Extending positive C-LASS results across multiple instructors and multiple classes of Modeling Instruction
我们报告了一项为期多年的研究，学生的态度与科罗拉多州的学习态度科学调查（CLASS）在微积分为基础的物理入门与建模教学课程。我们发现，五的六名教师和八个九节使用建模教学表现出显着改善的态度，从前到后课程。科恩的d效应大小范围为0.08 - 0.95的个别教师。平均效应为d = 0.45，95%置信区间为（0.26 - 0.64）。这些结果建立在以前公布的结果显示积极的态度转变建模教学类。我们解释这些数据，根据其他出版的积极态度的转变，并探讨与其他出版的积极转变的相似性和差异的机械解释。
2013-09-04 physics.ed-ph
Introduction of interactive learning into French university physics classrooms
我们报告一个项目，介绍互动学习策略（ILS）的物理课在皮埃尔和玛丽居里大学（UPMC），在法国领先的科学大学之一。在2012年春季，在两个大的入门类，第一年，第二学期的机械，和第二年的介绍E&M，分别招收约500名和250名学生的教师，介绍ILS到每个类的一些部分。具体的ILS使用的是思想配对分享问题和同伴教学在主要的讲座教室，和UW补习物理学导论在复习部分。教学前和教学后的评估（分别为FCI和CSEM），以及一系列的人口统计学问题。我们能够比较FCI和CSEM的结果之间的互动和非互动类同时教授相同的课程。我们还分析了期末考试结果，以及学生和教师的态度调查结果之间的类。在我们的分析中，我们认为多元线性回归建模优于其他常见的分析工具，包括归一化增益。我们的研究结果表明，ILS是有效的，在提高学生的学习所使用的所有措施：研究验证的概念量表和期末考试成绩，在概念和传统的问题解决问题。多元线性回归分析表明，在课堂上的互动是一个显着的预测学生的学习，显示出类似或更强的关系，学生的学习比这样归因的特点，如父母的教育，并取得的特点，如GPA和每周学习的时间。对学生和教师态度的分析表明，两组人都认为ILS改善了学生在物理课堂上的学习，提高了学生的参与度和动机。
2013-11-14 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
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
Action Physics
十多年前，埃德温·泰勒（Edwin Taylor）发出了一个“行动呼吁”，提出了围绕静止作用原理进行大学力学入门教学的案例。我们报告我们的回应，呼吁在调查的教学和学习的物理学定态作用制定在大学一年级课程的形式。我们的行动物理教学从多路径的方法，量子物理通过射线光学，经典力学，相对论。尽管行动物理学提出了挑战，学生们报告说，它是方便，有趣，激励和有价值的。
2016-04-05 physics.ed-ph
Student facility with ratio and proportion: Mapping the reasoning space in introductory physics
六个具体的推理模式的比例和比例已被划定为一种手段，操作化的专家实践。这些模式源于对物理学家如何在上下文中推理的考虑，由物理和数学教育中的先前工作所告知，并且具有与解决物理教学中常用问题所需的推理步骤相匹配的粒度。一套评估问题已经开发和验证，以探索学生的能力与推理模式。从西华盛顿大学、罗格斯大学和新墨西哥州立大学的3000多名学生那里收集了对开放式和多项选择的评估问题的回答。结果已被用来确定具体的推理困难，记录学生群体之间的表现差异，并探讨学生推理的问题背景的影响。我们发现，就读于大学物理课程的学生有困难的解释和应用的上下文中的比率，在许多情况下，缺乏设施的推理基础的基本算术运算的除法和乘法。
2015-11-29 physics.ed-ph
Polarising questions in the Force Concept Inventory
力概念量表（FCI）是一种成熟的物理教育评价工具，用于评价学生对基本力学原理的理解。虽然它可以用来分析教学的有效性，如果部署为前和后测试，我们利用FCI在这里作为前测试，提取洞察到一年级学生的牛顿力学的（错误）概念，因为他们进入大学。在这项初步研究中，我们测试了2021年在约翰内斯堡大学入学的353名学生，他们学习了六门物理学入门课程。我们专注于他们对六个“两极分化”问题的反应，正确和最正确的答案的存在可以清楚地证明持续的误解。
