Undergraduate Quantum Mechanics: a Numerical Approach using QuTiP
我们在本科量子力学课程和潜在的高级研究项目的背景下介绍了Python中的量子力学（QuTiP）。QuTiP提供了标准量子态和算子的现成定义，以及众多用于可视化的动态求解器和工具。这里描述的量子系统是典型的本科课程，范围从两态系统与多级原子的光学相互作用。
2019-09-19 physics.ed-ph
Systemically Designed Degrees for Real-World Challenges: A case study on Physics curriculum design at Loughborough University
Quantalytics；Department of Physics, Loughborough University（拉夫堡大学物理系）
本文通过洛格布尔大学物理课程设计案例，展示系统性课程设计如何提升学生的学科和跨学科能力，并获得国家认证等积极成果。
2026-01-15 physics.ed-ph
Revitalization of an undergraduate physics program
本文介绍了一个本科物理课程的成功振兴。课程开发，本科研究经验和咨询和保留，仅举几例，在这种相互联系和系统的方法，使每一个努力相结合，以获得结果的领域强调。该计划可用于希望改善和扩大物理本科教育的其他物理系。
2000-04-14 physics.ed-ph
Computation across the curriculum: What skills are needed?
计算，使用计算机来解决，模拟或可视化物理问题，已经彻底改变了物理研究的方式。计算被广泛用于系统建模、模拟实验和分析数据。然而，在大多数本科课程中，学生几乎没有正式的机会参与计算，因此，他们只能自己发展自己的计算专业知识。作为一个更大的项目的一部分，研究如何计算被纳入一些本科物理课程（以及它如何可能被进一步纳入），我们召开了一个小型会议，并进行了一系列的采访，行业专业人士，学术教师，并雇用学士学位的毕业生谁利用计算在他们的日常工作。我们目前的初步结果，发言的参与者如何开发必要的技能，做专业的计算工作，他们认为什么技能是必要的，进行这样的工作。
2015-11-17 physics.ed-ph
Transforming the Preparation of Physics GTAs: Curriculum Development
研究生助教（GTA）是本科生教育的关键合作伙伴。鉴于GTA可能对本科生的学习产生巨大的影响，为他们提供适当的教学准备非常重要。但GTA本身就是学生，并不是所有人都想从事学术事业。将GTA准备充分融入研究生的专业发展降低了参与的障碍，使所有研究生都可以从探索教学及其在许多潜在职业道路上的应用的机会中受益。在本文中，我们描述了一个GTA准备课程的设计和实施的第一年博士。佐治亚理工学院物理学院的学生。通过实施和修订的年度周期，由我们开发的3P框架（教育学，物理学，专业发展）的指导下，该课程已发展成为一个强大而全面的专业发展计划，深受物理研究生的欢迎。
2021-09-01 physics.ed-ph
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
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
Bridging the Gap Between Virtual and Physical Laboratories: A Web-Based Interactive Platform for Undergraduate Physics Practicals
St. Xavier’s College（圣泽维尔学院）
本研究开发了一个网页互动平台，通过虚拟实验模拟弥补物理实验室教学的不足，提升学生概念理解与实验信心。
2025-07-14 physics.comp-ph 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
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
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
Designing Experiments: Student Learning Experience and Behaviour in Undergraduate Physics Laboratories
我们调查了物理学生的学习经验和行为在一个第二年的实验室通过分析转录录音的实验室会议。一组学生被要求分析和解释他们的结果。另一组只提供问题，并要求设计和执行实验，解释数据，并得出结论。这两种方法涉及不同层次的学生探究，他们被描述为引导和开放的探究。后者为学生提供了更多的机会来实践“设计性实验”，这是美国物理教师协会（AAPT）对本科物理实验室课程建议中的六大学习成果之一。定性分析进行的音频转录，以确定新兴的主题，它是通过定量分析，以更丰富的理解学生的经验。一个重要的发现是，可以显着改善影响学生的学习经验和行为的本科实验室，通过增加在实验室实验中的调查水平。这最容易通过要求学生设计自己的实验程序来实现。
2020-06-11 physics.ed-ph
A project-based course about outreach in a physics curriculum
我们描述了一个本科课程，物理系的学生被要求构思自己的拓展项目。该课程在项目概念和教学法和推广教育之间交替进行，并以公开展示结束。我们描述了它的实际实施和好处。通过对学生的问卷调查和项目分析，探讨了“做中学”教学法的优点和不足。
2016-04-13 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-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
Transitioning from A-level to higher education physics courses: where are the knowledge gaps?
