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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    運算思維視覺化對國中生程式學習的影響
    (2025) 張煜; Chang,Yu
    現代教育中,資訊科技領域的重要程度日漸提升,學生除了需要掌握程式設計的基礎技能外,運算思維的培養及利用科技工具解決問題並將其應用到其他領域亦是學生們需要掌握的能力。然而,對於程式的初學者而言,許多抽象概念難以理解。因此本研究旨在探討針對學習程式設計的過程中,使用視覺化工具輔助教學,將抽象觀念轉為具體畫面與流程,對於學習運算思維及程式設計的影響。本研究以國中七年級學生為對象,分為對照組與實驗組進行教學實驗。針對運算思維的培養,對照組採用紙本學習單繪製流程圖,實驗組則採用電腦視覺化工具繪製流程圖,可以執行流程圖與呈現執行步驟,程式設計皆使用 Scratch 進行練習。除了教學工具的考慮,本研究針對變數、選擇結構、重複結構等較抽象的觀念進行課程設計,經過一學年的教學後,再經由前測與後測的成績進行數據分析。為探討不同教學策略的影響,兩組再各自細分成兩組,一組先集中進行四週運算思維的培養後再進行四週的程式設計訓練,另一組則是相同觀念以運算思維及程式設計交替進行教學的模式,以探討在不同教學策略下,視覺化教學對於學生學習成效的影響。研究結果顯示,使用視覺化工具的組別經過教學後,分數顯著低於對照組,與實驗的假設與預期不符,因此結合教學現場的觀察與教師回饋進行質性分析,並提出建議使視覺化教學對運算思維與程式設計學習的潛力得以發揮。綜合以上觀點,本研究建議在程式設計教學中結合視覺化工具與運算思維訓練的策略時,應另設計能維持專注力的課堂規範,避免因資訊工具的採用導致學生致行上網的負面影響。
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    新冠疫情期間線上教學對學生學習動機和學習成效的影響—以嘉義縣某國中數學課程為例
    (2023) 張育墪; CHANG, Yu-Tun
    教師平時除了教室黑板、紙本教學外,尚需電子媒體、數位科技等協助教學;而2019年12月爆發新冠病毒COVID-19疫情後,更凸顯數位融入教學的重要性。尤其在教育部頒布停課不停學政策,教師必須進行線上同步教學時,教師便須竭盡所能的學習如何使用數位媒體進行教學,並解決上課期間的各種疑難雜症。本研究以嘉義縣某國中為研究對象,研究目的在瞭解新冠疫情期間線上教學在數學學習上對學生學習動機和學習成效的影響。希望研究結果有助於未來教師解決線上教學類似問題,以助教學順利進行。本研究採用問卷調查和教學實驗兩種方法,藉由學生的回饋和學習成績的比較,探討線上教學對學生數學學習的影響。研究結果歸納出以下結論:雖然新冠疫情期間的線上教學對學生的學習成效有正向影響,但卻降低了學生的學習動機,這可能與線上環境中互動和討論的限制,以及疫情造成測驗題目難度偏易有關。線上教學是應對疫情的有效措施,但也存在學習動機和學習成效等方面的挑戰。期望能夠提高線上教學的教學質量,並為學生提供更好的學習體驗。
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    自主多模態影音學習系統對化學鍵結概念學習效應分析
    (2013) 謝之珺