2021-11-11 physics.ed-ph
Student thinking about the divergence and curl in mathematics and physics contexts
物理系本科生在理解数学工具和将数学知识应用于物理环境方面存在困难。使用基于学生访谈和开放式问题的书面答复的调查报表，我们调查了数学和物理学生中关于向量场的散度和旋度的正确和不正确概念的流行率。我们比较和对比前指令的反应，从中级E&M学生在KU鲁汶和圣安德鲁斯大学，与后指令的反应，从圣安德鲁斯的学生就读于向量微积分课程。这些学生群体之间的差异主要是在与物理相关的概念和向量场的图形表示方面。我们的比较前和教学后的反应，从E&M的学生表明，他们的理解的分歧和旋度显着改善，在大多数地区，虽然没有那么多的期望。
2015-09-26 physics.ed-ph
Experience gravity in the classroom using the rubber sheet: an educational proposal from the collaboration between University and School
在高中教授现代物理越来越重要，因为它可以为学生提供更现实和更新的世界观，并可以提供了解最新科学发现的机会。在这方面，广义相对论占据了突出的位置，因为它与惊人的科学成果有关，例如黑洞的第一张图像或引力波的发现。在本文中，我们描述了一个教育建议，旨在教学GR在高中的乐趣和好玩的方式使用所谓的橡胶板类比。我们提出了一套指令，建立一个简单的和低成本的时空模拟器，和一系列相关的教育卡，指导教师在实施活动的一步一步。这项工作是意大利高中教师之间长期和富有成效的辩论的结果，他们多年来一直与罗马三大学数学和物理系合作。由于我们的建议依赖于与最终用户的合作，我们相信它将满足他们的需求和期望，随着时间的推移，它将有助于越来越多地治疗高中GR。
2021-01-12 physics.ed-ph
The impact of social integration on student persistence in introductory Modeling Instruction courses
提高学生的保留率和坚持率-特别是在班级或其主要学习领域-是大学面临的一项挑战。学生的学术和社会融入一个机构似乎是至关重要的学生保留，然而，人际互动的影响研究是罕见的。社会网络分析是一种方法，可用于识别有助于融入大学的互动模式。我们分析了学生如何定位在一个社会网络中的建模教学（MI）课程，强调互动学习影响他们的持久性，在采取后续的MI课程。我们发现，在MI的第一学期结束时具有较高中心性的学生更有可能参加MI的第二学期。虽然与持久性增加的相关性是一个正在进行的研究，这些研究结果表明，学生的社会融合影响持久性。
2017-09-19 cs.SI physics.ed-ph
Characterizing active learning environments in physics using network analysis and COPUS observations
本研究使用社会网络分析和本科STEM课堂观察协议（COPUS）来表征六个基于研究的入门物理课程。本研究探讨了同伴教学、模型教学、ISLE、SCALE-UP、情境丰富问题和辅导教学在物理导论中的应用。每门课程的学生在学期开始和结束时都接受了一次调查，要求他们自我识别在课堂上与他们有意义互动的同龄人。从学期开始到学期结束，每门课程的学生连接平均数量都有所增加，其中最大的增加发生在建模教学，扩展和上下文丰富的问题上。建模教学是唯一一门在学生网络紧密连接方面发生巨大变化的课程。除同伴教学外，所有课程的传递性都有所增加。我们还花了一个星期，每个研究地点在学期中期观察课程使用COPUS。从这些观察，学生COPUS配置文件看起来几乎相同的Tuesday，ISLE复习，和上下文丰富的问题讨论部分。这可能是由于可编码为“其他群体活动”的活动分辨率很高，这表明需要更详细的观察工具。
2021-09-20 physics.ed-ph
Underprepared for Physics: Reframing the narrative on readiness and instruction in calculus-based, introductory physics courses
