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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    探究一位效能教師教學概念生態的教學表徵與學生科學概念學習之分析研究
    (2006) 高惠瑾; Hui-Chin Kao
    摘要 本研究旨在以Chi(19921)及Chi等人(1994)的本體分類論的觀點探究一位效能教師在進行科學概念教學時會選用哪些教學表徵。此外,高、中、低成就組的學生在面對不同類型的教學表徵下,對於科學概念學習的成效為何。 根據上述觀點研究者選取一位台北市某國中效能教師和12名國中二年級學生作為研究對象,並將教學單元「化學反應」、「反應速率和化學平衡」中的科學概念依照屬性的不同分成「物質概念」和「過程概念」。然後,將教師在進行科學概念教學時所使用的教學表徵分為「靜態表徵」和「動態表徵」兩大類;在學生方面,從教學前問卷晤談和教學後的試題晤談中,比較學生概念學習的成效和概念轉變的歷程。研究結果發現可以從教師的教學表徵和學生概念學習兩個面向來看。分述如下: (一)效能教師的教學表徵 教師在概念教學上,不論是「物質概念」或「過程概念」,他所呈現的教學表徵除了常態教學表徵-「靜態表徵A組」外,最常使用「靜態表徵B組」來輔助教學。當教師在進行過程概念教學時,還會大量地使用「動態表徵」來協助同學進行概念學習,這顯示此為效能教師會使用多樣化、多重性表徵來呈現教學概念。另外,研究者特別觀察到教師在面對「自評學生困難學習概念」教學時,不論是物質或過程概念,他都會使用五種以上不同的靜態或動態表徵來呈現單一概念的教學情境。 教師的教學表徵種類雖然是以靜態表徵中的科學邏輯陳述最多,但是教師認為使用「動態表徵」可以幫助學生克服困難學習的概念。因為,研究者發現此位教師在科學概念的教學上一定會使用「靜態表徵」,有時會依照概念的內容難易程度和屬性的不同選用「動態表徵」來搭配教學,尤其是在面對「教師自評學生困難學習概念」教學時,教師對於「動態表徵」的選用率會增加。 (二)學生的概念學習 當教師使用的教學表徵呈現多樣性、多重性時,學生概念學習表現愈好,尤其是中成就組學生,往往學習成效與高成就組差不多。此外,若使用動態表徵教學,本研究發現中、低成就組學生的學習成效會明顯提升。而高成就組學生對於「靜態表徵」的接受度遠優於中成就組、低成就組。這是由於高成就組學生本身具有比較強的學習動機,即使面對「靜態表徵」也會主動去接受、理解;而中、低成就組學生學習動機比較弱,往往較被動。因此,當教師呈現「動態表徵」時,學生會受表徵的影響產生不同的學習動力。當然,不同種類的「動態表徵」,其帶動學生學習動力的強弱也不同。此外,本研究發現了四個「強」的動態表徵分別是:角色扮演、解決問題-生活化、示範實驗和類比。 從本研究一位效能教師的教學表徵與學生學習成效的研究結果,希望成為一些從事科學教育的教師們在教學上的參考。尤其是面對不同學習成就的學生,教師呈現教學表徵的種類更顯重要。
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    探討運用不同表徵順序融入5E探究式學習環對概念學習成效影響之研究─以「簡諧運動」單元為例
    (2013) 莊豐州