    隨著資訊科技的快速發展與網際網路的日益普遍,電腦多媒體融入教學的趨勢日趨明顯,其具有操作上的便利性與個人學習進度的掌控性,使得各式各樣數位學習教材倍出,並以電腦多媒體做為學習的平台。本研究以坊間某數位學習高中化學課程做為研究的素材,來瞭解學生對於使用電腦多媒體進行學習的情形,研究對象以16位學生使用學習系統進行八隅體與路易士結構概念的科學學習,於實驗進行的同時側錄學生於電腦螢幕介面的使用情形,來探討自主多模態影音學習系統課程與學習介面的使用對於化學概念學習成效的影響。 研究結果顯示經由自主多模態影音學習系統進行八隅體與路易士結構概念學習,對於概念的整體理解達顯著差異(p= .00< .05)。部分概念在論述方式上不夠明確可能使學習者產生混淆,而對於涵蓋多種概念的情形舉例說明也略顯不足。整體而言,研究對象後測答題表現皆有相當的進步,此外,自主性進行學習更能提升學習系統對於學習的成效。 對於學習系統建議(1)在課程概念上:課程內容應增加涵蓋數種路易士結構畫法原則、具有價數的路易士結構與共振情形的舉例說明。在概念呈現上,應多加利用電腦多媒體所具備的優勢,以三度空間的立體結構、電腦模擬或動畫的形式來輔助教學,透過多重表徵的方式來幫助學生連結抽象分子符號和分子內部微觀結構兩表徵間的關係,更能增進學生對於微觀分子結構的認知理解情形。(2)在介面功能上:於投影片中增加超連結功能,利用關鍵字連結相關結構進行補充說明。
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    目標導向動物園戶外教學對學生動物概念學習成效之影響
    (2012) 陳瑾; Chin Chen
    本研究旨在探討以目標導向戶外參觀模式進行動物園參觀,對學生台灣野生動物概念學習成效的影響。研究採準實驗設計,研究對象為台北市某國小兩班四年級學童,共52名。依研究設計分為實驗組(目標導向動物園戶外參觀)和對照組(單純動物園戶外參觀)。本研究以自編的「動物概念認知測驗」為測量工具,分別在動物園參觀前、後和一個月後施測。為了能有效地結合學校科學課程,研究者設計一節台灣野生動物概念教學,由合作教師在動物園參觀前實施。實驗組學生在動物園參觀期間以「目標導向參觀學習單」進行目標導向的動物園參觀活動,對照組則是單純的進行動物園參觀。 最後研究結果由共變數分析和質性分析顯示: 1.目標導向動物園戶外參觀對學生台灣野生動物概念整體學習成效無顯著差異,但在「記憶」與「事實」認知向度的知識,顯著優於單純動物園戶外參觀的學生。 2.目標導向動物園戶外參觀有助於學生對「動物特徵」的具體描述,但對台灣野生動物名稱、生活環境的瞭解無明顯幫助,對生存適應的推理性敘述亦無明顯幫助
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    國小學童古生物演化概念學習成效之研究:以國立臺灣博物館古生物展解說活動為例
    (2012) 羅育如; Yu Ru,Lo
    博物館之異於學校教育場域,乃於其具有較豐富的實物或文物(object)的存在。藉由展示與教育活動互相連結,可以提供觀眾有效的學習。對於自然史性質之博物館而言,觀眾群有絕大的比例為國小學童。本文以博物館的展示為基礎,以「生物演化」的概念為旨,實施不同的解說服務,加以評量國小學生的學習成效,為探討不同解說方式的實施成效,即以國立臺灣博物館「古生物探祕展」展覽為實例,依準實驗研究法設計,分為實驗組和控制組,前者以博物館現場的標本實物進行解說,後者以博物館製作的簡報媒體在課室解說。本研究將學習成效分為認知與情意兩部分,藉由前測、後測和延宕測的重複測驗評估學生的學習成效。 總計發出164份問卷,收回有效問卷153份。所得資料以描述性統計、獨立t檢定和重複量數變異數分析進行資料處理,結果顯示無論是實驗組或控制組,經由博物館解說活動後,學習成效中的認知和情意皆有顯著提升。但不同解說方式並未對兩組學生的學習成效產生顯著差異。實驗組的學生在歷經一個月的延宕測時,認知表現有退步的情形,然情意表現有進步且持平的情形。控制組的學生認知表現較佳且持續較久,但情意表現並未因解說活動有顯著改變,顯示情意學習以具體實物解說方式為優。 依據本研究發現,學生對於博物館的活動多抱以正向肯定的態度,建議博物館教育活動應增加學生與展品互動認識的時間,以加深學生學習的印象。學校可配合課程,利用博物館場域和解說資源,提昇學生在情意方面的學習成效。
