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
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
Comparing introductory physics and astronomy students' attitudes and approaches to problem solving
我们研究了如何介绍物理学学生的态度和方法来解决问题相比，介绍天文学的学生，使用以前验证的调查，解决问题的态度和方法（AAPS）的调查。此外，我们比较了性能的介绍物理学和天文学的学生的因素，这是在一个因素分析中确定的原始验证研究。我们发现，天文学入门学生的总体平均AAPS得分明显优于物理学入门学生（p < 0.01），并且效应量很大（Cohen's d = 0.81）。我们还发现，天文学入门学生的成绩更有利的所有集群的问题，除了一个因素涉及绘图和写作草稿，而解决问题。我们还发现，入门物理和天文学的学生同样能够解决两个同构的问题提出给他们，大多数的入门物理和天文学的学生报告说，在天文学方面提出的问题是更有趣的。采访表明，在解决问题的天文学的背景下可能更有趣的学生，可能是一个可能的解释更有利的AAPS分数之间的天文学入门的学生相比，物理学入门的学生。物理导论课程的教师应该注意这些发现，这表明它可能是有益的物理导论课程的教师，将问题纳入他们的教学，其中包含现实世界的背景下，这可能有助于提高学生的兴趣水平，这可能有助于创造更有利的态度和方法解决问题。
2019-07-02 physics.ed-ph
Improving the effectiveness of introductory physics service courses: Bridging to engineering courses
描述了一个简单的模型，以帮助学生看到物理课程和他们的工程专业之间的联系。“桥接”的表现，态度和动机有积极的影响，测量等级分析，调查，学生和教师的意见。除了提高成绩外，在两年的过渡期间，物理课程的入学人数也大大增加。桥接模型可以应用于各种课程，并在这里讨论了建议的组件。
2001-07-03 physics.ed-ph
Students' attitudes toward experimental physics in a conceptual inquiry-based introductory physics lab
有一些证据表明，基于概念探究的入门物理实验室课程，如实时物理，可以提高学生对物理概念的理解。因此，这些课程可能是有吸引力的教师谁寻求改造他们的物理实验室，以提高学生的学习。然而，概念探究为基础的实验教学对学生的态度和信念的影响实验物理，测量的E-CLASS调查，尚未完全理解。我们目前的数据从三个课程的方法超过四个学期（$n=701$）。在第一次实施基于概念探究的入门物理实验室时，我们没有看到E-CLASS分数的变化。然而，要求学生反思与实验物理有关的问题的增加与E-CLASS结果相关联，这些结果与其他有效的实验室教学方法相当。
2022-04-01 physics.ed-ph
Using psychometric tools as a window into students' quantitative reasoning in introductory physics
物理定量素养量表（PIQL）是一个正在开发的推理量表，旨在评估学生在入门阶段的物理定量素养。PIQL的设计提出了隔离物理问题中相互独立的数学推理类型的挑战。在其目前的形式，PIQL跨越三个原则推理子域以前确定的数学和物理教育研究：比率和比例，协变，并签署（负）量。一个重要的心理测量目标是测试这三个推理子域的正交性。我们目前的探索性因素分析，验证性因素分析和模块分析，从学生的角度来看，通知PIQL的基本结构的解释，强调这些结果同意和不同意专家分类的方式。除了为现有和新的PIQL评估项目的发展提供信息外，这些结果还为学生在入门级的定量推理提供了令人兴奋的见解。
2019-10-02 physics.ed-ph
Assessing Student Expertise in Introductory Physics with Isomorphic Problems, Part I: Performance on Non-intuitive Problem Pair from Introductory Physics
与解决问题的专业知识和将学习从一种环境转移到另一种环境的能力相关的调查对于制定策略以帮助学生执行更像专家的任务非常重要。在这里，我们分析了一对非直观的同构问题的书面答复给物理入门的学生和讨论与他们的学生的子集。学生们被要求解释他们的书面答复的理由。我们称成对问题为同构的，因为它们需要相同的物理原理来解决。然而，初始条件是不同的，摩擦力是负责增加的线速度的对象在一个问题，而它是负责降低线速度在另一个问题。我们对学生的反应进行分类，并根据他们不断发展的专业知识评估学生的表现。我们比较了学生对这两个同构问题的分类模式。我们讨论了为什么某些不正确的反应比其他人更好，并阐明了学生的专业知识的演变。我们比较了那些只在其中一个问题上工作的学生在同构问题上的表现，以了解学生是否认识到他们的潜在相似性，以及同构对是否让学生在解决每个问题时有更多的洞察力。
