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 視覺動作統整能力、空間能力在不同科技使用下對高一學生運動力學概念學習成效之影響(2014) 王駿佾; June-Yi, Wang本研究主要探討不同科技使用、視覺動作統整能力、空間能力對學生運動力學中之拋體運動整體、記憶認知層次、高階認知層次（理解、應用、分析）之概念學習成效的影響。研究參與者為211名私立高一學生，並依班級分為電腦組（使用電腦）、觸控組（使用平板電腦）、動感組（使用平板電腦及其重力加速度感測器）。研究資料來源為拋體運動概念評量，內容包含單選題、複選題與開放式問答題。研究結果顯示科技使用不同對整體拋體運動概念學習成效沒有顯著影響，但觸控組、動感組之另有概念減少幅度比電腦組大。且在記憶認知層次電腦組概念學習成效優於觸控組與動感組，在高階認知層次觸控組與動感組概念學習成效優於電腦組。視覺動作統整能力雖對於高階認知層次有顯著影響，但此影響不會因為科技使用組別的不同而有所差異。反之對於空間能力而言，電腦組相較觸控組與動感組可能會使高空間能力學生於記憶層次的概念學習成效較出色，但也可能使低空間能力學生於高階層次的概念學習成效有限，即以平板電腦為載具之科技使用可能會減低空間能力對學習成效的影響。 綜合上述結果，整體而言此單元之教學以使用平板電腦搭配觸控功能但不使用重力加速度感測器特性，學生學習效果可能較佳。且不同科技使用的學習成效會依據不同教學目標類型或不同空間能力學生而有所不同，但不受視覺動作統整能力之影響。Item 探究不同電腦模擬使用情境對概念學習的影響：以七年級遺傳單元為例(2009) 王士文; Shin-Wen Wang本研究針對在國中七年級自然與生活科技課程中「遺傳」的學習單元，分別探討不同教學取向中不同學習成就學生，進行電腦模擬軟體的學習，對概念學習過程、感受程度和對話量的差異。本研究對象共145人，分兩組教學，「教師展示教學」組72人，「學生自控操作學習」組73人，在電腦教室中兩人一組使用一台電腦。研究工具包括：遺傳學成就測驗、遺傳概念二階式診斷測驗、資訊融入教學感受問卷和電腦側錄等工具。 根據雙因子變異數分析（三次測驗 × 教學取向）的結果發現，兩組（展示組和操作組）學生在後測和延宕後測的組內表現都有進步，且達到顯著差異，但是組間比較沒有顯著差異，顯示兩種教學取向皆可使學生達到學習效益。進一步分析概念類型發現，操作組的教學取向對學生學習遺傳概念幫助較大。在後測和延宕後測中，兩組（展示組和操作組）的高成就和中成就學生都有顯著進步，展示組的低成就學生在延宕後測分數表現比後測退步，顯示展示組教學取向對低成就學生的記憶保留幫助較少。 兩組學生對資訊融入教學的感受都持有正向看法，根據雙因子變異數分析（感受程度 × 教學取向），發現兩者在學生成就表現間沒有交互作用，顯示正向的感受不一定讓學生對概念的理解較有幫助。在學生對話表現上發現，操作組比展示組專心於探究學習單上的問題，有助於概念改變；展示組的低成就學生課外話題較多，影響學習的效益。Item 科學史融入九年級自然與生活科技教學之探討—以『動能、位能與能量』單元為例(2009) 許峻豪本研究針對國中自然與生活科技『動能、位能與能量』單元，設計兩組教學方式：『科學史教學』、『講述式教學』。探討九年級學生，對於學生學習的影響。本研究對象共90人分兩組教學，60人為科學史教學組，30人在講述式教學組，利用研究工具『動能、位能與能量的概念測驗卷』、『科學本質問卷』、ATSSA、『對科學史教學課程的學習態度量表』收集前後測資料做分析。 研究結果顯示科學史教學與講述式教學，均能使學生在『動能、位能與能量』概念的得分顯著進步，並依組間後測分析顯示『科學史教學法』明顯有效。而再針對在科學史教學比講述式教學能顯著進步的題目中，則發現科學史教學有助於學生概念的概念理解。同時也發現科學史教學能使學生的部分另有概念顯著澄清。而在增進學生科學本質觀的『三個面向』與『十五項細目』中，『科學知識本質、科學事業本質』與『可複製性、創造性、非固定性、科學家的身份、科學社群』更有顯著改進。並根據學生ATSSA問卷回答結果，科學史教學組『對科學的態度』有顯著提升。