Department of Physics, Durham University（达勒姆大学物理系）
本文通过分析英国A-Level考试数据并映射课程规范，对比顶尖大学物理一年级大纲，识别知识差距并提出补救建议。
2026-10-02 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
Quantum mechanics curriculum in the US: Quantifying the instructional time, content taught, and paradigms used
通过分析188所美国研究型机构的课程目录与大纲，量化了本科量子力学课程的教学时间、内容及范式，发现位置优先教学法仍占主导。
2024-07-22 physics.ed-ph
Using Pre-/Post-Quizzes Intentionally in Curriculum Development and Evaluation
在课程开发之初就制定课程的最终终结性评估是一种“逆向设计”，即首先确定学习目标，然后从头到尾设计课程以实现这些目标。我们通过专业发展计划（PDP）进行反向设计培训，并采用PDP评估思想来评估课程设计和教学效果。前/后测验是在课程的第一天和最后一天进行的评估;学习者的分数用于衡量标准化的增益：学生在课程中学到的知识与他们进入课程时所知道的知识的比率。为每门课程开发前/后测验的有意过程将教育者集中在离开课程的学习者所期望的基本理解上。然后，可以使用课程的归一化增益统计来评估课程的功效，并且可以使用相同的预/后测验，通过跟踪随时间的归一化增益来监测课程的改进。此外，个别教师可以自我评估他们的教学效果，通过跟踪所有课程的归一化收益随着时间的推移。在这里，我们讨论应用落后的课程设计的做法，从一个自定义的前/后测验，并利用它进行即时和纵向评估，主要集中在设计一个完整的本科科学课程。
2022-10-04 physics.ed-ph
Contemplating electromagnetic phenomena in lived experience through somatic meditation
本科物理课程的目标之一是让学生意识到形式物理原理和个人经验之间的联系。然而，研究表明，在本科物理课程的指导下，抽象和经验之间的联系的意识往往会恶化，有时显着。虽然这一现象已被广泛讨论的文献中，很少有教学干预措施已被设计或实施，以解决这一特殊的弱点，在本科物理教学。在这项工作中，我们表明，由躯体冥想和沉思组成的冥想练习加深了学生对正式的物理原理和个人经验之间的联系的认识，故意提请他们注意周围的电磁现象。在这个过程中，学生还注意到电动力学原理与化学和生物系统之间的跨学科联系。我们还发现，反身练习唤醒了理解电磁理论的内在动机，以及对反身练习的身体、情感和认知益处的欣赏。
2022-06-04 physics.ed-ph
Learning About Learning: A Path from Spin Glasses to Artificial Intelligence
NeuroPhysics Laboratory, Departamento de Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis SC, Brazil. 88040-900（神经物理实验室，物理系，圣卡塔琳娜联邦大学，弗洛里亚诺波利斯SC，巴西。88040-900）
本文提出Hopfield模型作为连接自旋玻璃物理与人工智能的教育框架，通过理论介绍和示例问题帮助学生理解计算工具在科研中的应用。
2026-07-23 cond-mat.dis-nn cs.AI cs.LG
Hitting the Ground Running: Computational physics education to prepare students for computational physics research
在物理学界存在着将计算纳入本科课程的势头。其中一个好处是为计算研究做准备。我们的调查提出了一个问题，即哪些计算技能可能是最好的学习课程（研究之前）与研究期间。基于对计算物理学家的调查，我们提出的证据表明，许多相关技能是在研究背景下自然发展起来的，而其他技能则是最好提前学习的。
2020-04-08 physics.comp-ph physics.ed-ph
Young TIM: A wave-optics simulator with slightly special powers
本文介绍Young TIM这款交互式波动光学模拟器，它兼具研究、教学功能，可生成光束3D立体图，并提出了适合本科教学的数值实验方案。
