Making Sense of Physics through Stories: High School Students Narratives about Electric Charges and Interactions
教育研究表明，叙事是帮助年轻学生理解科学现象的有用工具。基于以前的研究，我认为，叙事也可以成为工具，高中生的概念，如电场的意义。在本文中，我研究了高中生的视觉和口头叙事，他们描述的电荷之间的相互作用，如果他们是一个卡通系列的字符。该研究调查：在课堂活动中，在接受正式教学之前，要求学生对静电现象进行叙述，（1）学生在叙述中注意到了什么静电概念？(2)学生的叙述在他们对静电学的理解中发挥着什么作用？参与者是一组高中生，他们在接受正式的静电教学之前参加了一个开放式的课堂活动。活动中，小组被要求为电荷画连环画。除了个人的工作，学生分享他们的工作在小组内，以及与整个集团。活动结束后，来自一个小组的六名学生被单独采访了他们的工作。在本文中，我提出了两个案例中，学生产生的叙述，以表达他们的想法，静电在不同的方式。在每一种情况下，我目前的学生工作的漫画活动（视觉叙事），他们的口头描述他们的工作（口头叙事）在采访期间和/或他们的同龄人在课堂上，和他们的想法，通过他们的叙述表达的电动互动。
2017-07-01 physics.ed-ph
Recurring questions that sustain the sensemaking frame
许多物理教师的目标是支持学生在课堂上的意义建构。然而，这可能是具有挑战性的，因为意义建构的实例往往是短暂的，学生往往默认基于答案或死记硬背的数学操作的方法。在这项研究中，我们提出的证据表明，具体的反复出现的问题可以在意义建构过程中发挥关键作用。使用一个案例研究的两个学生讨论的E&M思想实验，我们展示了学生的进入意义建构是如何标记的一个特定的问题的清晰度，基于一个感知的差距或不一致的理解，以及这个问题如何在他们随后的解释重现，认为这些重现可能有助于稳定和扩展的过程。
2018-10-31 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
Student and AI responses to physics problems examined through the lenses of sensemaking and mechanistic reasoning
本研究通过意义建构与机制推理视角，比较学生与ChatGPT对物理问题的回应，发现AI回应体现理论表述，学生回应体现实践过程，为AI在物理教学中的应用提供启示。
2024-01-01 physics.ed-ph
Making sense of studying physics
通过调查物理学硕士课程的学生如何在课程改革后的一年中理解他们整个第一年的学习经历，我们试图提供见解和建议，以便在参与类似变化时考虑。我们的结论是，并认为，通过努力支持学生的意义，他们的学习在物理方面，并授权他们在他们的理解物理的性质和他们的学习情况，既有潜力的生产力，有意义的和积极的学习物理的东西，这是相关的学生的生活，以及学生分析和理解他们遇到的事情的方式，无论是身体上还是学术上都很先进
2004-01-12 physics.ed-ph
Sixteen years of Collaborative Learning through Active Sense-making in Physics (CLASP) at UC Davis
本文介绍了我们在加州大学戴维斯分校，生物科学的学生自1996年以来一直采取的大型改革物理学导论课程。本课程的中心特点是在每周五个小时的讨论/实验室中，学生参加强调同行讨论，论证和思想陈述的活动，重点关注学生的意义。这门课程在许多基本方面与传统的物理学入门课程不同。在讨论了CLASP的独特功能及其在加州大学戴维斯分校的实施后，提出了各种学生的成果措施，显示了谁参加了CLASP课程的学生相比，谁参加了传统的物理学入门课程的学生的表现有所提高。我们使用的措施包括高年级GPA，MCAT分数，FCI收益和MPEX-II分数。
2013-05-23 physics.ed-ph
Teaching Quantum Mechanical Commutation Relations via an Optical Experiment
量子力学的对易关系与海森堡不确定原理直接相关，对学生理解量子力学有着至关重要的意义。在本科水平的课程，运营商的形式主义一般是理论上给出的，它是记录，这些抽象的形式主义通常是由学生误解。基于量子力学现象可以通过几何光学工具来研究的想法，本研究旨在介绍一个实验，其中量子力学对易关系以具体的方式表示，为学生提供一个简单和永久的学习。实验工具的选择是方便和经济的。本文介绍的实验可以与学生一起完成，也可以用作需要量子物理内容的实验室或理论课程的演示实验;特别是在物理，物理教育和科学教育课程中。
2018-04-07 physics.ed-ph
The Marginalized Identities of Sense-makers: Reframing Engineering Student Retention
本文从经验上论证了当我们在工程中谈论“保留”时，我们希望保留什么的更仔细的检查[1]。我们呈现并解释了来自“Michael”的临床访谈和课堂视频的数据，Michael是一名学生，由于他对知识的态度而被低估了他的工程项目所边缘化[2]，[3]。Michael是电气工程和数学专业的大二学生，主修基础电路课程。用他自己的话说，他是一个“边缘”学生，因为他强烈地倾向于尝试理解所教的概念，而不是记住公式。他也感到被疏远，因为他认为学习是根据论证和直觉，而不是算法和死记硬背的接受。此外，对迈克尔来说，意义创造的实践定义了他;这是他身份的一个组成部分[4]。因此，迈克尔自我报告的疏离感与现有的基于身份的学生离开该领域的帐户产生强烈共鸣[5]，[6]。我们认为，如果像迈克尔这样的人不追求工程领域，工程领域就会受到影响。通过迈克尔的案例研究，我们敦促保留讨论不仅要考虑我们希望保留的人员的人口统计类别，还要考虑我们旨在支持的知识，学习和解决问题的方法。
