Teaching introductory undergraduate Physics using commercial video games
商业视频游戏越来越多地使用复杂的物理模拟来为玩家创造更身临其境的体验。这也使它们成为吸引学生学习物理的强大工具。我们提供了一些例子来展示如何商业现成的游戏可以用来教特定的主题在介绍本科物理。这些例子是从主要通过商业视频游戏的媒介教授的课程中选择的。
2011-07-26 physics.ed-ph
The Physics Inventory of Quantitative Literacy: A tool for assessing mathematical reasoning in introductory physics
物理导论教学的一个理想结果是学生将发展对物理现象进行定量推理的能力。很少有研究已经做了关于学生如何发展的代数概念和技能的推理有关的物理量，这是不同的物理概念的理解或解决问题的能力。我们介绍了定量素养的物理库存（PIQL）作为测量定量素养的工具，数学推理的基础，在介绍物理学的背景下。我们提出了PIQL的发展和证据，其有效性，用于微积分为基础的物理入门课程。与概念量表不同，PIQL是一种推理量表，可用于评估学生在入门物理教学过程中的推理能力。虽然与PIQL相关的数学推理在以前的数学课程中教授，但前/后测试分数显示，这种推理并不容易被大多数物理学生使用，也不作为物理教学的一部分发展-即使在使用高质量，基于研究的课程材料的课程中。与物理教育中的许多库存一样，我们希望使用PIQL来支持教学策略和材料的开发-在这种情况下，旨在满足所有学生在入门物理学中定量识字的课程目标。
2021-06-09 physics.ed-ph
Using Categorization of Problems as an Instructional Tool to Help Introductory Students Learn Physics
根据基本原理而不是上下文对问题进行分类的能力被认为是解决物理问题的专业知识的标志。从Chi，Feltovich和Glaser的经典研究中获得灵感，我们比较了25个入门力学问题的分类，这些问题基于学生在大型微积分基础入门课程中与物理教师和博士的解决方案相似。学生在这里，我们总结了这项研究，并建议分类任务，特别是当与学生在小组中与同龄人一起工作时，可以是一种有效的教学工具，帮助学生在物理入门课程中学习辨别不同背景下的问题之间的潜在相似性，但相同的基本物理原理。
2016-02-23 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
Flipping the Large-Enrollment Introductory Physics Classroom
大多数STEM学生在大规模招生（N $\gtrsim$ 100名学生）教室中体验介绍性物理序列，由一名讲师领导，并由几名助教支持。这项工作描述的方法和原则，我们用来创建一个有效的“翻转课堂”在大招生介绍物理课程，取代了大部分传统的讲座时间与课堂上的学生驱动的活动。在这项工作中，我们比较学生学习的课程，由作者与翻转课堂教学法与更传统的教学法。通过比较考试中相同的问题，我们发现，与以讲师为中心的传统课堂中的学生相比，以学生为中心的翻转课堂中的学生获得了显着的学习收益。此外，我们发现，通常看到的介绍物理序列中的性别差距显着减少翻转教室。
2018-07-10 physics.ed-ph
Exploring pedagogical content knowledge of physics teaching assistants using the Energy and Momentum Conceptual Survey
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）
本研究通过能量与动量概念调查问卷，考察70名物理研究生助教对入门学生概念困难的识别能力，发现其预测与实际学生思维存在显著差距，并常高估新手式错误，对教学设计具有重要启示。
2026-09-24 physics.ed-ph
Comment on Demographic gaps or preparation gaps?: The large impact of incoming preparation on performance of students in introductory physics
Salehi等人最近的一篇论文声称，在大学物理入门考试中发现的主要人口群体之间的差异是由于大学预科的差异。然而，没有证据表明准备差异比其他任何差异更重要。在一种情况下，男性/女性的差异，该文件实际上提供了证据，证明准备差距是不重要的。
2020-11-12 physics.ed-ph
Vision and change in introductory physics for the life sciences
自2010年以来，耶鲁大学物理系为生命科学（IPLS）序列提供了一种新的基于微积分的物理学入门，重新设想了IPLS教学大纲，包括选择生物学和医学相关的主题，这对生物科学和医学预科生的观众非常有意义。特别是第一学期，与传统的第一学期入门物理学有很大的不同。在这里，我们突出了耶鲁大学第一学期课程的新颖之处，并描述了学生对课程的反馈，包括学生如何评价课程和他们如何评价课程与传统教学大纲之间的比较，以及学生对物理学与生物学和医学相关性的看法如何受到影响。
