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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    多元的科學史融入課程對國中生科學本質學習的影響
    (2021) 洪俊介; Hung, Chun-Chieh
    如何提升學生科學本質已是目前科學教育中重要的一環,本研究目的為瞭解多元的科學史融入課程(以下稱研究課程)對學生科學本質觀的影響以及學生如何利用課程詮釋其科學本質觀。研究課程於一公立國中八年級六個班級中實施。採用量性與質性混合的研究方式來分析課程對於學生科學本質觀的影響。量性資料採用林陳涌(1996)提出的「了解科學本質量表(UNOS)」瞭解學生在課程進行前、後的科學本質觀及其差異。質性資料為藉由訪談深入瞭解學生對於結合科學史影片課程的想法及課程內容對於學生科學本質觀的影響。UNOS結果顯示經過研究課程後,學生在UNOS量表中科學知識的本質面向中具有顯著提升。分析學生訪談後發現,藉由教師在教學中提問引導可協助學生瞭解科學史中呈現的近代科學本質概念,也顯示科學史融入的課程能夠引起學生對於科學學習的興趣。
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    科學本質桌上遊戲之設計與成效
    (2021) 郭信嘉; Guo, Xin-Jia
    研究旨在探討科學本質桌上遊戲設計與成效,結合自製的手機程式以及自製科學本質桌上遊戲,進行為期一週兩堂課的科學本質桌上遊戲課程,讓學生擔任科學家,體驗從西元前5世紀至西元16世紀的科學發展,探討學生科學本質觀變化之研究。研究對象為臺北市某高級中學學生,共計149人進行科學本質桌上遊戲課程學習,於課程前及課程後分別進行前測、桌上遊戲教學實施以及後測,學生為同所高級中學,進行教學實驗的班級來自相同條後件下母群體之研究對象。研究對象接受科學本質桌上遊戲課程,進行前後側分析,發現其科學本質觀中「創造性」面向的學習呈現正向顯著差異,其餘「暫時性」、「經驗性」、「理論負載性」及「社會文化影響」四個面向均無顯著差異。由此可知藉由科學本質桌上遊戲課程可以增加學生科學本質觀中「創造性」面向的學習。
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    科學史及社會性科學議題融入基礎化學課程對學生科學本質理解的影響
    (2021) 簡佑庭; Jian, You-Ting
    本研究旨在探討教學者在高一基礎化學(一)課程中融入科學史及社會性科學議題後對學生科學本質理解的影響。配合課本單元順序先進行八週的科學史教學融入,採講述式教學,內容以課本提及的為主再進行額外補充;接著進行為期四週的社會性科學議題融入課程,以時事「無核家園」為題探討太陽能取代核能的可能性,以修正式學習環教學,搭配小組討論、角色扮演、辯論和發表。研究對象為新北市某公立高中一年級學生,共三個班,有效樣本共97位。研究工具使用VOSTS9問卷,依序在學期初、科學史教學介入後及社會性科學議題教學介入後進行三次施測,並以McNemar卡方分析處理數據;社會性科學議題教學介入後會另請學生填寫關於主觀性、經驗性及暫時性的學習單,依其內容評定科學本質理解之觀點。研究結果顯示高中生的科學本質在「科學知識的特性」項目多數持有理性觀點,「假說、理論與定律」項目持有理性觀點的人數最少。科學史教學後,學生在「科學方法」與「發明假設」這兩項科學本質理解有顯著提升。社會性科學議題教學後,學生在「領域間的調和性」及「分類系統」這兩項科學本質理解有顯著下降;「主觀性」及「經驗性」僅不到三成的人具有理性觀點。研究最後對科學史及社會性科學議題融入教學和評量方法提出建議與改善,期許對未來科學本質理解提升的相關研究有所貢獻。
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    以科學史歷程短文教材設計之家庭聯絡本對八年級學生科學本質的影響
    (2013) 陳琼輝