2025-06-18 physics.ed-ph physics.optics
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
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
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
From Floors to Electrons: Using a Building Analogy and Cartooning to Teach Quantum Numbers
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文通过建筑类比和卡通图示，帮助学生更直观理解量子数概念，使量子物理基础教学更早纳入课程体系。
2026-05-08 physics.ed-ph
${\rm P}^3$: A Practice Focused Learning Environment
人们越来越重视将实践融入物理课程，特别强调将计算融入科学家和工程师的本科课程。在本文中，我们提出了一个大学水平，介绍物理课程的科学和工程专业在密歇根州立大学（MSU）称为${\rm P}^3$（物理学项目和实践），是围绕着提供介绍物理学的学生有机会适当的各种科学和工程实践。${\rm P}^3$的设计将计算与分析问题解决相结合，并建立在以问题为基础的学习，建设性对齐的原则和实践社区的理论框架的课程基础上。该设计包括一个创新的方法来计算物理教学，教学支架，和一个独特的方法来评估，使教师指导学生在物理学家的做法的发展。我们提出了非常积极的学生相关的设计成果，通过态度和概念库存和研究访谈的学生反映他们的经验，在${\rm P}^3$课堂上收集。
2016-07-15 physics.ed-ph
NEXUS/Physics: An interdisciplinary repurposing of physics for biologists
为了响应对生命科学专业和医学预科生的本科科学课程改革的呼声越来越高（Bio 2010，未来医生的科学基础，愿景与变革），一个跨学科团队创建了NEXUS/物理学：重新利用生命科学的入门物理课程。该课程与生命科学专业学生的生物学和化学入门课程密切互动，旨在帮助学生建立一般的多学科科学能力。为了做到这一点，我们的两个学期的NEXUS/物理课程序列定位为第二年的课程，使学生将有一些接触生物学和化学的基本概念。NEXUS/物理强调跨学科的例子，内容与传统的入门物理学明显不同，以促进这一点。它将能量的讨论扩展到包括原子间势和化学反应，将热力学的讨论扩展到包括焓和吉布斯自由能，并包括随机与相干运动（包括扩散）的严肃讨论。教学材料的开发与认真的教育研究相协调。这两个新的内容和研究结果中描述了一系列的文件，本文作为一个概述和背景。
2014-01-08 physics.ed-ph
Integrating a Computational Perspective in Physics Courses
在这篇文章中，我们讨论了如何开发一个物理课程的本科生，包括计算作为一个核心要素。我们的贡献开始与计算和相关的学习成果和评估研究和计划的定义。最后，我们讨论了如何实现计算在各种物理课程，介绍我们的经验，从美国密歇根州立大学和挪威奥斯陆大学。
2018-02-24 physics.comp-ph physics.ed-ph
Teaching a plasma physics and engineering class at a liberal arts college using Course-Based Undergraduate Research Experiences (CUREs)
Sewanee: The University of the South（南方大学）
本课程在文理学院通过CUREs模式，让学生研究磁场对纳米颗粒悬浮时间的影响，发现电子密度降低导致电荷减少，从而减弱悬浮力，并培养了学生的研究能力。
2026-10-02 physics.ed-ph physics.plasm-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
Data Science Education in Undergraduate Physics: Lessons Learned from a Community of Practice