2016-02-21 physics.ed-ph
Consideration of learning orientations as an application of achievement goals in evaluating life science majors in introductory physics
在考虑为自己的机构进行生命科学导论物理课程转型时，生命科学专业的成就目标是确保教学转型有效的必要考虑因素。然而，成就目标很少是物理教育研究课题，如元认知明确考虑。我们调查了一个样本人口的218名学生在第一学期介绍代数为基础的物理课程，从14个实验室部分在6个学期的课程部分，以确定成就目标对生命科学专业的物理态度的影响。学习方向，分别属于掌握目标和绩效目标，除了学习方向，不报告的绩效目标，记录从学生在特定的背景下学习的问题解决框架，在课堂练习。学生的学习取向，定义在学生的自我报告的情况下，在特定的背景下的问题解决相关的研究为基础的课程实施，进行比较，在一个完善的态度调查工具的物理问题解决项目的前后结果，以建立类别的有效性。此外，掌握相关的和性能相关的方向似乎延伸到整体前后态度的转变，但不力和运动的概念或整体课程成绩，在物理学入门课程的范围内。健康科学专业的整体课程表现似乎也存在差异，但在生物学专业的学习方向方面则不然;然而，健康科学专业的学生在研究中的所有测量结果都不如生物学专业的学生，无论学习方向如何。
2018-05-04 physics.ed-ph
Impacts of real-time data collection on introductory algebra-based physics
包括实时数据收集技术是升级物理实验室的常见做法，并且假设这种技术可以提高学生的学习，但很少有人证明技术的效果。具体的活动已被证明是由技术增强，但对类作为一个整体的影响一直未被探索。本文探讨了技术对两个代数为基础的物理导论课的影响。在本文中，我们使用FCI，MPEX，调查和人种学记录的实时数据收集技术被纳入建模物理类的学习的改善。所研究的两个班级的不同之处仅在于是否包含技术。发现的结果是显著的。在高科技班的学生比在没有技术的班级的学生学到了更多的东西。本文探讨了学习的收获，并将其与技术的增加直接联系起来。
2007-09-18 physics.ed-ph
Integrating Evolutionary Biology into Physics Classroom: Scaling, Dimension, Form and Function
本文探讨如何将表面积与体积比等物理定律与达尔文进化联系起来，并通过卡通投票器问题帮助物理入门课程学生理解物理与生物学的跨学科联系。
2024-08-07 physics.bio-ph physics.ed-ph physics.pop-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
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
How different incentives affect homework completion in introductory physics courses
本文以美国空军学院的物理导论课程为例，定量分析了不同激励措施对学生家庭作业完成率的影响。我们的数据表明，不超过10-15%的总课程点需要分配给家庭作业，以最大限度地完成家庭作业，通过成绩奖励。此外，我们发现，学生对家庭作业的好处的看法和家庭作业完成率之间有很强的关系。当学生对家庭作业的平均感知在4分制的李克特量表上增加0.5分时，他们完成的家庭作业增加了近20%。最后，我们发现，给学生在课堂上的测验直接从家庭作业导致15%以上的家庭作业完成比给他们在课堂上的测验，只是概念上与家庭作业。我们相信，这些定量的研究结果，其中许多同意常识概念的物理教育工作者，将显着帮助设计师的介绍物理课程，使家庭作业的最有效的学习工具，它可以为各自的课程。
2013-09-02 physics.ed-ph
Measuring the Impact of Introductory Physics Labs on Learning
我们最近的研究表明，两个实验室课程，其目标是专门加强在讲座课程中开发的材料，并没有在1%的水平上对考试成绩产生任何影响。在这项研究中，我们用这些实验室课程之一的修改版本复制了这种分析，其目标还包括建模，设计实验以及分析和可视化数据。这个修改后的课程使用与以前版本相同的仪器，但改变了实验前和实验室内的活动，专注于开发和测试数据模型。该研究评估了这些额外目标和活动的影响。我们发现它们并没有影响学生在期末考试中的表现。
2015-07-01 physics.ed-ph
Gendered Performance Differences in Introductory Physics: A Study from a Large Land-Grant University
