续表2主题对象内容篇数/篇模型建立初中生、大学生、职前教师、在职教师 1.教学模型:波尔模型;Drude自由电子的学习模型 2.认知模型:研究学生的思维模型(model of thinking);分析小学职前教师的建模过程,获得教师对相应主题的认知观念;调查教师有关动能到热能转化的心智模型;从初学者与专家学者角度评价物理问题的困难程度;调查教师关于能量概念及其转化过程心智模型8教学策略大学、高中 1.开展基于研究的教学:在电容主题下开展基于研究的教学;将CLASS量表的调查结果应用于模型教学 2.研究不同教学法的作用:基于认知模型研究直观教学法对学生知识构建的作用;支架式教学法;使用map-meeting进行教学;分析计算机仿真模拟实验与亲手操作的物理实验对教学效果的影响;同形问题的变式教学(例如:由2步问题转换为3步问题);研究季节交替、日食、月食、月相等主题的教学序列24教育技术与教学改革大学生、高中生 1.教育技术:分析电磁学部分多媒体在线教学的效果;多媒体力学教学;CPS应用于教学利于学生概念理解和问题解决能力的提升;在热学实验教学中,使用红外相机帮助学生从宏观角度认识热现象 2.教学改革:基于多元特质的项目反应理论、运用FCI量表对学生熟练程度评分;使用网络分析法(network analysis)描绘学生的认识框架;在大学物理导论课中使用分类课程TIPP(Taxonomy of Introductory Physics Problems)帮助学生将认知过程与物理问题相联系;使用项目反应理论IRT评价学生在线家庭作业的完成情况;采用map-meeting教学更加适合物理的初学者;基于资源活化框架(Resource activation Framework)理论开展同伴教学法 3.教材改进:研究物理导论课声音驻波的实例对教材内容提出改进意见;基于学生对重量概念的学习困难研究,对教材中出现的语义模糊提出改进建议12教学评价大学生、高中生 使用课堂科学推理测试量表CTSR(the Classroom Test of Scientific Reasoning)评价学生的推理能力;使用科罗拉多科学学习态度调查量表CLASS(The Colorado Learning Attitudes about Science Survey)评价学生的认识论观点;使用力学概念清单FCI(Force Concept Inventory)量表评价学生对牛顿力学概念的掌握情况;运用Johnson-Laird认知资源框架对FMCE量表提出改进意见;研究表示和评估学习动力的方法,促进对FCI与FMCE量表选项内容的发展;使用Rasch分析法用电磁学简明评估量表BEMA(Brief Electricity and Magnetism Assessment)对学生的科学概念进行评估;使用项目反应理论IRT评价学生在线家庭作业的完成情况;从问题解决能力的角度评价学生自我诊断的有效性14教师发展在职教师 研究教师的心智模型;研究高中物理教师的PCK;用运动学图形理解测试量表TUG-K研究导论课助教的PCK;研究教师在物理导论课中所选教学问题的特征2

表3《美国物理学期刊》心智模型论文主题统计表主题对象内容篇数/篇推理大学生 学生对近代物理实验中微观过程的解释;学生的思考过程6理解大学生 调查学生对量子物理中概率解释的理解;调查学生关于电场和磁场物质性的理解 8概念调查大学生 调查学生关于量子力学的概念教学效果;调查大学物理导论课学生的认知资源;研究学生知识结构中概念转变的过程4表征方式大学生 分析学生对牛顿第三定律中良性结构问题的推理模型;用多重表征方式表示功能转化的过程;分析学生在解释近代物理实验微观过程中使用的模型14问题解决大学生 通过同伴反应来学习问题解决策略;研究与问题解决相关的知识结构及激发过程6模型建立大学生 1.教学模型:黑洞的河流模型(river model);计算模型;Lord Kelvin′s gyrostat陀螺仪模型;导论课中应用建模理论的模型建构;可逆与不可逆热机、冰箱制冷的循环模型;低压多相电流的模型 2.推理模型:学习狭义相对论时的思考模型;学生对近代物理实验现象所做解释的模型;分析推理模型的本质特征12教学策略大学生 开展基于研究的光电效应课程教学;统计物理计算模型与演算法的教学策略研究;在大学物理导论课开展基于模型的演算活动;研究摩擦力主题的实验与课程教学策略;在天文学导论课中使用多重表征进行用引力透镜探测太阳系以外星球的方法教学;研究同伴教学法对学习效果、问题解决策略的影响;研究学生亲手实践(hands-on)的单光子双缝干涉实验教学;使用牛顿引力概念清单(Newtonian Gravity Concept Inventory)开展导论课教学;交互式光学、静力学教学;在医学预科学生教育中测量动脉血流量的实践活动;应用概念替换进行概念辨别24教育技术与教学改革大学生、高中生 1.教育改革:基于facets-schemes分析法研究课程安排对学生学科知识结构的影响;持续16年对CLASP(Collaborative Learning through Active Sense-making in Physics)效果的研究;研究同伴反应对学习问题解决策略的影响;研究合作教学(co-teaching)的教学效果;研究电磁学课程结构 2.教育技术:应用交互仿真平台phET研究量子力学教学;使用交互式模拟软件学习双层量子系统;在大学课堂使用投票机器的物理教学;使用VR技术进行狭义相对论的教学;使用交互式教学法和演示教学法进行静力学教学;使用数字天象仪进行太阳系规模的教学;利用可视化技术进行静力学的教学;使用课堂应答系统的大学物理教学10教学评价教师、大学生 从问题分类的角度分析教师与学习者的专业性;分析FCI量表干扰项对学生选择情况的影响3教师教育职前教师 研究探究课对职前教师职业发展的影响3

文章来源：《高等工程教育研究》 网址: http://www.gdgcjyyjzz.cn/qikandaodu/2021/0728/1083.html

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