2010-03-24 physics.ed-ph
How computation can facilitate sensemaking about physics: A case study
我们提出了一个案例研究，具有一个一年级的生物科学大学生使用计算来解决放射性衰变问题，并解释结果。在一个半结构化的认知访谈中，我们使用这个案例来研究在计算科学背景下的意义建构过程。我们通过检查和比较计算输出来观察学生进入意义建构过程。然后，她做了几次尝试，以解决感知的不一致性，从不同的领域前景化的知识。对于这个学生来说，理解模型的关键是思考如何在计算上实现更好的模型。这表明，在物理活动中整合计算可以为学生提供参与意义建构和批判性思维的机会。最后，我们讨论了教学的一些含义。
2018-11-02 physics.ed-ph
Beyond deficit-based models of learners' cognition: Interpreting engineering students' difficulties with sense-making in terms of fine-grained epistemological and conceptual dynamics
研究人员反对基于缺陷的解释学生在数学意义构建方面的困难，而是指出认识论等因素：学生对知识和学习的信念会阻碍他们激活和整合他们拥有的生产性知识。在这个案例研究的工程专业解决问题（关于内容，从他的介绍性物理课程）在临床采访中，我们表明，“吉姆”有所有的数学和概念知识，他需要解决一个静水压力的问题，我们向他提出。但是他坚持了一个违反常识的错误答案。我们认为，他缺乏数学意义的决策-具体来说，翻译和协调之间的数学和日常/常识推理-部分源于他的认识论观点，即，他对知识和学习本质的看法。他认为数学方程比日常推理更值得信赖，他不认为数学方程表达的意义可以与常识联系起来。由于这些原因，他不认为常识和数学形式主义之间的协调是必要的或似乎可行的。然而，我们避免了一个潜在的“赤字陷阱”-取代认识论赤字的概念/技能赤字-通过将多个，上下文相关的认识论立场到吉姆的认知动态。我们认为，吉姆的认识论的立场包含生产的种子，教师可以建立在支持吉姆的数学意义的决策：他认为常识连接到形式主义（虽然并不总是可追踪的），在某些情况下，这种连接是突出和重视。
2010-03-22 physics.ed-ph
Sense of Belonging and Intent to Persist: Mediating Role of Motivation and Moderating Role of Gender in Physics and Astronomy Graduate Students
本研究基于自我决定理论，以自主性、胜任感和关联感为中介、性别为调节，揭示物理与天文学研究生归属感对坚持意愿的影响机制，并强调其对STEM领域女性的重要意义。
2025-08-28 physics.ed-ph
Progression in self-efficacy, interest, identity, sense of belonging, perceived recognition and effectiveness of peer interaction of physics majors and comparison with non-majors and Ph.D. students
基于五年调查数据，比较物理专业学生、非物理专业学生和博士生的科学信念发展，发现物理专业学生的信念水平整体稳定且优于非专业学生，感知认同是物理身份认同的最佳预测因子。
2023-04-12 physics.ed-ph
3rd grade English language learners making sense of sound
尽管有大量的研究支持科学探究和论证作为物理学习的基石，但这些策略在大多数课堂上仍然几乎不存在，特别是那些将英语作为第二语言学习的学生。本研究以三年级学生为研究对象，探讨长度与张力对琴弦发声的影响。这些学生来自不同的语言背景，他们都把英语作为第二语言来学习。我们的研究结果表明，不同的水平和用途，经验，想象力和机械推理策略。使用学生话语中的具体例子，我们将展示在多语言框架内工作的一些富有成效的方面，以理解物理学。本研究将探讨如何利用物理作为英语学习者的语境，在发展英语能力的同时，进一步加深概念理解。
2012-10-06 physics.ed-ph
Exploring student facility with "goes like'' reasoning in introductory physics
协变推理-推理如何在一个数量的变化涉及到另一个数量的变化-已经在数学教育研究中得到了广泛的研究。然而，在物理学导论中，关于协变推理的研究却很少。我们探讨协变推理的一个方面：“像”推理。“类似”推理指的是物理学家通过一个简化函数将两个量联系起来的方式。例如，物理学家经常说“电场的变化规律是1/r的平方。虽然物理学家和物理教师经常使用这种推理模式，但学生如何理解和使用它仍然不清楚。我们提出的证据推理库存项目表明，许多学生是有意义的工具，从以前的数学教学，可以发展成专家的“去喜欢”的思维与直接指令。进一步的工作，在表征学生的意义，使教学的未来发展的基础提出了建议。
