Exploring the experiences of undergraduate physics students taking a 'Teaching Physics in School' module and the effects on their intentions to become a secondary physics teacher
本文研究英国大学物理本科生通过中学教学模块体验，采用现实工作预览法，发现向儿童解释物理概念困难及需使学校物理有趣，影响其成为中学物理教师的意向。
2023-11-10 physics.ed-ph
Gender Differences in Undergraduate Physics Courses: A Comparative Study of Persistence
我们调查了男女大学生在选修物理课程时坚持性的差异。为了量化某一组学生的持续性，我们将“持续性指数”定义为该组学生在学习特定课程时人数减少率的倒数。我们已经收集了来自三个连续的研讨会上的各种物理主题的数据。在绘制了参与人数与参加天数的关系图之后，我们计算了每个工作坊的男女学生组的下降率和持续指数，并在条形图上比较了持续指数。比较统计结果表明，女生群体的持久性指数显著高于男生群体。这使我们得出结论，女生比男生更坚持在本科物理课程。
2017-01-20 physics.ed-ph
Teaching Electrical Model of Power Transformers to Undergraduate Students: Magnetic Circuit Approach
本文介绍了一种用磁路统一讲授电力Transformers电气模型的方法。解释电力Transformers电气模型的常用方法是一种混合方法，其中使用磁路来解释串联电感的存在。然而，分流电感和电阻的存在下，在模型中解释使用替代方法。相反，本文解释了如何串联和并联元件可以描述使用磁路。此外，三个现实世界的例子和Matlab/Simulink的结果，以证明如何提出的解释可以用来描述在现实世界中的应用的电力Transformers的响应。
2021-03-29 physics.ed-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
Perspectives from Physics Graduate Students on Their Experiences in NSF Research Experiences for Undergraduates
本研究通过采访本科阶段参与过NSF REUs的物理研究生，探究该项目的益处、参与障碍及导师关系，发现项目达成了部分目标，但存在经济障碍及导师体验差异大的问题。
2024-07-15 physics.ed-ph
Lessons Learned from Virtual Transitions of Undergraduate Student Support Programs due to the COVID-19 Pandemic
2019冠状病毒病全球大流行促使大学和研究项目的运作方式发生了突然和巨大的变化，往往带来负面后果，对少数族裔、妇女和低收入人群造成了不成比例的影响。这些后果加剧了这些群体在大流行之前所面临的困难|特别是，边缘化学生在追求STEM职业道路时遇到的障碍增加。国家天文学联盟（NAC）的成立是为了通过提供研究机会和长期指导来支持代表性不足的物理学和天文学学生。为了应对疫情和全国范围的停工，NAC将其夏季研究计划和秋季年会都改为完全远程的形式。在这里，我们讨论了NAC为实现成功的虚拟过渡所做的改变，并为寻求为边缘化的本科生和研究生研究人员提供支持的计划提供临时和长期的建议。
2021-05-10 physics.ed-ph
A scalable approach to undergraduate research in physics
以课程为基础的本科研究经验（CURES）增加了学生获得研究的机会。本课程计划描述了一个跨学科的CURE开发，能够让每学期超过60名学生使用大粒子物理实验和望远镜的数据进行原创研究，尽管所描述的方法可以很容易地被数据科学的其他领域采用。学生被分为四个研究小组，这极大地利用了指导所需的教学时间，同时通过在学生中建立问责制来提高研究生产力。该CURE提供了一个强有力的框架，最大限度地减少了学生可能感知到的障碍。这有助于增加从研究机会中受益的学生数量，同时提供指导和确定性。通过这个治愈，学生可以从事原创性研究与出版质量的结果的潜力，在各种模式下发展沟通技巧，并获得他们作为一个科学家的表现信心。
2023-03-09 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
Effects of Reducing Scaffolding in an Undergraduate Electronics Lab
