Investigating student understanding of quantum entanglement
量子纠缠是多粒子量子理论的核心概念。纠缠在理论基础的发展中起了重要作用，并使量子信息技术的现代应用成为可能。作为QuVis量子力学可视化项目的一部分，我们使用两粒子纠缠自旋态开发了一个交互式模拟“纠缠：量子关联的本质”。我们调查了学生的理解纠缠在入门级和高级本科水平收集学生的活动和测试后的反应，使用两个版本的模拟和进行少量的学生访谈。常见的错误观点包括所有纠缠态必须是最大纠缠的（即沿着所有公共测量轴显示完美的相关性或相关关系），产物态中粒子的自旋必须具有确定的值（不能处于自旋的叠加态）以及难以分解产物态。这项工作的结果将为QuVis纠缠模拟的进一步开发提供信息。
2015-12-08 physics.ed-ph
Investigating students' gender expression and its relation to sense of belonging in introductory physics courses
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
研究通过性别表达视角探讨入门物理学生归属感，分析性别压力如何影响其在物理学习中的感知和包容性。
2026-07-15 physics.ed-ph
Investigating Student Communities with Network Analysis of Interactions in a Physics Learning Center
在学生中培养社区意识是佛罗里达国际大学整体改革努力的三大支柱之一，以增加物理学和更广泛的科学参与。一个研究和学习社区的出现，嵌入在课程改革的努力，有助于增加招聘和保留物理专业。Finn和Rock [1]将学生的学术和社会融合与保留率的提高联系起来。我们利用社交网络分析来量化佛罗里达国际大学物理学习中心（PLC）的互动，以支持学术和社会融合的发展。社交网络分析工具使我们能够可视化和量化学生互动，并描述学生在社交网络中的角色。在简要介绍了社会网络分析之后，我们使用序贯多元回归模型来评估有助于参与学习社区的因素。序贯多元回归的结果表明，PLC学习社区是一个公平的环境，因为我们发现，性别和种族参与PLC没有显着的预测。我们发现，为学生提供合作的空间提供了一个重要的元素，在支持性学习社区的形成。
2012-07-18 physics.ed-ph
Investigating students' scientific reasoning through heuristic and analytical thought processes
本研究通过系统1与系统2的启发式-分析式思维过程，探究学生在物理问题中的科学推理，发现力学及抛体运动中存在四种直觉启发式，阻碍其运用已有知识。
2023-11-13 physics.ed-ph
Investigating student perceptions of creativity and generative ai in computational physics
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
本文通过访谈研究学生对生成式人工智能在计算物理学中创造力认知的影响，发现学生将创造力分为迷你C和小C，并对gen-AI的准确性持怀疑态度。
2026-03-12 physics.ed-ph
Investigating society's educational debts due to racism and sexism in student attitudes about physics using quantitative critical race theory
美国物理学会呼吁其成员通过支持鼓励女性和黑人，土著和有色人种成为物理学家的包容性文化来提高物理学的多样性。在当前的教育体系中，如果一个学生对学习和从事物理学的态度与大多数专业物理学家不同，那么他就不可能成为物理学家。有证据表明，大学物理课程和学位课程不支持学生发展这些态度。相反，物理教育过滤掉了那些没有带着这些态度进入大学物理课程的学生。为了更好地了解态度在物理学缺乏多样性的作用，我们调查了种族主义和性别歧视之间的交叉关系，在学生对学习和做物理学的态度不平等。分析采用分层线性模型来研究学生的态度，科罗拉多州的科学学习态度调查。数据来自LASSO数据库，包括2170名学生在46个微积分为基础的力学课程和2503名学生在49个代数为基础的力学课程在18个机构任教。与之前的研究一样，我们发现大多数群体的态度要么没有改变，要么略有下降。结果表明，在交叉的种族和性别群体之间存在很大的差异，这代表了社会欠这些学生的教育债务。白人学生，特别是白人男性在微积分课程，往往有更多的专家一样的态度比任何其他群体的学生。解决社会教育债务的教学可以帮助物理学走向一种支持不同学生和专业人士的包容性文化。
