理學院
Permanent URI for this communityhttp://rportal.lib.ntnu.edu.tw/handle/20.500.12235/3
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。
Browse
6 results
Search Results
Item 從眼動與手寫角度來探討幾何問題解決時圖形轉換的性別差異(2023) 周瑞仁; Chou, Jui-Jen數學教學的主要目標就是培養學生擁有解決各種複雜問題的能力(Wilson, Fernandez,& Hadaway, 1993)。數學問題的解題策略有好多種，但學生總是能在意想不到的地方被困惑著，可能受到先備知識、幾何變換、策略規劃等影響，沒有適當的修正輔導，學生很難建立正確的問題解決能力。傳統診斷方式只能透過學生的動作表現、作答狀況來推斷學生的可能問題點，這十分考驗教學經驗、時間成本以及專注度。本研究希望能在不影響學生的生態校度下，能夠有效率地找出學生問題解決的困難點，以便教師能對症下藥。 為瞭解學生在幾何圖形變換(如平移、旋轉、鏡射等性質)時的認知歷程，以及幾何變換對學生造成的認知負荷。從過去認知心理學的研究中發現，分析眼動儀與數位手寫板的指標能有效地觀察學生問題解決的歷程，尤其是專注於閱讀題目時在特定的AOI的表現以及在為了特定書寫目的下的書寫情況。本研究在解題歷程觀察訊息讀取(輸入)的過程，透過分析閱讀題目時的凝視時間(DT)、凝視次數(FC)、掃視路徑(SL)都能顯著反應認知負荷(吳昭容, 2019; 陳學志, 賴惠德, & 邱發忠, 2010; 黎佩芬 & 賴建都, 2011)。在數學解題中會需要大量的手寫來幫助思考與作答，紀錄並分析問題解決時的過程與結果(輸出)資訊，研究發現手寫筆跡中最大壓力(MaxP)、平均壓力(MeanP)、筆尖停頓次數(SPC)、停頓時間比例(RAT)、平均書寫速度(MeanV) 、平均X軸書寫速度(MeanVx) 、平均Y軸書寫速度(MeanVy)與認知負荷有相關(T. Lin, Xie, Chen,& Tang, 2013; G. Luria & Rosenblum, 2010)。 本研究選取110學年度臺灣北部某國中八年級學生，男性39名、女性22名，設計幾何試題讓學生解題，同時以眼動儀紀錄視覺關注的位置以及數位手寫板紀錄手寫作答時的書寫歷程，觀察幾何問題解決的歷程並探討解題表現以及性別造成的影響。為深入了解幾何變換試題的作答狀況，透過數學學習目標分段給分並標注學生手寫書寫的區域，運用二因子混合設計變異數分析及斯皮爾曼等級相關係數，討論解題表現學生以及性別對於不同幾何問題解決策略上的異同與相關性，提供教師在輔導學生問題解決困難時能有所依據，並期望透過本實驗進一步探索問題解決時眼動數據及手寫數據在輸入與輸出間的相關性。Item 運用Go-Lab不同的探究教學方式對學習成效與認知負荷之影響：以遺傳學中心法則的概念為例(2021) 陳必豪; Chen, Bi-Hao本研究以建構主義取向觀點切入，探討以電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，主動處理對學習成效與認知負荷感受之影響。綜觀過去研究，電腦模擬與探究式學習都是奠定於學習者主動處理的前提之上，而主動處理的過程能給予學習者更多的主控權，進而引發學習者更深層的認知思考過程。然而，主動處理的過程可能在各種嘗試的探索當中產生較高的認知負荷，未必有利於學習。因此，不同的教學設計應納入學習者先備知識程度來進行考量。本研究以生物學遺傳中心法則概念為例，結合電腦模擬與探究式學習情境（Go-Lab），探討學習者是否主動操作電腦模擬（模擬組、影片組）對學習成效與認知負荷感受之影響，並進一步探討此影響是否因學習者先備知識程度而具有調節效果。本研究採準實驗研究法，以108學年度就讀桃園市的高中一年級學生為研究對象，並自編「學習成效測驗」與「認知負荷量表」為研究工具，共回收108份有效問卷。將資料以描述性統計、雙因子變異數分析與共變數分析進行統計分析。本研究結果摘要如下：一、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在學習內容學習成效上，沒有顯著差異。