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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    大學生運算思維與程式設計教學策略之學習成效研究
    (2021) 林可均; Lin, Ke-Chun
    運算思維已被公認為 21 世紀公民重要的能力,培養運算思維的其中一項關鍵途徑是程式設計。許多研究都指出,程式設計對於非資訊領域背景的學生而言,是不容易學習的科目,不僅具有相當高的失敗率與退選率,甚至有許多學生在課程結束後仍然不知道如何撰寫程式。本研究擬探討幫助非資訊領域學生在運算思維學習上的教學策略。本研究基於直接教學法為主要的理論根據,提出增強學習之教學策略,並以修習運算思維與程式設計通識課程之大學生為研究對象,將學生分為實驗組與對照組,實驗組組成為文學院與教育學院之學生,採用增強學習教學策略,而對照組來自不同學院學生,依照原課程安排修課,皆無特殊要求。 經由實驗與研究結果分析,本研究發現增強學習教學策略有助於非資訊領域學生提高學習成效,並縮短了實驗組學生與理學院學生學習表現上的差異。立即性的回饋與輔導,提供學生發問的機會,並即時地解決問題與釐清迷思,可以讓非資訊領域背景的學生能有更好的學習成效,也增進了學生的自我效能與正向情感。
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    幼兒的科學探究能力發展情形:大班幼兒參與科學探究模組之研究
    (2020) 徐菀娸; Hsu, Wan-Chi
    幼兒擁有強大的好奇心,他們會積極主動去探索周遭的世界,教育工作者應該提供讓幼兒可以透過科學探究的方式主導自己學習的機會,因此在幼兒園實施科學探究課程來學習科學知識確實有其重要性。故本研究希望讓幼兒透過參與專題導向科學探究模組的方式,提升其科學探究能力的表現,以此回應兩項研究問題:1.幼兒在探究模組實施前後,科學探究能力的表現與改變情形分別為何?2.在進行探究模組中,教師採取哪些教學策略協助幼兒發展科學探究能力?本研究採混合設計,蒐集28位大班幼兒(平均年齡:6歲)科學探究能力測驗的前後測表現,以科學探究能力編碼表評分,再進行統計分析;以及蒐集幼兒於科學探究模組的課室觀察,以教師教學策略分析表探討教師所使用的教學策略,並以科學探究能力編碼表評估幼兒的探究能力表現。本研究發現:1.幼兒在科學探究能力測驗的整體表現上有進步,但就本研究所涵蓋的六項探究能力來看,幼兒的系統性觀察、規劃、操作和實驗能力在後測的表現有進步;實驗和分享能力則無證據顯示幼兒有進步。2.在課堂中,教師最常使用探詢、直述、以及對比與比較幫助幼兒進行系統性觀察。當幼兒以小組的方式進行實驗時,教師會適時採取介入協調和從旁指導協助幼兒完成實驗。另外,教師會使用示範和從旁指導的方式協助幼兒操作計時器進行測量。最後,教師會以提示簡答和探詢的方式,幫助幼兒以階段性的方式向全班分享該組實驗結果。另外,本研究結果亦顯示,在專題導向的科學探究模組下,幼兒可以透過教師的引導與協助,培養科學探究能力。
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    自然科教師對八年級學習障礙生教學之個案研究
    (2014) 孫義芬