设计和科学研究被认为是本科物理实验室课程的关键组成部分。有鉴于此，许多成功的实验室项目已经开发出训练学生发展这些能力，这些项目的学生已被证明表现出更高的科学能力转移到新的情况。在本文中，我使用的数据，从电子类物理专业调查如何给学生设计电路的机会-从传统的食谱实验室指南删除步骤-影响学生的能力，以确定他们还没有见过的电路的功能。我比较了实验后测验的结果，从学生谁得到了明确的程序和那些学生谁得到了不完整的程序，我发现两组的结果没有统计学上的显着差异。我探讨了零效应的可能解释，并建议未来的研究方向。
2016-06-27 physics.ed-ph
Proposal of an enriched three-tier test to assess learning risks in students on undergraduate physics courses
该建议提出了一种方法，称为丰富的三层测试，以前在文献中讨论的类似的测试的基础上。我们的方法包括使用理由和置信度与多项选择测试相结合。这种评估方法允许教师诊断学习风险，同时让学生参与元认知过程。三层测试被证明是一个有效的机制，确定多达18个色彩沿学习光谱的一个单一的概念，解释提醒教师存在的学习风险和其他学习情况。在这个建议中，我们解释了三层结构，我们评论它的应用本科生从两个semestral课程，我们分析了类别谱，一个三层测试产生，讨论它的差异与传统的多项选择题，它的局限性，和可能的新的应用。
2014-09-05 physics.ed-ph
A Leaky Pipe Dream? A Study of Gender Differences in Undergraduate Physics
学生面临着不同的途径，因为他们通过本科学习的旅程。对学生课程记录的分析可以解开课程进展中的常见模式，并确定学生成绩的群体趋势。目前的工作研究性别和本科物理学习之间的关系，使用课程记录超过九千名学生谁在奥克兰大学就读物理，跨越六年的时间。本研究分析物理系学生的人口统计资料与课程纪录，以了解在科目选择、课程表现与自信心上是否有性别差异。在上完第一年的物理课程后，女生更有可能上生命科学科目的进一步课程，而男生更有可能上物理科学科目。在第一年的课程，性别差异不存在高度学术准备的学生，对他们来说，学校类型（单性别或男女同校）是一个更好的预测课程的结果。然而，在第一年学业准备不足的学生中，男生的成绩往往超过女生。在控制了学术准备之后，与男生相比，女生也更有可能在进阶课程之前参加物理入门课程。科学资本是一个与皮埃尔·布迪厄的资本和惯习概念相关的概念，被用作解释性研究框架。惯习，一个人用来解释世界的倾向系统，在很大程度上受到个人建立身份的社会文化背景的影响。以下研究解释了科学资本和个人习惯之间的相互作用如何导致物理学领域学生成绩的性别差异。
2017-06-19 physics.ed-ph
Academic performance & student engagement in level 1 physics undergraduates
在2007-08学年开始时，格拉斯哥大学物理与天文学系的工作人员开始对1级物理本科班的管理进行一些实质性的改革。主要目的是改善学习成绩和升学统计。考虑到这一点，引入了一个全面的学习支持系统，主要任务是为一级所有学生提供更好的个人联系和学术监测和支持战略。已经观察到，强制性连续评估部分的低参与度对处于成绩曲线中间的学生产生了重大影响。对2007-08届学生数据的分析表明，即使是一些名义上成绩很好的学生，由于参与度低，成绩也会下降。尽管如此，2007- 2008年期间采取的学术和其他支助措施发挥了作用，使一级物理班的通过率提高了约8%，升学率提高了约10%。
2009-11-13 physics.ed-ph
Teaching Problem Solving in Undergraduate Physics Courses: An Endorsement for Deliberate Practice
本研究探讨了显式问题解决框架结合刻意练习对本科生物理问题解决方法的影响，发现该方法比传统重复练习更能使学生表现出与专家一致的行为，建议将其纳入物理课程。
2025-08-11 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
Exploring Subfield Interest Development in Undergraduate Physics Students through Social Cognitive Career Theory
本研究基于社会认知职业理论，通过27份访谈探究物理本科生子领域兴趣形成机制，发现课堂与实验体验的显著影响，并对比了天体物理与生物医学物理的兴趣形成差异，为物理教育与职业指导提供参考。
2024-07-10 physics.ed-ph
Conceptual Assessment Tool for Advanced Undergraduate Electrodynamics
