的学生。计算论文是一种科学写作类型，它将可执行的实时计算机代码与叙述性文本相结合，以呈现计算模型或分析。这项研究发生在两个对比鲜明的大学环境中：美国密歇根州立大学的跨学科数据科学和建模课程，以及挪威奥斯陆大学的第三学期物理课程。在一个学期的课程中，计算论文同时独立地用于两门课程，并从两个学生群体中收集了学生工件和回顾性访谈的可比数据集。这些数据进行了分析，使用的框架，可操作的结构，认知机构的规划，查询，数据分析和建模，和通信的尺寸。基于这一分析，我们认为，计算论文可以是一个有用的工具，在重新分配认识机构的学生在高等教育科学，由于其相结合的适应性和学科的真实性。然而，我们也认为，教育背景，脚手架，期望和学生的背景可以限制和影响学生选择采取认知机构的方式。
2021-08-30 physics.ed-ph
Abstract Applets: a Method for Integrating Numerical Problem-Solving into the Undergraduate Physics Curriculum
在高年级的本科物理课程中，最好将解决数值问题的练习自然地融入每周的问题集。我将介绍一种使用Java编程语言的内置类结构来实现此目的的方法。我还提供了一个Java类库，可以帮助教师编写这种类型的程序。
2003-04-21 physics.ed-ph
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
Measuring Wigner functions of quantum states of light in the undergraduate laboratory
本文介绍了一项在本科实验室测量光量子态 Wigner 分布函数的教育活动，学生通过预对准实验装置和定制图形界面重建 Wigner 函数，并加入模拟数据分析功能以支持疫情下的量子光学远程学习。
2023-10-26 physics.ed-ph physics.optics quant-ph
On the Prevalence and Nature of Computational Instruction in Undergraduate Physics Programs across the United States
对物理教师进行了一项全国性的调查，以调查美国各地物理课程中计算教学的普遍性和性质。来自357所独特机构的1246名教师回答了调查。结果表明，更多的教师比十年前有某种形式的计算教学经验，但似乎这种经验并不一定转化为计算教学在本科生的正式课程工作。此外，我们发现，正式的程序在计算物理是缺席的大多数部门。大多数教师确实报告在作业和项目中使用计算，但很少有人报告在课堂或考试中使用交互式参与方法计算。这些结果背后的具体因素是未来工作的主题，但我们确实发现，报告的计算经验和学生在调查机构中可以获得的最高学位存在差异。
2018-08-20 physics.ed-ph
The Compass Project: Charting a New Course in Physics Education
这篇文章讲述了加州大学伯克利分校的指南针项目成立的故事，并描述了它的影响。指南针项目是一个由物理科学研究生和本科生组成的自我形成的小组。它的目标是提高本科物理教育，为我们的成员提供专业发展的机会，并增加学生的保留，特别是那些来自人口通常在物理科学代表性不足。指南针通过提供广泛的服务，包括暑期课程，秋季和春季学期课程，指导，研究讲座系列，以及其他学术和社会支持，培养了一个多元化，协作的学生社区。
2013-01-11 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
Hello Quantum World! A rigorous but accessible first-year university course in quantum information science
解决量子信息科学与工程（QISE）社区内的劳动力短缺问题，需要在本科教育的早期吸引和留住来自不同背景的学生。在这里，我们描述了我们开发的一个名为Hello Quantum World的课程！它以严格的方式引入了广泛的基本量子信息和计算概念，但不需要高中代数以外的任何数学知识，也不需要任何量子力学的先验知识。一些主题包括叠加，纠缠，量子门，隐形传态，量子算法和量子纠错。该课程是专为一年级本科生，无论是那些追求QISE学位和那些谁正在寻求“量子意识”。
2022-11-06 physics.ed-ph physics.pop-ph quant-ph
Development and Validation of the Colorado Learning Attitudes about Science Survey for Experimental Physics
作为全面努力改造我们的本科物理实验室，并评估这些努力的影响的一部分，我们已经开发了科罗拉多州的学习态度关于实验物理科学调查（E类）。E-CLASS评估了学生对实验室课程前后各种科学实验室实践的态度变化，并将态度与课程评分要求和实验室实践的看法进行了比较。E-CLASS旨在让研究人员深入了解学生的态度，并为寻求课程反馈的教师提供可操作的证据。我们目前的发展，验证，并初步实施的调查结果在三个本科物理实验室课程。
2012-07-10 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