2021-03-12 physics.ed-ph
Investigating the Influence of Visualization on Student Understanding of Quantum Superposition
交互式计算机模拟中的可视化是帮助学生开发富有成效的心理模型的强大工具，特别是在没有经典模拟的量子现象的情况下。QuVis量子力学可视化项目为量子力学的学习和教学开发基于研究的交互式模拟。我们描述的努力，以改善在QuVis模拟的单光子叠加态的视觉表示。我们开发了不同的光子入射到分束器的解释，并通过个别访谈调查了它们对学生思维的影响。这项研究的结果导致在所有QuVis单光子模拟中纳入了经修订的可视化。在2013年和2014年的课堂试验中，在量子物理学入门课程中使用干涉仪实验模拟，用于对初始和修订后的可视化进行比较研究。使用修改后的可视化的班级显示出关于量子叠加的不正确想法的频率较低，例如光子分裂成两个半能量分量。
2014-10-03 physics.ed-ph
Investigating introductory and advanced students' difficulties with change in internal energy, work and heat transfer using a validated instrument
该研究利用经过验证的STPFaSL-Long工具对1000多名入门和高级物理学生进行调查，发现两类学生在传统讲授式教学后仍普遍存在内能、功和热传递方面的概念困难，为改进热力学教学和课程设计提供了实证依据。
2024-08-01 physics.ed-ph
Investigating transfer of learning in advanced quantum mechanics
研究表明，学生往往很难将他们的学习从一个环境转移到另一个环境。我们研究高层次的本科生和研究生的设施与问题的干涉图样在双缝实验（DSE）与单光子和偏振器的各种取向放置在前面的一个或两个狭缝。在回答这些问题之前，学生们已经完成了马赫-曾德干涉仪（MZI）的教程，在该教程中，他们了解了当各种方向的偏振器放置在MZI的两条路径中时单光子的干涉。在完成MZI教程后，学生们在DSE的同构上下文中被问到类似的问题。我们讨论了在何种程度上，他们能够转移他们学到的上下文中的MZI类似的问题在同构的上下文中的DSE。
2016-04-18 physics.ed-ph
Investigating Student Difficulties with Time dependence of Expectation Values in Quantum Mechanics
量子力学是具有挑战性的，即使是高年级的本科生和研究生。在薛定谔表象中，波函数根据时间相关的薛定谔方程随时间演化。波函数的时间依赖性导致观测量的期望值的时间依赖性。我们一直在探索高年级本科生和研究生在量子力学中期望值的时间依赖性方面的困难。我们已经开发和管理的概念自由反应和多项选择题的学生调查这些困难。我们还单独采访了23名学生使用有声思维协议，以更好地了解学生的书面答复背后的理由。我们发现，许多学生的斗争与时间依赖性的期望值的观测。我们讨论一些发现。
2015-10-05 physics.ed-ph quant-ph
Investigating the Role of Socially Mediated Metacognition During Collaborative Troubleshooting of Electric Circuits
培养学生排除故障的能力是许多本科物理实验课程，特别是电子课程的重要学习成果。在其他工作中，元认知已被确定为故障排除的一个重要特征。然而，这项工作主要集中在个别学生的元认知过程或故障排除能力。相比之下，电子课程通常要求学生两人一组，因此学生的课堂体验可能具有重要的社会层面，但并不被很好地理解。在这项工作中，我们使用现有的社会中介元认知的框架来分析有声思维活动中，八对学生从两个机构试图诊断和修复故障电路的视听数据。在这样做的过程中，我们提供了一些社会元认知动态的洞察力，在协作故障排除过程中出现。我们发现，学生从事社会中介元认知在多个关键的过渡过程中的故障排除过程。当学生们集体制定策略来执行哪些测量时，或者对电路的行为达成共同的理解时，就会出现互惠的元认知对话。除了详细说明这些发现，我们讨论了教学的影响，我们确定了未来潜在的调查领域。
2017-07-06 physics.ed-ph
Investigating students' behavior and performance in online conceptual assessment
