使用经验证的测评工具探究初学者与进阶学生在内能、功与热传递方面的困难

我们使用《热力学过程与第一、第二定律长卷测评》（STPFaSL-Long），一种包含 78 个初级物理水平题项的基于研究的测评工具，来探究初学者与进阶学生在内能、功和热传递方面的困难。我们分析了来自美国四所公立高等教育机构的 12 个不同初级和进阶物理班级的数据，该测评以现场形式向超过 1000 名学生实施。我们发现，不仅初学者，进阶物理学生在接受相关概念的传统讲授式教学后，对这些初级热力学概念也存在许多共同的困难。我们利用了多种类型和情境的问题，我们的样本包含大量基于代数的初学者、基于微积分的初学者以及进阶学生。我们的部分发现与该领域的先前研究一致，但其他发现则在此基础上进行了扩展，并揭示了学生思维中先前未报告的方面。与大学物理课程中传统讲授式教学前后学生常见困难相关的发现，可以帮助这些课程的教师规划教学和课程，以改善学生的理解。这些发现对于开发有效的、基于研究的课程和教学法以解决学生的困难，并帮助学生建立对这些基本热力学概念的实质性理解也具有重要价值。