2016-02-15 physics.ed-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
The Vocabulary of Introductory Physics and its Implications for Learning Physics
我们调查了学生对日常语言和物理学中使用的词汇的使用情况。我们发现，当学生熟悉相关的物理变量时，他们更有可能识别和解释这个词在物理学中的含义。
2003-01-29 physics.ed-ph
Categorization of Mechanics Problems by Students in Large Introductory Physics Courses: A Comparison with the Chi, Feltovich, and Glaser Study
受Chi，Feltovich和Glaser [1]经典研究的启发，我们要求三个入门物理课的入门物理学生根据解决方案的相似性对力学问题进行分类。为了评估问题情境对学生分类能力的影响，本研究设计了两组分类问题。学生们被要求分类的一组问题中的一些问题包括Chi等人先前研究中的问题。我们的研究结果与Chi等人的研究结果相反，这表明在入门学生中专业知识的分布要广泛得多。
2016-02-28 physics.ed-ph
Addition Laws in Introductory Physics
我们提出了一个统一的方法来添加一些物理量（其中电阻和电容是最有名的），通常会遇到在介绍物理学，这样的公式，解决问题所需的总是简单的添加剂。这种方法的优点是与学生的直觉相一致。为了证明我们的方法的有效性，我们提出并解决了几个问题。我们希望这篇文章可以作为一个资源文件的问题上的主题。
2003-11-04 physics.ed-ph
Using R for data analysis and graphing in an introductory physics laboratory
R是一种语言和计算环境，用于数据操作，统计计算和科学绘图。在本文中，我们展示了它的使用分析数据中收集的几个实验从介绍物理实验室。示例包括线性依赖、非线性依赖和直方图。针对数据分析和绘图常用的三种选择，讨论了R的优点：使用网格纸手动绘图，通用电子表格软件和专门的科学绘图软件。
2009-11-24 physics.ed-ph
Surveying Graduate Students' Attitudes and Approaches to Problem Solving
学生对物理问题解决的态度和方法会深刻影响他们的学习动机和专业知识的发展。我们开发和验证了解决问题的态度和方法的调查，扩大了马克思和卡明斯的解决问题的态度调查，并管理它的物理研究生。比较他们对自己的研究生课程中解决问题的调查问题的回答与在入门物理课程中解决问题的回答，可以深入了解他们在入门和研究生水平物理方面的专业知识。物理学研究生对调查问题的回答也与物理学和天文学入门学生和物理系教师的回答进行了比较。我们发现，即使是在物理导论中的问题解决，研究生对一些调查问题的回答也不如物理系的专家。比较研究生和入门学生在物理导论中解决问题的调查结果表明，研究生的回答一般比入门学生更像专家。然而，调查结果表明，研究生水平的问题解决的研究生在几个措施有显着相似的趋势，介绍性的学生解决问题的介绍。
2016-03-10 physics.ed-ph
A Case Study: Novel Group Interactions through Introductory Computational Physics
随着能够快速渲染三维模拟的高级编程语言的出现，将计算机作为课堂学习工具变得更加普遍。虽然工作已经开始研究的模式，在实施和评估计算在介绍物理学，需要更多的洞察力，以了解观察到的影响，混合计算与物理在一组设置。在一个新采用的格式介绍微积分为基础的力学，称为项目和实践在物理学中，学生组工作的短期建模项目-利用一种新颖的探究为基础的方法-发展他们的理解物理内容和实践。对参与计算的群体的观测数据的初步分析，加上同步的计算机屏幕播放，揭示了一种独特的群体互动，这种互动是由计算物理特有的实践--问题调试--提供的。
2015-11-17 physics.ed-ph
Using Analogies to Learn Introductory Physics
识别相关的物理原理是解决问题的核心组成部分。大多数入门物理课程的主要目标是帮助学生辨别基于物理原理的问题之间的深刻相似性，以便他们能够将他们通过解决一个问题所学到的知识转移到解决涉及相同原理的另一个问题。我们进行了一项调查，其中251微积分和代数为基础的入门物理学生被明确要求在复习测验中学习解决问题，然后解决另一个问题，有不同的表面特征，但相同的基本物理原理。我们发现，许多学生能够辨别出问题之间的深刻相似之处。当提供已解决的问题时，学生可能会引用正确的原则;然而，需要更多的支架来帮助学生正确地应用这些原则。
2016-02-20 physics.ed-ph
Computational Thinking in Introductory Physics
计算思维（CT）在学习目标和科学标准的词典中仍然是一个相对较新的术语。关于计算机技术的精确定义和实施还没有广泛的共识，即使越来越多的州采用K-12计算机科学标准，评估计算机技术的努力仍在成熟。在这篇文章中，我们将尝试总结CT对于一个典型的入门（即高中或大学早期）物理课意味着什么。这将包括一个讨论的方式，教师可能已经在他们的类CT元素不知道it. We写这篇文章的目的是提供一个有用的，简洁和可读的介绍这个话题的物理教师。我们还提出了一些想法，在介绍物理学的CT的未来可能是什么样子。