    融合教育思潮下,國內對於身心障礙學生的教育安置,是以最少限制的環境 為原則,儘量讓障礙學生與普通學生一起在教室內學習。而學習障礙生的隱性障 礙特質,讓許多不了解的教師誤會其學習困難是缺乏動機所致,而沒有因應學生 的特殊需求來教學;再者,學障的異質性特徵也造成教師在教學上極大的挑戰。 本研究目的是探索自然科教師對學障生教學過程中,如何使用教學策略以及 提供學習輔具來因應學生困難;研究問題有三:(一)在針對八年級學障生所開 設的自然科課程中,自然科教師面對哪些學生困難?使用哪些教學策略與學習輔 具?學障生的學習表現為何?(二)自然科教師使用何種教學策略或是學習輔具 來因應不同的學生困難?學生困難是否因此而獲得改善?(三)教師如何協同使 用學習輔具與教學策略來深化學障生對科學概念或技能的理解?本研究採取質 性取向的個案研究法,並且選擇單一個案的形式;在個案的挑選上,是採取立意 取樣,並且以質性研究方法來進行資料收集與分析。 研究結果發現:(一)學障生在需要記住較多專有詞彙、代號或是公式的學習 內容,以及需要獨立操作實驗與記錄結果的要求上容易出現困難;教師偏向以促 進想法類策略來因應困難,也會針對聽說讀寫算的缺陷提供學習輔具;學生的有 效表現會隨著時間提升比例。(二)教師能夠因應不同性質的困難而提供相對應 的策略;學生困難的性質會影響教學策略對困難改善情形,只要教師能夠針對學 習障礙類的困難提供協助,都能獲得不錯的效果。(三)教師能夠在使用輔具的 同時,搭配教學策略來協助學生,而帶來不一樣的學習機會。
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    數學新手與資深教師對學生學習困難的預測與教學策略之比對與分析:以一元一次方程式為例
    (2016) 林耿任; Lin, Geng-Ren
      本研究為質性研究,針對新北市某偏鄉國中的新手與資深教師,七年級上學期「第三單元、一元一次方程式」的課程教學中,進行長期的課堂觀察記錄。欲探討新手與資深教師在針對學生學習困難上的預測,以及教學策略使用上的差異為何;同時,也進行該校學生學習困難的蒐集與整理。   兩位受測教師在知曉研究目的之狀況下進行教學,本研究的流程會先讓教師進行課前預測,再進行課堂的觀察與記錄,課程結束後的一兩天內再進行學生學習狀況測驗,並彙整告知受測教師,並繼續再後續課程觀察教師的因應教學策略會作何改變。   研究針對兩位教師在課前的預測進行統整與比對,並與後續學生學習困難整理對照,試圖描繪教師們容易忽略的細節;以及利用觀課筆記與教學影帶編碼分析,比較兩位教師在教學策略使用上的差異。   本研究的新手與資深教師在學生學習困難的預測上,僅有些微的差異,在與學生實際課後反應的學習困難對照,發現兩位受試教師皆有小部分的誤差,但也各有預測準確的部分。在教學策略上,新手教師使用的方式較為開放,多數的課堂時間皆以問答互動的方式進行,並時常利用一般化的例子或類比的方式進行引導,再類推至代數符號上;資深教師則以課本課程脈絡作為教學的主軸,並不時的針對其預測的學生學習困難處進行舉例、澄清,在課程進入中後段則採用大量的學生練習與上台演示來進行教學,如此一來可藉由學生於黑板上的反應,再針對其問題進行講解。而學生的學習困難部分,許多誠如多數文獻所提及;與兩位教師的預測進行比對後,建議教師須針對代數相關的重要專有名詞說明清楚,以及容易混淆的相關概念進行澄清,例如:化簡、列式、式子與方程式等,以及強化學生對等號意義上的認知。
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    圖像組織架構教學策略對國中生學習神經系統概念的影響
    (2005) 葉季昀; YEH, JIH-YUN
    本研究旨在發展有效的圖像組織架構教學策略,以幫助學生釐清神經系統概念之間的關係,並探討圖像組織架構教學策略對國中學生學習相關概念的影響。本研究以臺北市某公立國中七年級六個班級154位學生為對象,採準實驗研究法,隨機將三個班級(N=85)做為實驗組,實施圖像組織架構教學策略(graphic organizer teaching strategy,簡稱GO教學策略);另三個班級(N=69)做為對照組,進行傳統教學策略(traditional teaching strategy,簡稱TD教學策略)。研究流程包括前測、教學處置、後測、結構式晤談及延後測四個部分,所使用的研究工具包括神經系統單元自編教材、教學媒體教材、學習活動單及評量測驗試題。