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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Item 利用原子力顯微術探討環境溫度與溼度對單層石墨烯表面吸附性質的影響(2025) 鄭名媛; Zheng, Ming-Yuan在本實驗中，我們探討了溫度和相對濕度對二氧化矽探針在單層石墨烯（Single Layer Graphene, SLG）表面吸附力的影響，並比較針尖為四面體形狀的探針與球型探針在吸附力量測中的穩定性。實驗中，我們利用變溫系統調整樣品與探針的溫度，並使用濕度控制系統調整相對濕度，確保環境參數穩定可控。並透過原子力顯微鏡（Atomic Force Microscopy, AFM）量測，我們觀察到四面體探針的吸附力數據波動顯著且無明確趨勢，而球型探針則呈現穩定且一致的吸附力結果，這是因為球型探針與樣品的接觸面較大所導致。此外，隨溫度從室溫上升至 100°C時，因毛細水橋中的水分子會隨著溫度升高而逐漸蒸發，導致吸附力逐漸減小；而當溫度超過 125°C 時，環境溫度已超過水的沸點，使水橋無法穩定存在，因此吸附力趨於穩定。再者，當相對濕度增加時，有利於水橋形成，使毛細力增強，導致吸附力顯著增大。我們的研究結果揭示了單層石墨烯與二氧化矽探針間的吸附力在不同溫度和濕度條件下的變化特性，這些結果未來可能可以應用於微機電系統（MEMS）和奈米機電系統（NEMS）的性能優化。Item 不同的夏季降雨型態對於極端時雨量與大氣溫度對應關係的影響(2022) 朱建穎; Chu, Chien Ying全球暖化使得溫度上升，大氣溫度變化可能對於極端降雨型態與特性有所影響，許多前人指出全球暖化可能會改變極端降雨的頻率、降雨強度以及延時長短，從熱力學的克勞修斯-克拉佩龍關係式，可以推測當氣溫在上升1度時，大氣的飽和水氣壓會上升大約7%，所以許多過去的研究認為，由於水氣增加，極端降雨強度也會以相似比例增加，比較不像平均降雨的變化會直接受到平均環流變化的影響。但是過去研究發現，當氣溫上升到較高的氣溫度時，雖然大氣中的水氣壓隨溫度上升的速度變化不大，但是極端降雨隨溫度上升速率變成克勞修斯-克拉佩龍關係的兩倍或更多。不過當氣溫或是露點溫度上升至25度至26度以上時，隨著氣溫或露點溫度升高，極端降雨強度反而下降。以臺灣測站資料進行類似分析，並針對夏季降雨型態做分類後，可以發現在上述大氣背景氣溫與極端降雨強度關係中，在高溫所得到的負斜率關係多半是由於午後雷陣雨以及其他未歸類的降雨型態為主，這兩種降雨型態往往伴隨的日均溫度較高，但降雨強度較其他降雨型態弱，導致負斜率的發生。從降雨事件分析，極端降雨強度在降雨延時變短時也會隨之減弱。而露點溫度–極端降雨強度關係中，負斜率的露點溫度主要是由颱風與其他未歸類的降雨型態為主，屬於午後降雨型態的極端降雨所伴隨的露點溫度反而較低。在結合降雨事件延時做分析後，目前我們可推斷，午後降雨型態在負斜率的露點溫度–極端降雨強度關係中，極端降雨強度隨著露點溫度反而增加，降雨事件的延時也增加，從物理的角度來看，午後降雨是往往是局部區域的對流性降雨，小尺度對流系統降雨的延時卻較長，代表不只是大氣的溫度高，而且水氣也較為充足，因此露點較高；然而在颱風降雨型態下，較強的極端降雨強度往往伴隨較低的露點溫度，是因為當颱風降雨較強時，往往是屬於較長降雨延時的事件，整體環境溫度隨著持續降雨而降低，使露點溫度較短延時的颱風外圍雨帶的露點溫度低，對於上述負斜率有較大的貢獻。Item 台灣三種草蜥之溫度生理及海拔分布之關係(2008) 黃淑萍; Shu-Ping Huang生物的地理分布範圍可能受到其地理屏障、生物性交互作用 (例如：競爭、寄生、疾病等) 以及非生物環境適合性 (environmental suitability) (例如溫度、溼度、光線因子等) 的共同影響。雖然環境因子是影響生物地理分布的重要因素，其和生物性因子的相對影響程度卻不容易釐清。