2019-11-20 physics.ed-ph
Peer Influence on Physics Self-Efficacy and Grades: A comparative study of students in an introductory calculus-based course who typically worked alone or in groups before and during the pandemic
Department of Physics and Astronomy, University of Pittsburgh（匹兹堡大学物理与天文学系）
本研究比较了疫情前后微积分基础物理课程中独自学习与同伴合作学生的特征，发现同伴合作对物理自我效能感和成绩有积极影响，并对比了代数基础课程的结果。
2025-10-17 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
Comment on "How perception of learning environment predicts male and female students' grades and motivational outcomes in algebra-based introductory physics courses"
最近的一篇论文使用结构方程模型来推断性别依赖的学生态度对入门物理课程的几个结果的影响。所使用的模型是精确的马尔可夫相当于一个同样合理的近似值，其中一个关键的性别依赖系数在确定态度是从零无法区分。我还认为，定性框架可能归因于学生的动机，实际上属于他们的老师。
2023-02-17 physics.ed-ph
Efficient design of a one-hour unit test for introductory physics
为物理入门课设计一小时的单元测试可能相当具有挑战性。我们提出了一个有效的格式，一个小时的单元测试，利用问题组的定量自由回答问题和二进制系统（真或假）的概念问题。这种形式促进了连贯性，并允许教师在一个小时的考试中测试各种各样的主题。在实施该设计的4个学期中，平均单元测试成绩从传统测试形式的76%提高到了79%。
2018-05-07 physics.ed-ph
Is agreeing with a gender stereotype correlated with the performance of female students in introductory physics?
先前在物理学入门方面的几项研究发现，在力概念量表（FCI）和电和磁的概念调查（CSEM）等概念评估方面存在性别差距，男生的表现优于女生。此外，先前在数学方面的研究也发现，对一个群体的负面刻板印象的激活会导致刻板印象群体的表现恶化。在这里，我们描述了两项研究中，我们调查的影响干预措施对性别差距的FCI和CSEM在大型物理学入门课程在一个大型的研究型大学。在第一项研究中，我们调查了与没有被要求提供这些信息的学生相比，在参加CSEM之前要求物理导论学生立即表明他们的性别是否会增加性别差距。我们发现，在这两种情况下，男女学生的表现没有差异。在第二项研究中，进行了数千名物理入门学生，我们调查的流行的信念，男性一般表现更好的物理比女性和这种信念的程度是相关的表现的女性和男性学生的FCI和CSEM在介绍物理课程。我们发现，在长达一年的微积分为基础的介绍物理序列，其中女学生的代表性显着不足，同意性别刻板印象与女学生的概念物理调查的表现呈负相关。同意性别刻板印象的女学生比不同意的女学生在为期一年的微积分基础物理课程结束时表现得更差，这一事实可能部分是由于同意刻板印象的女学生在这门课程中可能会遇到的刻板印象威胁增加。
2020-06-26 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
De- and Re-constructing Introductory Physics for the Life Sciences
教生物学家物理学需要的远不止是让工程师的课程在数学上不那么严格，加入一些表面的生物学问题。物理学家需要与生物学家密切合作，不仅要了解哪些物理学主题和思维习惯对生物学家有用，还要了解生物学家的工作方式与我们的工作方式根本不同，以及如何弥合这一差距。在这篇文章中，我们讨论了我们从多年来与生物学同事的对话中了解到的这些问题。
2013-04-06 physics.ed-ph
Online Tutoring in Introductory Physics Courses: a Lockdown Experience
新型冠状病毒疫情导致的社交距离对全球教育产生了深远影响，因为学校和大学必须迅速在线组织课程。教师和学生之间以及学生之间的传统互动必须改变，取而代之的是在线联系。在这方面，实验室工作和辅导在同伴教学模式中具有重要作用，需要重新设计。在这里，我们讨论了在都灵理工大学的物理导论课程采用的在线辅导模式，并通过分析学生在学期和夏季和秋季考试的表现来评估其有效性。
2020-11-26 physics.ed-ph
Community structure in introductory physics course networks