作为正在进行的调查到学生学习的高级本科课程的一部分，我们已经开发了一个概念性的评估工具上师电动力学（E&M II）：科罗拉多UppeR师Electrodynamics测试（电流）。这是一个免费的回答，教学后诊断与6个多部分的问题，一个可选的3个问题的教学前测试，并伴随着分级标题。该工具的开发是由教师共识的学习目标和研究到共同的学生困难。它可以用来衡量改革后的教学法的有效性，并深入了解学生在所涵盖的主题领域的想法。我们目前的基线数据代表500名学生在9个机构，随着有效性，可靠性和歧视措施的工具和评分规则。
2017-08-15 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
A critical review of pre-post surveys designed to measure student epistemology in undergraduate science courses
本文综述了本科理科课程认识论测量的在线前后测调查的框架、设计与应用，重点介绍MBEX工具，为STEM师生及研究者评估课程认识论影响提供参考。
2025-11-19 physics.ed-ph
Astronomy Identity Framework for Undergraduate Students and Researchers
本研究通过质性现象学方法，基于社会认知职业理论和物理学身份认同框架，构建了包含兴趣、认可、同伴社会化、能力、归属感和职业期望六要素的天文学身份认同框架，并据此提出提升大学天文学可及性和包容性的建议。
2024-10-01 physics.ed-ph
Student understanding of Fermi energy, the Fermi-Dirac distribution and total electronic energy of a free electron gas
我们调查了高年级本科生和研究生的量子力学和统计力学的核心课程后，物理学生的费米能量，费米-狄拉克分布和总电子能量的自由电子气体后，他们在各自的课程学习相关概念的困难。这些困难进行了探讨，管理书面概念和定量问题的本科生，并要求一些本科生和研究生回答这些问题，而大声思考在一对一的个人访谈。我们发现，先进的学生有许多共同的困难，这些概念后，传统的讲座为基础的教学。参与一系列点击器问题提高了学生的表现，但在他们对这些具有挑战性的概念的理解方面仍有改进的空间。
2020-06-07 physics.ed-ph
Increasing interest and awareness about teaching in science undergraduates
我们讨论了科学本科生课程的开发，实施和评估，旨在帮助他们发展的认识和更深层次的欣赏物理教学的智力需求。课程的重点是通过提供良好的教学机会和接触物理教育研究来提高学生对教学的热情和信心。课程评核方法包括：1）前测/后测，量度学生对科学教育的态度和期望; 2）学生自我和同侪评核; 3）以内容为本的前测/后测，让学生接受见习教师的指导;以及4）在导师和助教缺席的情况下，进行录音焦点小组讨论，以评估学生对课程不同范畴的看法及其影响。
2016-02-20 physics.ed-ph
Science, Technology, Engineering, and Mathematics Undergraduates' Knowledge and Interest in Quantum Careers: Barriers and Opportunities to Building a Diverse Quantum Workforce
通过对186名STEM本科生的调查与访谈，研究发现大多数学生对量子了解甚少，但除生命科学外普遍存在量子职业兴趣，且性别差异仅存在于物理与计算机科学之外的专业，同时揭示了在线视频等多样化学习渠道的需求。
2024-04-04 physics.ed-ph
How undergraduate physics students use generative AI for computational modeling
University of Oslo（奥斯陆大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
研究探讨了大学物理学生使用生成式AI进行计算建模的方式，发现其影响包括建模规划、实现和调试，同时指出过度依赖AI带来的挑战及教学改进的必要性。
2026-03-09 physics.ed-ph
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
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
Bourdieu, networks, and movements: Using the concepts of habitus, field and capital to understand a network analysis of gender differences in undergraduate physics