2020-07-20 physics.ed-ph
From Fear to Self-Expression: The Contextual Nature of Physics Student Motivations
本研究利用自我决定理论的社会文化解释，以更好地理解学习环境在产生学生的动机，参与和身份中发挥的作用。通过借鉴以前的动机研究，我们开发了一个模型，描述了学生在社会环境中的归属感如何改变他们的目标和经验。我们使用恐惧和正直的极端来模拟学生参与活动的动机。学生在社会环境中的联系和归属感（或不）驱动他们是否感到与环境融合或疏远。我们的模型是基于三项研究，并表明，归属感出现通过个人和活动的目标和做法的对齐。这个模型被应用到两个例子来说明如何社会连接或隔离可以在物理课堂设置中展出。最后，我们讨论了教师在设计支持学生参与的课堂环境中的作用。
2014-10-14 physics.ed-ph
Mathematical Sensemaking as Seeking Coherence between Calculations and Concepts: Instruction and Assessments for Introductory Physics
什么样的问题解决教学可以帮助学生运用所学知识解决未来遇到的新问题和不熟悉的问题？我们认为，数学意义建构，寻求形式数学和概念理解之间的一致性的实践，是成功的物理问题解决教学的一个关键目标。然而，典型的评估往往以更不相交的方式来衡量理解。为了捕捉学生解决问题的连贯性寻求的做法，我们引入了一个评估框架，突出了更灵活地使用这些解决问题的方法的机会。体现这种计算概念交叉框架的三个评估项目说明了连贯性如何推动灵活的解决问题的方法，这些方法可能更有效，更有见地，更准确。这三个评估项目被用来评估的教学方法的有效性，重点是发展认知意义理解技能。在一项准实验研究中，第一学期的三个平行讲座部分，介绍物理进行了比较：两个数学意义建构部分，一个有经验的教师（MS）和一个新手教师（MS-nov），和传统的教学部分作为对照组（CTRL）。在三个交叉评估项目上，数学意义建构学生比对照组学生更多地使用计算-概念交叉的方法，并产生更多的正确答案。在课程结束时，学生对解决问题的连贯性的认识论观点预测了他们的交叉方法的使用，但没有充分考虑MS和CTRL组之间交叉方法使用的差异。这些结果说明了新的教学和评估框架的研究数学意义和适应性问题解决的专业知识。
2019-03-18 physics.ed-ph
How learning environment predicts male and female students' physics motivational beliefs in introductory physics courses
本研究采用先验同一性框架，通过控制微积分基础物理入门课程学习初期学生的自我效能感和兴趣，探讨学习环境（包括认知、同伴互动和归属感）对学生物理自我效能感、兴趣和同一性的影响。我们调查了1203名学生，其中35%是女性。研究发现，在课程开始时，女生的物理自我效能感和兴趣低于男生，到课程结束时，这些动机结构的性别差异变得更大。分析发现，学生物理自我效能感和兴趣的降低是通过学习环境的中介作用，并最终影响学生的物理同一性。本研究的模型表明，知觉认知在解释学生物理认同感中起主要作用，而学生物理归属感在解释学生物理自我效能感的变化中起重要作用。
2020-07-15 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
The Use of Epistemic Distancing to Create a Safe Space to Sensemake in Introductory Physics Tutorials
在积极参与的物理课堂上，学生们有机会通过讨论来共同理解物理。他们并不总是抓住这些机会，部分原因是分享他们的想法并被同学或导师拒绝的风险。在这个案例研究中，我分析了一个辅导组的早期讨论的录像话语，以调查学生如何管理这些风险，创造一个安全的空间，以sensemake。我发现，学生和教师都依赖于一个共同的话语资源-认知距离-分享他们的想法，同时保护自己的情感，如果别人不同意。认知距离包括模糊、开玩笑、延迟和其他用来软化谈话中立场的话语动作。我使用视频分析来说明这些动作对辅导组的意义建构讨论的影响，并讨论希望在物理课堂上鼓励意义建构讨论的教师的影响。
2015-08-07 physics.ed-ph
The role of pedagogical tools in active learning: a case for sense-making
来自研究文献的证据表明，观众反应系统（ARS）和引导式询问系统（GIW）都可以提高学生在STEM课堂上的参与度、学习和公平性。我们比较了这两种工具在不同背景下提供的大量入学STEM课程中的使用，一种是生物学，一种是工程学。研究中的教师使用每一种主动学习工具的方式都不同。在生物学课程中，ARS问题主要用于检查学生并评估他们是否正确解释和理解工作表问题。工程课程提出了ARS问题，为学生提供了将所学概念应用于新场景的机会，以提高学生的概念理解。在生物学课程中，GIWs主要用于独立活动，学生回答问题所需的大部分信息都包含在与学科模型一致的工作表中。在工程课程中，讲师打算让学生参考他们的课堂笔记，并依靠他们在以前的ARS课程中对基本原理的概念性知识，以便成功回答GIW问题。然而，虽然他们的具体实施结构和做法不同，这两个教师使用这些工具来建立对概念推理，定量推理和元认知思维相同的基本学科思维和意义的过程。
2018-04-12 physics.ed-ph