学生与学生的互动是许多主动学习环境的基础，但最常使用定性方法进行研究。网络分析工具提供了一个定量的补充，这张照片，使研究人员能够描述整个教室的社会互动系统。从介绍物理课程的过去的结果表明，在大型讲座部分和小型工作室教室环境之间的社会结构的形成急剧分化。扩展这些结果，本研究的重点是在一个大型公立大学的微积分为基础的入门物理课程，大量通勤和非传统的学生群体。社区检测网络的方法被用来表征前和后的课程合作结构在几个部分，并考虑小和大班之间的差异。这些结果进行了比较，从早期的研究结果的预期，并评论的影响，指导和进一步的研究。
2015-07-16 physics.ed-ph
Assessing Expertise in Introductory Physics Using Categorization Task
根据基本原则而不是表面特征或背景对问题进行分类的能力，被认为是解决问题的专业知识的几个代理预测器之一。从Chi，Feltovich和Glaser的经典研究中获得灵感，我们通过询问三个入门物理课程（每个课程有100多名学生）来评估专业知识在入门物理学生中的分布，根据解决方案的相似性对力学问题进行分类。我们比较他们的分类与物理研究生和教师。为了评估问题情境对学生分类能力的影响，本研究设计了两组分类问题。其中一组中的一些问题包括Chi等人先前研究中的问题。我们发现微积分入门学生和研究生在被评估为“好”的分类方面存在很大的重叠。“我们的研究结果与Chi等人的研究结果相反，这表明，在入门和研究生中，力学专业知识分布广泛。虽然分类任务是概念性的，但微积分课程的入门学生比代数课程的学生表现得更好。定性趋势分类的问题之间的非志的问题和问题，可从志的研究在我们的研究中使用，虽然志的问题是更困难的平均。
2016-02-28 physics.ed-ph
Associations between learning assistants, passing introductory physics, and equity: A quantitative critical race theory investigation
许多STEM学位需要通过物理学入门课程。物理课程的不及格率通常很高，这可能会对因种族主义、性别歧视和阶级歧视而被边缘化的学生造成不成比例的伤害。我们研究了学习助理（LA）支持的课程与不及格成绩（即，d，drop，fail，or withdrawal; DFW）在物理学导论课程中。研究中使用的数据来自2312名学生在41个部分的介绍物理课程在一个地区的西班牙裔服务机构。我们开发了学生DFW率的分层广义线性模型，该模型考虑了性别、种族、第一代身份和LA支持的教学。我们使用了定量的批判种族理论（QuantCrit）的观点，专注于霸权权力结构在延续不公平的学生结果中的作用。我们的QuantCrit观点为我们的研究问题，方法和结果的解释提供了信息。该模型将LAs与DFW率的整体下降以及有色人种学生的DFW率比白人学生的DFW率下降幅度更大相关联。虽然在LA支持的课程中，DFW率的不平等程度较低，但仍然存在。
2020-04-09 physics.ed-ph
Development and Validation of a conceptual survey instrument to evaluate introductory physics students' understanding of thermodynamics
我们讨论了一个概念性的多项选择调查工具的开发和验证，称为调查的热力学过程和第一和第二定律（STPFaSL）适用于入门物理课程。调查工具使用这些概念作为资源的共同学生的困难，在多项选择题的不正确答案是由他们指导。在调查工具开发和验证之后，最终版本在六个不同的机构进行管理。它被管理到各种传统的教学微积分为基础的和代数为基础的类在纸笔格式之前和之后的传统讲座为基础的教学相关概念的物理学入门学生。我们还对物理专业高年级本科生和博士生进行了问卷调查。学生的基准标记和内容的有效性，并比较他们的表现与那些介绍学生的调查是为了。我们发现，虽然调查工具侧重于热力学概念涵盖的入门课程，它是具有挑战性的，即使是先进的学生。与基线数据的比较，在这里提出的有效的调查工具，可以帮助教师评估的有效性，旨在帮助学生发展一个坚实的掌握这些概念的创新教学法。
2021-02-15 physics.ed-ph
Performance of Graduate Students at Identifying Introductory Physics Students' Difficulties Related to Kinematics Graphs
运动学图形理解测试（英语：Test of Understanding Graphs in Kinetics，缩写：TUG-K）是一个由Beichner开发的多项选择测试，用于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，这与入门学生在运动学图形方面的常见困难相对应。如果教师不了解这些常见的困难，并在教学设计中考虑到这些困难，教学就不可能有效。我们评估一年级物理研究生的表现，在确定入门学生的共同困难有关的运动学图。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Beichner原始论文中的入门学生数据来评估研究生对入门学生困难的了解。此外，我们选择了四个问题上的TUG-K上的研究生的表现是最差的一个更详细的分析，其中包括有声思维访谈。我们目前的结果，可以部分解释这些问题上的研究生表现不佳，也通知教学专业发展课程。