从历史上看，基于研究的评估（RBA）的实施一直是物理学教育变革的驱动力，并有助于激励采用互动参与式教学法。直到最近，RBA只在纸上和课堂上给学生;然而，这种方法有重要的缺点，包括分散的数据收集和需要牺牲上课时间。最近，一些区域办事处已转移到在线平台，以解决这些限制。然而，在线RBA提出了新的问题，如学生参与率，考试安全性和学生使用外部资源。在这里，我们报告一项研究，解决这些问题，在高年级和低年级的本科物理课程。我们为五个机构的课程提供了RBA; RBA是在线托管的，并以嵌入式JavaScript代码为特色，这些代码收集了有关学生行为的信息（例如，复制文本、打印）。有了这些数据，我们研究了这些行为的流行程度，以及它们与学生成绩的相关性，以确定在线和纸质的RBA是否具有可比性。我们发现，浏览器的焦点丢失是最常见的在线行为，而复制和打印事件是罕见的。我们发现，这些行为和学生的表现之间的相关性显着不同的入门级和高年级学生群体，特别是关于学生复制文本，以利用互联网资源的影响。然而，虽然大多数学生参与了一个或多个有针对性的在线行为，但我们发现，对于我们的样本，这些行为都没有导致人口平均表现的显著变化，这将威胁到我们解释这种表现或将其与RBA的纸质实现进行比较的能力。
2019-08-16 physics.ed-ph
Investigating how students collaborate to generate physics problems through structured tasks
传统的物理教育研究关注的是学生解决结构良好的学习活动，由于其封闭性，学生之间的合作和产生想法的空间受到限制。为了鼓励组成员之间的信息社会化，我们利用了现实世界的问题，学生被要求产生一个结构良好的物理任务，并调查了学生团体如何合作，以创建物理问题的年轻学生在介绍物理课程在智利北部的一所大学。数据收集包括录音小组讨论，而他们正在合作开发他们的物理问题，以及他们创建的解决方案，他们的问题。通过访谈，我们了解了学生对任务及其挑战的看法。结果表明，产生的问题是一个机会，让学生提出想法，并作出决定的问题，概念和程序，上下文的细节和幅度和单位的目标，介绍在他们产生的问题。此外，我们发现有证据表明，小组通过参与经常观察到的基于代数的物理问题的策略来测试他们的创作的有效性，例如数学程序和嵌入问题中的物理学的定性描述，然而，与更多的定性描述相比，小组在基于代数的策略上投入了更多的时间。学生们重视任务的开放性，并认识到它在利用物理思想到上下文中的好处，这反过来又使合作的方式没有经验与传统的基于代数的问题。这些发现支持使用生成活动作为学生参与现实世界的物理问题，允许一系列和各种集体过程和想法的途径。
2020-03-30 physics.ed-ph
Investigating the Use of Mastery-Style Online Homework Exercises in Introductory Algebra-based Mechanics in a Controlled Clinical Study
物理导论作业是学生学习经验的重要组成部分，因此选择作业的方式值得研究。我们进行了三轮临床试验，比较了掌握式家庭作业与传统式家庭作业对学生代数和微积分入门力学的影响。结果表明，从掌握风格的传统风格的家庭作业，主要是为较弱的学生谁是不太熟悉的材料所涵盖的问题，更接近转移到学习材料的好处。
2016-11-28 physics.ed-ph
Investigating students` views of experimental physics in German laboratory classes
教师对实验室课程的目标有很多种，不同的课程侧重于不同的目标子集。一个通常隐含但至关重要的目标是培养学生对实验物理的态度，观点和期望，以与实践实验物理学家保持一致。在美国的机构中，使用科罗拉多州实验物理学学习态度科学调查（E-CLASS），对实验室课程在这一学习维度上的评估进行了深入研究。然而，在德国没有这样的仪器可供使用，实验室课程对学生关于实验物理学性质的看法的影响在德语机构中仍然是未开发的。由于缺乏评估工具，以调查这一目标在实验室课程在德语院校的动机，我们提出了一个翻译版本的E-CLASS适应在德语院校的背景。我们把德国版的E-CLASS称为GE-CLASS。我们描述了翻译过程和创建一个自动化的基于网络的系统，教师评估他们的实验室课程。我们还提出了第一个结果，使用GE类在波茨坦大学获得。E-CLASS和GE-CLASS结果之间的第一次比较显示了波茨坦大学和美国学生对实验物理的看法和信念之间的明显差异。
2022-01-28 physics.ed-ph
Investigating student understanding of heat engine: a case study of Stirling engine