且與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。二、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在過程技能的學習成效上有顯著差異，且模擬組優於影片組。但是，此影響與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。三、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在實作學習階段之認知負荷感受有顯著差異，且影片組高於模擬組。但是，此差異與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。四、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在整體課程之認知負荷感受沒有顯著差異；且與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。Item 探究動畫為主的遺傳學課程對學生認知負荷與學習成效之影響(2011) 楊淇; Chyi Yang本研究主要目的為探究動畫為主的遺傳學課程對學生認知負荷與學習成效之影響。動畫課程的內容以遺傳學中的三個抽象概念為主，動畫設計根據認知負荷理論中能降低學習者在學習過程中產生之認知負荷的原則，欲透過動畫課程來提升學習者之學習成效。受試者為台灣北部地區279位七年級學生以隨機分組方式分為三組接受不同型式之遺傳學課程，其中97位學生參與靜態圖片的遺傳學課程，93位學生參與自控程度高的動畫遺傳學課程，89位學生參與自控程度低的動畫遺傳學課程。學生的學習成效以遺傳學概念測驗、遺傳學課程認知負荷自評量表、對生物學的態度量表與結構性訪談進行評量。研究結果指出：(1)提供學習者調控動畫撥放的拖曳軸能夠藉由提升學習者在動畫撥放的自我控制程度來有效降低學習者的認知負荷。(2)自控程度高的動畫課程組之學習者在遺傳學概念測驗的問答題中表現較靜態圖片組與自控程度低的動畫組好。(3)學習者感受到的認知負荷與學習成效呈現負相關。Item 探討動靜態圖對於八年級學生學習X-t與V-t圖的影響(2011) 劉長庚; Chang-keng Liu中學生對於「直線運動」的基本概念是相當模糊，亦容易混淆位移、速度、加速度這些物理量代表的意義，而造成學生學習困難的原因，很可能是因為學生在學習這些物理量，特別是位移、速度與加速度間的轉換時，需要同時運用大量的工作記憶以進行概念暫存、概念轉換等心智活動。近年來，數位學習領域的研究顯示，動態呈現方式有助於學生降低認知負荷。研究者認為，若教學者將位移、速度、加速度等相關物理量以動態的方式呈現，很可能可以有效降低學習者認知負荷，並提升學習成效。本研究的目的即在於利用心智負荷量表與心智努力量表評估學習者使用動態或靜態呈現方式學習X-t圖與V-t圖時的心智狀態，並與學習成就比對，以探討動態與靜態學習方式對不同先備知識程度的學習者在學習成就及心智狀態的差異。希冀研究結果能提供教育實務上，有關如何幫助學生進行更有效的學習X-t圖與V-t圖的相關資訊。 本研究發現(1)動態圖形確實可以幫助學習者學習（F(1,153)＝8.911，p＝.003，f＝0.24）。如果以先備知識程度將學生分組，則發現動態圖形學習對高先備知識學習者效果最佳(d＝0.44)，低先備知識次之(d＝0.26)，對於中等先備知識學習者效果最小（d＝0.10）。(2)動態或靜態的呈現方式對學習者的學習興趣則沒顯著影響（t(1,153)＝-1.93， p＝.055，d＝0.31）。（3）動態圖形確實可以有效的降低學習者的心智負荷（t(1,153)＝-7.75， p＝.000，d＝1.25），並(4)降低學習者的心智努力（t(1,153)＝-2.82， p＝.006，d＝0.45），顯示學習者可以使用更少的心智努力就可以達到一樣甚至更佳的學習成就。 最後，我們利用迴歸分析發現動態圖形與靜態圖形的學習方式，對學習者的學習成就有不同的影響，動靜態呈現方式在學習成就的方程式分別為： 靜態：學習成就＝0.526×先備知識-0.374×心智負荷+0.221×心智努力 動態：學習成就＝0.594×先備知識-0.192×心智努力 由上方可知靜態圖學習組學習者的學習成就為先備知識輔以較低的心智負荷，與學習者付出心智努力，這個結果似乎與符合我們的預期。