Toolboxes and handing students a hammer: The effects of cueing and instruction on getting students to think critically
培养批判性思维能力是大学物理课程的共同目标。学生如何理解证据，他们用证据做什么？在本研究中，我们通过学生在物理实验入门课程中的笔记本来评估学生的批判性思维行为。我们将结构化定量探究实验室（SQILabs）课程中的学生行为与对照组进行了比较，并通过程序提示评估了这些行为的脆弱性。我们发现，SQILabs在提高学生对数据的推理和根据数据做出决策的质量方面通常是有效的。然而，这些推理和意义建构方面的进步却被程序性线索所阻碍。我们通过认识论框架和任务导向的镜头来描述这些行为变化，这些变化是由教学动作引起的。
2017-03-21 physics.ed-ph
Do Prescribed Prompts Prime Sensemaking During Group Problem Solving?
许多研究者和教科书都提倡使用硬性规定的策略来鼓励新手学生发展专家式的问题解决行为。不列颠哥伦比亚大学为非物理专业学生开设的基于代数的入门课程使用了具有规定六步策略的上下文丰富问题。我们对小组解决问题的录音进行了编码，以分析学生基于讨论的内隐目标的认识论框架。通过把“理解情境的物理学”作为意义建构的目标，我们认为规定的问题解决提示不足以引发随后的意义建构讨论。
2011-11-23 physics.ed-ph
Making Space to Sensemake: Epistemic Distancing in Small Group Physics Discussions
探究科学课堂上的学生面临着分享新想法和批判性地评估这些想法之间的基本紧张关系。这种紧张关系的双方都会带来情感上的风险，这可能会阻碍进一步的讨论，比如一个想法被拒绝的尴尬。本文介绍了一个密切的话语分析的三组本科物理学生在他们的第一次讨论的学期，详细介绍了他们如何驾驭这些紧张局势，创造一个安全的空间，使物理学的意义在一起。一个核心的发现是，学生和教师都依赖于一个共同的话语资源，认知距离，以保护影响，同时开始与思想的生产方式。不同的群体在多久、多久和多深的程度上共同研究机制，这些差异可以部分解释为他们在认识上如何与自己的主张保持距离。研究的意义包括考虑耦合动力学的认识论和影响在协作意义建构讨论的重要性。对教学的启示包括鼓励课堂讨论的新方法。
2015-08-04 physics.ed-ph
Sensemaking in Sound from a Free-Response Final Exam for 6th Grade Physics
ADEF Laboratory, INSPÉ, Aix-Marseille University（ADEF实验室，INSPÉ，艾克斯-马赛大学）；Massalia Potential Institute（马萨利亚潜能研究所）
本文通过分析六年级学生在物理期末考试中的自由回答，探讨了学生在声音主题上的意义建构及教学改进方法。
2026-08-05 physics.ed-ph
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
Making sense of Physics in the first year of study
从物理知识构成的角度出发，提出了“学生如何理解物理”的问题。".一个现象学的研究描述作为一个结果，我们提出了六个质的不同的方式，让学生体验物理学的第一年。的变化进行了分析，在结构的经验，知识的性质和道德方面有关的权威的识别。其中三种体验第一年的方式在理解物理学方面被认为是无效的，而其他三种方式则在越来越大的程度上支持形成一个基础良好的物理知识对象。实践的影响被认为是。
1999-11-26 physics.ed-ph
Making sense of quantum teleportation: An intervention study on students' conceptions using a diagrammatic approach
University of Gothenburg（哥德堡大学）
本研究通过图示方法探讨学生对量子 teleportation 的理解，发现概念进步依赖于对时间性、纠缠、测量主动性和数学运算的解释，强调教学设计需细致考虑。
2025-11-26 physics.ed-ph
"I forgot the formula:" How students can use coherence to reconstruct a (partially) forgotten equation
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Haute école pédagogique du canton de Vaud（沃德州师范高等专科学校）
本文探讨学生如何通过一致性策略重建部分遗忘的物理方程，强调自发性的数学意义理解在问题解决中的作用。
2025-06-24 physics.ed-ph
Combining physics education and machine learning research to measure evidence of students' mechanistic sensemaking
1 Department of Computer Science, Tufts University, Medford, MA, U.S.A.；2 Department of Education；Department of Physics \& Astronomy, Tufts University, Medford, MA, U.S.A.
