理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    應用多時期航拍影像探討1980-2021年間臺灣兩高山地區森林範圍的擴展
    (2025) 陳冠宇; Chen, Kuan-Yu
    氣候變遷可能導致物種遷移,進而改變生態系的生物多樣性、結構和功能。高山生態系為對氣候變遷尤為敏感,其中高山森林海拔分布上限的變遷是氣候變遷生態學研究的焦點之一。因為低溫限制減少而使植群往更高海拔移動,但高海拔範圍受限使高山植群分布範圍逐漸縮減,可能使得部分物種滅絕、生態系統服務改變等風險。然而,臺灣針對高山森林海拔變化的研究相對有限,且主要集中於合歡山地區。考量臺灣高山環境的多樣性與區域性條件的差異,需有涵蓋更多地點的研究,才能更全面理解氣候變遷對臺灣高山森林分布的影響。本研究利用1980、2001及2021年的航空照片,結合U-Net深度學習模型進行影像分割,分析玉山與中央山脈地區過去41年間高山森林分布的變化趨勢,並使用空間迴歸分析探討氣候與地形因子對森林擴展的影響。研究發現,使用較小影像尺寸進行模型訓練的影像分割成果最佳。1980至2021年間,玉山與中央山脈的高山森林覆蓋面積淨增約197公頃與158公頃,且樹木界線平均每年向更高海拔推進約1.44至1.55公尺。森林擴展模式呈現出顯著的空間異質性,和過往研究發現的合歡山區的森林擴展以樹木界線推移帶緻密化為主不同,本研究的玉山與中央山脈區的森林擴展以樹木界線推進為主。迴歸分析結果顯示,森林面積擴展與海拔推移的調控因素有所不同,特別是海拔推移上受到更多限制。溫度相關變量及雨量變異為解釋高山森林擴展的主要因子。未來若氣溫持續上升,可能加速森林擴展,而乾旱則可能成為其主要限制條件。地形上,海拔高度為森林擴展與推移的關鍵限制因子,應是因為高海拔環境條件更為嚴苛;此外,坡度與地勢起伏亦為影響海拔推移的重要因子。綜上所述,本研究結合氣候與地形因素,深入分析臺灣高山森林擴展的趨勢與驅動機制,期望能更進一步了解氣候變遷對於臺灣高山森林生態系影響的全貌,以供未來制定高山森林保育與氣候調適策略相關研究資訊參考。
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    利用紫外/可見光光譜法進行過醋酸之光譜分析及其定量
    (2022) 陳冠宇; Chen, Guan-Yu
    本研究主要基於利用紫外-可見光光譜 (Ultraviolet–visible spectroscopy, UV-Vis) 對過醋酸 (peracetic acid, PAA) 進行光譜分析,而過醋酸標準品在紫外-可見光光譜中無法觀察到波峰,將其濃度稀釋60倍後,依然無法觀察到波峰,接續再對其處於平衡態時之各物質進行光譜測量,發現無法透過比爾定律 (Beer’s law) 進行其濃度分析,因此利用選定特定波長之吸收度、特定波長範圍面積積分以及特定吸收度之波長等三種方式,進行過醋酸與其關係之濃度分析,並比較其定量結果。搭配監測自行合成過醋酸過程,透過由傅立葉轉換紅外光譜儀 (Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR) 得到反應過程各時間中過醋酸之濃度後,使用解聯立方程式,找出紫外-可見光光譜所能夠準確分析過醋酸濃度且不被其他成分干擾的定量方式,透過實驗及數據分析可以得到,在特定的吸收度底下,波長能與濃度的對數呈線性關係,而進一步推論其成因,同時此方法可用於過醋酸之定量及反應過程的濃度測定,以及未來能夠用於儀器設計,使得過醋酸之應用更加有效率。
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    主題模型於語音辨識使用之改進
    (2010) 陳冠宇; Kuan-Yu Chen
    本論文探討自然語言中詞與詞之間在各種不同條件下的共同出現關係,並推導出許多不同的語言模型來描述之,進而運用於中文大詞彙連續語音辨識。當我們想要探索語言中兩個詞彼此間的共同出現關係(Co-occurrence Relationships),傳統的做法是由整個訓練語料中統計這兩個詞在一個固定長度的移動窗(Fixed-size Moving Window)內的共同出現頻數(Frequency),據此以估測出兩個詞之間的聯合機率分布。有別於僅從整個訓練語料中的共同出現頻數來推測任兩個詞之間的關係,本論文嘗試分析兩個詞在不同條件下共同出現的情形,進而推導出多種描述詞與詞關係的語言模型以及其估測方式;像是在不同的主題、文件或文件群的情況下,它們是否皆經常共同出現。本論文的實驗語料收錄自台灣的中文廣播新聞,由一系列的大詞彙連續語音辨識實驗結果顯示,我們所提出的各式語言模型皆可以明顯地提昇基礎語音辨識系統的效能。
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    結合近場通訊與電子書編輯器之校園應用系統之研究
    (2016) 陳冠宇; Kuan-Yu Chen
    近年來科技越來越發達的時代裡,幾乎人人皆有智慧型行動裝置。這些智慧型行動裝置結合無線通訊感應器越發成熟,如iBeacon、WiFi感應、近場通訊等,皆有其優勢與可應用的地方。另外,可結合智慧型行動裝置的電子書相關應用技術在距今約十幾年前開始被重視與開發,透過智慧型行動裝置或不同載具以特定型式之應用來輔助人們發展與閱讀相關應用。目前許多大型出版社對於電子書格式與編輯系統相關應用已逐漸完善,反觀對於一般使用者來說,電子書之編輯與應用系統還相當欠缺。 本研究主要開發結合近場通訊感應器與電子書編輯系統之應用,我們利用EPUB電子書格式標準開發出可以模擬電子書編輯器之網頁與伺服器端之電子書編輯系統。本研究並利用近場通訊感應之原理,結合智慧型行動裝置上之近場通訊感應器,藉由感應電子標籤來讀取標籤內的內容,用以模擬電子書試閱的使用者情境。本研究所提出之系統,在Android平臺上結合近場通訊感應功能來模擬校園生活應用。讓使用者可以利用自己行動閱讀裝置上的近場通訊感測器功能,來感應電子標籤上的內容,並做試閱電子書的動作。藉此模擬使用者的書籍電子化的閱讀情境。而本研究除了可以應用在校園圖書館內的書籍推薦欄,亦可以用在新書發表或活動發布之中。藉由簡單的近場通訊感應的動作而達到快速瀏覽電子資訊內容的目的;然後輔以網頁端的電子書編輯系統模擬編輯電子書的步驟。讓一般使用者也能輕易的製作出電子書籍的內容,並在最後使用模擬電子標籤海報製作的方式,作電子書推薦的呈現,可方便使用者列印出電子標籤海報的內容。