本文针对美国基于微积分的入门物理课程因机会不均、分班僵化导致的学业差距问题，质疑“学生准备不足”的叙事，推介罗格斯大学扩展分析物理项目及TIPSSS网络的教学改革，以在保严谨性的同时扩大学习准入，让物理课程成为机遇通路。
2025-08-01 physics.ed-ph
Absence of a COVID-induced academic drop in high-school physics learning
在2019冠状病毒病疫情开始时，美国的大部分中学教学都过渡到了在线环境。在该国许多地区，在线教育持续了两年以上。许多专家假设，在这段时间的在线教学之后，会出现“学术滑坡”（学生学习的减少）。我们调查了2019年秋季学期到2021年秋季学期之间，斯坦福大学新生在大学物理入门课程中的学生准备变化。我们通过观察斯坦福大学所有打算参加物理课程的学生在参加物理入门课程之前进行的有效物理诊断考试的表现来做到这一点。我们没有发现统计学上或教育上的显着变化的分数。尽管有许多教师的轶事报告，至少对这一人群来说，学生在物理和相关数学方面的准备水平似乎没有变化。
2022-06-06 physics.ed-ph
Methods of learning of computer simulation of physical processes and phenomena in university
为了有效地准备工程专业的学生需要形成一个基本的物理知识体系，并能够将其应用于具体的生产活动，无论是在基础上还是在面向轮廓的水平上。因此，中学物理的任务是掌握科学知识的方法论和科学的思维方式，以及运用物理知识的方法进行科学研究的实验能力的概括。在物理教学过程中，模拟同时发挥着科学知识的作用，是教材内容的一部分，也是有效的实验手段。以计算机实验为主的计算机仿真专业教学方法是可能的。大学计算机建模学习的主要方法是多媒体讲座、电信项目和面向计算机的实验室实践。物理课程中计算机建模教学的主要任务是培养和造就未来工程师的全面发展观和计算机仿真实践技能。在物理课程中学习计算机仿真的主导方法是项目法。这些学习方法在发展教育的背景下是最佳的。计算实验作为一门科学是一种建模方法，因此它可以归结为科学原理的学习方法。大学物理学习的目的包括掌握一系列科学事实的必要性和获得这些事实的方法。计算实验反映了物理学中应用的认识方法。
2018-08-06 cs.CY 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
A Low-Frequency Vibration Experimental Platform for University Physics Experiment Designed by LabVIEW
本文基于计算机内置声卡和LabVIEW开发了一个大学物理低频振动实验平台，替代传统仪器实现多种测量功能，在提升实验效率与降低成本的同时增强了学生的学习参与度。
2024-07-27 cs.SY eess.SY physics.ed-ph
Detective scaffolding for within-session reasoning development: a three-phase framework evaluated in polymer engineering and pre-university outreach
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）
提出侦探式脚手架三阶段教学框架，通过设计课堂投票作为证据探针，引导工程专业学生推理工业缺陷根因，实验表明该结构而非学科内容驱动收敛效应，具有跨学科可移植性。
2026-06-05 cs.CY physics.ed-ph
A model for including Arduino microcontroller programming in the introductory physics lab
本文介绍了一个课程框架，介绍微控制器编程在大学物理实验室。该方法利用建模教学，一种有效的方法，在中学一级的科学教学中，学生通过开发和部署物理世界的模型来学习标准材料。在我们的方法中，学生参与了一个上下文丰富的问题，可以用一个或多个传感器和微控制器解决。我们描述的解决方案路径包括开发一个数学模型，用于如何将传感器的数据映射到有意义的测量，并进一步开发一个将在微控制器中实现的算法模型。一旦系统开发和实施，学生们给出了一系列类似的问题，他们可以部署他们的数据收集系统。从实施这一想法的结果，在两个大学物理部分，使用Arduino微控制器，也进行了说明。
2014-07-29 physics.comp-ph physics.ed-ph