目前的趋势表明，在大学的科学、技术、工程和数学（STEM）教育中存在显著的性别差异，女生在物理学中的代表性不足，但在生命科学中的代表性更平等（例如，生物学、医学）。为了理解这些趋势，重要的是要考虑学生在决定参加哪些大学课程时的背景。目前的研究旨在通过一种独特的方法来调查STEM中的性别差异，该方法将学生入学数据的网络分析与基于Pierre Bourdieu社会学理论的解释性镜头相结合。我们生成了一个网络的课程采取了约9000名本科物理学生（从2009年至2014年），以量化布迪厄的场的概念。我们探索这个网络的属性，调查性别差异的横向运动（不同的学术领域之间）和垂直运动（学生的成绩排名在一个领域内的变化）。研究结果表明，女生更倾向于横向进入生命科学领域。我们还发现，大学物理学在吸引高成就的学生，特别是高成就的女学生方面做得很差。在选择学习物理的学生中，成绩差的女生比男生更不可能继续学习。布迪厄的理论和以前的研究的背景下，讨论的结果和影响。我们认为，为了消除对女学生的学习选择的限制，物理领域需要提供一种文化，所有的学生都觉得自己属于。
2019-03-20 physics.ed-ph
Validation and Administration of a Conceptual Survey on the Formalism and Postulates of Quantum Mechanics
我们开发并验证了一个概念性的调查，侧重于形式主义和假设的量子力学涵盖在上层本科量子力学课程。包括在量子力学形式主义和公设调查（QMFPS）的概念集中在狄拉克符号，希尔伯特空间，状态矢量，物理观测值及其相应的厄米特算子，兼容和不兼容的观测值，量子测量，时间依赖的量子态和期望值，和自旋角动量。在这里，我们描述的验证和管理的调查，这已被管理到400多个高层次的本科生和研究生从六个机构。QMFPS是有效和可靠的，作为一个低风险的测试，以衡量教学的有效性，在本科量子力学课程，涵盖相关内容。该调查也可以用于教师，以确定学生的理解的形式主义和假设的量子力学在开始和结束的研究生量子力学课程，因为研究生预计已经采取了本科量子力学课程，包括在调查中的内容。我们发现，从事研究验证的学习工具的本科生表现优于学生谁没有在QMFPS后的初级/高级量子力学课程的第一学期。此外，研究生在核心研究生水平的量子力学课程的第一学期的教学后，在QMFPS上的表现明显优于本科生在本科量子力学课程的第一学期结束时的表现。与基线数据的比较，验证QMFPS这里可以帮助教师评估他们的教学方法的有效性。
2020-06-07 physics.ed-ph
Teaching Fluid Mechanics for Undergraduate Students in Applied Industrial Biology: from Theory to Atypical Experiments
EBI是一个继续教育机构，提供工程硕士学位水平的应用工业生物学教育。流体力学在EBI被认为是困难的学生谁似乎有点没有动力。为了激励他们，我们采用了一种新的以游戏为基础的教学法。让学生从日常生活中获得灵感，找到流体力学的应用，并做实验来验证和验证课程中获得的一些理论结果。在本文中，我们提出了一种创新的教学/学习教学法，其中包括通过游戏学习的概念及其在工程流体力学的影响。介绍了学生在流体力学课程中所做的一些非典型实验。通过学生的教学评价，可以了解学生对课程的感受。通过对学生教学评价的分析，说明了这种方法在激励学生方面的有效性。事实证明，通过游戏学习在流体力学领域取得了巨大成功，课程评估大幅增加。流体力学已逐渐被认为是有趣的、有用的、令人愉快的和容易吸收的。它表明，这种教学法，其中包括教育游戏为学生带来了好处。因此，这些实验似乎是一个非常有效的工具，以改善高等教育的教学/学习活动。
2011-06-03 physics.ed-ph
Undergraduate physics students' experiences: Exploring the impact of underrepresented identities and intersectionality
本研究通过深度访谈，发现多重代表性不足身份交叉的本科物理学生面临更多障碍，提出需公平教学与人性化指导以支持其发展。
2024-02-06 physics.ed-ph
Eliminating self-selection: Using data science for authentic undergraduate research in a first-year introductory course