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
A Model for Incorporating Computation Without Changing the Course: An example from middle-division classical mechanics
如果不使用计算，现代物理学家所做的大部分研究都是不可能的。然而，虽然计算是实践物理学家的重要工具，但物理课程通常没有反映出它的重要性和实用性。为了更紧密地将本科准备与专业实践联系起来，我们将计算教学整合到科罗拉多大学博尔德分校的中级经典力学中。我们的集成模型的教师谁不专门从事计算教学标准物理课程的约束内的工程，把一个强有力的强调{适应性强的课程}。我们的模型包括计算学习目标的构建，与这些目标相一致的计算活动的设计，以及对学生计算流畅性的评估。我们目前的批评，我们的模式，我们的工作，以开发一个有效的和可持续的模式，计算教学的本科课程
2013-11-17 physics.ed-ph
Studying Expert Practices to Create Learning Goals for Electronics Labs
高年级本科生的实验室课程通常涉及先进的设备，相对较小的班级规模和扩展的实践项目。这些课程为物理教育研究界带来了独特的挑战和机遇，因为这些功能在其他本科课程中并不常见。在这里，我们专注于基于实验室的电子课程。作为建立高年级电子学学习目标的第一步，我们采访了科罗拉多大学博尔德分校的研究生和教师，了解他们在自己的研究实验室中使用电子学的情况。电子课程的具体内容与研究生研究人员的实践经验相似，因此关注研究生的经验是通知实验室课程改革的理想选择。从他们的采访回应中，我们开发了一个电子应用分类框架。我们确定了五种类型的使用和四种形式的互动与电子内容是一致确定的教师和研究生。然而，我们看到教师和研究生之间关于如何学习电子学的差异。
2014-07-11 physics.ed-ph
A Personalised Learning Tool for Physics Undergraduate Students Built On a Large Language Model for Symbolic Regression
School of Computing National University of Singapore Singapore, Singapore；Research (A STAR) Singapore Institute of Manufacturing Technology Singapore, Singapore
本文提出一种基于大语言模型符号回归与量纲分析相结合的个性化学习工具，用于本科生物理交错练习，并在费曼物理学讲义方程上验证了其识别物理变量关系的有效性。
2024-06-17 cs.AI physics.ed-ph
Teaching Fluid Mechanics for Undergraduate Students in Applied Industrial Biology: from Theory to Atypical Experiments
EBI是一个继续教育机构，提供工程硕士学位水平的应用工业生物学教育。流体力学在EBI被认为是困难的学生谁似乎有点没有动力。为了激励他们，我们采用了一种新的以游戏为基础的教学法。让学生从日常生活中获得灵感，找到流体力学的应用，并做实验来验证和验证课程中获得的一些理论结果。在本文中，我们提出了一种创新的教学/学习教学法，其中包括通过游戏学习的概念及其在工程流体力学的影响。介绍了学生在流体力学课程中所做的一些非典型实验。通过学生的教学评价，可以了解学生对课程的感受。通过对学生教学评价的分析，说明了这种方法在激励学生方面的有效性。事实证明，通过游戏学习在流体力学领域取得了巨大成功，课程评估大幅增加。流体力学已逐渐被认为是有趣的、有用的、令人愉快的和容易吸收的。它表明，这种教学法，其中包括教育游戏为学生带来了好处。因此，这些实验似乎是一个非常有效的工具，以改善高等教育的教学/学习活动。
2011-06-03 physics.ed-ph
A Hands-On Molecular Communication Testbed for Undergraduate Education
本文提出了一种低成本分子通信测试平台，用于本科生通信工程实验室课程，通过流体装置实现直观的分子通信教学，学生可在单次实验中完成通信链路复现并实现稳定的数据传输。
2025-12-02 cs.IT math.IT physics.ed-ph
Student understanding of Fermi energy, the Fermi-Dirac distribution and total electronic energy of a free electron gas
我们调查了高年级本科生和研究生的量子力学和统计力学的核心课程后，物理学生的费米能量，费米-狄拉克分布和总电子能量的自由电子气体后，他们在各自的课程学习相关概念的困难。这些困难进行了探讨，管理书面概念和定量问题的本科生，并要求一些本科生和研究生回答这些问题，而大声思考在一对一的个人访谈。我们发现，先进的学生有许多共同的困难，这些概念后，传统的讲座为基础的教学。参与一系列点击器问题提高了学生的表现，但在他们对这些具有挑战性的概念的理解方面仍有改进的空间。
2020-06-07 physics.ed-ph