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    從TIMSS 2003探討國中生科學學習成效和教室教學與氣氛及教師特質之關聯
    (2007) 黃馨萱; Hsing-Hsuan ,Huang
    本研究利用描述性統計、相關及迴歸進行TIMSS 2003資料分析,探討教室教學與氣氛及教師特質與學生學習成效的關聯。研究結果發現:「學習氣氛」是對我國學生科學成就預測力最高的變項,其次為「教學氣氛」、「探究式教學頻率」和「測驗頻率」等,亦均有顯著預測力,教師特質變項對學生成就均無顯著預測力;對我國學生科學態度預測力最高的變項為「學習氣氛」及「教師對自然科學的態度」,其餘變項均無顯著預測力。 本研究亦比較我國與新加坡之差異,結果發現:新加坡教師使用探究式教學活動及資訊融入教學活動的頻率均較我國普遍,但與科學學習成效的關聯與我國無顯著差異。 本研究建議未來利用TIMSS資料庫探討影響科學態度的因素時,可朝向學生特質及個人感受教學頻率的方向進行研究,且可繼續與其他國家進行國際比較,以瞭解各國課室活動與其學生科學學習成效關聯之異同。
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    主題式活動課程在國中學生學習成效之研究-以生物科技解決養豬的環保問題為例
    (2009) 黃瑜甄; Yu-Chen, Huang
    本研究主要目的在探討「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動對國中七年級學生的學習成效,研究的範圍包含:國中學生對於生物科技概念的瞭解、生物科技應用在生態保育上的態度及對主題式教學活動的態度。本研究以台北市某國中七年級96位學生為研究樣本,前實驗設計為單組前測—後測設計,於教學前、後進行「以生物科技解決養豬的環保問題概念成就測驗」、「生物科技應用在生態保育態度問卷」之測驗,並於資料蒐集後進行量的統計分析及質性分析,以評估學生在「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動實施後之學習態度。根據研究結果所獲,結論如下: 一、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後,可提升學生對於生物科技概念的瞭解。 二、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後,學生對於生物科技應用在生態保育持正面的態度。 三、學生對於「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動持正向肯定的態度。 本研究之結果可以提供自然與生活科技領域之教學活動設計者、教學者或相關研究之參考。
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    學生學習行為模式對其學習成效的影響
    (2007) 林明志; MING CHIH LIN
    本研究目的在於探討學生的學習行為模式對其學習成效的影響,而學習模式可由人格特質與學習行為表徵來觀測,且這裡所指的學習成效,在此主要是探討理化學習的成績。本研究研發「學習行為表徵量表」與「人格特質量表」作為本研究觀測的依據。問卷分析方法在此是用描述性統計、獨立樣本t檢定、相關分析。本問卷施測對象為國中三班二年級的學生,共發放111份問卷,實際回收有效問卷為98份。在學習行為表徵中將以反覆練習所學過事物的「精熟性」、喜好理論與注重連結的「理解性」」、經常發揮想像力與創造力的「自表性」、喜好團體合作與互動的「人際性」來區分;而在人格特質上則是分為:容易緊張的「敏感特質」、富於好奇心的「開放特質」、活潑喜好交朋友的「外向特質」、有禮貌且容易相處的「友善特質」、謹慎且有責任感的「嚴謹特質」五個特質。 研究結果發現: 1.在學習者的學習行為表徵中「精熟性」、「理解性」、「人際性」表徵的特性強度,對於理化的學習成效有顯著的影響。 2.在學習者的人格特質中「嚴謹特質」與「外向性」的強度,對於理化的學習成效有顯著的影響。 3.在學習者的人格特質中「開放特質」的強度,對於學習行為表徵中的「自表性」、「精熟性」與「理解性」有顯著的影響。 4.在學習者的人格特質中「嚴謹特質」的強度,對於學習行為表徵中的「理解性」、「精熟性」與「人際性」有顯著的影響。 關鍵字:學習行為表徵、人格特質、學習成效