2016-01-17 physics.ed-ph
Using Isomorphic Problems to Learn Introductory Physics
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。362名分别来自微积分和代数基础的物理导论课程的学生在复习课上进行了一次测验，他们必须首先从一个已解决的问题中学习，并利用他们从中学到的知识解决另一个同构的问题（我们称之为测验问题）。先前的研究表明，多概念测验问题是具有挑战性的入门学生。学生在不同的背诵类收到不同的干预，以帮助他们辨别和利用同构解决和测验问题的潜在相似之处。我们还对四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。我们发现，大多数学生都能够从解决的问题在一定程度上与脚手架提供的学习，并调用测试问题的相关原则。然而，他们不一定能够正确地应用这些原则。研究表明，需要更多的脚手架来帮助学生适当地应用这些原则。我们概述了一些可能的战略，为今后的调查。
2016-02-18 physics.ed-ph
Cause-effect relationships in Maxwell's equations and their implications in the teaching of electromagnetism in introductory physics courses
针对基础物理教学中易将麦克斯韦方程组项间误判为因果的问题，论证了电荷与电流密度是场的根源，结合课堂实例说明场独立会引发矛盾，为电磁学教学提供参考。
2025-01-13 physics.ed-ph
The impact of epistemology on learning: A case study from introductory physics
我们讨论了一个案例研究的影响，认识论对学习的学生在介绍大学物理课程。对课堂作业录像、书面作业和访谈的分析表明，学生的许多困难本质上是认识论的。我们的主要目标是向教师和课程开发人员展示学生的认识论立场-她对知识和学习的想法-可以对她的物理学习产生直接的因果影响。即使研究型课程材料提供了隐性的认识论支持，这种影响仍然存在。因此，课程材料和教学技术可以通过明确关注学生的认识论而变得更加有效。
2004-11-11 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
Should Students be Provided Diagrams or Asked to Draw Them While Solving Introductory Physics Problems?
绘制适当的图表是一种有用的问题解决启发式方法，可以将给定的问题转化为更容易解决的表示。帮助入门物理学生学习问题解决的一个主要重点是帮助他们认识到绘制图表有助于解决问题。我们进行了一项调查，其中111名学生在代数为基础的介绍物理课程进行了两种不同的干预，在整个学期的复习测验。他们要么（1）被要求解决为他们画了图表的问题，要么（2）被明确告知画一张图表。对照组没有得到任何关于图表的说明。我们开发了一个评分标准来衡量不同干预组学生解决问题的表现。在这里，我们提出了一些令人惊讶的结果，涉及到考虑初始和最终条件的问题。
2016-01-17 physics.ed-ph
The Development of an Inquiry-based Curriculum Specifically for the Introductory Algebra-based Physics Course
我们讨论了一个探究式的课程，已专门为介绍代数为基础的物理课程，考虑到学生的需求，背景，学习风格和职业目标，在该类开发。该课程旨在以实验室为基础的环境中教授，但部分材料可以在其他环境中使用。作为教师，我们发现自己借鉴了为微积分课程和其他人群开发的材料（例如，为职前教师开发的材料），其中部分是合适的，但不是我们想教的完整课程，专门为学生开发的介绍代数为基础的物理课程。因此，我们修改和改编了现有材料的一部分，并将其与我们自己的新单元和我们自己的格式相结合，创建了一门专门针对这些学生的课程。
2007-02-28 physics.ed-ph
Supporting students with ADHD in introductory physics courses: Four steps for instructors
本文针对高等物理入门课程中ADHD学生支持不足的问题，基于一名ADHD学生的亲身视角，为教师提供可帮助其成功的四类教学策略。
2021-05-13 physics.ed-ph
A framework for the natures of negativity in introductory physics
数学推理技能是许多入门物理课程，特别是基于微积分的物理课程的理想结果。正负量在物理学中无处不在，符号具有重要而多样的含义。新手可能很难理解有符号的数字在物理环境中扮演的许多角色，最近的证据表明，未解决的斗争可能会延续到随后的物理课程。数学教育研究文献记录了将负数概念化为数学对象的认知挑战-无论是专家，历史上，还是新手学习。我们有助于小，但不断增长的身体在物理学研究的背景下，检查学生的推理有符号的数量和推理的使用和解释的符号在数学模型。在本文中，我们提出了一个框架，分类的各种含义和解释的物理环境中的负号，启发了既定的工作，在代数背景下，从数学教育研究界。这样的框架可以支持创新，可以在入门课程和其他课程中促进有符号量的更深层次的数学概念化。