我们报告的研究，学生的困难，有关热机的背景下，斯特林循环在高年级本科热物理课程。三个班进行了一次关于带回热器的斯特林发动机的课堂测试，要求学生进行最基本的活动之一-计算热机的效率。我们的数据表明，相当多的学生还没有发展出一个强大的概念理解的基本工程知识的热机，包括功能的回热器和活塞运动的影响，在发动机中涉及的热量和工作。最值得注意的是，虽然三个班的科学错误率相似（$\sim$ 10%），但三个班的工程错误率都很高（超过50%），并且给予热机工程知识简单教程的班表现出的工程错误率比其他两个班显著小约20%。此外，书面答案和测试后的访谈都表明，大多数学生只能将卡诺定理与卡诺循环联系起来，而不能与两个热源之间工作的其他可逆循环联系起来，这可能是因为传统热力学教科书中除了卡诺循环之外没有足够的循环。我们的研究结果表明，科学和工程知识都很重要，应该包括在教学方法，特别是在热力学课程教的国家和地区的传统，不太重视实验教育或工程培训。
2020-08-14 physics.ed-ph
Investigating Blended Math-Science Sensemaking with a diverse undergraduate population
本研究验证了数学-科学混合意义建构认知框架适用于多元背景本科生，发现其更多依赖低层级MSS推导公式并更有效利用PhET模拟，为差异化教学提供了依据。
2023-07-05 physics.ed-ph
Investigating peer recognition across an introductory physics sequence: Do first impressions last?
本文通过两学期同一批学生的纵向数据研究同伴认可的时间变化，发现获提名最多的“认可名人”会随发言活跃度变化而改变，表明第一印象并非完全持久，并挑战了认可模式与学年相关的既有结论。
2024-01-25 physics.ed-ph
Investigating the role of model-based reasoning while troubleshooting an electric circuit
我们探讨了两个国家认可的物理实验室课程的学习成果的重叠，即模型实验系统的能力和故障排除设备的能力。建模和故障排除都是非线性的递归过程，涉及使用模型来通知对设备的修改。为了探索建模和故障排除的重叠，我们收集了有声思维活动的视听数据，其中来自两个机构的八对学生试图诊断和修复故障电路。我们的特点是认知任务和基于模型的推理，学生在这项活动中采用。在这样做的过程中，我们证明了故障排除使学生参与建模的核心科学实践。
2016-03-11 physics.ed-ph
Investigating Systematic Uncertainty and Experimental Design with Projectile Launchers
正确选择测量技术，最大限度地减少系统和随机不确定性是实验物理学的重要组成部分。然而，这些问题在入门实验室中很难教授：因为大多数实验只涉及单一的测量技术，学生通常无法明确区分随机和系统不确定性，或者比较与不同技术相关的不确定性。在本文中，我们描述了一个实验适合于介绍大学水平（或高级高中）课程，使用速度测量，清楚地显示学生的随机和系统的不确定性的影响。
2011-08-24 physics.ed-ph
Semi-quantitative diagram about temporal evolution in basic physics learning: a study with engineering students
我们展示了一种新的半定量技术的分析时间演变的学习基本物理概念。在这种技术中，我们安排了一个几何图的分数和同质性（H-S），在这个图中，我们有一个定量和定性的信息，学生的学习和有效性的教学。我们应用这种技术来研究的时间演变的图形解释的运动在一个维度上通过教程在一个入门课程物理与20名学生的工程在哥伦比亚波哥大中央大学为期6周。我们在一般图中发现（Smax，Hmax）=（0.75，0.75）。
2012-10-27 physics.ed-ph
Basic thermodynamics to save lives
学生对热力学有几个误解。然而，对物理学这一分支中基本概念的理解仍然是解释热现象的基础。本活动的目的是扩展学生对热、温度、能量以及热绝缘体和热导体的概念理解。七年级的两组学生制作了保温箱，使羊的器官尽可能长时间地处于低温状态。该活动结合了现实生活，自主权和科学调查的联系，以激励学生。数据表明，该活动对学生来说具有足够的挑战性，他们能够应用他们对相应概念以及科学和工程实践的理解。
2022-08-10 physics.ed-ph
Investigating introductory and advanced students' difficulties with entropy and the second law of thermodynamics using a validated instrument
该研究使用STPFaSL-Long工具调查1000多名学生，揭示入门和高年级学生在熵与热力学第二定律上的典型误解，如熵守恒、错误应用ΔS公式及对可逆等温过程的困惑，扩展了已有研究并发现新的思维问题。
2024-08-01 physics.ed-ph