最後研究中也發現，男生對科學史教學課程的學習態度，比女生明顯更正面。而同樣針對量表中『認為喜歡上科學史教學課程』，男女生則沒有顯著差異。但針對量表中『認為科學史教學能幫助瞭解理化』，男生比女生認為科學史教學更能幫助瞭解理化。 這些結果顯示科學史教學能明顯有助於學生理解單元概念，並可提升學生科學本質觀與對科學更正面的態度，而且男女生對科學史教學課程都是正面且肯定的。Item 探討國中三年級學生對於重力概念之瞭解及心智模式(2003) 余秀麗; Yu Hsiu-Li本研究的主要目的是以重力為例，以三角交叉檢視（triangulation）的方式，使用二階段式設計及臨床晤談等方法，以不同面向探討學生對於力的初始概念、對非接觸力概念的瞭解，並診斷學生對重力另有概念的種類和認知架構，以及學生對詮釋重力概念的心智模式。研究的樣本為國中三年級學生共337人，其中男生181人，女生157人，受測學校分佈的地區為台北縣市共七所公立國中。 發現學生對於重力有一些另有概念的看法，例如：「蘋果和地面之間有空氣存在，蘋果才能掉下來」、「月球和地球之間有一排斥力，此力和地球引力平衡」、「月球在地球的大氣層外，不受地球引力的影響」、「月球因為沒有空氣，所以在月球上的物體或太空人均不會掉落或跌落至月球表面」、「地球會繞著太陽運行，是因為其他星球對地球的拉力達到平衡」等。 本研究分析之國三學生對於重力現象詮釋的心智模式歸納後有四種類別：（一）經驗論模式：他們認為非接觸力作用需要靠介質的傳遞，地球引力僅能存在大氣層內，在月球上因缺少空氣，所以沒有引力，因而月球表面上的物體會任意的飄浮。天體的運行乃是宇宙形成時，具有的自然現象。（二）大氣壓力論模式：學生認為非接觸力是要靠介質傳遞的，但是如果有大氣壓力，則物體不但會受到地球引力的作用，也會因為大氣壓力的作用而具有重量。（三）引力製造論模式：認為引力是星球本身製造出來的，若是製造出來的引力大，則物體所受的引力較大。物體在月球所受的引力較小，是因為月球本身所儲存的能量不足，製造的引力較小的緣故。（四）準科學平衡論模式：學生對於非接觸力的作用具備有較完整的基本科學概念，對於地球環境及月球環境下的事例亦能用基本的科學概念來詮釋現象，延伸至天體運動時，學生會在認知架構中試圖利用靜力平衡的概念來詮釋。Item 5E學習環教學對國一學生恆定單元學習成效及學習環境知覺之研究(2011) 張維倫; Wei-Lun Chang本研究採準實驗研究法，發展「恆定性」單元之5E學習環教學模式教材進行教學，探討學生概念改變的成效及學習成果。研究對象為臺中市某國中一年級學生，實驗組與對照組各一個班級共72人。實驗組以研究者發展之教材進行恆定性單元的5E學習環教學，對照組則是以現行教科書為主的傳統講述式教學。實驗組與對照組於教學前皆進行生物恆定性二段式概念診斷測驗 (TTDTH) 前測；並於教學後一週內進行TTDTH後測及恆定性概念測驗、科學教室環境量表 (WIHIC) 施測，教學後六週進行TTDTH延宕測。資料分析方式以前測、後測及延宕測驗得分進行描述性統計之次數與百分比分析，另以以前測成績為共變量，組別為自變項，後測成績為依變項進行共變數分析，探討兩組學童學習成效之差異，再將實驗組與對照組恆定性概念測驗成績進行獨立樣本t檢定，及分析科學環境量表之作答結果，輔以質性資料之分析。研究結果為：（一）實驗組學生在TTDTH的得分顯著高於對照組；（二）實驗組學生在恆定性概念測驗的得分與對照組未有顯著差異；（三）由量性與質性資料的分析，歸納出兩組學生的恆定性單元另有概念有5類39項；（四）WIHIC實驗組在七個向度之平均得分皆顯著高於對照組。Item 探究七年級學生之神經系統另有概念(2017) 涂志銘; Tu, Chih-Ming本研究的目的在深入探究學生的另有概念，做為增進生物教學與改善生物課程的參考，利用自行發展的「神經系統概念診斷工具（CDIN）」做為探究七年級學生神經系統另有概念的工具，並採用詮釋性研究法，分析學生回答CDIN的理由，深入探究學生在神經系統單元所具有的另有概念。另外，利用概念圖晤談的方式，引導學生繪製神經系統概念圖，透過分析學生概念圖的結構、概念圖的型態、概念圖上位概念使用與概念圖連接詞使用，釐清學生的神經系統概念之知識架構。 