本研究设计了一种基于机器学习的工具，利用语言编码器分析大学生的机制性意义建构，发现其测量结果与人类编码员具有较好一致性，但编码器设计需权衡准确性与计算成本，为物理教育研究提供了新方法。
2025-09-17 cs.LG physics.ed-ph
Impact of Outreach on Physics Student Development: Quantitative Results from a National Survey
该研究通过面向五千余人的全国性调查和多元回归分析，量化考察学生主持非正式物理外展活动对物理身份、归属感、沟通信心、职业技能和成长型思维的积极影响。
2025-05-15 physics.ed-ph
Creating a Physicist: The Impact of Informal Programs on University Student Development
物理学外展计划为促进从新生到有贡献的物理学家的过渡的非正式经验提供了一个重要的背景。先前的研究表明，参与非正式的物理外展计划和学生的物理身份的发展之间存在着积极的联系。本研究采用以学生为中心的调查方法，探讨非正式课程对物理认同、社区感、21世纪技能发展和动机等维度的影响。我们采用了一种混合方法的研究相结合的调查工具（117响应）和访谈（35）与当前和以前的本科生和研究生谁参加了五个程序，通过物理和天文学系在一个大型的赠地大学。为了检验访谈，我们采用了一个基于情境学习理论、转化学习理论和角色认同的动态系统模型的框架。我们的研究结果，基于自我报告的数据，表明学生谁促进非正式物理课程积极发展自己的物理身份，体验到物理社区的归属感增加，并开发21世纪的职业技能。具体而言，学生们报告说，他们的沟通，团队合作和网络，以及设计技能的积极效益。这些计划的好处可以实现任何规模的部门没有重大的资金承诺或课程的变化。
2021-05-30 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
Do female physics students benefit from informal physics programs they facilitate?
性别偏见、归属感降低和物理自我效能感较低是选择学习物理的女学生面临的挑战。以前的研究集中在这个代表性不足的群体已经检查了正规教育环境的经验和影响，离开非正式物理课程的影响，作为一个相对被忽视的领域。现有的非正式物理课程的影响研究表明，学生辅导员，谁帮助运行的程序，可以体验到积极的影响，他们的学习和社区意识超越了教室或实验室的正式设置。在本研究中，我们采取了第一步，缩小我们的焦点，探讨促进非正式物理课程和女学生的物理身份，持久性，心态和世界观之间的关系。我们分析了从一所大型赠地大学的本科生和研究生女生中收集的调查问卷（32份）和访谈（11份）。我们的研究结果，基于自我报告的数据，显示了统计上显着的转变，在促进非正式的物理课程的专业选择的信心。访谈分析表明，促进非正式方案对女学生的兴趣和动机方面的物理学领域，提高性能和能力的信念，并发展的特点表明成长的心态产生了积极的影响。语义网络分析表明，积极的持久性和结构，包括成长心态，重要的早期本科经验，性别刻板印象的威胁，外部认可和信心之间的相互依赖关系具有统计学意义。
2021-10-25 physics.ed-ph
Collecting data with a mobile phone: Studies of mechanical laws such as energy and momentum conservation
我们使用手机拍摄的视频，通过分析母球和八号球的碰撞来学习能量守恒、动量守恒和功能定理。从母球被击中之前到碰撞之后很久，整个时间序列的视频都是用手机记录的。视频导入Origin（对上课的教师和学生免费）[OriginLab Corporation，Origin，2020版（OriginLab Corporation，Northampton，MA，USA，2020）]，其中使用免费的视频提取器应用程序逐帧数字化球的坐标。从这些数据，速度被确定为时间的函数，并用于确定每个球的能量和动量。这些数据表明，当球以不同于滚动角速度的角速度旋转时，它们的部分运动是滑动的，因此必须考虑角动量和摩擦力矩。这样的实验不需要专门的设备，只需要一个设备来拍摄视频，数字化数据的行为为学生提供了物理学的视觉强化。学生在校外进行实验对他们来说很有趣，当实验室实验不实用时，可以提供一个有用的替代课程。以这种方式使用移动电话通常适用于涉及运动的任何其他机械现象。
2020-10-21 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