研究介绍物理学中的性别差异的研究表明，当涉及到概念评估的性别差距时，人们达成了共识;然而，当涉及到考试中性别表现的差异时，情况就不那么清楚了。本研究探讨是否存在性别差异的期中和期末考试在物理导论课程，如果这种差异与性别差异在最后的课程成绩。这项研究的人群包括2007年春季至2019年春季期间参加代数和微积分入门物理课程的1万多名学生。我们发现了一个小的，但统计上显着的差异，与弱效应大小，在最后的字母成绩只有一个四门课程：代数为基础的力学。通过查看期中考试成绩，四门课程中有三门的一些考试在统计学上存在显著差异，但基于代数的电学和磁学是例外。在所有具有统计学显著性的情况下，效应量很小或很弱，表明考试和期末成绩的表现并不强烈依赖于性别。作为一个额外的维度检查性别差异，我们调查了是否存在差异时，占教师性别。此外，在2019年秋季，在两个介绍性序列中向1，600多名学生进行了问卷调查，以探讨学生对表现，课堂贡献和包容的看法。我们观察到，当按性别分组时，学生对自己的表现和贡献的看法存在一些差异，但对包容的看法没有差异。
2020-12-27 physics.ed-ph
Student understanding of rotational and rolling motion concepts
我们调查了学生在物理入门课程中涉及的旋转和滚动运动概念方面的常见困难。我们比较了性能的微积分和代数为基础的入门物理学生与物理大三谁学会了旋转和滚动运动的概念，在中级力学课程。访谈进行了六个物理大三学生和十个入门学生使用演示为基础的任务。我们还管理自由回答和多项选择题，以大量的学生参加了介绍物理课程，并采访了另外六个介绍学生的测试问题（在测试设计阶段）。所有的学生表现出类似的困难，无论他们的背景，和更高的数学复杂性似乎并没有帮助获得更深的理解。我们发现，有些困难是由于线性运动的相关困难，而另一些则与更复杂的旋转和滚动运动的性质有关。
2005-10-10 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
Using an Isomorphic Problem Pair to Learn Introductory Physics: Transferring from a Two-step Problem to a Three-step Problem
在这项研究中，我们研究了入门物理学生的能力，执行类比推理之间的两个同构的问题，采用相同的基本物理原理，但有不同的表面特征。382名学生从微积分为基础的和代数为基础的入门物理课程被要求学习从一个解决的问题，并利用他们从它学到的解决另一个同构的问题（我们称之为测验问题）。所提供的解决问题有两个子问题，而测验问题有三个子问题，这是已知的具有挑战性的入门学生从以前的研究。除了已解决的问题，学生还获得了额外的脚手架支持，旨在帮助他们辨别和利用同构解决和测验问题的潜在相似性。结果表明，学生有很大的困难，他们所学到的从一个2步的问题，以3步的问题。虽然大部分学生都能够从所解决的问题在一定程度上与脚手架提供的学习，并调用测试问题中的相关原则，他们不一定能够正确地应用这些原则。我们还与6名入门学生进行了有声思维访谈，以深入了解他们遇到的困难，并探索提供更好支架的策略。访谈表明，学生往往肤浅地映射的原则，在解决问题的测验问题，没有必要了解每个原则背后的管理条件，并检查在新的情况下，在深入的方式原则的适用性。研究结果表明，需要更多的脚手架，以帮助学生从一个两步的问题转移到一个三步的问题，并适当地应用物理原理。
2016-02-18 physics.ed-ph
Effect of Scaffolding on Helping Introductory Physics Students Solve Quantitative Problems Involving Strong Alternative Conceptions
众所周知，物理学导论的学生经常有与既定物理原理和概念不一致的替代概念。在定量问题解决过程中调用替代概念可能会使整个过程脱轨。为了帮助学生正确解决涉及强替代概念的定量问题，适当的支架支持是有帮助的。本研究的目的是探讨不同的支架支持，包括类比问题解决的影响，介绍物理学生的表现在一个目标定量问题的情况下，许多学生的解决过程是脱轨，由于替代概念。三种不同的脚手架支持的设计和实施基于微积分和代数为基础的介绍物理课程，以评估所需的脚手架水平，以帮助学生学习从一个类比的问题，这是类似的基本原则，但解决问题的过程是不是脱轨的替代概念。我们发现，对于涉及强替代概念的定量问题，简单地引导学生先解决类比问题并不足以帮助大多数学生辨别两个问题之间的相似性。然而，如果提供额外的支架支持，直接帮助学生检查和修复他们的知识元素涉及替代概念，学生更有可能辨别问题之间的潜在相似性，避免脱轨的替代概念时，解决目标问题。我们还发现，一些脚手架支持更有效的微积分为基础的课程比代数为基础的课程。这一发现强调了这样一个事实，即必须通过研究来确定适当的脚手架支持，以便有效。
2016-02-18 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