Nature of Science in the classroom: empirical insights into investigating physics
本文介绍了一项结合科学本质认识论与低成本电磁感应实验的教学活动，旨在帮助学生理解理论与实验的关系，并通过实证表明该活动能提升学生的沟通能力、创造力与责任感，且具有向高等教育推广的潜力。
2025-04-04 physics.ed-ph
Investigating Academic Major Differences in perception of Computer Self-efficacy and Intention toward E-learning Adoption in China
认识到电子学习实践和主办的制度环境之间的潜在关系，中国的教育实践中分支高中学生到科学，技术，工程和数学（STEM）和非STEM学术主要群体被录取到大学或学院进行检查。通过扩展成熟的技术接受模型（TAM）与计算机自我效能，本研究旨在探讨从STEM和非STEM学生的电子学习采用的感知和行为的差异。结果显示，STEM学生的计算机自我效能、易用性感知和使用电子学习的行为意向得分均高于非STEM学生。
2019-03-03 physics.ed-ph
Investigating students' strengths and difficulties in quantum computing
Southern Methodist University（南方卫理公会大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
本文通过调查量子计算入门课程学生的学习情况，分析其在该领域的优势与难点，旨在改进量子计算教育并开发基于证据的教学材料。
2023-05-14 physics.ed-ph quant-ph
Investigating student interpretations of the differences between classical and quantum computers: Are quantum computers just analog classical computers?
本研究访谈28名修读量子计算/QIS课程的学生，分析其对经典与量子计算机差异的理解，发现缩放概念混淆，并表明模拟经典计算机思想实验有助于专家式推理。
2022-08-29 physics.ed-ph quant-ph
Investigating Student Participation in Quantum Workforce Initiatives
本研究通过访谈科罗拉多州两个量子教育项目，比较了R1大学与社区学院学生在参与目标、量子认知和职业兴趣上的差异，强调情境化设计对量子劳动力公平性的重要性。
2024-07-19 physics.ed-ph quant-ph
Challenges in addressing student difficulties with basics and change of basis for two-state quantum systems using a multiple-choice question sequence in online and in-person classes
本研究在三年内的高级本科量子力学课程中，通过线上线下教学环境，使用经过研究验证的多选题序列评估并改善了学生在两态量子系统基础及基变换方面的学习表现。
2024-10-14 physics.ed-ph
Investigating 3D printed Cartesian Divers
尽管由于COVID-19大流行而面临困难，物理学生可以解决有趣的问题，这些问题是2020年德国物理学家锦标赛（GPT）物理竞赛的一部分。由于2020年的COVID-19大流行，许多比赛如GPT在线举行。此外，学生无法使用大学监管机构提供的通常设备选项。因此，2020年GPT的问题必须以这样一种方式进行选择，即可以在家中使用简单的方法进行检查。这篇文章描述了这些简单但意义深远的实验之一-笛卡尔潜水员。通过使用3D打印，相关变量可以以受控的方式变化，并且可以通过实验来检查笛卡尔潜水员的理论模型。
2021-07-02 physics.ed-ph
The Hydraulic Analogues of Basic Circuits: Labs for Online Learning Environments
在本文中，我们描述了一对夫妇的练习，我们开发了我们的在线第一年EM课程。我们所描述的实验重点是电路分析的基本概念，即欧姆定律和用恒压源和串联电阻对电容器充电。为了让学生直观地演示这些概念，同时为学生提供一种收集自己独特数据集的方法，建立了这些电路的液压模拟物，并录制了一系列视频。顺便说一句，视觉演示也可能有助于减轻学生对基本电路的一些常见误解。因此，即使现场实验室恢复，我们也希望液压模拟演示将继续有用。