Classical physics and human embodiment: The role of contemplative practice in integrating formal theory and personal experience in the undergraduate physics curriculum
本科物理课程的目标之一是让学生意识到经典物理学的基本原理与他们的个人经验之间的联系。尽管如此，许多研究表明，学生对这种联系的认识往往会随着教学的进行而恶化，有时甚至会严重恶化。在这项工作中，这构成了第一次分析的影响，演示性的做法在本科物理课程的学习经验，我们提出了两种做法，旨在整合正式的理论与学生的个人，具体的经验：感官冥想和演示性的录像。在对实践经验的书面反思中，学生们表示，他们突然意识到周围环境中形式物理学原理的无数表现形式，这是在抽象和经验之间建立牢固联系的重要一步。此外，学生们报告说，他们经历了身体的体现，提高感官意识，身体放松和精神静止的感觉，与他们的典型经验形成鲜明对比。学生们还描述了对观察在科学努力中的重要作用的洞察力，重新唤醒的好奇心，理解所观察到的物理现象的内在动机，以及对他们的认知和情感过程的加深认识。
2018-10-17 physics.ed-ph
Student Behavior and Epistemological Framing: Examples from Collaborative Active-Learning Activities in Physics
参与者对活动性质的理解问题已经在人类学和社会语言学中用框架和框架的概念得到了解决。例如，学生可以将学习活动框定为意义建构的机会或填写工作表的作业。学生对活动性质的理解影响到她注意到什么，她获得什么知识，以及她认为如何行动。先前的分析主要在与言语行为相关的语言标记中发现了框架的证据。在本文中，我们表明，在学生的行为容易观察到的特征框架有有用的证据。我们应用这种观察方法来探索动态行为，框架，和学生推理的概念实质的背景下，在大学物理入门课程的协作主动学习活动。
2007-12-03 physics.ed-ph
The Dynamics of Students' Behaviors and Reasoning during Collaborative Physics Tutorial Sessions
我们调查学生的行为（姿势，手势，语音寄存器，视觉焦点）的动态和他们的推理的实质内容在协作工作的探究式物理教程。Scherr将辅导期间的学生活动描述为由急剧转变分开的可观察的行为集群，并认为这些行为模式反映了学生对他们正在做的事情的认识论框架，即，他们对知识的认知。我们使用Russ的框架分析了学生在几个辅导课程中的言语推理，发现某些行为模式与学生解释的科学质量之间存在很强的相关性。我们认为，这是由于一个动态耦合的学生如何表现，他们如何框架的活动，以及他们如何在该活动的原因。这一分析支持了早期关于行为与认识论之间存在动态关系的主张。我们讨论了研究和教学的影响。
2008-03-03 physics.ed-ph
Student evaluation of more or better experimental data in classical and quantum mechanics
先前的研究表明，物理专业的学生对实验程序和数据分析的思考方式与专家非常不同。一个分析学生思维的关键框架发现，学生思维更像点，强调单一实验试验的结果，而集合式思维依赖于许多试验的结果。然而，最近的研究发现，学生很少陷入这两个极端之一，这可能是如何评价学生思维的限制。对学生思维的测量集中在通过询问学生的程序知识，例如，他们在实验中下一步可能采取什么步骤。两种常见的抑制是收集更多的数据，或者改进实验并收集更好的数据。在这两种情况下，学生反应背后的根本原因可能是基于点状或集合式思维。在这项研究中，我们使用个别学生访谈调查如何高等物理学生认为收集更多，更好的数据将影响经典和量子力学实验的结果。这些结果为未来的框架和评估提供了信息，以表征学生在经典和量子体系中的点和集合推理的极端之间的思维。
2020-07-14 physics.ed-ph
"Pulling out" as a procedural resource when solving partial differential equations
我们探讨学生如何解决偏微分方程和偏导数的背景下，量子力学。我们使用资源框架来调查学生在小组问题解决环境中的讨论，以探讨他们解决问题的细粒度元素。我们分析了一个例子，学生使用分离变量来解决一个自由粒子问题的偏微分方程。在求解含时薛定谔方程的过程中，我们确定了一个称为“拔出”的数学动作作为程序资源，以帮助学生将波函数的时间部分与空间部分分开。我们讨论学生如何使用“拔出”作为一个程序步骤，在解决偏微分方程和意义。
2016-07-25 physics.ed-ph
Assessment of critical thinking in physics labs
