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
11 results
Search Results
Item 發展地球科學日月地關係之動畫輔助評量(2012) 羅文鑫; Wen-Hsin Lo本研究之目的在發展動畫輔助評量，來降低學生答題時非必要之外在認知負荷，此多餘認知負荷與評量目標無關，但可能導致學生解題錯誤，進而影響作答表現。本研究評量內容為國中自然科之地球科學天文月相單元，受試對象為105名九年級學生，其中49名分配到動畫輔助評量組，另外56名為圖文評量組。在評量信度方面，動畫輔助評量的信度為0.6，圖文評量信度為0.5。此外，本研究也試圖分析空間能力及作答成績間的關連性。 研究結果發現，動畫輔助評量組學生的表現顯著高於圖文評量組，且在解題過程有較低的認知負荷；另外，學生對於動畫輔助評量的接受程度亦較圖文評量高。除此之外，學生的空間能力與評量表現有某種程度相關，動畫輔助評量對高空間能力組的學生較低空間能力組有助益，但低空間能力組的學生則未達顯著。因此，在未來的研究上，動畫輔助評量的設計應更仔細考慮學生個體的空間能力差異。Item 發展以動畫為主的月相盈虧課程並探討學生的空間能力對學習成效與認知負荷的影響(2012) 曾冠雲; Tseng, Kuan-Yun由於概念涉及的時間、空間、日月地的相對關係過於抽象而難以理解，月相盈虧成因是國中學生常感到困難的一個單元。本研究希望發展一套以月相盈虧成因概念為主題的動畫教材輔助國中學生學習。研究者將參考Mayer（2003）與Sweller（2008）的認知負荷理論，開發「月相盈虧成因的多媒體動畫教材」。本研究的主要目的有二：(1)探討增加動畫的呈現，是否比圖文教材更能幫助國中學生減少學習的認知負荷，有效提升月相盈虧成因概念學習成效；(2)探討空間能力、認知負荷、以及國中學生運用不同教材學習月相概念學習成效間的關聯。 本研究以中區某公立國中九年級學生為研究對象，有效樣本共98位學生。學生接受空間能力測驗後，隨機分成動畫圖文組與圖文組，使用多媒體月相盈虧概念教材進行學習。課程結束之後接受月相盈虧成因學習成效測驗、認知負荷量表。資料分析方法使用獨立樣本平均數考驗（t-test, independent samples）與變異數分析法（ANOVA）。 研究結果如下：（1）動畫圖文組與圖文組在學習成效表現上無顯著差異；（2）認知負荷與學習成效呈現負相關（r=-.298, p<.01），空間能力與學習成效正相關（r=.471, p<.01）；（3）高空間能力的學習者無論使用動畫圖文教材或圖文教材，學習成效皆顯著優於低空間能力的學習者（F(3,50)=10.458, p=.000, f=0.616）；（4）高空間能力的學習者無論使用動畫圖文教材或圖文教材，與低空間能力的學習者的認知負荷沒有顯著差異（F(3,50)=2.56, p=.065, f=0.361）；（5）高空間能力學習者的教材效果顯著優於低空間能力的學習者（F(3,50)=9.985, p=.000, f=0.606）。Item 探討自我解釋對四年級學生閱讀不同表徵之學習教材的影響-以國小「繁殖」概念為例(2006) 覃湘晴摘 要 許多的研究均指出自我解釋有助於學習(Chi et al., 1989, 1991, 1994)，因此有些學者發現圖表或圖解具有促進自我解釋的功效( Ainsworth& Loizou, 2003; Cox, 1999)，但亦有學者持相反意見(Wilkin, 1997)；再者在教材中加入了輔助的圖表或圖解後，是否對學習者產生過多的認知負荷而不利學習亦是研究者想探討的問題；因此本研究以自我解釋的方式閱讀不同表徵的教材，以探討各組的學習表現、自我解釋數量、自我解釋類型的數量分佈、自我解釋的型態、在閱讀時所感知到的認知負荷並探知各組概念改變的情形及對自我解釋的態度。 