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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    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。
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    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。
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    Exploring the impact of prior knowledge and appropriate feedback on students' perceived cognitive load and learning outcomes: Animation based earthquakes instruction
    (Taylor & Francis (Routledge), 2012-01-01) Yeh, T. K.; Tseng K. Y.; Cho, C. W.; Barufaldi, J. P.; Lin, M. H.; Chang, C. Y.
    The aim of this study was to develop an animation-based curriculum and to evaluate the effectiveness of animation-based instruction; the report involved the assessment of prior knowledge and the appropriate feedback approach, for the purpose of reducing perceived cognitive load and improving learning. The curriculum was comprised of five subunits designed to teach the ‘Principles of Earthquakes.’ Each subunit consisted of three modules: evaluation of prior knowledge with/without in-time feedback; animation-based instruction; and evaluation of learning outcomes with feedback. The 153 participants consisted of 10th grade high-school students. Seventy-eight students participated in the animation-based instruction, involving assessment of prior knowledge and appropriate feedback mechanism (APA group). A total of 75 students participated in animation-based learning that did not take into account their prior knowledge (ANPA group). The effectiveness of the instruction was then evaluated by using a Science Conception Test (SCT), a self-rating cognitive load questionnaire (CLQ), as well as a structured interview. The results indicated that: (1) Students' perceived cognitive load was reduced effectively through improving their prior knowledge by providing appropriate feedback. (2) When students perceived lower levels of cognitive load, they showed better learning outcome. The result of this study revealed that students of the APA group showed better performance than those of the ANPA group in an open-ended question. Furthermore, students' perceived cognitive load was negatively associated with their learning outcomes.