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    學習風格與學習的關係-以物理科為例
    (2005) 宋俊毅
    本研究目的在瞭解樣本高中學生「學習風格現況」及「學習風格與物理科學習成效之關係」。為達研究目的,由研究者自編學習風格問卷,問卷中含「行動型v.s.審思型」、「形式型v.s. 具象型」、「理論型v.s.實效型」等三種分量表,用來調查學生在上述三種不同向度的學習風格。針對樣本學生調查後,所得研究結果為: 一 「形式型v.s.具象型」向度上,隨著年級增加,樣本學生的學習風格會偏向形式型。在其餘兩向度上,年級對學習風格的影響並不明顯。 二 「形式型v.s.具象型」、「理論型v.s.實效型」兩向度與高中學生的物理科學業成就間有顯著關係存在,且學習風格較偏向「形式型」、「理論型」的學生,其物理科學業成就較佳。 在此次研究基礎上,或可將學習者依「形式型v.s.具象型」、「理論型v.s.實效型」兩向度分為不同類型的學習者,依此來預測學習者在物理科方面的學業成就。 另本次研究亦發現,不同年級的學生,在「形式型v.s.具象型」向度上的學習風格是有可能改變的,這或許提醒我們,在適當的學習環境與自我要求下,個人的學習風格是可以改變的,使學習者的學習風格改變的更適合學習物理是有可能的。
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    介入自我效能對高一學生地球科學學習成效之影響
    (2013) 蕭建華; Hsiao, Chien-Hua
    本研究主旨在探究介入自我效能對高一學生地球科學學習成效之影響。選擇兩所不同教學情境的學校,探究學生接受介入自我效能對地球科學的學科態度、學習信心與學習成就之影響。研究方法採用不等的準實驗研究設計,參與研究的對象是中部與南部各1所國立綜合高中一年級共395名學生。兩校皆以班級為單位隨機分派為實驗組與控制組。實驗組學生接受介入自我效能的教學策略(SEI策略);而控制組學生則是接受無介入自我效能的教學策略(NSEI策略)。根據學生的地球科學態度量表、學習信心量表與學習成就測驗前後測成績及學生的訪談資料進行分析。資料分析的統計方法包括描述統計、變異數分析與逐步迴歸分析,並計算實驗效果量。 研究結果顯示: 一、學校以常態編班,教師依教科書內容順序進行教學,學生是小組分組座位的學習環境,介入自我效能對高一學生的地球科學學科態度有正面影響,達顯著差異,並有接近中度的實驗效果量,但是學習信心及學習成就則無顯著差異。 二、學校以非常態編班,教師未依教科書內容順序進行教學,學生是個別座位的學習環境,介入自我效能對高一學生的地球科學學科態度、學習信心及學習成就之影響無顯著差異。 三、影響高一學生的地球科學學科態度與學習信心的因素有教師教學方式、課程內容、自我學習評估、教室環境、考試成績及學習興趣等面向。 本研究提出下列建議: 一、建議教師的教學可融入介入自我效能的教學策略,促發學生的學習動機,以增進學生對地球科學的學科態度。 二、教科書的教材內容應顧及不同程度學生的學習需求,以提升不同程度學生的學習成就,增強學生對地球科學的學習信心。 三、建議未來的研究可以簡化自我學習評估問卷的內容,多元化方式介入自我效能,並減少問卷的次數,由整學期的8次減少為4-6次。 四、本研究選取樣本對照全國高中學生,並不具普遍代表性。因此,研究結果不宜全面性地推論至其他地區各學校之高中或高職學生,研究推論範圍應與本研究設計類似之學校與學生。