研究经验和指导已被确定为一种有效的干预措施，以增加学生参与和保留在干领域，具有很高的影响，学生从不应得的人口。然而，一对一的指导受到可用教师数量的限制，在某些情况下还受到助学金资金的限制。一对一的辅导还受到学生选择和自我选择的限制。由于研究职位往往是竞争激烈的，他们往往是由表现最好的学生。更重要的是，许多学生谁不认为自己是班上的尖子生，或不认为自己是研究人员可能不会申请，自我选择可以有最大的影响，非传统的学生。为了解决可扩展性，选择和自我选择的障碍，我们为本科生设计了一个数据科学研究体验，作为计算机科学入门课程的一部分。通过干预，学生早在第一学期就接触到真实的研究。干预措施是包容性的，因为所有注册课程的学生都参加了研究，没有选择或自我选择的过程。研究重点是大型文本数据库的分析。使用发现使软件工具，学生们分析了国会演讲语料库，并确定民主党演讲和共和党演讲之间的差异模式，支持和反对某些法案的演讲之间的差异，以及关于通过和未通过法案的演讲之间的差异。在研究经验的开始，所有学生遵循相同的协议，使用相同的数据，然后每组学生对自己的研究项目的工作，作为他们的课程的最终项目的一部分。
2020-03-17 physics.ed-ph
Challenges and outcomes in remote undergraduate research programs during the COVID-19 pandemic
2020年夏季，由于COVID-19限制了亲身研究的机会，并为许多学生创造了额外的障碍，各院校取消或远程托管了本科生研究体验（REU）项目。目前的纵向定性现象学研究的目的是探讨一些可能的局限性，挑战和这种远程经验的结果。总体而言，94个访谈进行了配对的参与者;学员（N = 10）和导师（N = 8）从六个不同的REU程序。通过借鉴文化历史活动理论（CHAT）作为一个框架，我们的研究揭示了一些围绕他们的研究目标和学术目标的成就为学员的挑战。这些挑战包括动机，在家里获得技术的机会有限，REU学生之间的沟通有限，导师与学员关系的障碍，以及对做研究的不同期望。尽管存在挑战，但所有学员都报告说，这一经历非常有益。这些远程REU的成果与亲自本科研究项目的已发表成果之间的比较揭示了许多类似的好处，例如将学生融入STEM文化。我们的研究表明，即使在COVID-19限制取消后，远程研究项目也可以被视为扩大本科生获得研究经验的一种手段。
2022-12-02 physics.ed-ph
Prequestioning Enhances Undergraduate Students Learning in an Environmental Chemistry Course
本研究在本科环境化学课程中开展10次课堂预提问干预，发现预提问概念的测验表现显著优于未预提问概念，效应量较大，验证了其真实教学价值。
2024-03-05 physics.ed-ph
A Compendium on General Relativity for Undergraduate Students
我们给出了一个教学介绍的基本特征的广义相对论（GTR）的本科（UG）项目的格式。开发了一套简单的MATHEMATICA代码，使UG学生能够在没有任何包操作的先验知识的情况下计算张量对象。数值求解了Minkowski和Schwarzschild时空中光和物质粒子的轨道方程，以说明GTR的关键检验。
2020-09-12 gr-qc physics.ed-ph
Design and Initial Evaluation of a Photovoltaics-focused Course-based Undergraduate Research Experience in Physics
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；JILA, National Institute of Standards and Technology and the University of Colorado（JILA，美国国家标准与技术研究院与科罗拉多大学）
本文介绍科罗拉多大学博尔德分校物理实验课中光伏主题的CURE设计，通过反思分析发现学生体验涵盖五个CURE成分，强调协作、相关性与科学实践，为物理CURE实施提供模型。
2026-09-22 physics.ed-ph
Access to undergraduate research experiences at a large research university
美国物理学会最近发布了一份声明，呼吁所有大学物理系为所有本科生提供或促进获得研究经验。作为回应，我们调查了科罗拉多大学博尔德分校（CU）本科研究的现状，这是一家大型研究机构，本科物理专业的人数约为教师的10倍。我们创建和管理两个调查CU的物理系内：一个探测本科生的熟悉程度，并参与研究;其他探讨教师的经验，作为研究导师本科生。我们描述了这些工具的发展，我们的研究结果，以及我们相应的循证建议，以提高当地获得本科生的研究经验。反思我们的工作，我们做了几个连接到一个制度变革框架，并注意到其他大学和学院可能会适应我们的过程。
2015-07-14 physics.ed-ph
A Personalised Learning Tool for Physics Undergraduate Students Built On a Large Language Model for Symbolic Regression