Center for Advanced Systems Understanding, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心高级系统理解中心）；University of Mount Union（芒特尤尼恩大学）；American Association of Physics Teachers（美国物理教师协会）；University of Maryland（马里兰大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Questrom School of Business at Boston University（波士顿大学奎斯特罗姆商学院）
本文介绍数据科学教育实践共同体（DSECOP）在本科物理课程中融入数据科学的经验，总结关键策略与挑战，为物理教育者提供教学指导。
2024-06-16 cs.LG physics.data-an physics.ed-ph
A Journey in Implementing Computational Physics from the Ground Up
本文介绍三门递进式Python与计算物理课程，展示如何按学生水平将计算工具和数值方法融入物理教育，并为教师提供实施参考。
2024-08-03 physics.ed-ph
Compact objects for everyone: I. White dwarf stars
基于以前的讨论紧凑型恒星的结构，面向本科物理专业的学生，一个真正的实验，涉及两个高层次的本科物理专业的学生，一个开始的物理研究生，和两个先进的研究生进行。佛罗里达州立大学最近增加的物理课程“恒星物理学”引发了不少学生对涉及恒星结构的主题的兴趣。再加上Balian和Blazot的“恒星和统计物理学”以及Silbar和Reddy的“本科生中子星”，是这个小型研究小组的基石，他们在2004年夏天解决了紧凑物体的结构方程。通过使用一个简单的有限差分算法耦合到Microsoft Excel和Maple，解决方案的恒星结构方程的牛顿制度适合的物理白矮星。
2005-07-19 astro-ph nucl-th physics.ed-ph
CURE-like, not cure-all: Varying broad relevance in experimentation labs produces similar student outcomes
Cornell University（康奈尔大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本研究通过并行运行两种实验型实验室（一种类似CURE增加广泛相关性，另一种使用典型设备），发现两者在学生批判性思维技能和态度方面产生相似成果，表明广泛相关性可能并非提升学生成果的关键。
2026-05-30 physics.ed-ph
Numerical Methods as an Integrated Part of Physics Education
在过去的十年中，我们已经目睹了一个令人印象深刻的发展，在所谓的解释语言和计算环境，如Maple，Mathematica，IDL，矩阵等问题，直到最近通常解决大型机和编写的计算语言，如Fortran或C/C++，现在可以很容易地解决标准PC上的奖金的结果立即可视化。在我们的本科课程中，一个经常提出的问题是如何在标准物理和数学课程中有效地结合和利用这些进步，而不分散对经典和基本理论和实验主题的关注。此外，如果学生在教育的早期阶段就接受使用这些工具的培训，这些工具真的能加强和改善学习环境吗？而且，也许更重要的是，它是否会导致更好的物理理解？在这里，我们提出了一种可能的方法，计算主题逐渐融入我们的本科课程，数学和物理，天文学和气象学。我们专注于培养我们的学生使用通用的编程工具来解决物理问题，除了经典的分析问题。通过这种方法，学生获得的专业知识，他们可以建立在他们未来的学习和职业生涯。我们主要使用Java，Matlab和Maple作为计算环境。我们的学生现在能够在教育的早期阶段处理比以前更现实的物理问题。我们坚信，除了教育现代科学家，这促进了大多数学生更好的物理理解。
2005-05-17 physics.comp-ph physics.ed-ph
Analyzing course programmes using complex networks
我们使用复杂网络统计物理的工具分析了我院早期工程普通年的课程设置。当然，课程计划是以网络形式构建的（时间依赖性和先决条件）。在这种方法中，每个程序中的每个主题都与一个节点相关联，而节点又通过链接连接，这些链接表示一个主题对不同学科中另一个主题的理解的依赖性。由于课程计划是一个时间依赖的结构，我们提出了一个简单的模型来分配节点之间的链接，考虑到只有两个成分的教学过程：递归性和知识的积累。由于我们已经知道的程序，我们的目标是验证所提出的模型是否能够捕捉到他们的特殊性，并确定不同的排序对学生学习的影响，在工程学位的早期。我们的模型可以被用来作为一个系统的工具，协助建设一个更跨学科的课程，阐明了本科早期的精确科学学科之间。