Using ordinary multiplication to do relativistic velocity addition
一维速度的相对论性相加，虽然是入门物理学的中流砥柱，但它对物理学的洞察力远不如它所能提供的。对于这样的计算，我们建议使用速度因子（双向多普勒因子）。速度可以很容易地（通常通过检查）转化为速度因子，反之亦然。速度因子由普通乘法合成。这个简单的装置大大扩展了在入门课程中可以提出和回答的问题。
2006-11-21 physics.ed-ph physics.gen-ph
Unveiling Gender Dynamics in Introductory Physics Labs
SUNY Farmingdale State College（纽约州立大学法明戴尔州立学院）
本研究揭示了初等物理实验室中性别差异在任务偏好和舒适度上的显著影响，指出需改进教学策略以促进公平参与。
2026-01-12 physics.ed-ph
Problem Roulette: Studying Introductory Physics in the Cloud
Problem Roulette（PR）是密歇根大学的一项基于网络的学习服务，它提供了一个大型的物理入门课程考试问题库的主题内随机访问。建立在公共-私有云计算基础设施上，PR在2012年秋季学期为近1000名学生提供了服务，提供了超过60，000个问题页面。这项服务通过提供由当地教授撰写的问题来补充商业出版社的服务。我们描述的服务架构，包括报告和分析能力，并提出了初步评估其使用的影响。在大约500名学习电磁学的学生中，我们发现有229名学生在这学期中解决了50道或更多的问题，他们的成绩比其他学生高出了0.40分（在4.0分的量表上）。这种改善部分反映了一种选择偏见，即更好的学生更频繁地使用该服务。通过使用整体平均成绩（GPA）作为分类器调整这种选择偏差，我们发现普通PR用户的成绩提高了0.22，显著高于0.04的随机噪声水平。简单地说，学生谁工作一个或多个额外的问题，每个工作日赚取近四分之一个字母的平均成绩提高，无论GPA。学生评论强调随机性在帮助他们综合概念方面的重要性。PR源代码在bitbucket存储库中公开。
2013-09-30 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 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
Science-Based Comparative Culture: A New Theme of Experiment for Freshmen in Tohoku University
2004年，东北大学为新生开设了一门新的入门科学实验课程。这门课程是所有自然科学领域学生的必修课。该课程不是为专业教育而设计的，而是作为一种自由教育，学生在其中被训练熟悉自然并为自己发现自然规律。本课程是十二个主题之一“科学与文化：弦乐器与音乐的振动”，希望学生能从两个方面学习：一是自然规律的普遍性;二是从证据出发的价值判断的多样性。
2007-08-27 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
Instructional Strategies that Foster Effective Problem-Solving
本章回顾物理问题解决专长研究，探讨促进有效问题解决的教学策略及教师专业发展面临的挑战。
2023-04-12 physics.ed-ph
Recitation tasks revamped? Students' perceptions of smartphone-based experimental and programming tasks in introductory mechanics
本研究在入门力学课程中引入基于智能手机的实验任务，并通过调查发现其学习感知和情感反应优于编程任务、接近标准习题课任务，证明其可有效融入教学并改进传统习题课。
2025-05-19 physics.ed-ph
Learning Electromagnetism through a playful fair-game project
项目/问题为基础的学习，作为一种积极的方法，显著改善了学习过程，使学生在构建自己的知识，并在同一时间，发展软技能和社会技能，是他们的学生职业生涯和专业领域的成功至关重要。在这项工作中，一个有趣的游戏项目的基础上介绍本科物理课程，学生建立一个实验原型的基础上，传统的公平游戏，高前锋。为了完成项目的要求，学生需要使用主要的电磁学概念，如法拉第和伦茨定律，感应电动势;和经典力学物理概念，如能量守恒和碰撞。
2022-07-05 physics.ed-ph
Conservation laws and energy transformations in a class of common physics problems