School of Computing National University of Singapore Singapore, Singapore；Research (A STAR) Singapore Institute of Manufacturing Technology Singapore, Singapore
本文提出一种基于大语言模型符号回归与量纲分析相结合的个性化学习工具，用于本科生物理交错练习，并在费曼物理学讲义方程上验证了其识别物理变量关系的有效性。
2024-06-17 cs.AI physics.ed-ph
Teaching Cultural Astronomy to Undergraduates with an Interdisciplinary Frame
文化天文学是连接艺术，人文，社会和物理科学的跨学科。数据收集方法和理论来自许多学科，并与文化天文学中的方法和理论相融合。学生的负担是，要做文化天文学研究，必须在学科内和跨学科广泛阅读。我开发了一系列课程，将文化天文学的内容划分为非洲，北美和太平洋等广泛的地区。这些课程的结构是为了适应来自大学各个部分的学生，但必须有足够的数学和科学作为一个一般的科学要求。这门课的大部分成绩取决于期末项目，其中包括一份演示文稿和一份书面文件。因此，这门课程的目的是给学生做这个最终项目，必须是原创性的研究的基础。学生们很少选择收集自己的数据，而是重新分析现有的材料。学生们学会了批判性思维，制定假设，以及如何测试他们的假设，以及如何理解文化天文学数据。
2020-08-31 physics.ed-ph
Importance of accounting for student identities and intersectionality for creating equitable and inclusive physics learning environments
本研究通过访谈七名物理系本科女性，运用立场理论和协同框架分析身份与交叉性对物理学习环境的影响，提出支持边缘化学生的建议。
2024-07-16 physics.ed-ph
Effective Note-taking and its Impact on Learning Undergraduate Introductory Physics Courses
Fayetteville State University（费耶特维尔州立大学）
研究通过对比实验发现，有效笔记记录策略能提高学生物理课程成绩并降低不及格率。
2025-11-17 physics.ed-ph
Implementation and goals of quantum optics experiments in undergraduate instructional labs
随着量子信息科学和技术（QIST）变得越来越普遍，不仅在研究实验室，而且在工业中，许多教育工作者正在考虑如何最好地将量子力学的学习纳入各级教育。虽然大部分的重点是在非实验室课程的量子概念，目前的工作在QIST有一个实质性的实验组成部分。许多本科实验室课程的教师希望为学生提供量子实验的机会。一种常见的方法是通过一系列量子光学实验，通常被称为“单光子实验”。这些实验用研究实验室常用的设备展示了基本的量子现象;然而，它们是资源密集型的，不是所有机构都能负担得起。因此，必须知道这些实验提供给学生什么独特的启示。作为一个起点，我们调查和采访教师谁使用单光子实验在本科课程，询问他们如何以及为什么使用的实验。我们描述了最常用的实验在量子和超越第一年的实验室课程，学生执行的行动的流行，和学习目标，从概念知识到实验室技能，学生的影响。最后，我们提出了一些策略，从这些数据展示教师如何解决的共同挑战，准备学生的工作与概念和技术上复杂的实验和平衡的实践技术技能与完成的实验。
2023-03-10 physics.ed-ph
Teaching Quantum Formalism and Postulates to First-Year Undergraduates
本文提出一种仅需向量点积基础的量子形式体系与公设教学法，可让一年级本科生甚至高中生提前掌握 Dirac 符号和量子力学核心公设，以服务量子科技人才培养。
2024-12-02 physics.ed-ph quant-ph
Introduction to physics teaching for science and engineering undergraduates
招聘和留住高素质的物理和物理科学教师对保持美国的全球竞争力至关重要。不幸的是，只有三分之一的高中物理教师拥有物理学学位，更少的中学物理科学教师能够很好地掌握他们所教授的科学内容。此外，教师往往缺乏足够的教学内容知识，有效地教授科学。在这里，我们讨论了科学和工程本科生课程的开发，实施和评估，旨在提高认识，帮助他们培养兴趣和更深层次的理解物理教学的智力需求。课程的重点是通过提供良好的教学机会和接触物理教育研究来提高学生对教学的热情和信心。课程评核方法包括：1）测试学生对科学教育的态度及期望; 2）学生对科学教育的自我及同侪评核; 3）以内容为本的测试; 4）在导师及助教缺席的情况下，以录音形式进行小组讨论，以评估学生对课程各方面的看法及其影响。