2020-05-05 physics.ed-ph physics.soc-ph
Impact of an introductory lab on students' understanding of measurement uncertainty
物理实验课是物理本科课程的重要组成部分。这些课程的学习目标通常包括解释测量和不确定性的能力。物理测量问卷（PMQ）是一个开放式问卷调查，从数据收集、数据分析和数据比较三个维度探讨学生对测量不确定性的理解。它将学生的推理分为点样范式和集合样范式，其中集合样范式更符合专家推理。在科罗拉多大学博尔德分校的课程转型工作的背景下，我们研究了500多名学生对PMQ的反应之前和之后的教学在预转换的课程。我们描述了学生的整体推理的变化，通过聚合PMQ的四个探针来衡量。特别是，我们在课程结束时观察到向集合式推理的巨大转变。
2017-07-06 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
Rapid Transition to Remote Instruction of Physics Labs During Spring 2020: Instructor Perspectives
实验课是本科物理课程的重要组成部分。在物理实验室，学生可以从事真实的，动手的实验实践，这可以为他们准备研究生院，研究实验室和工业工作。由于2020年春季的COVID-19疫情，世界各地的学院和大学迅速过渡到远程教学实验室。在这项工作中，我们报告的结果，从物理实验室教师的调查，他们如何适应他们的课程在过渡到紧急远程教学。我们发现，回应调查的教师在将课程过渡到远程教学时面临着许多挑战，特别是在为学生提供与现场实验室类似的体验方面。此外，我们确定了教师的反应中的共同主题，包括改变课程的学习目标，使其更加以概念为中心，减少由于公平和技术问题而进行的小组工作，并使用各种模拟工具，以及报告教师希望在回到现场教学后继续进行的因素。
2021-12-22 physics.ed-ph
Validation and analysis of the coupled multiple response Colorado upper-division electrostatics (CUE) diagnostic
标准化的概念评估是一个广泛使用的工具，教育研究人员有兴趣在标准的本科物理课程的学生学习。例如，这些评估通常用于衡量学生在教育环境和教学策略中的学习情况。然而，为了支持跨机构测试所需的大规模实施，这些工具必须具有便于评分的问题格式。之前，我们创建了一个现有的，经过验证的，上师静电诊断的多响应版本，目的是增加仪器的大规模实施的潜力。在这里，我们报告的有效性和可靠性，这个新版本作为一个独立的工具。这些研究结果建立了多重响应版本的有效性，测量多个测试统计，包括项目难度，项目歧视，和内部一致性。此外，我们表明，大多数学生的反应，新版本是内部一致的，即使他们是不正确的，并提供了一个例子，如何使用新的格式可以用来深入了解学生的困难与具体内容的静电。
2015-07-14 physics.ed-ph
Upper-division student difficulties with the Dirac delta function
狄拉克δ函数是一个标准的数学工具，在本科物理课程中反复出现在多个主题领域，包括静电学和量子力学。虽然狄拉克δ函数经常被引入以简化数学问题，但学生们仍然很难操纵和解释它们。为了表征学生的困难与三角洲功能在上师水平，我们研究了学生的反应，传统的考试问题和标准化的概念评估，并进行了有声思维访谈。我们的分析是由一个分析框架，重点是学生如何激活，构建，执行和反映在物理问题解决的背景下的狄拉克δ函数。在这里，我们专注于学生的困难，使用三角洲函数来表达电荷分布的背景下，初中水平的静电。共同的挑战包括：自发地调用δ函数，使用δ函数将电荷分布的描述转换成数学表达式，对3D或非笛卡尔δ函数表达式进行积分，以及认识到δ函数可以具有单位。我们还简要讨论了这些困难的教学影响。
2015-01-29 physics.ed-ph
Recommendations for the use of notebooks in upper-division physics lab courses