研究對象為國小四年級中等程度的學生32名，隨機、平均分配至文組、格文組、圖文組、圖格文組共四組進行研究。閱讀過程中以自我解釋的方式學習，並於前測、後測結束後晤談以瞭解受試者的迷思概念及概念改變情形。研究結果如下： 1.各組學習表現：以圖文組表現最佳，之後依序為圖格文組、格文組、文組。 2.自我解釋數量：圖文組自我解釋量為數最多，再來是圖格文組、格文組、文組，且學習表現和自我解釋數量為顯著正相關。 3.自我解釋類型分佈：含有圖片的組別在「情境精緻的自我解釋」比無圖片的組別來得多；含有表格的組別在「講述摘要或大意的自我解釋」比無表格之組別來得多。 4.自我解釋的型態：格文組、圖文組各有5類，圖格文組有6類，其中的共同點為：若受試者有交互參看不同表徵而自我解釋者，在學習表現及自我解釋數量上會表現得較好。 5.各組的認知負荷：圖文組的認知負荷最低，文組的認知負荷最高，且認知負荷和學習表現為顯著負相關。 6.迷思概念與概念改變的情形：在動物和植物的繁殖概念中共同迷思概念為「學生易將繁殖和生長混淆」，且迷思概念主要成因為動、植物之外形、字義上的錯誤學習、日常生活經驗、直覺式的判斷；在概念改變方面，受試者較難產生概念改變的亦為上述這些成因之下的迷思概念。 7.對自我解釋的態度：圖文組和圖格文組「對自我解釋的接納度」及「自我解釋的學習功效」有較高的正向支持率，反之格文組、文組則無。Item 探討國中力與壓力單元之科學圖像表徵種類與學生閱讀理解行為及表現(2015) 童士奇; Tung, Shih-Chi本研究的目的旨在分析現行國中自然與生活科技教科書(力與壓力單元)中的科學圖像表徵種類，及探討科學圖像表徵種類、性別差異、科學認識觀與科學圖像表徵閱讀理解之關係。本研究以已學過此單元之國九學生為研究對象，並使用科學圖像表徵理解問卷、科學認識觀問卷來探討學生對科學圖像表徵之閱讀理解情形。 研究結果發現：(1)科學圖像表徵種類，在功能形式與內容形式方面，分別以表徵圖及景物圖為主；(2)在理解不同種類的科學圖像表徵時，學生對「組織/資料圖」及「表徵/理論模式圖」的閱讀行為及理解的表現是較差的，而「解釋/概念圖」及「表徵/景物圖」的閱讀行為及理解的表現是較好的，故閱讀所需時間、認知負荷及理解表現是相關的；(3)閱讀「組織/資料圖」、「表徵/景物圖」及「表徵/多元表徵圖」的閱讀行為具在性別差異；(4)學生的科學認識觀與閱讀「表徵/關係圖」、「表徵/理論模式圖」、「組織/資料圖」、「解釋/概念圖」、「表徵/概念圖」、「表徵/景物圖」、「表徵/多元表徵圖」時之行為與表現有相關。 關鍵字：圖像種類、圖像閱讀、認知負荷、科學認識觀、性別差異Item 利用可攜式腦波儀觀察不同難度下的認知負荷(2017) 簡宗信; Chien, Tsung-Hsin在學習的歷程中，學習者在對所感知的資訊及內容進行思考或整合時，皆須透過「工作記憶區」來處理，但是，工作記憶有容量的限制，因此，如果教材內容或學習步驟等超過學習者的工作記憶容量，便容易造成工作記憶負荷增加，有損了學習者的理解及學習的能力，影響他們順利解決問題，Sweller 將這種加諸在學習者認知系統上的負荷稱之為「認知負荷」。 在課堂中若教師能隨時了解學生認知負荷的狀況，注意學生是否處於極高的認知負荷，或已經認知超載，便能「立即」調整教學內容與速度，協助學生學習。為了注重「即時性」及價格、方便性等，「可攜式腦波儀」最具有硬體上的優勢。 由於「可攜式腦波儀」主要硬體部件已設計完成，發展相應的「演算法」來有效地預測「難度」為現階段的重要目標。