俄亥俄州立大学领导的物理教育改革项目

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俄亥俄州立大学（2024USNews美国大学排名：43）领导了一项旨在改造物理教育的项目，以帮助更多学生进入并完成STEM（科学、技术、工程和数学）领域的职业。该项目由物理学副教授杰拉尔丁·科克伦（Geraldine Cochran）领导，获得了美国国家科学基金会（NSF）的50万美元资助。科克伦指出，许多本科生的数学准备与STEM学生在入门物理课程中的数学要求不匹配，导致了STEM学位完成率的下降。她的研究旨在通过减少课程特定的数学要求，整合定量素养和情境数学技能，来创建支持所有学生的物理课程。

俄亥俄州立大学的物理教育改革及其对STEM职业完成率的影响

俄亥俄州立大学的这一举措不仅仅是为了提高物理课程的通过率，更是为了从根本上改变STEM教育的结构，以便更多的学生能够顺利进入并完成这些领域的职业。阿尔弗雷德·P·斯隆基金会（Alfred P. Sloan Foundation）宣布了10所美国大学获得总计250万美元的种子基金，用于启动其斯隆系统性变革中心（Sloan Systemic Change Center, SCSC）计划，旨在改造其STEM领域的博士教育项目。俄亥俄州立大学正是其中之一。

这些大学将获得为期两年的25万美元种子基金，用于制定计划并开始实施基于证据的政策和实践，旨在改善STEM博士项目的招聘、保留和毕业结果。斯隆基金会的目标是系统性改革那些在研究生教育中对黑人、土著和拉丁裔个体造成不成比例负担的结构。基金会还支持每所大学参与研究生教育公平联盟，这是一个网络改进社区，提供研究、工具和变革管理策略，以实现系统性变革。

杰拉尔丁·科克伦和国家科学基金会的角色

杰拉尔丁·科克伦在这一项目中扮演了关键角色，她的领导和研究方向为项目的成功奠定了基础。国家科学基金会的资助也为项目提供了必要的资金支持。类似的项目在其他大学也有开展，例如罗切斯特理工学院（Rochester Institute of Technology, RIT）正在与美国物理学会合作，旨在通过改变物理学研究生教育来建立一个反映美国人口结构变化并确保美国技术领导地位的科学劳动力。

RIT副教授凯西·米勒（Casey Miller）参与了由美国物理学会领导的创建全国物理学研究生教育准入和包容性网络的努力。该为期两年的项目由国家科学基金会新项目INCLUDES（全国工程和科学领域未被充分代表的发现者社区的包容性）资助，旨在增加科学劳动力的多样性。根据美国教育部国家教育统计中心的数据，从2012年到2014年，女性和少数族裔获得的物理学博士学位比例在科学领域中最低，女性获得了19%的博士学位，而少数族裔获得了7%。

本科生数学准备与入门物理课程数学要求的不匹配

本科生在进入大学时，数学准备往往不足以应对STEM课程中的高要求。研究表明，通过改变课程结构，可以消除不同种族、民族或性别学生群体之间的成绩差距。加州州立大学圣何塞分校的Cassandra Paul和加州大学戴维斯分校的David Webb进行的一项研究提出了两种课程结构调整方法：一是“概念优先”教学法，二是允许学生重考。

概念优先教学法将课程内容按概念顺序教授，而不是按主题顺序，这种方法消除了少数族裔学生与其他学生之间的成绩差距。重考选项则允许学生在两周一次的测试中重考，取高分作为最终成绩，这种方法消除了男女学生之间的成绩差距。研究表明，不同群体面临的障碍不同，因此需要不同的结构调整。

建立全国性的教师和研究人员社区

俄亥俄州立大学的项目还计划建立一个全国性的教师和研究人员社区，记录、评估和重新设计各种风格的入门物理课程，以更好地满足学生的需求。康奈尔大学的教育研究者娜塔莎·霍姆斯（Natasha Holmes）正在革新物理实验课程。尽管传统实验课程让学生动手操作，但他们的思维并未真正活跃起来。霍姆斯是首位在艺术与科学学院内专注于教育实践的终身教授，她利用“主动学习计划”（ALI）资助，重新设计了两门物理入门课程的实验部分。

霍姆斯还与斯坦福大学的卡尔·魏曼（Carl Weiman）合作，获得了国家科学基金会的资助，设计了一种评估实验学习效果的方法。霍姆斯强调，物理教育研究需要扎实的学科知识，以便有效指导教学。她还发起了一个教育创新研究读书会，旨在通过讨论学术论文来提升教学方法。

混合方法研究比较传统教学与新模型

项目成员将进行混合方法研究，比较传统教学与新模型的长期学生成功率，并鼓励参与者分享他们的经验。本研究比较了混合学习和传统讲座方法在循证医学课程中的学习效果。混合学习结合了翻转课堂和“互联网+”的教学策略，颠倒了课堂上教师和学生的角色，并在课前和课后提供丰富的学习资源。

研究对象为中国空军军医大学的两个不同年级的研究生，分别采用混合学习和传统讲座方法进行教学。两组学生在课前进行了相同的预测试，然后分别接受了不同学习策略的教学。混合学习组的学生在课前一周收到学习材料，并在课后制作汇报幻灯片，教师根据常见问题进行详细总结，并分发多媒体资源供复习。实验结束后，比较了两组学生的知识掌握情况、学习满意度和自我评价。

结果显示，混合学习组在后测成绩、成绩变化、学习满意度和自我评价方面均显著优于传统学习组。特别是混合学习组的成绩变化显著高于传统学习组。研究表明，与传统学习策略相比，混合学习能有效提高学生的知识获取、学习满意度和自我评价。建议在循证医学课程教学中采用包括“互联网+”和翻转课堂在内的混合学习方法。

先前工作的影响

该计划基于华盛顿大学、罗格斯大学和拉马尔大学的工作，这些大学的项目通过允许学生在传统评估中结合他们的现实世界物理知识，并增加与物理教师和高级本科生的指导时间，来支持所有背景的学生。华盛顿大学的项目通过增加与物理教师和高级本科生的指导时间，帮助学生更好地理解物理概念。罗格斯大学的项目则通过允许学生在传统评估中结合他们的现实世界物理知识，帮助学生更好地应用所学知识。拉马尔大学的项目则通过增加与物理教师和高级本科生的指导时间，帮助学生更好地理解物理概念。

物理课程中代数、三角学和微积分技能的整合

该项目还将在物理课程中整合代数、三角学和微积分的技能。科克伦希望与俄亥俄州立大学的其他成员合作，支持学生的工程身份发展。通过整合这些数学技能，学生将能够更好地理解和应用物理概念，从而提高他们的学习效果和职业成功率。

综合总结

俄亥俄州立大学领导的这一项目不仅仅是为了提高物理课程的通过率，更是为了从根本上改变STEM教育的结构，以便更多的学生能够顺利进入并完成这些领域的职业。通过减少课程特定的数学要求，整合定量素养和情境数学技能，建立全国性的教师和研究人员社区，进行混合方法研究，比较传统教学与新模型的长期学生成功率，并整合代数、三角学和微积分的技能，该项目旨在创建支持所有学生的物理课程。

这一项目的成功将不仅仅是俄亥俄州立大学的胜利，更是整个STEM教育领域的胜利。通过借鉴其他大学的成功经验，整合多种教学方法和研究成果，俄亥俄州立大学的这一项目有望为未来的STEM教育树立新的标杆。最终，这一项目将帮助更多的学生进入并完成STEM领域的职业，从而为社会培养更多的科学、技术、工程和数学人才。