深入了解那些環境因子影響野生動物的地理分布範圍以及其影響的機制不僅是生態學及演化生物學的重要議題，在我們未來評估環境變遷對其地理分布的衝擊以及對其經營管理也有重要參考價值。 本研究以三種分布在台灣不同海拔範圍的草蜥屬蜥蜴為題，探討環境因子對其海拔區隔分布所扮演的角色。牠們分別是雪山草蜥 (T. hsuehshanensis，海拔分布 > 1800m) 、台灣草蜥 (T. formosanus，海拔分布< 1500m) (後改名為翠斑草蜥，T. viridipunctatus) 以及蓬萊草蜥 (T. stejnegeri，海拔分布 < 1000m) 。本研究分成兩部分 : 在第一部分，我推測環境溫度可能是造成這些草蜥海拔區隔分布的重要因子。我測量這三種草蜥的高溫耐受度、低溫耐受度及衝刺速度等與生存相關的重要生理特徵，以了解牠們對溫度的耐受範圍以及其具備優良運動表現時的體溫範圍。經由比較物種間生理特徵的差異性以及對照高、低海拔地區野外環境的溫度範圍，我進一步推測環境溫度對這些草蜥的海拔分布範圍的影響程度，這部分研究將分別於第一章至第三章介紹。在第二部分，我針對雪山草蜥進行移地圈養實驗，將其圈養在低海拔地區野外環境下，觀察其生存及生長情形，以推測環境因子對其海拔分布的影響程度，這將於第四章介紹。 在第一章，我研究雪山草蜥對高溫的耐受能力是否是造成其無法分布於低海拔環境的主要生理限制因子。我測量牠的臨界高溫值 (critical thermal maximum) 以及其在三種溫度處理下三個月的存活率。台灣草蜥及蓬萊草蜥則為作為對照組。這三種處理分別為為極高溫組、高溫組及低溫組。其中，極高溫處理及高溫處理是分別將其每日最高溫度設定為低海拔地區夏季時的歷史極高溫以及每日高溫的平均值，日夜溫度變動範圍則設為7-10oC，而低溫處理則設定為相當於高海拔地區的夏季氣溫。結果顯示： (一) 雪山草蜥的臨界高溫值高於低海拔地區的歷史高溫，並且與另兩種草蜥的臨界高溫值沒有顯著差異，(二) 雪山草蜥能在極高溫處理及高溫處理下存活，且其存活率與另兩種草蜥的存活率沒有顯著差異。因此，雪山草蜥不但能短暫忍受低海拔地區所出現的夏季高溫，也能至少存活3個月。我由此推論雪山草蜥對高溫的耐受能力應該不是限制其分布於高海拔地區的生理特徵。 在第二章，我研究台灣草蜥及蓬萊草蜥對低溫的耐受能力是否為造成其無法分布於高海拔地區的主要原因。我測量牠們的臨界低溫值 (critical thermal minimum)以及其在四種恆定低溫 (2 oC、5 oC、10 oC及 15oC) 處理下三個月的存活率。雪山草蜥則作為對照組。結果顯示： (一) 這三種草蜥的臨界低溫值與牠們海拔分布上界呈現正相關，(二) 台灣草蜥及蓬萊草蜥在5oC 處理下仍能有合理的存活率，而5oC相當於高海拔地區冬季時地底50公分深度的溫度。我由上述結果推論台灣草蜥及蓬萊草蜥對低溫的耐受能力應該不是影響牠們現有海拔分布範圍的生理特徵。 在第三章，我測量雪山草蜥的運動表現對溫度的敏感度 (thermal sensitivity) ，以研究其運動表現能力是否在低海拔的氣溫下會受到抑制，進而不利於生存在低海拔地區。我測量其衝刺速度以評估其運動表現能力，實驗蜥蜴分別先以兩種溫度馴養兩週後，再測量其於九種體溫下的衝刺速度。台灣草蜥則作為對照組。結果顯示： (一) 雪山草蜥在低海拔地區的溫度範圍下仍能維持優良的衝刺速度，(二) 當這兩種蜥蜴的體溫落在低海拔地區的氣溫範圍內時，台灣草蜥的衝刺速度顯著大於雪山草蜥的衝刺速度，(三) 這兩種蜥蜴的衝刺速度對溫度的敏感度沒有顯著差異，所以生存在不同海拔的溫度環境下並未驅使牠們的溫度生理產生分化；以及 (四) 馴化溫度處理對這兩種蜥蜴衝刺速度的表現沒有顯著影響。基於上述結果，我認為雪山草蜥的衝刺速度也不是限制其分布在高海拔地區的主要因素。 在第四章，我將雪山草蜥自高海拔地區移至台北市立動物園，並圈養在戶外的圈養場內為期一年。在實驗期間，我供給其足夠飲水、食物及遮蔽物，並隔絕或移除其潛在的天敵。