本研究以20位大學學生為研究對象，並利用四個難度的數學乘法心算作為試題來進行測驗。為了考量可攜式腦波儀電極貼片的限制，黏貼位置選擇以前額葉及前額葉的左、右側共三點來觀察。另外，參考過去文獻指出額葉區的θ波與工作記憶的關係，因此，為評估受試者感受到的認知負荷，本研究初步以「θ腦波」為演算基礎來分析其與試題難度間的相關性。 研究結果如下：貼在前額葉及前額葉左、右側的數據皆呈高度相關，表示整體的預測力很高，尤其是前額葉右側的位置，相關性最高，預測力約達67%，表示某種程度上我們可以利用額葉區的θ波來預測學習者在學習歷程中感受到的負荷。Item 結合不同學習策略的工作例對理解幾何證明之影響研究(2012) 李健恆; Lei, Kin Hang幾何證明是發展數學思維和學習演繹推理的重要工具，卻也是學生數學學習的難點之一。工作例是展示數學思維的基本方式，因此尋找合適的學習策略結合工作例來理解幾何證明的內容是值得探討的議題。我們以平行線截比例線段證明做為工作例的內容，在電腦環境下閱讀相關證明後，配合練習或後設認知問題所形成的閱讀學習模組，以檢驗對學生理解幾何證明的影響。本研究選取254位尚未學習幾何演繹證明的八年級學生，使用理解測驗問卷和認知負荷感受量表，分別檢測學生能否理解相關的內容和其學習成效的保留情況，以及學生的認知負荷感受。從學生回答問題的策略檔案中，進一步分析學生的學習過程與理解幾何證明之間的關係。研究結果顯示，使用類似結構的練習策略有助於學生在當下的理解，但卻容易受工作例所產生的原型影響，僅使用模仿改編策略來回答問題；回答後設認知問題對學生來說是較困難的學習任務，但卻能反映學生真正的理解程度且產生較好的保留成效。因此，後設認知問題可以作為幫助學生反思的理想工具，適當搭配練習題的優點相信能有助於學生理解幾何演繹證明的內容。Item 中學生平行線概念認知結構之研究(2007) 張敬楷; Chang Ching kai本研究目的在分析中學生對於平行線的概念結構和推理形式，並根據認知負荷理論設計平行線單元的教學活動，探討是否能提升中學生的推理能力。 研究過程主要分成兩個階段，第一階段先以深度訪談方式分析五位個案(五年級及七到十年級各一位)平行線概念的認知結構，再以問卷施測方式分析88位八年級學生平行線認知類型及推理方式。第二階段根據認知負荷理論，設計平行線單元的教學活動，分別以教學策略(局部推理)以及資訊融入教學(引入動態幾何軟體)為變因的四種不同的教學環境，探討中學生的推理層次的變化和認知負荷量。 主要研究結果如下： 1.五位個案對平行線的概念心像中，心智圖像以圖形為主，生活實物為輔；概念屬性包括截角性質等幾何性質。五年級和七年級兩位個案的概念定義是由描述概念心像所產生，譬如兩直線不相交。八到十年級三位個案的概念定義為兩直線共垂直一條線。 2.四組實驗教學的學生在教學實驗前主要以直覺辨識處理平行線推理問題，少數學生會嘗試利用特殊例去做推導。實驗教學後部分學生可以使用邏輯演繹的方式來推理。 3. 實驗教學後發現，局部推理可激發學生嘗試運用邏輯演繹作推理，但因局部推理缺乏完整的推理架構，而造成學生推理完整性的困難。動態幾何軟體能提示學生運用邏輯推理，部份學生可以將推理層次發展較完備的形式演繹。四組中，以動態幾何環境下的局部推理組學生的概念層次提升最明顯。Item 橢圓概念教學影片不同的呈現方式對學生的學習成效與認知負荷感受之影響研究(2019) 莊濬豪; Chuang, Chun-Hao隨著科技的發展，網路上有大量的多媒體教學影片，數位學習（e-Learning）已逐漸成為重要的學習管道，綜觀過去的研究，多媒體學習認知理論與認知負荷理論廣泛應用於數位教材的設計上，然而教學者手勢與動畫在數位教材中所扮演的角色仍有待進一步探究，本研究以數學學科本質、科技特色、認知結構、研究工具這四個面向探討橢圓概念教學影片是否包含教學者手勢與／或動態繪圖對學生的學習成效與認知負荷感受的影響，並以學生特質的觀點進一步探討此影響是否因學生的學習準備度（高學習成就、低學習成就）或認知風格（視覺型、語文型、混和型）而有所不同。