2016-02-22 physics.ed-ph
Quantum interactive learning tutorial on the double-slit experiment to improve student understanding of quantum physics
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经研究验证的交互式教程可以成为加强学生学习的有用工具。我们一直在调查学生在各种情况下与双缝实验有关的量子力学的困难，这些困难似乎是违反直觉的，并与粒子和波的经典概念相矛盾。例如，如果我们让单个电子穿过狭缝，它们可能在实验的一部分中表现为“波”，而在同一实验的另一部分中表现为“粒子”。在这里，我们讨论了一个研究验证的量子交互式学习平台（QuILT）的开发和评估，它利用交互式模拟来提高学生对双缝实验的理解，并努力帮助学生掌握量子力学的基础问题。我们讨论了常见的学生的困难，确定在开发和评估的QuILT和分析的数据，从前测和后测管理的高层次的本科生和一年级的物理研究生之前和之后，他们工作的QuILT，以评估其有效性。这些数据表明，平均而言，QuILT有效地帮助学生对量子力学中的基础概念有了更深入的理解，这些概念在双缝实验的背景下违背了经典直觉。此外，高年级本科生在后测中的表现优于物理研究生。这种表现差异的一个可能原因可能是由于等级激励导致的学生对QuILT的参与程度。在本科课程中，后测试是根据正确性来评分的，而在研究生课程中，它只根据完整性来评分。
2020-06-25 physics.ed-ph
The process of constructing new knowledge: an undergraduate laboratory exercise facilitated by a vacuum capacitor-resistor circuit
本文介绍一项本科物理实验教学练习，借助真空 RC 电路电压衰减中的模型偏差，引导学生经历数据验证、建模与实验设计的知识建构过程。
2024-04-02 physics.ed-ph
The parametric spring-mass system, its connection with non-linear optics, and an approach for undergraduate students
在本科物理实验室研究的弹簧质量系统可能会表现出复杂的动力学，由于重力和弹性力的同时作用，除了空气摩擦。在本文的第一部分中，我们描述了一个实验室实验，针对初学者的学生，这也给了那些有更先进的背景的机会，探索更复杂的方面所涉及的议案。如果学生没有预定义的仪器，而是允许他们自己设计实验装置，他们也可以学习物理学中使用的思维过程和实验程序。在本文的第二部分，我们提出了一个系统的研究，因为教师必须掌握其动态系统的参数行为。在垂直弹簧-质量系统中，垂直振动和摆动振动之间的非线性相互作用取决于两种运动的频率之比和运动的激励。系统的实验研究，再加上相关的模拟，突出了两种模式之间的能量转移的分区所涉及的物理学的许多方面。通过扫描共振曲线和施加小的和强的激励获得不同的运动波形，并进行了分析。不可避免的虚假运动的影响进行了研究。本文讨论了弹簧-质量系统中的参量相互作用与非线性光学晶体中频率转换过程中的参量相互作用之间的类比。
2014-02-21 physics.ed-ph
Introducing interdisciplinary science to second year undergraduates in a Current Topics in Biophysics course
我们为二年级学生提供机会，在由物理学家和生物学家共同教授的课程中探索生物物理学的当前主题。跨学科课程允许大学生从事整合物理学和生物学的分析思维。学生要么是生物物理学专业（50%），要么来自各种科学专业（约30%生命科学）。所有人都将参加生物、物理和数学的第一年课程。该课程分为：1）使用案例研究将物理方法应用于生物问题（树能长多高？和生物泵是两个例子）; 2）介绍物理概念，探索潜在的应用（生物光子学及其在荧光显微镜和光动力疗法中的应用是一个例子）;和3）介绍工业和大学研究人员谁描述职业生涯，研究和生物物理学的临床应用。在六年的课程已经提供，学生已经实现了B平均独立申报的专业。在课程评价中，学生对课程整体表示高度满意（91%是积极的）。然而，学生们对作业和试题的开放性持保留态度，这些作业和试题使用基于物理学的分析框架来处理生物问题-这是实施开放性问题解决方法的真正挑战。
2015-04-24 physics.ed-ph
Using Computational Essays to Redistribute Epistemic Agency in Undergraduate Science
