基础力学课程新颖教学改革的推广与评估

本论文所提出的研究动机源于改进基础物理课程的需求。基础物理课程通常是学生学习建立模型以解决复杂问题的首门课程。然而，许多选修基础物理课程的学生未能掌握这些课程中所介绍的概念、方法和工具。本论文提出的改革侧重于改变基础课程的内容，而非像大多数改革那样侧重于内容传授方式。本论文探讨了在力学概念理解的一项广泛使用的测试中，选修内容更新与修改课程的学生与选修传统课程的学生之间的表现差异。研究发现，传统学生的较佳表现源于他们在测试中出现的题型上进行了额外练习。这项工作的结果对面向非物理专业学生的基础物理课程的角色提出了质疑。这一新角色的一个方面是教授新方法，例如计算（使用计算机进行数值求解、模拟和可视化物理问题）。本论文探讨了将计算作为物理课程一部分进行学习的学生的潜在收益。在学生完成一套计算作业题后，许多人能够对他们毫无经验的新物理情境进行建模。部分学生未能对该新情境进行建模，可能源于他们对学习计算的不良态度。在本论文中，我们提出了一种用于表征学生态度的新工具。初步测量表明，成功与不成功的学生之间存在显著差异。