研究結果顯示，CDIN是一個有效的概念診斷工具，CDIN的診斷結果反映學生在神經系統單元，確實存有另有概念，特別在神經系統掌控心跳呼吸等生理反應的概念，存有較多的另有概念，有關神經系統控制人體生理活動和神經傳遞路徑的相關概念，學生也有許多與科學概念不同的想法。 概念圖分析的結果顯示，學生繪製的概念圖結構相對於課本內容概念圖的結構簡單許多，不論是概念數、命題數、分支數、階層數和交叉連結數明顯偏少。而概念圖型態部分，大部分學生能形成網絡狀概念圖，但也有學生的概念圖型態為線型、兩群型、三群型或四群型。在上位概念的使用上，學生最習慣使用「腦」為上位概念，還會形成不同的上位概念組合。概念圖連結詞的分析結果顯示，使用最多的是包含關係連結詞，其次是行動關係連接詞，描述特徵關係的連結詞使用比例相對較低。 依據研究的結果，建議進行神經系統教學時，應該多結合日常生活的經驗，幫助學生建構陌生的神經系統概念，重視神經系統概念階層的說明，特別要強調中樞神經和周圍神經兩個概念。另外，教學時，應該增加說明神經系統概念間的特徵關係，以增進學生的概念理解。在神經系統教材編寫上，應該運用生活化的例子介紹神經系統概念，運用圖形描繪神經系統概念的階層，幫助學生釐清中樞神經系統與周圍神經系統，並透過表格比較，幫助學生區別幾個具有「神經」名詞的概念，另外，教材編寫時可以多增加概念間特徵關係的描述，以幫助學生更全面的理解神經系統概念。 關鍵詞：另有概念、神經系統、概念圖Item 國中生對「物質與變化」概念理解之研究：台北地區的個案研究(2009) 戴菁慧中文摘要 關鍵詞：性別差異、個案研究、物質性質與變化、另有概念、事例晤談 本研究主要是來研究國中學生對物質性質與變化概念的發展情況，以許朝欽(2007)的研究文獻中的研究工具為藍本，採質性的研究法，分為兩個階段，第一階段施以問卷施測，第二階段以半結構式的訪談來收集資料。以台北市一所國中的七、八、九年級的學生(N=86)共三個班級作為研究對象，於2008年十月到十一月進行施測，施測時間為約25分鐘，經廣泛的收集資料後，以頻率(百分比)的方式呈現，並使用Perry基模(1970)來加以分析、討論，而後形成初步的推論。並根據施測結果挑選學生深入晤談，最後進行量化統計以及質性資料分析。 在完成兩階段的工作後，再將第二階段所結之結果印證第一階段所得之推論，而得到以下結論： 一、許朝欽(2007)「物質性質與變化」研究工具之信度有一致性或穩定性的 程度與效度具備有專家效度。 二、學生物質性質與變化的概念發展隨著年齡的增長而成長。 三、學生對物質性質與變化概念存有一些另有概念。 四、學生無法正確使用科學名詞。 五、學生在物質性質與變化概念上的發展會受到相關概念發展的影響。 六、學生的生活經驗、先備知識經驗、自我表達能力會影響學生物質性質與變化概念發展。 七、男女生在數理、科學概念學習於高層次思考能力，男生顯著優於女生。Item 多重表徵理論在理化科教學成效之研究-以波動與聲音的世界單元為例(2012) 李美螢本篇研究主要目的為探討多重表徵教學法與傳統教學法對學生於波動與聲音的世界單元的學習成就及學習內容保留是否會有所差異。研究對象為北市某國中二個八年級的班級共48位學生，研究採準實驗研究設計方式進行，其中實驗組學生有23人，實驗組之教學方式是「多重表徵教學法」；對照組學生有25人，對照組之教學方式為「傳統教學法」。研究工具為研究者自編之學習成就測驗：內容為波動與聲音的世界的概念，並進行前測、後測及延宕測。 研究結果如下：（一）實驗組學生與對照組學生在學習前無顯著差異，表示兩組學生起點行為差不多；（二）實驗組學生在學習成就上顯著優於對照組學生；（三）實驗組學生在學習保留成效上顯著優於對照組學生。 本研究建議如下：（一）教師多使用多重表徵進行教學，不但能提昇學生的學習成就，也能讓教學多樣化；（二）對於較抽象的科學概念，不容易理解及連結之單元，如聲音、光、電磁，教師可嘗試使用多重表徵進行教學；（三）本研究參與的學生人數不多，多重表徵教學組和對照組的人數分別為23 人和25 人，於未來的研究上可增加參與者的樣本人數，讓得到的研究數據將更加具有說服力。