2020-11-28 physics.ed-ph
Student Understanding of Taylor Series Expansions in Statistical Mechanics
物理教学的一个目标是让学生学会在不同的物理环境中对特定的数学思想，概念和程序进行物理意义。作为调查学生学习统计物理的研究的一部分，我们正在开发课程材料，指导学生通过推导玻尔兹曼因子，使用泰勒级数展开熵。使用书面调查，课堂观察，个人的思考和教学访谈的结果，我们提出的证据表明，许多学生可以识别和解释系列扩展，但他们往往缺乏流畅的泰勒系列，尽管以前的接触在微积分和物理课程。我们介绍学生的成功和失败都使用和解释泰勒级数展开在各种情况下。
2012-03-06 physics.ed-ph
Developing and evaluating a tutorial on the double-slit experiment
学习量子力学是具有挑战性的，即使是高水平的本科生和研究生。建立在学生先前知识基础上的互动教程可以成为促进学生学习的有用工具。我们一直在调查学生的困难与量子力学有关的双缝实验在各种情况下。在这里，我们讨论了量子互动学习的发展和评估（QuILT），它利用互动模拟，以提高学生的理解。我们总结了常见的困难，并讨论在何种程度上QuILT是有效地解决他们在两种类型的课程。
2015-09-25 physics.ed-ph
Improving Students' Understanding of Lock-in Amplifiers
锁相放大器是物理研究中常用的一种多功能仪器。然而，许多学生在锁定放大器的基本工作原理方面遇到了困难，这可能会导致各种困难。为了提高学生的理解，我们一直在开发和评估一个基于研究的教程，它利用计算机模拟的锁定放大器。该教程是基于一个现场测试的方法，学生在预测涉及锁定放大器的模拟实验的结果后意识到他们的困难，并使用模拟锁定放大器检查他们的预测。然后，本教程指导并帮助学生对锁定放大器的基础知识有一个连贯的理解。教程的开发涉及与物理教师和研究生的访谈，以及与教授和研究生的许多版本的教程的迭代。探讨了学生的困难以及研究性辅导的开发与评价。
2016-01-05 physics.ed-ph
Breaking Barriers: Investigating Gender Dynamics in Introductory Physics Lab Classes
本文通过三所院校的问卷与定性反馈考察物理入门实验课中的性别差异，发现系统性参与障碍证据有限但局部存在，并揭示女性在男性主导小组中的互动困境。
2025-06-06 physics.ed-ph
Investigating the Design-Science Connection in a multi-week Engineering Design (ED)-based introductory physics laboratory task
该研究通过分析多周工程设计物理实验任务中的小组讨论与报告，揭示学生设计思维与科学思维的关联，提出以“设计-科学联系”替代“设计-科学鸿沟”的概念。
2024-12-12 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
Development and Evaluation of a Tutorial to Improve Students' Understanding of a Lock-in amplifier
锁相放大器是物理研究中常用的一种多功能仪器。然而，许多学生在锁定放大器的基本工作原理方面遇到了困难，这可能会导致各种困难。为了提高学生的理解，我们一直在开发和评估一个基于研究的教程，它利用计算机模拟的锁定放大器。该教程是基于一个现场测试的方法，学生在预测涉及锁定放大器的模拟实验的结果后意识到他们的困难，并使用模拟锁定放大器检查他们的预测。然后，本教程提供指导，并努力帮助学生发展锁定放大器的基础知识的连贯理解。教程的开发涉及与物理教师和研究生的访谈，以及与教授和研究生的许多版本的教程的迭代。学生的困难与锁定放大器和开发和评估的研究为基础的教程，以帮助学生开发这个设备的功能的理解进行了讨论。
2016-01-06 physics.ed-ph
Helping Students Learn Quantum Mechanics for Quantum Computing
量子信息科学与技术是一个迅速发展的交叉学科，吸引了科学和工程领域的研究人员。传统的量子力学教学不足以让学生为量子计算的研究做好准备，因为目前的课程缺乏对量子形式主义和动力学的强调。我们正在调查学生在量子力学方面的困难，并正在开发和评估量子互动学习教程（QuILT），以减少困难。我们的调查包括与个别学生的访谈，以及自由回答和多项选择题测试的开发和管理。我们讨论了我们的研究和开发项目对帮助学生学习量子计算相关的量子力学的影响。
2016-02-22 physics.ed-ph