2019-03-09 physics.ed-ph
Student performance analysis of virtual introductory calculus-based physics class
本文通过分析虚拟微积分基础物理课程的考试成绩与背景调查，发现短时评估下学生表现更好，物理概念背景有助于成绩而微积分知识无显著相关，为改进课程评估和支持项目提供了依据。
2025-02-08 physics.ed-ph
An equity investigation of attitudinal shifts in introductory physics
我们报告七年的态度数据，使用科罗拉多州的学习态度科学调查大学建模教学（UMI）部分介绍物理在佛罗里达国际大学。这项工作扩展了以前的研究，报告一贯积极的态度转变UMI课程;在这里，我们按性别和种族分列的数据，寻找有利的转变模式的任何差异。我们发现，妇女和学生从统计上代表性不足的族裔群体同样支持这种态度的措施，这一结果成立，即使性别和种族的相互作用的影响。最后，我们对UMI课程未来的工作和态度公平调查的建议。
2014-09-20 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
Teaching Computation in Introductory Physics using Complex Problems
计算是现代科学和工程工作的一个核心方面，然而，计算教学尚未完全渗透到大学STEM课程。在物理学中，我们已经开始以各种方式将计算融入我们的课程。在这里，我们讨论了一种方法，将计算集成到基于微积分的力学中，其中课程的讲座和实验室是解耦的。在密歇根州立大学，我们开发了一门“讲座”课程，名为“物理学项目与实践”，科学和工程专业的学生四人一组，使用分析和计算技术解决复杂问题。在本文中，我们提供了有关计算指令，活动和评估的详细信息，用于教这些入门级学生如何使用VPython建模运动。
2017-09-16 physics.ed-ph
Implementing Competency-Based Grading Improves the Performance of Women and First Generation Students in Introductory Physics
我们提出了一个模型，以能力为基础的微积分为基础的介绍物理学，鼓励学生获得所有课程内容的熟练程度分级。通过让学生在整个学期中不断提高技能和内容的熟练程度，这种形成性的评分系统旨在创造一个更灵活的学习环境，更好地适应学生的不同时间表和需求。虽然所有学生在实施这一评分制度后表现都有所改善，但女性和第一代学生的成绩最大，这两类学生往往在科学和工程学位课程中构成保留风险。
2022-06-21 physics.ed-ph
Potential Momentum, Gauge Theory, and Electromagnetism in Introductory Physics
如果势能是一个四维向量的类时分量，那么必然有一个相应的类空部分，逻辑上称之为势动量。由势动量和势能组成的势四动量，就是关联力的规范场乘以与该力关联的电荷。正则动量是普通动量和势能动量之和。物质波在规范场中的不连续性折射可以用来在初等水平上探索规范场的效应。使用这个工具，就可以说明电磁学的洛伦兹力定律是如何从规范理论推导出来的。由此产生的论点是学生在介绍微积分为基础的物理课程的水平和联系在一起的经典和量子力学，相对论，规范理论，电磁学。由此产生的经济演示使得它更容易包括现代物理学在一年的课程通常可用于教学介绍物理学。
1998-03-17 physics.ed-ph
Mathematical Tutorials in Introductory Physics
学生在介绍微积分为基础的物理不仅有困难理解基本的物理概念，他们往往有困难，这些概念与他们在数学课程中学到的数学。这对他们在复杂问题解决中稳健地使用概念产生了障碍。作为基于活动的物理项目的一部分，我们正在对这些困难进行研究，并在华盛顿大学Lillian C.麦克德莫特和她的合作者。在本文中，我们提出了一个讨论学生的困难和发展的数学教程的主题上的脉冲移动字符串。
2002-07-23 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
Peer Evaluation of Video Lab Reports in a Blended Introductory Physics Course
佐治亚理工学院混合介绍微积分为基础的力学课程强调科学交流作为其学习目标之一，为此，我们给了我们的学生一系列的四个同行评估任务，旨在发展他们的能力，提出和评估科学论证。在这些作业中，我们还通过将学生的评价与一组专家的评价进行比较来评估学生的评价能力。我们总结了我们的发展努力，并描述了我们观察到的学生评价行为的变化。
2014-10-14 physics.ed-ph
Taking introductory physics in studio, lecture, or online format: what difference does it make in subsequent courses, and for whom?