    本研究的目的,在將科學史歷程短文融入學生家庭聯絡簿,藉由學生每日閱讀科學聯絡簿內的文章,與針對科學歷程短文提出的科學本質反思問題提問,進行科學寫作的回答,期盼能提升學生的科學本質觀。並提出研究者自行編寫之科學歷程短文教材及其寫作設計背景與寫作手法,盼能對後續科學史教材設計提出新的看法。 本研究選取台北市某兩國中各一班共61名學生參與本研究的聯絡本閱讀介入的研究。採用質量並重的方式收集資料,利用林陳涌(1996)「了解科學本質量表」(UNOS),在一百零一學年度下學期的學期前後進行測驗,並依據學生在科學聯絡簿上進行科學寫作的回答情形,輔助前後測t考驗的差異結果分析。 研究結果顯示,學生在接受科學聯絡簿融入每日科學閱讀與寫作之後,科學本質的提升效果非常顯著(t=-6.75)。而女生在UNOS的分數提升程度大於男生,但是未達顯著水準(P=0.126 > 0.05)。高成就組學生的科學本質觀點的提升程度,是明顯大於低成就組學生(P=0.041< 0.05)。 本研究最後提出有別於科學本質明示教學的方法,利用聯絡本這一種類似課外讀物的閱讀材料,建立學生每日的閱讀與寫作的習慣,透過科學歷程短文與科學本質反思問題寫作,能夠有效提升學生的科學本質觀。並列出本科學聯絡簿的各種使用方法與建議,期許能對學生科學本質的提升有所貢獻。
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    從科學史中理論模型的發展暨認知學心智模式探討化學概念的理解-層析理論的模型化案例
    (2005) 吳明珠; Wu, Ming-Chu
    模型是一種想法、一個物件、事件、歷程或一個系統的表徵。模型化﹙modeling﹚試圖將「不明確」或「沒有看過」的事物與想法呈現,因此模型蘊含「本源」(source)與「標的」(target)兩個領域。模型化是一種轉換的歷程;在嘗試轉換的程序中,注意力被切換、轉移至特定的意義領域而呈現躍進(leaping)的狀態,因而容易產生創造性的想法,因此模型化(modeling)是一種創造性有意義學習過程。 層析法(chromatography)是物質科學中最常用的分離技術之一,因此是儀器分析課程中十分重要的一部分。層析法的分離作用源自被分離物質和分離系統間的集體現象,涉及分子間作用力、分子的動態分布等概念;相關研究顯示層析技術作用原理的概念理解對大部分學生是複雜和有困難的。 本研究分成三個階段。第一階段,從科學史的角度輔以文獻探討的方式,確認出層析理論發展的五個理論模型-過濾模型、吸附模型、板理論模型、速率模型以及效化熱力學模型。 第二階段,以孔恩的科學革命、拉卡托斯的研究綱領和勞丹的研究傳統等三種科學哲學觀分析層析理論模型的發展,瞭解模型是如何取代。研究結果顯示層析理論的發展是從因果解釋模型如過濾、吸附等分離作用模型發展為兩相間分配板理論模型,隨機分配的速率模型及合併動力學、熱力學形成的最適化模型。理論發展過程中,遭遇必須解決如:成分完全分離、動相的限制、靜相的限制等概念性問題時新理論模型才會出現。新理論模型並促進新的層析儀器的類型的設計和應用,使得分離的一些經驗問題得以解決。因此層析理論模型的發展並非完全累積的,而是聯合、分化和改變的演化歷程,本研究認為層析理論的發展較符合勞丹的科學發展理論。 本研究的第三階段主要探討學習者對於模型的認識表徵(「模型表徵類別」)與層析單元教學以前之相關化學先備能力對於層析單元學習成效與層析模型建構之影響。受試學生是台北某私立技術學院專科部化工科,選修『儀器分析』課程的64位四年級學生(年齡19-21歲),該課程在實驗期間,由研究者利用透過科學史分析所發展出來的模型化導向教學模式(modeling approach teaching)進行層析單元的教學。研究者首先利用根據Grosslight等人(1991)對於模型認識之相關研究結果所自行發展的「學生模型表徵問卷」將受試學生分為「構念-理論」、「構念-空間」、「實體-理論」以及「實體-空間」等四種模型表徵類別後,分別在層析單元教學前與教學後,探討受試者「模型表徵類別」與「化學先備能力」對於層析模型之建構與層析單元成就之影響。 第三階段的主要研究發現為(1)受試學生對於模型之表徵類別與化學先備能力均顯著影響其層析單元之學習成就;(2) 受試學生對於模型之表徵類別與化學先備能力對層析單元之學習成就影響無顯著交互作用;(3)受試學生在層析單元教學前,選擇吸附理論模型為適當層析模型者顯著多於另外三種層析模型;(4) 受試學生在層析單元教學後,選擇隨機的兩相分配速率理論模型為適當層析模型者顯著多於另外三種層析模型;(5)受試者「模型表徵類別」與「先備能力」對於教學前、後之層析模型建構均無顯著影響。由以上(3)、(4)發現,可以推論學生的層析模型建構大致符合科學史發展,也符合教學之進度。然而在單元教學後實際要求受試者解釋層析特例時,發現雖然大部分學生在認知上選擇隨機的兩相分配速率模型為最適當的層析模型,然而在解釋層析特例時,卻大都採過濾模型。