主要研究結果如下: 1.「教學策略」與「生物科學業成就」兩種因素在學生選擇題平均分數及各類型試題平均成績的表現沒有顯著交互作用。進一步分析「生物科學業成就」對學生學習的影響,結果顯示無論是GO教學策略或TD教學策略,兩組學生在神經系統單元選擇題測驗平均成績的表現與其生物科學習能力一致;分析「教學策略」的影響發現,GO組學生在選擇題後測總平均成績及知識類型試題平均成績皆顯著優於TD組學生,顯示GO教學策略對於學生知識層次的學習表現能夠產生立即的影響效果。 2.人體圖測驗結果發現,GO組學生在名詞回憶正確性的表現顯著優於TD組學生,且在「中樞神經、周圍神經、腦、脊髓、腦神經、脊神經」這六個名詞的正確作答平均數也顯著優於TD組,顯示GO教學策略有助於學生對構造名稱進行正確記憶,並能幫助學生回憶抽象性較高的名詞。 3.樹狀圖測驗結果發現,GO組學生在「腦神經與脊神經的定義」、「脊神經、腦神經與中樞的關係」、「感覺神經與運動神經的定義」、「運動神經、感覺神經與腦神經、脊神經的關係」概念的理解都顯著優於TD組學生的表現。 4.情境推論題測驗結果發現,GO組學生應用相關概念進行積極性正確推論的平均人數顯著優於TD組學生,而TD組學生在進行問題推論時,較GO組學生容易產生錯誤的判斷。此外,GO組學生在進行問題推論題時能精確地表達概念之間的關係,顯示接受GO教學策略的學生能夠產生較為精緻的概念架構,且在概念的理解與應用的品質上有較佳的表現。
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    資訊科技融入之教學策略研究
    (2009) 賴奕佐; Lai,Yi-Tso
    本研究採詮釋性研究方式,探討一位國中初任生物教師運用資訊科技融入生物科教學的策略以及教學信念,並歸納影響個案教師融入教學策略的因素。 研究者針對個案教師進行課室觀察、訪談、問卷調查並蒐集相關的教學檔案,進行資料詮釋與分析。研究結果發現:個案教師對於資訊科技融入的教學信念呈現正向、有效運用的態度。認為資訊科技是教學輔助工具,可以有效率呈現資訊,節省教學時間。 融入教學的模式是以直接式的教學模式為主,具有結構化的教學流程,並利用多媒體教材清楚的呈現學習目標。而融入的教學策略包含:製作教學素材、建立個人教學資料庫、利用多媒體教材的輔助引起學習動機、輔助教師講述教學、增進學習保留以及提供多元的教學表徵,例如:示範、例子、圖式、模擬演示、預測等。 影響融入教學策略的因素包含:教師信念、學生因素、教學知識、對資訊科技設備能熟悉的使用、學校環境、課程內容與進度以及教師的工作負擔。
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    個案分析資訊科技融入傳統教室之教學-以兩位國中理化科教師為例
    (2006) 李忠義
    本研究採質性分析的方式探討兩位個案教師在傳統教室中運用資訊科技融入教學的層級,與教學策略、科技類型、教師角色之間的關係。研究者以美國蘋果電腦ACOT的研究結果為基礎,發展一套適合分析傳統教室運用資訊科技融入教學的五個層級,分別為『未使用(Non-use)』、『入門(Entry)』、『採納(Adoption)』、『適應(Adaptation)』以及『善用(Appropriation)』。另外從文獻與研究過程觀察所見,將教師運用資訊科技的策略概分為『引起動機或呈現情境』、『促使學生回顧學習內容』、『解釋原理、機制、定理及定律』、『視覺化講述過的情境』以及『檢驗學生學習成效』,分析的過程同時考慮教師運用資訊科技的類型以及教師的角色,研究結果發現: 一、融入層級為『採納』階段的葉老師: 1.資訊科技的使用主要用來播放影片與展示模擬動畫,且影片與模擬動畫較少搭配使用。 2.一個課程概念中,資訊科技只用來進行單一種策略,例如全用來『解釋原理、機制、定理及定律』或是『視覺化講述過的情境』等。 3.