该研究比较在线、传统讲座和工作室三种入门物理教学形式，发现课程形式不影响后续课程成绩，但工作室形式提升学生的准备感，且女生对物理的兴趣显著低于男生。
2023-05-24 physics.ed-ph
Peer Evaluation of Video Lab Reports in an Introductory Physics MOOC
当课程注册人数变得非常大（约10^4名学生）时，评估学生的表现变得具有挑战性。作为佐治亚理工学院2013年提供的物理学入门大规模开放在线课程（MOOC）的一部分，学生们提交了力学实验室的视频报告。这些报告的同行评价提供了评价学生实验室工作的主要方法。本文介绍了开发和使用的方法，以指导学生评价对方的视频实验报告。我们还讨论了学生的同伴评价行为是如何随着课程中提供的不同干预措施而改变的。
2014-10-15 physics.ed-ph
The Initial State of Students Taking an Introductory Physics MOOC
作为大规模开放在线课程（MOOC）更大研究项目的一部分，我们调查了学生背景以及学生参与带有实验室部分的物理MOOC的情况。学生们在课程开始时完成了人口统计调查和力和运动概念评估。虽然该课程仍在积极运行，我们已经跟踪了学生参与了11周课程的前五周。
2013-09-13 physics.ed-ph
Comparing the efficacy of multimedia modules with traditional textbooks for learning introductory physics content
一项临床研究进行了比较多媒体学习模块与传统教科书的微积分为基础的介绍性电和磁课程的前几个主题的功效。学生们被随机分配到三个不同的组，体验不同的材料演示;一组收到多媒体学习模块演示文稿，其他两个通过书面文本收到演示文稿。所有学生在演讲后立即以及两周后进行了学习测试。在两项测试中，接受多媒体学习模块的学生的表现明显优于接受基于文本的演示的学生。
2008-06-02 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
Initial impacts of the transformation of a large introductory lab course focused on developing experimental skills and expert epistemology
最近，人们越来越重视改善各级实验室教学。在入门阶段，研究结果表明，根据所需学习成果的性质，成功的程度不同。针对这些发现，科罗拉多大学的物理实验室入门课程进行了改造，以提高学生的实验技能和实验物理认识论的发展。我们描述了转型过程的细节和最初的自我报告的学习收益，从第一次实施的转型课程。
2018-07-09 physics.ed-ph
Obstacles to Mathematization in Introductory Physics
学习物理学入门课程的大学生一般都能成功地在上下文中执行数学程序，但往往难以使用数学概念来理解。物理教师指出，他们的学生在基本的代数推理方面遇到困难，而代数推理是更高级的数学思维的基础。然而，很少有系统的研究已经完成，以衡量和分类，在这一人口的困难。本文描述了学生推理的趋势与比例，量化和符号化的微积分为基础的物理入门调查。虽然用于探测学生思维的评估项目需要数学推理通常在中学数学课程中教授，但我们发现基于微积分的物理学生的成功率约为50%。对于这些学生中的许多人来说，数字的复杂性和数量的抽象程度干扰了基本的算术推理。我们认为，物理学家的代数思维源于一种特殊的认知融合，这是没有解决的先决条件代数课程。为了让更多的学生理解和采用物理的数学思维特征，教师和教育研究者必须探索如何使数学化成为课程中更明确的一部分。
2016-07-18 physics.ed-ph