Improving student understanding of addition of angular momentum in quantum mechanics
我们描述了高年级本科生和研究生在量子力学中与角动量相加有关的概念方面的困难。我们还描述了一个基于研究的学习工具，量子交互式学习平台（QuILT）的开发和实施，以减少这些困难。初步评估显示，QuILT与角动量加法的基础知识有关，有助于提高学生对这些概念的理解。
2016-04-03 physics.ed-ph
Student difficulties with the probability distribution for measuring energy and position in quantum mechanics
我们一直在调查的困难，学生在高层次的本科课程，在确定测量能量和位置的概率分布作为时间的函数时，明确给出了初始波函数。我们管理的书面自由回答和多项选择题，以调查这些困难。我们发现，学生有这些概念的共同困难。我们讨论了一些发现。
2015-09-14 physics.ed-ph quant-ph
Fostering Student Enrollment in Basic Sciences: the Case of Southern Tuscany
近几十年来，意大利基础科学，即数学、物理和化学的入学人数有所下降。具体方向的增加是战略上至关重要的，以实现保持和增加谁参加这些课程的积极性和能力的学生人数的目标。为了增加科学职业，在高中和参与规划和实施实验室的教师中组织了讲习班、科学推广会议、专题展览、研究实验室导游、学生暑期学校和教师课程，以发展基础科学教学中的文化提升。特别重要的是锡耶纳大学物理系为托斯卡纳南部的学生和教师组织的活动。在提高教师文化水平方面所采用的方法和旨在支持实验室设施有限的学校的活动，以及为有积极性的学生开展的激励活动，都可以在物理教学和科学学位定向方面的一些良好做法中扎根。除了描述物理学方向的主要活动外，还报告了与化学家，生物学家和地质学家合作开展的活动，以及一项活动，其中数学科学和物理系都参与寻找引入新的跨学科方法，以增加学生在高中的一些选定的主题，其中两个学科在建设重要的贡献的理解和相互强化的基本概念。
2012-06-19 physics.ed-ph physics.soc-ph
Kinesthetic activities in physics instruction: Image schematic justification and design based on didactic situations
学习物理的主要困难之一是学生对物理核心概念的概念理解。许多作者认为，学生对基本物理现象的概念植根于基本图式，起源于存在的基本动觉体验。如果中心图式有身体基础，那么这一思想就应该被运用到物理教学中。因此，我们认为，动觉活动，包括仔细的经验和概念分析，将提供有用的切入点，为学生的物理基本概念的收购，并可以克服之间的经验和概念理解的现象学差距。我们讨论了意象图式的本质，并特别关注其中之一：努力-阻力-流动。我们认为，这种模式是根本不仅在我们的日常经验，而且在大多数学校的物理。我们提供了一个动觉模型的例子，并描述了这些练习的教学策略可以支持学生的理解和直觉方面的中央物理概念。
2014-10-16 physics.ed-ph
Students' difficulties in understanding the basic principles of relativity after standard instruction
本研究调查了45名非物理专业本科生在标准教学后理解相对论原理的困难，发现学生混淆狭义与广义相对论，并据此提出针对性教育方法。
2023-11-16 physics.ed-ph physics.pop-ph
Investigating High School and Pre-High School Teachers' Perceptions and Experiences Introducing Quantum Concepts: A Survey of QuanTime and other Quantum-related Activities
本研究通过调查高中前和高中教师实施QuanTime等量子活动的经验，发现这些活动易于融入课程且受教师欢迎，有助于提升K-12学生量子素养并激发对QIST领域的兴趣。
2025-10-17 physics.ed-ph
Student Understanding of the Bloch Sphere
本文开发并验证了一个 Bloch 球教程，通过对比学生在传统讲授与使用教程后的表现，评估其对单量子比特概念的理解提升。
2024-03-02 physics.ed-ph
Teaching Color Science to EECS Students Using Interactive Tutorials: Tools and Lessons
