生命科学导论物理课程在支持学生灵活使用物理模型中的作用

生命科学导论物理（IPLS）的一个核心目标是让学生准备好利用物理来建模和分析生物学情境，这项技能对他们未来的学习和职业日益重要。在此，我们报告了关于生命科学学生在第一学期导论物理结束时执行一项复杂生物建模任务的能力的发现。部分学生就读于标准课程（N = 34），部分就读于 IPLS 课程（N = 61）；两门课程均采用主动学习、使用微积分，并包含相同的核心物理概念。我们发现，与修读标准课程的学生相比，IPLS 学生在以他们此前未见过的方式组合思想来构建模型，以及对如何将方程应用于特定物理情境做出复杂决策方面显著更为成功，尽管两组在解决较简单问题上的成功率相似。两组在以统计上不可区分的速率识别并应用他们此前在非常相似情境中用过的简单模型，以及执行直接的计算方面表现相同。我们报告了我们的发现以及该任务开发背后的原理，希望他人能发现此任务要么是有价值的工具，要么是开发其他此类任务的起点。需要进一步研究以确定 IPLS 学生更强表现的基础——即 IPLS 课程的哪些方面支持这些学生更好地准备进行此类建模——以及生物学情境是否对 IPLS 学生成功进行灵活模型构建很重要，以及灵活使用模型的能力是否会随时间保持。