尽管本科生在入门物理实验室花费了大量的时间，但对这些实验室的教学目标和公认的诊断评估几乎没有共识。针对这些问题，我们开发了物理实验室批判性思维量表（PLIC），以评估学生在物理实验室环境中的批判性思维能力。具体而言，PLIC旨在评估学生在理解数据，可变性，模型和实验方法方面的技能，并评估实验室课程在发展这些技能方面的有效性。在这里，我们使用2017-2018学年期间从12所机构收集的2681名有效学生的回答来讨论该工具的统计和专家验证。作为我们验证的一部分，我们解决了实验室设计对学生在仪器上的表现的影响。
2018-08-31 physics.ed-ph
Operationalizing relevance in physics education: using a systems view to expand our conception of making physics relevant
许多物理教育工作者和研究人员的一个共同希望是，学生离开这门课程时，比他们进入这门课程时更强烈地感觉到物理与他们有关。多项调查措施试图衡量学生对物理学相关性的信念变化，但结果往往显示学生的信念发生了负面变化，并经常被报告为学生未能“看到相关性”。“我们首先通过使用现有的信念和态度理论将相关性作为一种结构来运作，从而挑战这种解释。我们利用生态系统理论来确定学生生活中丰富的相关网站，并提供证据来证明学生能够与物理学建立相关联系的丰富方式。然后，我们反思的影响，这种扩大的观点对过去的相关措施的局限性。我们阐述了如何将学生的学科思想和专业知识融入课堂，可以挑战以前的缺陷框架的叙述学生的能力，找到物理的相关性。
2018-08-30 physics.ed-ph
Representational differences in how students compare measurements
本研究开发了SPRUCE评估工具考查学生测量不确定度掌握情况，发现数值与图像形式的同构比较题作答差异显著，图像题得分更高，为相关教学优化提供依据。
2023-08-22 physics.ed-ph
A simple method to characterize the electrical and mechanical properties of micro-fibers
一个程序来表征微纤维的电气和机械性能。由于所需的设备可以在许多教学实验室中找到，因此可以由物理和机械/电气工程专业的学生进行。用此方法测定了碳微纤维的电阻率、质量密度和杨氏模量，得到的值与参考值非常吻合。通过测量碳纤维基悬臂梁的共振频率，得到了其杨氏模量。通过这种方式，可以避免基于拉伸或弯曲测试的常见方法，这些方法难以对微米级材料实施。尽管这里提出的实验很简单，但它们可以用来引发学生对微尺度材料的电学和机械性能的兴趣。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.ed-ph physics.ins-det
New perspectives on student reasoning about measurement uncertainty: More or better data
本研究通过四个经典与量子实验场景，探讨高年级物理学生对测量不确定性的思考，揭示其点状与集合状思维及二元范式的局限性。
2023-06-29 physics.ed-ph
The roots of physics students' motivations: Fear and Integrity
很多时候，物理学生被失败和孤立的感觉所困扰，而不是体验物理学所提供的发现的创造性乐趣。本论文的研究是建立在一个教师的愿望，使物理课令人兴奋和激励他的学生。这项工作探讨了学习环境的各个方面如何与学生的动机相互作用。这项工作使用定性和定量的方法来探讨学生如何动机从事物理和他们如何感受自己，而从事物理。本论文收集了四项研究，最终从社会文化的角度对动机和身份进行了研究。这种观点使用了学生如何体验物理学的两个极端作为理解动机的镜头：恐惧和自我保护与正直和自我表达。而不是将动机视为学生的属性，或将学生视为天生对物理感兴趣或不感兴趣，动机和身份的理论视角有助于研究学习环境的特征，这些特征决定了学生如何通过物理课体验自己。这种观点强调了在物理学的背景下感受归属感的重要性，以及教师通过构建课堂学习环境来塑造学生动机的力量。研究结果表明，学生在物理课上体验自己的不同方式如何影响他们的表现和对物理的兴趣。最后，本文提出了一套物理学习环境设计原则，以促进学生之间的整合和完整性。
2015-02-14 physics.ed-ph
Unpacking Students' Use of Mathematics in Upper-division Physics