向电气工程和计算机科学（EECS）学生教授颜色科学对于他们为图形，可视化，成像，增强/虚拟现实等高级主题做好准备至关重要。颜色在EECS课程中历来很少受到关注;学生发现很难掌握基本概念。这是因为今天的教学方法是非直观的，缺乏严谨的教学色彩科学。我们开发了一套互动教程，教颜色科学的EECS学生。每个教程都有严格的数学叙述支持，但以邀请学生通过可视化工具参与开发每个概念的形式呈现。本文介绍了我们开发的教程系列，并讨论了我们所做的设计决策。
2023-01-24 physics.ed-ph
Improving Student Understanding of Magnetism
正式调查学生在特定科目上的困难来源，对于制定适当的策略帮助学生至关重要。我们一直在研究学生在微积分基础上的入门物理课程中遇到的理解磁性的困难。这些学生中的大多数是工程专业的。学生的困难进行了评估，通过管理书面自由回答问题，并制定和管理一个基于研究的多项选择题测试的学生。我们还对一部分学生进行了个别访谈。其中一些面试是基于讲座演示的面试，要求学生预测实验结果，进行实验，并调和他们的预测和观察之间的差异。在磁学中发现的一些常见误解与在静电学中发现的类似。一些额外的困难是由于磁场、磁力和带电粒子的速度或电流方向之间的关系的非直观的三维性质。另一个发现是，学生们经常使用他们的直觉，当他们被展示实际的讲座演示设置并被要求预测实验结果时，他们更难与磁力和场相互垂直的想法相协调，而不是当他们被要求仅基于一个方程从理论上解释磁力和场之间的关系时。我们讨论了这项研究的教学和学习的影响。
2017-01-06 physics.ed-ph
A Primer in Quantum Mechanics for NMR Students
为核磁共振学生介绍量子力学理论，包括基本概念和计算。
2008-03-07 cond-mat.other physics.ed-ph quant-ph
Improving Students' Understanding of Lock-In Amplifiers
锁相放大器是物理研究中常用的一种多功能仪器。然而，许多学生在锁定放大器的基本工作原理方面遇到了困难，这可能会导致各种困难。为了提高学生的理解，我们一直在开发和评估一个基于研究的教程，它利用计算机模拟的锁定放大器。本教程允许学生通过比较他们对锁定放大器将如何表现的预测与模拟实验的结果来实现他们的概念困难。在面对他们的预测和锁定放大器结果之间的差异后，本教程针对学生的常见困难，并引导他们对锁定放大的原理有更深入的理解。
2016-01-06 physics.ed-ph
Students' conceptual knowledge of energy and momentum
我们通过设计和管理一个25项的多项选择测试和进行个别访谈，调查学生对能量和动量概念的理解。我们发现，大多数学生在定性解释与能量和动量有关的基本原理，并将其应用于物理环境中有困难。测试开发过程和结果的总结。
2016-02-25 physics.ed-ph
Unreflected Acceptance -- Investigating the Negative Consequences of ChatGPT-Assisted Problem Solving in Physics Education
German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI)（德国人工智能研究中心）；RPTU Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱茵-普法尔茨理工大学）；LMU Munich（慕尼黑大学）
本研究通过对比物理专业学生使用搜索引擎与ChatGPT解题的表现，发现学生过度信任ChatGPT导致近半错误答案被接受，且交互行为缺乏反思，凸显了指导LLM使用和提升用户认知的必要性。
2023-08-21 cs.AI cs.HC 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
Exploring Student Understanding of Energy through the Quantum Mechanics Conceptual Survey
我们提出了一个研究学生理解的能量在量子力学隧穿和势垒穿透。本文将重点关注学生对两个问题的反应，这两个问题是在课堂上给两个现代物理课和17名学生的个人访谈测试的一部分。我们称之为量子力学概念调查（QMCS）的测试正在开发中，以衡量学生对量子力学基本概念的理解。在本文中，我们探讨和澄清以前报道的误解，从障碍的反射是由于粒子具有一定范围的能量，而不是波的属性。我们还证实了以前的研究报告学生的误解，即能量损失在隧道，并报告一个误解没有以前报道，即势能图中显示的隧道问题并不代表粒子本身的势能。目前的工作是学生理解量子力学的更大研究的一部分。
2006-08-24 physics.ed-ph