本研究採準實驗研究法，並由研究結果建立以下假說：一、教學者手勢對學習成效的影響與所學的內容或學生的學習準備度有關（如後測試題第3題、第4題）。二、動態繪圖有助於建立學生概念結構中的心智圖像，強化表徵之間的動態連結，並促進遷移題的表現（如後測試題第5-1題）。三、高學習成就的學生其認知負荷感受顯著低於低學習成就的學生。Item 重複組合不同文本呈現方式對學生學習表現與認知負荷影響之研究(2015) 陳佩德; Chen, Pei-De重複組合是一個困難且複雜的單元，如何幫助學生降低其認知負荷並達到學習成效是一個重要的議題。本研究目的在探討透過不同文本呈現方式對學生的學習表現與認知負荷的影響。 實驗一主要是探討重複組合示例分段與否對學生在學習表現和認知負荷的影響。研究對象為206位公立高中高一學生，並隨機指派版本（分段版本、未分段版本）。主要研究結果為分段的呈現有助於提升低程度和未預習的學生其學習表現，且會提升一般學生的閱讀意願。 實驗二主要是探討重複組合示例公式呈現順序對學生在學習表現和認知負荷的影響。研究對象為193位公立高中高一學生，並隨機指派版本（先呈現例子版本、先呈現公式版本）。主要研究結果為公式的呈現順序對學生的學習表現無顯著影響，但先呈現例子版本能有效降低學生的認知負荷。 實驗三主要是探討重複組合示例表徵呈現順序對學生在學習表現和認知負荷的影響。研究對象為202位公立高中高一學生，並隨機指派版本（先呈現語意表徵版本、先呈現代數表徵版本）。主要研究結果為先呈現語意表徵有助於提升低程度和未預習的學生其學習表現，且有效提升一般學生的閱讀意願，但也增加了認知負荷。 學生在閱讀不同版本情況下，學習表現和認知負荷的關連，主要研究結果如下：(1) 分段和先呈現語意表徵版本，學習表現和認知負荷幾乎沒有關連；(2) 未分段版本，學習表現越好的學生，認知負荷越低；(3) 先呈現例子版本，學生的閱讀意願、投入努力和學習表現關連甚小；(4) 先呈現公式版本，低程度和未預習的學生，學習表現越好認知負荷越低；(5) 先呈現代數表徵版本，未預習的學生的信心水準可反應其學習表現。Item 逐步引導注意力之多媒體教學設計對圓切線性質學習之成效研究(台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2016-10-??) 陳明璋; 李俊儀; 李健恆; 楊晨意; Ming-Jang Chen; Chun-Yi Lee; Kin Hang Lei; Chen-Yi Yang本研究旨在探討逐步引導注意力的多媒體教學設計對國中生數學學習的影響，並選取了資訊量較複雜的幾何之圓切線性質概念為教學內容，藉著適當引導學生注意圖形的重要元素，使資訊在工作記憶區能與先備知識進行有效的整合。本研究的參與者是116位新竹縣某國中來自四個班級的八年級學生，採二因子準實驗設計以探究不同的教學設計（高元素互動 vs 低元素互動）與不同的學習成就（高 vs 低）對國中生在圓切線性質學習之影響。研究結果發現使用低元素互動教材學習的學生，後測及延後測均有較好的表現，學習效率及投入都達到較高效能的水平。高學習成就的學生如預期般表現優於低學習成就的學生，說明在擁有穩固先備知識的基礎下，逐步引導注意力的設計讓被接收的資訊作更有效的整合。因此，元素互動量在教學多媒體設計中是重要的考量因素之一，其對數學教學設計與學習的遷移及保留效果值得在未來進行更深入的的探討。