我每週測量及記錄其生存率、體重變化及健康情形。台灣草蜥則作為對照組。結果顯示： (一) 雪山草蜥在6個月內能維持合理的存活率，並且其與台灣草蜥的存活率沒有顯著差異，(二)雪山草蜥在第9個月及第12個月時的存活率分別僅剩下 41.9% 及19.3%，其值顯著低於台灣草蜥同時期的存活率 (80.6 %)，(三) 雪山草蜥在夏季的生長狀況良好，體重有增加現象。然而，其在冬季時無法成功蛻皮，並且有些個體有腳趾潰爛及眼疾等現象。相較之下，台灣草蜥則在冬季未顯現蛻皮跡象，具有上述不健康狀況的個體數量顯著較少。基於上述這些結果，我認為低海拔地區應該對雪山草蜥的生存不利，並且其冬季的環境因子極可能扮演重要角色。但由於這個實驗僅維持一年，仍需做更深入一歩的研究才能證實這項推測。 综言之，低溫耐受度及高溫耐受度應該不是限制三種草蜥海拔區隔的主要因素。對雪山草蜥而言，低海拔環境溫度對其運動表現並未產生抑制效應，所以溫度因子並未透過這幾項生理特徵影響牠們的海拔分布，未來若能檢測其他重要的生理特徵將更能釐清溫度因子對這三種草蜥海拔分布的影響程度。雪山草蜥在低海拔地區野外圈養場的存活狀況不佳，這可能與低海拔地區的氣候因素及微生物因素有關，這項推測仍需進一步研究證實。Item 赤尾青竹絲之族群生態學研究(2006) 林華慶; Hua-Ching Lin中文摘要 生物個體在生殖、成長與棲息地選擇方面的差異是導致它們擁有不同適合度（fitness）的重要原因，同時也是天擇作用於物種或是族群的原動力之一。赤尾青竹絲（Trimeresurus s. stejnegeri）是台灣常見的樹棲性蝮蛇，夜行性，採定點埋伏捕食策略；具有明顯的性別體型二型性（sexual-size dimorphism，SSD），雌蛇體型較大。本論文以赤尾青竹絲為對象，研究其族群生態、生活史特性與微棲地選擇，內容共分為三章。 第一章與第二章是我藉由對苗栗縣造橋鄉平興村的野外赤尾青竹絲族群，以重複捕取（mark-recapture）的方法獲得長達9年以上的群體研究（demography）資料，據以估算赤尾青竹絲的存活率，並探討此一族群的雄蛇明顯多於雌蛇的原因；此外我也研究赤尾青竹絲的生長，並探討其性別體型二型性的形成原因。第三章則是研究植被遮蔽（vegetation cover）、獵物可及性（prey availability）與環境溫度對於赤尾青竹絲選擇日間停棲地點(diurnal retreat site)的影響性，為了避免野外眾多環境因子交互影響又常難以釐清，此部分研究在戶外網室中進行。 在第一章中，我從1996年5月至2005年8月期間共計標放577隻赤尾青竹絲，所有的捕取資料共計2095隻次。以Jolly-Seber模式估算的結果，整體族群的平均存活率為0.72；尚未性成熟的個體（immature）其平均存活率為0.62，顯著較性成熟後的成蛇存活率（0.73）為低，但年輕成蛇與年長成蛇的存活率則無顯著差異。族群內雄蛇與雌蛇隻數的平均比值為2.51（雄蛇/雌蛇），而且雄蛇顯著多於雌蛇的現象持續存在於研究中的每個半年期間（以雌蛇的生殖期前、後為區分）。惟在不同的生活史階段，新生幼蛇（newborn）與尚未性成熟的亞成蛇（juvenile），其性別比均未偏離1：1；但在性成熟後，雄性成蛇顯著多於雌性成蛇，而且隨著體長或年齡的增長，雄蛇多於雌蛇的趨勢更加顯著。比較不同性別之存活率，性成熟前，雄蛇與雌蛇之平均存活率並無顯著差異（雄蛇為0.62，雌蛇為0.63）；惟性成熟後，雌蛇的平均存活率（0.65）顯著低於雄蛇（0.75），而兩性間的捕取率並無顯著差異（雄蛇為0.65，雌蛇為0.61）。從研究結果推測，雌性赤尾青竹絲在性成熟後，因為較高的生殖成本（cost of reproduction）而導致其存活率較雄蛇低，同時也導致此一族群的雄性成蛇數量顯著多於雌性。 在第二章中，我分析造橋赤尾青竹絲的生長模式、估測其年齡結構，並比較性別間的差異。性成熟前，赤尾青竹絲的平均吻肛長（SVL）與體重並未有性別間的差異；性成熟後，雌蛇的體重顯著大於雄蛇。