使用实验室笔记本进行科学记录是物理学研究中无处不在的一部分。然而，它是常见的本科物理实验室课程不强调文档技能的发展，尽管事实上，这些课程是一些最早的机会，让学生开始从事这种做法。一个潜在的障碍，包括明确的文档培训是，它可能是不清楚的教师真实的文档实践的哪些功能是有效的教，以及如何将这些功能纳入实验室课堂环境。在这项工作中，我们概述了真实文档的一些显着特征，通过与物理研究人员的访谈，并提供了如何将这些纳入实验室课程的建议。我们不关注笔记本的结构细节或模板。相反，我们解决的科学文献，可以引导学生发展自己的文档风格的目的整体考虑。考虑到可以帮助提高学生文档的所有方面，考虑实验活动本身的设计也很重要。学生应该有在实验活动中实现这些真实的文档功能的经验，以便他们发现文档的实践有益。
2017-05-10 physics.ed-ph
Research-Based Course Materials and Assessments for Upper-Division Electrodynamics (E&M II)
科罗拉多大学博尔德分校正在进行的关于初级静电学（E&M I）学生学习的研究取得了良好的成果，这使我们将这项工作扩展到了高级电动力学（E&M II）。我们在这里描述了我们的一套研究为基础的教学材料，旨在积极参与学生在讲座（包括点击问题和其他课堂活动）的发展;和一个工具，用于评估我们的教师共识的学习目标是否得到满足。我们还讨论了我们的改造课程，计划的传播和进一步完善这些材料的几个最近实施的初步结果，并提供了一些见解到学生的困难，在先进的本科电磁学。
2012-08-26 physics.class-ph physics.ed-ph
Learning Each Others' Ropes: Negotiating interdisciplinary authenticity
最近呼吁改革本科生物学课程的一个共同特点是，生物学与数学、化学和物理学等相关学科的课程之间要有更好的协调。在创建新的生物导向课程方面，物理学落后于数学和化学，尽管现在正在进行许多活动，并取得了重大进展。在这篇文章中，我们考虑一个案例研究：一个物理学家之间的多年对话有兴趣调整他的物理课程的生物学家（Redish）和生物学家有兴趣包括更多的物理在他的生物学课程（库克）。这些扩展的讨论使我们双方对彼此的学科有了更深入的了解，并使我们每个人思考和展示课程的方式发生了重大变化。我们详细讨论了两个例子：创建一个物理问题的生物类流体流动，并创建一个生物真实的物理问题的缩放和尺寸分析。在每一种情况下，我们都看到了两个学科框架的差异，并看到了任务的价值。最后，我们总结了生物学和物理学如何以不同的方式看待世界，这有助于我们在适得其反的刻板反应的雷区中航行。
2013-02-18 physics.ed-ph
An epistemology and expectations survey about experimental physics: Development and initial results
为了响应国家呼吁，以更好地调整物理实验室课程的物理学家从事研究的方式，我们已经开发了一个认识论和期望调查，以评估学生如何看待物理实验的性质，在实验室课程和专业研究实验室的背景下。科罗拉多州实验物理学科学学习态度调查（E-CLASS）在学期开始和结束时评估学生的认识论。学生回答关于他们个人如何看待在实验室课程中做实验的配对问题，以及他们如何看待实验物理学家可能对他们的研究做出的反应。此外，在学期结束时，E-CLASS评估实验室教学的第三个维度，学生对他们的课程的期望获得一个好成绩的反思。基于广泛接受的学习目标和教学实验室的共同批评的调查报表，E-CLASS作为整个本科课程的实验室课程的评估工具，并作为物理教育研究的工具。我们提出的发展，验证的证据，并初步形成性评估结果的样本，包括45类在20个机构。我们还讨论了来自教师的反馈，并反思了大规模在线管理和结果分发的挑战。
2014-05-02 physics.ed-ph
Deep Learning Surrogates for Gas Dynamics: A Physics-Informed Pedagogical Approach
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文提出利用深度学习生成高精度代理模型，用于解决气体动力学中的五个经典问题，通过物理指导的特征工程提升教学效果。
2025-12-09 physics.ed-ph physics.flu-dyn
Assessing AI in Introductory Physics Problem Solving
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Purdue University（普渡大学）
研究评估OpenAI的o4-mini模型解决基础物理问题的能力，通过解决《费曼物理学讲义》章节末尾问题展开，发现模型总体准确率约90%，性能受问题模态和难度影响，表明先进大语言模型虽能解决不少基础物理问题，但表现不均衡。
2026-07-17 cs.AI physics.ed-ph