    本研究旨在探討不同表徵順序融入5E探究式學習環下進行教學時,學生對於「簡諧運動」概念的學習成效差異。為達成研究目的,本研究採準實驗研究法,以台灣東部之兩所公立高級中學的二年級九個班級(共有345位)學生參與研究,分為控制組、實驗組Ⅰ、實驗組Ⅱ和實驗組Ⅲ,進行三堂的教學實驗,因探索式教學的核心重點在於「探索」、「解釋」及「精緻」等三階段,故不同表徵順序只針對此三階段來規畫。各組別的表徵順序差異為;控制組為「5E靜態表徵組」 (SSS);實驗組Ⅰ為「5E靜態表徵→動態表徵→靜態表徵組」(SDS)、實驗組Ⅱ為「5E動態表徵→靜態表徵→動態表徵組」 (DSD)和實驗組Ⅲ「5E動態表徵組」 (DDD)。 至於表徵的差異在於動態表徵採用動畫教材進行教學;靜態表徵則選用與動畫教材類似的瞬間擷取畫面,作為靜態圖片教材來進行教學。經由比較四組學生在概念評量成效表現,進一步瞭解不同表徵在教學模式與教學階段的影響,以及不同性別學生之學習差異。研究結果顯示:(1)實驗組Ⅰ、實驗組Ⅱ、實驗組Ⅲ相較於控制組在經過教學後,學習者的概念評量成效表現與前測成績相比較,後測與延宕測均有更好的學習成效,顯示使用動態表徵教學較使用靜態表徵更有助於學生概念學習成效與保留成效的增進。(2)經由各組表徵順序不同進行比較,在「解釋階段」採用動態表徵的學習成效會明顯優於靜態表徵的學習成效。(3)在接受動態表徵融入5E 探究式學習進行「簡諧運動」單元教學後,女學生的概念學習成效成長情形相對優於男學生。未來研究可以發展融入電腦動畫進行的內嵌式評量測驗,進一步了解學生是如何建構簡諧運動中的相關變數(時間與速度等)間的關係。
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    動態幾何環境下大學生的幾何探索歷程分析
    (2009) 許舜淵; Shun-Yuan, Xu
    本研究目的在從思考實驗、拖曳行動和動態表徵三個面向來探討與分析學生的幾何探索和推理論證過程。研究方法主要採取半結構的診斷活動方式,對二十四位數學系大學生在進行幾何作業時的觀察與訪談。以錄音及錄影方式收集原案資料,再採用質性分析,詮釋個案的探索歷程。 研究結果顯示:1.學生在動態幾何環境下的幾何探索架構包含拖曳行動、動態表徵以及思考實驗三個主要元素,三者的交互作用會影響個體的幾何探索與推理。拖曳行動的認知行為影響個體對動態表徵的解讀,動態表徵的解讀會激發內在思考實驗,思考實驗會引導拖曳行動,三者之間的交互作用形成一個幾何探索的循環系統。 2.學生在DGE下所發展出的思考實驗運作模式主要是以動態表徵外在的動態行為和內在的數學性質激發個體產生猜測,並透過模擬操作物件的動態行為來驗證猜測,進而產生宣告。學生通常模擬操作完後,會用GSP具體操作驗證自己的想法,或是當問題情境過於複雜或簡單時,會跳過模擬操作直接朝向具體操作圖形的方式來驗證猜測。 3.學生在作思考實驗的過程中,有時會發生有如與第三者論證的自我對話現象。這個虛擬的第三者常常扮演提供解題或反思的角色,而電腦的作用則是激發第三者的產生。 4.學生在DGE下所進行的幾何推理方式可分為幾何實驗、思考實驗和形式證明三大部分,其中思考實驗在推理過程中橋接幾何實驗(實驗歸納)與形式證明(演繹推理)。學生在幾何實驗中產生猜測或觀察動態表徵的變化,經由思考實驗來驗證猜測,並將推論的結果轉化為形式證明。
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    動態幾何環境下大學生幾何探索之研究
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2014-04-??) 許舜淵; 胡政德; Shun-Yuan Xu; Cheng-Te Hu
    本研究目的在探索動態幾何環境下大學生幾何探索之思考運作模式。透過個案研究來進行探究並以質性分析來詮釋資料。研究結果顯示:(1)當學生觀察動態幾何軟體所產生動態表徵時,通常透過幾何思考後再做適當的拖曳行動;(2)動態表徵其外顯的行為和內在的數學性質會激發個體產生猜測,並在心智中模擬操作數學物件以及分析可能的動態行為來驗證猜測,進而產生宣告;(3)學生會依據模擬操作的複雜程度,再決定是否使用DGS具體操作以驗證幾何思考過程中的想法;(4)學生在動態幾何環境下進行幾何實驗並與幾何思考不斷地交互作用下探索幾何性質。