但是使用動態圖形學習時，卻變成先備知識然後少量的心智努力，顯示心智負荷不再是影響學習成就的重要因素，且學習者僅需要付出少許量的心智努力。Item 探討建模教學對於密度及水溶液概念的學習成效(2019) 胡琇惠; Hu, Siou-Huei科學家利用模型思考，解決問題。在科學課程中，教師利用模型，幫助孩童認識世界。學生透過模型了解理論，教師可運用不同的表徵與模型，幫助學生探索與認識自然。本研究依課程內容可分為密度及水溶液兩單元，課程設計以邱美虹（2016）提出的建模歷程為架構，其過程包含八個步驟：分別為模型選擇、模型建立、模型效化、模型分析、模型應用、模型調度、模型修正、模型重建。 本研究主要探討在進行建模教學後，對於學生在密度與水溶液的學習成效上是否有幫助。本研究分為兩個研究主題：研究一：探討建模教學對於「密度概念」；研究二：探討建模教學對於「水溶液概念」學習成效。研究對象為台北市某國中八年級四班學生進行研究，將四班隨機分成建模教學組與一般教學組，建模教學組學生有55位，一般教學組學生有54位，共109位。研究工具分為量化與質性工具，量化工具包含密度及水溶液概念之前測、後測與延宕測驗、認知負荷問卷，質性工具包含學生晤談資料。概念測驗工具由兩位具有化學背景的大學教授，與一位資深國中教師建立專家效度，且密度與水溶液試卷信度為0.81及0.79。針對學生測驗結果，將以SPSS進行t-test及共變數分析（ANCOVA） 整體研究結果顯示：（1）建模教學可以幫助學生科學概念的學習與問題解決，其中在密度概念（F=25.1，p<0.001）及水溶液概念（F=13.83，p<0.001）中均達顯著差異。（2）建模教學最能幫助中能力學生學習科學概念，而在較複雜的科學概念上，對低能力學生幫助較低，但對於高能力學生則幫助較大。（3）建模教學運用模型思考，幫助學生學習與解決問題。但由於過程中學生要學習科學概念與建模歷程框架，相較於一般傳統教學，建模教學更容易造成個體的認知負荷，其中在密度概念整體認知負荷（t=2.66，p=0.009，df=89）及水溶液概念整體認知負荷（t=2.58，p=0.01，df=84）中均達顯著差異。Item 幾何證明不同文本呈現方式對學生認知負荷與閱讀理解影響之研究(2010) 呂鳳琳; Feng-Lin Lu幾何教學的一個重要議題在於找出如何提高學習者對證明敘述的理解以及減少不必要的認知負荷的呈現方式與教學策略。本研究目的在於探討透過不同文本呈現方式與教學策略之幾何證明對學生的認知負荷及閱讀理解之影響。 實驗一主要是探討不同文本呈現之幾何證明對專家與生手在認知負荷與閱讀理解之影響。研究對象分別以33位八年級學生及28位數學系學生作為生手與專家，並隨機指派問卷版本（切割版、未切割版）。主要研究結果如下： (1)對專家而言，將幾何證明切割成幾個局部證明有助於降低其認知負荷，但不影響其閱讀理解表現。 (2)對生手而言，不論切割與否，其認知負荷與閱讀理解表現並無顯著差異。 實驗二主要探討不同文本呈現之幾何證明對不同閱讀理解層次的八年級學生在認知負荷與閱讀理解之影響。研究對象為207位八年級學生，沿用實驗一的問卷並隨機指派版本。主要研究結果如下： (3)在認知負荷上，切割組的學生，其認知負荷顯著低於未切割組的學生。其所需的閱讀時間顯著多於未切割組的學生。 (4)在閱讀理解表現上，兩組學生並無顯著差異。 (5)對低閱讀表現的學生而言，切割組的學生，其認知負荷顯著低於未切割組的學生。 實驗三主要比較三種不同教學策略（切割、切割加結構引導、切割加練習）對不同數學程度的學生在認知負荷與閱讀理解之影響。研究對象為258位八年級學生，並隨機指派受測者做切割(S)、切割加結構引導(SSO)、切割加練習(SP)。主要研究結果如下： (6)SP組學生的認知負荷顯著低於其他兩組(S, SSO)。 (7)三組學生在閱讀理解表現上並無顯著差異，但SSO與SP組學生的閱讀理解表現均比S組學生好。 從上述的研究結果可以得知，將一個複雜的幾何證明切割成幾個局部證明，對學習者在閱讀幾何證明時，有助於降低其認知負荷。然而要提升學生在幾何證明閱讀理解，還需要加入有效的教學策略，促使學生做深層的思考以建立相關的基模網絡，方能在閱讀幾何證明的活動中達到深層的理解。