本文报道了一项研究，调查如何计算论文可以用来重新分配认知机构-认知控制和对自己的学习责任-在高等教育STEM的学生。计算论文是一种科学写作类型，它将可执行的实时计算机代码与叙述性文本相结合，以呈现计算模型或分析。这项研究发生在两个对比鲜明的大学环境中：美国密歇根州立大学的跨学科数据科学和建模课程，以及挪威奥斯陆大学的第三学期物理课程。在一个学期的课程中，计算论文同时独立地用于两门课程，并从两个学生群体中收集了学生工件和回顾性访谈的可比数据集。这些数据进行了分析，使用的框架，可操作的结构，认知机构的规划，查询，数据分析和建模，和通信的尺寸。基于这一分析，我们认为，计算论文可以是一个有用的工具，在重新分配认识机构的学生在高等教育科学，由于其相结合的适应性和学科的真实性。然而，我们也认为，教育背景，脚手架，期望和学生的背景可以限制和影响学生选择采取认知机构的方式。
2021-08-30 physics.ed-ph
Dynamics and Statistical Mechanics of Closed Composite Multi-Level University and Scientific Hierarchical Systems Pertaining to the Undergraduate and Graduate Student Phenomena
内容：对“本科生”和“研究生”效应的观察结果进行定性和特设描述。本科生和研究生系统的经典模型之间的比较分别导致的结论是，一个量化的模型是不可避免地需要解释某些影响，如"幽灵般的行动在研讨会"和FTR（食品旅行比）在其他选择观察到的现象。两个制度的动态系统进行了探讨，以及复合系统的相互作用。试图完善本科/研究生统计理论，以解释被称为“实验室”的共同平衡系统。最后，这项工作将开始讨论神秘的超远程“顾问”的互动，这似乎是矛盾的理论，本科生/研究生的互动，以及具体的研究生/研究生的互动，研究生/研究互动的不稳定的方式。
2021-03-31 physics.ed-ph physics.pop-ph
Teaching quantum information science to high-school and early undergraduate students
我们提出了一个简单的，可访问的，但严格的推广/教育计划集中在量子信息科学和技术的高中和早期的本科生。该计划允许学生使用量子线路和算法进行有意义的动手计算，而不需要高等数学的知识。结合纸笔练习和IBM Q模拟，帮助学生理解量子门和电路的结构，以及叠加、纠缠和量子力学测量的原理。
2020-08-08 physics.ed-ph physics.pop-ph quant-ph
Using Glowscript to Teach Numerical Modeling in Undergraduate Biology Education
数学和数值建模是一个越来越重要的，但往往被忽视，生物学生的话题。我们发现Glowscript有助于教学和向学生介绍计算机模拟。特别是，内置的图形和绘图功能可以为学生提供即时反馈。Glowscript是一种基于Web的可视化Python形式，可在标准浏览器中运行，学生可以轻松地将模拟嵌入到外部网站中。在这里，我们展示了Glowscript如何在本科计算生物学课程中实现的各种示例。我们希望这些例子能激励其他人在他们的科学课堂上采用Glowscript。
2022-04-26 physics.bio-ph physics.ed-ph
Interpreting Recoil For Undergraduate Students
在本文中，我概述了一些问题，在学生的理解的解释反冲运动时，介绍给他们的背景下，牛顿第三定律。我建议从微观的角度来解释反冲的起源，这强调了导致反冲的确切机制。这种机制因系统而异。本文给出了几个可以在课堂环境中轻松实现的例子。这种对反冲起源的深刻理解有助于学生避免现象学方法可能产生的一些误解，并激发他们对其他物理现象的根本起源的思考。
2011-07-19 physics.class-ph physics.ed-ph
Affordances and Challenges of Incorporating a Remote, Cloud-accessible Quantum Experiment into Undergraduate Courses
本文研究将Infleqtion公司云量子实验平台Oqtant纳入本科教学的可行性与挑战，通过教师和学生的反馈，论证远程量子实验可扩展实验教育机会，尤其惠及资源有限院校。
2025-02-02 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
Introducing an Instructional Model for Teaching Blended Math-Science Sensemaking in Undergraduate STEM Courses Using Computer Simulations
本研究开发并测试了一种利用交互式模拟教授数学-科学混合意义建构的新型教学方法，结果表明该方法能有效提升本科和K-12学生在STEM课程中的认知复杂度与数学推理能力。
2023-05-22 physics.ed-ph