不同生活史階段的群體間，新生幼蛇的吻肛長（SVL）與體重並未有性別間的差異；但在亞成蛇階段，雌蛇的吻肛長與體重均顯著大於雄蛇，且此差異性同樣出現於年輕成蛇與年長成蛇階段，顯示赤尾青竹絲的性別體型二型性是從亞成蛇階段開始發生。此外，性成熟前雌蛇的生長速率（0.28 mm/day）明顯高於雄蛇（0.19 mm/day），性成熟後二者則無顯著差異。雌蛇較雄蛇更早性成熟，雄蛇達到性成熟體長所需的平均時間為2.6年，雌蛇僅需1.9年；而年齡結構也有顯著的性別間差異，雌性赤尾青竹絲的平均年齡（4.0）顯著低於雄蛇（5.2），5歲以及5歲以上的雄蛇佔所有雄性個體的36.8 %，而同樣年齡層的雌蛇僅佔11.9 %。赤尾青竹絲的性別體型二型性肇因於雌蛇在性成熟前的快速生長，以及在性成熟之後以與雄蛇相近的速率持續生長；這可能是因為赤尾青竹絲面臨雌性成蛇較低的存活率與較短的壽命，而演化出快速生長與快速生殖以獲得較高生殖成功（reproductive success）的生存策略；而雌、雄蛇間的存活率差異導致年長雌蛇的數量較少，也使得所有雌性成蛇的平均吻肛長並未大於雄性成蛇，致使性別間實際存在的體長二型性未能顯現。 第三章，我藉由操控植栽排列的疏密程度與距離食物資源遠近，以及記錄環境溫度變化的情況下，研究植被遮蔽、獵物可及性以及溫度對赤尾青竹絲選擇日間停棲地點的影響性。結果發現，溫度是影響赤尾青竹絲選擇日間停棲地點的最重要因子，赤尾青竹絲於日間停棲在植栽上的高度明顯受到環境溫度的影響，當環境溫度較高時，牠們趨向停棲於溫度較低的植被下層。赤尾青竹絲對不同植被遮蔽程度的選擇也同樣受到溫度的影響，當環境溫度高於25C時，赤尾青竹絲趨向停棲於溫度較低的植被較密處；當環境溫度低於25C時，除了完全不選擇去除所有葉片而最為稀疏的植被結構外，赤尾青竹絲對於植被的疏密程度並未有明顯偏好。其日間停棲地點在不同時間與不同季節的變異，應該是為了滿足體溫調節需求所作的調整。Item 台灣龜殼花屬蛇類不同溫度下之行為表現(2008) 金磊; Lay Chin溫度會影響外溫動物的行為表現，其優劣常和溫度成鐘形的關係，即在特定溫度時行為表現最佳，太低或太高的溫度則表現變差。高海拔的動物常處在低溫的環境，台灣三種龜殼花屬(Trimeresurus)蛇類中，菊池氏龜殼花(T. gracilis)僅分布於海拔2000尺以上的山區，因此我們預測菊池氏龜殼花的行為表現最佳溫度值可能低於另外兩種同屬的赤尾青竹絲(T. stejnegeri stejnegeri) 和龜殼花(T. mucrosquamatus)，且在低海拔的常溫下其行為表現可能已經變差。反之，後兩種蛇類在高海拔的常溫下其行為表現可能不佳。我們選用攻擊速度、反應時間、攻擊相關行為、攝食率、攻擊成功率的表現作為指標。實驗分別在7℃、12℃、17℃、22℃、27℃、32℃以及36℃中進行。結果菊池氏龜殼花攻擊相關行為的最適溫度並不如預期的低於另外兩種蛇類，最適溫度也趨同於低海拔環境的常溫。雖然如此，在低溫環境中，菊池氏龜殼花在最大攻擊速度、攻擊相關行為、攻擊反應時間、攝食率等的表現仍明顯的優於另外兩種蛇類，而龜殼花的表現最差。菊池氏龜殼花在高溫依然能夠維持良好的行為能力，龜殼花又是明顯最差。這樣的結果顯示，菊池氏龜殼花比另外兩種蛇類尤其是龜殼花更適應高海拔的低溫環境，但是沒有辦法解釋菊池氏龜殼花為何不能分布在低海拔的地區。Item 科學概念認知結構探索(2006) 王鈺棠本研究旨在探索學生科學概念的認知結構與其運用能力的關係。關於認知結構，利用本研究發展之「熱現象的觀察與解釋」問題卷為工具，以概念的廣博度、精確度和概念組成結構等三個觀測量來探討「認知結構」與「學習成就」之間的關係。研究結果發現，此三個觀測量所表現之「認知結構」與學生「學習成就」有著密切的關係，其中特別是「概念組成結構」一項更是「學習成就」高低的關鍵，此一事實適足以提醒吾人教學最重要的關鍵在於使我們能建構高階概念之「組成結構」。而教師在企圖瞭解學生的學習成效時，也應注意此「組成結構」是否已建夠良好。