我们分析了在许多物理情况下感兴趣的一类问题，包括在入门物理课上遇到的问题：具有两个交换能量的明确部分的系统，最终达到机械或电能损失的共享平衡。这样的系统可以受到系统常数的约束（例如，质量、电荷、动量或角动量），其唯一地决定了平衡态的机械能或电能，而与耗散机制无关。一个典型的例子是两个物体在一维空间中的完全非弹性碰撞，动量守恒要求当两个物体达到共同的最终速度时，一些初始动能通过转化为热能或其他形式而耗散。我们讨论了这个功能如何体现在一套四个众所周知的和不同的问题，都有一个共同的数学形式主义。这些例子中，在这个过程中耗散的能量很难直接从耗散率中求解，可以通过考虑守恒定律来接近一年级物理课的学生，因此可以用于能量转换和守恒量的教学。然后，我们说明了如何扩展这种方法，将其应用到最后的例子。
2019-10-29 physics.class-ph physics.ed-ph
The Duhem-Quine thesis and the dark matter problem
在入门物理学中，很少有机会真正讨论科学哲学，特别是在物理原理直截了当、数学简单的情况下。地球上的经典力学满足了这些要求，但物理学的新手通常对这门学科有太多不正确或误导性的先入之见，无法从认识论上进行分析。暗物质的问题，特别是螺旋星系速度旋转曲线的物理学，是牛顿运动定律和引力定律的直接应用，并且刚刚从日常经验中删除，以便从一个新的角度进行分析。建议教授学生物理学哲学中的重要问题，包括培根的归纳法，波普尔的可证伪性和迪昂-奎因论文，所有这些都是在暗物质问题的基础上进行的。这些问题可以在高级经典力学课程中讨论，或者在有限的简化下，在入门力学的第一门课程结束时讨论。我们的目标是让学生在更深层次上了解物理界是如何达到目前的知识状态的。
2015-07-22 astro-ph.CO physics.ed-ph physics.hist-ph
From F=ma to Flying Squirrels: Curricular Change in an Introductory Physics Course
我们提出的结果从课程的变化，以介绍微积分为基础的物理课程，其观众主要是生命科学专业，其中大多数人计划在医学和科学领域进行学士后研究。在2011-12学年，我们实施了一个“生命科学物理学”课程，该课程以一本教科书草案为中心，采用了一种新的方法来教授生命科学专业的物理学。此外，还对课程的家庭作业和实践部分进行了重大修改，以强调物理学与生命科学之间的关系，并帮助学生学会将物理直觉应用于面向生命科学的问题。学生的学习和态度的结果进行了评估，定量，使用标准的物理教育研究工具，和定性，使用学生调查和一系列的学期后访谈。学生经历了高概念学习收益，与其他主动学习为基础的物理课程。在质量方面，相当一部分受访学生报告说，相对于学期初，他们对物理的兴趣有所增加。此外，超过一半的学生自我报告说，他们现在可以将物理学主题与他们的专业和未来的职业联系起来，受访者表现出很高的能力，能够提出物理学如何影响生物体的例子，以及它如何帮助他们更好地理解他们专业课程中的内容。
2013-05-07 physics.ed-ph physics.soc-ph
Non-Cartesian Thinking
正如我们通常在力学入门课程中所教的那样，选择一个具有方便轴的“好”参考系可能会使问题变得简单。此外，知道一些守恒量提供了一个非常强大的解决问题的工具。虽然前一个想法通常是在牛顿定律的背景下讨论的，但后者从引入能量守恒开始，甚至更晚。这项工作提出了一个优雅的例子，实现上述两个想法的运动学背景下，从而提供了一个“热身”的介绍，后来在动力学中使用的标准工具。（非正交）参考系和守恒量的选择都是相当不标准的，但同时对手头的问题来说是相当直观的。两个这样的问题进行了详细讨论，有两种替代方法。第一种方法甚至不需要微积分知识。在附录中，我也提出了蛮力解决方案，涉及一个耦合系统的微分方程。此外，最后还提供了几个练习题和另一个类似的学生“家庭作业”问题。
2011-08-09 physics.ed-ph
Problem Solving and Learning
认知研究的一个发现是，人们不会通过花费大量的时间在任务上自动获得有用的知识。由于学生的知识层次更加分散，“知识块”比专家的要小。短时记忆容量的有限性使得问题解决任务的认知负荷很高，可用于元认知的认知资源很少。物理定律的抽象性和做出有意义的推论所需的推理链使得这些问题变得至关重要。为了帮助学生，从学生的角度考虑问题的难度至关重要。我们正在开发和评估交互式解决问题的教程，以帮助学生在入门物理课程学习有效的解决问题的策略，同时巩固物理概念。自定进度的教程可以为各种解决问题的技术提供指导和支持，并提供获取知识和技能的机会。
2016-02-20 physics.ed-ph
From Prompts to Physical Laws: A Generative AI Workflow for Engineering Physics Education
Centro de Tecnologías Físicas, Universitat Politècnica de València（巴伦西亚理工大学物理技术中心）
本研究提出一种生成式AI工作流，通过生成视频、运动跟踪和曲线拟合，为工程物理教育提供合成实验内容，验证了物理定律并强调提示细节对物理一致性的关键作用。
2026-09-18 physics.app-ph physics.ed-ph
