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A hybrid approach for using programming exercises in introductory physics

机译：一种使用介绍物理学编程练习的混合方法

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Incorporating computer programming exercises into introductory physics is a delicate task that involves a number of choices that may have an effect on student learning. We present a "hybrid" approach that speaks to a number of common concerns regarding cognitive load which arise when using programming exercises in introductory physics classes where many students are absolute beginner programmers. This "hybrid" approach provides the student with a highly interactive web-based visualization, not unlike a PhET or Physlet interactive, hut importantly the student is shown only the subset of the code where the initial conditions are set and the system variables are evolved. We highlight results from a coding activity that resembles the classic game Asteroids. The goals of this activity are to show how a simple ID code can be modified into a 2D code, and to reinforce ideas about the relationship between force, velocity, and acceleration vectors. Survey results from four semesters of introductory physics classes at the Ohio State University's Marion campus, in which a high percentage of the students are weak or absolute beginner programmers, provide evidence that most students can complete coding tasks without severe difficulty. Other survey results are promising for future work where conceptual learning will be assessed in a direct way using metrics like the Animated Force Concept Inventory [Dancy and Beichner, Phys. Rev. Spec. Top. Phys. Educ. 2, 010104 (2006)]. The exercise highlighted here and others from our group are available for general use at http://compadre.org/PICUP. (C) 2018 American Association of Physics Teachers.
机译：将计算机编程练习融入介绍性物理学是一种微妙的任务，涉及可能对学生学习产生影响的许多选择。我们展示了一种“混合”方法，可以发言关于认知负荷的许多共同问题，当使用许多学生是绝对初学者的介绍物理课程中的编程练习时出现的常见问题。这种“混合”方法为学生提供了具有高度交互式的基于Web的可视化，而不是与PHET或Physlet Interactive不同，小说实际上是学生仅示出了初始条件的代码的子集，并且系统变量正在进行。我们突出了类似于经典游戏小行星的编码活动的结果。此活动的目标是展示如何将简单的ID代码修改为2D代码，并加强关于力，速度和加速度向量之间的关系的想法。调查结果来自俄亥俄州州立大学的Marion Campus的四个学期的入门物理课程，其中高比例的学生是弱者或绝对的初学者程序员，提供了大多数学生可以在没有严重困难的情况下完成编码任务的证据。其他调查结果对于未来的工作是有希望的概念学习将以直接的方式使用像动产概念库存（Dancy和Beichner，Phys）的指数以指定的方式评估。 Rev.规范。最佳。物理。教育2,010104（2006）]。这里突出的练习和我们组的其他人可以在http://compadre.org/picup中使用。 （c）2018年美国物理教师协会。

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