整體而言模擬動畫主要用來輔助『解釋原理、機制、定理及定律』以及『視覺化講述過的情境』,影片主要用來『引起動機或呈現情境』與『視覺化講述過的情境』。 4.教師角色方面,不管是展示模擬動畫或播放影片,葉老師多以教師直接講述的方式進行,亦即教師角色與科技類型無關。 二、融入層級為『適應』階段的蘇老師: 1.資訊科技的使用主要用來播放影片、展示動畫以及協助進行簡單實驗,影片與模擬動畫常搭配使用。 2.一個課程概念中會運用不同的資訊科技來達到不同的教學策略,對於相同的資訊科技也能運用於不同的策略。 3.整體而言模擬動畫主要用來『解釋原理、機制、定理及定律』,而影片類有一半以上用來『引起動機或呈現情境』。 4.整體而言蘇老師使用資訊科技有時以直接講述的方式、有時以提問引導的方式(各約一半)進行教學,亦即教師角色與科技類型無關。不過以策略而言,當蘇老師進行『引起動機或呈現情境』、『促使學生回顧學習內容』以及『檢驗學生學習成效』時,會偏向以提問引導的方式進行。 5.蘇老師運用資訊科技來輔助進行簡單的實驗時,皆以提問引導的方式進行教學。
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    探討不同教學方式對高中生學習四季概念的影響
    (2005) 何玉婷
    學生在接受教育前,往往已經根據自身的感官經驗,在心中發展一套想法解釋自然現象。然而,學生發展的先前知識,礙於本身侷限的經驗與推論,經常與科學家們所認同的科學概念有所出入,有時很難藉由教學的過程加以改變,常造成學習的困擾,阻礙學習的進行(Hashweh, 1986;Vosniadou& Brewer, 1992)。這些和科學家們所認同的科學概念相左的概念,稱為另有概念(Gilbert & Swift, 1985)。 人們發現學生的另有概念是根深蒂固,必須藉由特殊的教學策略才能加以改變(Hashweh, 1986)。文獻中常見的概念改變教學策略有異例、類比、電腦模擬、合作學習、Driver和Oldham的教學模式等。在本研究中將異例、類比、電腦模擬等教學策略設計於教師中心和學生中心的課程,以苗栗縣某國立高中四班高二第一類組選修地球科學的學生為研究對象,試圖探討不同教學方式對學生進行「四季成因課程」中的概念改變情形,以及了解不同空間能力、學習方式的學生,在學習成效的差異情況。 首先,研究者以「四季成因診斷測驗」及概念圖分析高二學生在進行課程之前具有的四季成因另有概念。並利用準實驗研究法探討「四季成因課程」對學生學習四季成因概念改變的情形。 研究獲得以下結果: 1.接受過四季成因概念改變課程的學生,其在四季成因的概念瞭解上有顯著的進步。 2.接受學生操作教學法的學生其概念圖後測成績顯著高於接受其他教學法之學生,而接受學生模擬教學法之學生其後測成績顯著高於老師模擬。在課程第二階段,「產生其他另有概念」的學生中,學生操作組的學生並未產生新的另有概念,而老師模擬組有較多學生產生新的另有概念,其中又以產生日地距離之另有概念的人數最多。 3.高空間能力之學生在概念圖前測上的得分顯著高於低空間能力的學生。且具有中或高空間能力的學生,在後測晤談的壓克力半球上繪製的太陽視運動軌跡以及診斷測驗有關於太陽視運動軌跡(第12題)的答對率會較高。 4.學習方式為練習與記誦的學生其概念圖後測成績顯著高於學習方式為遊戲與仿作的學生,而學習方式為同儕教學的學生顯著高於學習方式為協同研究、獨立研究、討論或遊戲與仿作的學生。 5.比較三種診斷工具,診斷測驗所偵測到另有概念皆較概念圖偵測到的多,因為診斷測驗本身希望能偵測到所有另有概念,所以就算是學生認為有可能造成的四季,但非四季的主要成因,仍舊可以透過診斷測驗偵測到。若學生診斷測驗前測的另有概念類型可以包含概念圖前測的另有概念類型,則診斷測驗的概念分類較接近晤談結果。若學生診斷測驗前測的另有概念類型並未包含概念圖的另有概念類型,則須斟酌診斷測驗與概念圖的分類結果才會較接近於晤談結果。