在大学一年级之后的物理学研究中-在美国称为高年级，许多学生的主要学习机会来自于解决长期复杂的书本式问题，以及试图通过解决这些问题来理解基础物理学。在高年级的一些研究集中在学生如何使用数学在这些问题，以及学生在前进的道路上遇到什么挑战。关于高年级学生使用数学的情况，有许多不同的研究。这些通常利用两种广泛的方法之一，一些研究人员主要寻找和解决学生面临的挑战，其他人主要致力于解开学生的即时推理。在本文中，我们提出并讨论了这两种方法，然后回顾研究努力，努力连接这两种方法，以使学生的数学使用的意义，以及发现学生遇到的特殊挑战。这些最近的努力代表了一小步，综合这两种方法，我们认为这是必要的，更有意义地影响学生的学习在高年级。我们关闭我们的审查和讨论，为未来的研究问题提出改进建议，供物理教育研究界考虑，同时它的工作，以了解学生如何使用数学在高年级课程。
2015-07-02 physics.ed-ph
Introducing students to the culture of physics: Explicating elements of the hidden curriculum
当我们向未来的科学家和工程师教授物理学时，我们教授的不仅仅是物理学的“事实”，甚至不仅仅是物理学的方法和概念。我们正在向他们介绍一种复杂的文化--一种思维模式和一个实践科学家社区的文化行为准则。这种文化的组成部分往往是我们隐藏课程的一部分：认识论-我们如何决定我们知道的东西;本体论-我们如何将可观察到的世界解析为类别，对象和概念;话语-我们如何进行对话以产生新的知识和理解。这一切的基础是直觉--一种文化创造的意义感。为了明确地识别我们的隐性课程，我们必须关注学生对物理的直觉和感知，而不仅仅是他们的推理。
2010-08-03 physics.ed-ph
Skepticism vs. Convenience: Physics Students' Perceptions and Use of Large Language Models Before and After Instruction
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本研究调查大一物理学生对大语言模型的感知与使用，发现学生普遍认可其能力但怀疑其学习价值，且多数学生因便利而使用；教学后怀疑增加，认为LLM导致虚假信心的学生比例从58%升至88%。
2026-09-21 physics.ed-ph
Just Math: A new epistemic frame
PER的一个目标是了解学生如何在物理环境中使用数学。为了研究学生如何使用数学，我们需要确定物理系统的概念意义和使用数学来描述和预测这些系统之间的过渡。我们回顾了学生通过认识框架（e-框架）的镜头在小组中解决各种物理问题的视频。在本文中，我们提出了一个新的电子框架，我们称之为“只是数学”，这是类似于电子框架，但其特点是简短的，低层次的，以数学为重点的话语之间的学生。未来的工作将集中在分析这个电子框架的转换，使我们可以发展一个更连贯的理解学生的物理数学的使用。
2014-12-17 physics.ed-ph
Using math in physics: 7. Telling the story
本文指出，学生在物理学习中即使掌握了数学符号与图表的解释，仍因缺乏“讲述物理过程故事”的关键能力而难以连贯应用知识，强调了叙事在物理思维中的重要性。
2023-05-20 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
Demonstration experiments for solid state physics using a table top mechanical Stirling refrigerator
无液低温装置在基础科学和工程中越来越重要。但它们也可以改善研究生和专家的低温固态物理教学。大多数设备相对昂贵，但小型设备正在慢慢变得可用。在这里，我们设计了几个简单的实验，可以使用一个小型斯特林制冷机进行。本文讨论了YBa_2Cu_3O（7-d）（YBCO）块体样品的临界电流和温度的测量，磁体在低于临界温度冷却时在YBCO盘上悬浮的观察，以及用交流量热法观察到的相变。该装置操作简单，可用于液体自由冷却原理的教学。
2012-07-25 cond-mat.supr-con physics.ed-ph
Methodical Instructions For Solutions of Problems in Nuclear Physics
这是一套解决核物理问题的有条理的指导。本书是根据圣彼得堡国立工业大学物理与机械学院为第四门“技术物理”和“医学物理”课程的学生举办的“核物理”讲座课程研讨会编写的。这些有条理的指令的主要目的是发展学生的经验，在核物理的实际问题的解决方案的科学方法。
2005-04-20 physics.ed-ph
