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 運算思維視覺化對國中生程式學習的影響(2025) 張煜; Chang,Yu現代教育中，資訊科技領域的重要程度日漸提升，學生除了需要掌握程式設計的基礎技能外，運算思維的培養及利用科技工具解決問題並將其應用到其他領域亦是學生們需要掌握的能力。然而，對於程式的初學者而言，許多抽象概念難以理解。因此本研究旨在探討針對學習程式設計的過程中，使用視覺化工具輔助教學，將抽象觀念轉為具體畫面與流程，對於學習運算思維及程式設計的影響。本研究以國中七年級學生為對象，分為對照組與實驗組進行教學實驗。針對運算思維的培養，對照組採用紙本學習單繪製流程圖，實驗組則採用電腦視覺化工具繪製流程圖，可以執行流程圖與呈現執行步驟，程式設計皆使用 Scratch 進行練習。除了教學工具的考慮，本研究針對變數、選擇結構、重複結構等較抽象的觀念進行課程設計，經過一學年的教學後，再經由前測與後測的成績進行數據分析。為探討不同教學策略的影響，兩組再各自細分成兩組，一組先集中進行四週運算思維的培養後再進行四週的程式設計訓練，另一組則是相同觀念以運算思維及程式設計交替進行教學的模式，以探討在不同教學策略下，視覺化教學對於學生學習成效的影響。研究結果顯示，使用視覺化工具的組別經過教學後，分數顯著低於對照組，與實驗的假設與預期不符，因此結合教學現場的觀察與教師回饋進行質性分析，並提出建議使視覺化教學對運算思維與程式設計學習的潛力得以發揮。綜合以上觀點，本研究建議在程式設計教學中結合視覺化工具與運算思維訓練的策略時，應另設計能維持專注力的課堂規範，避免因資訊工具的採用導致學生致行上網的負面影響。Item 初探量子資訊Edu-LARP對學生學習成效的影響(2024) 王柏凱; Wang, Po-Kai量子資訊與其相關物理概念是近代物理的重要內容之一，其中包含對疊加態、穿隧、糾纏等特性的理解，以及量子在科技的應用發展。然而，這些特性抽象難以理解，科技的應用也缺乏與學生生活的連結，致使學習動機低落，將使得量子資訊的學習成效有限。本研究將量子資訊融入LARP(Live Action Role Playing)，發展出教育型LARP (Edu-LARP)：「量子計畫」，期望透過LARP賦予參與者特定角色、情境，讓參與者暫時脫離現實環境的限制，在與其他角色互動、完成任務的過程中，逐步精熟量子資訊的概念，並在情境體驗的過程中，提高參與者對量子資訊三個不同層面的態度：認知、情意、行為。本研究以高中生為對象，使用「前測-後測-延宕後測」之實驗設計，探討量子資訊融入LARP對學習成效的影響，分別於遊戲前後實施「量子資訊相關概念知識測驗」與「量子概念態度量表」，遊戲時長為5小時，並於全部活動結束後一個月統一進行延宕測驗，共回收有效問卷50份。量子資訊相關概念的知識層面的前-後測成對樣本t檢定、前-延宕測成對樣本t檢定皆呈現顯著差異，表示學生在完成活動後對量子資訊相關概念的理解有顯著成長，且能持續。態度的前-後測也呈現顯著差異，學生在完成活動後對量子資訊的態度三層面（認知、情意、行為）皆顯著提高，表示學生可以在有效學習量子資訊的前提下，增進學生對量子資訊的態度。另外，知識、態度與學生背景無一達到高度相關，由此可知本研究所調查之背景資料不足以對學生使用Edu-LARP進行學習產生限制。Item 新冠疫情期間線上教學對學生學習動機和學習成效的影響—以嘉義縣某國中數學課程為例(2023) 張育墪; CHANG, Yu-Tun教師平時除了教室黑板、紙本教學外，尚需電子媒體、數位科技等協助教學；而2019年12月爆發新冠病毒COVID-19疫情後，更凸顯數位融入教學的重要性。尤其在教育部頒布停課不停學政策，教師必須進行線上同步教學時，教師便須竭盡所能的學習如何使用數位媒體進行教學，並解決上課期間的各種疑難雜症。本研究以嘉義縣某國中為研究對象，研究目的在瞭解新冠疫情期間線上教學在數學學習上對學生學習動機和學習成效的影響。希望研究結果有助於未來教師解決線上教學類似問題，以助教學順利進行。本研究採用問卷調查和教學實驗兩種方法，藉由學生的回饋和學習成績的比較，探討線上教學對學生數學學習的影響。研究結果歸納出以下結論：雖然新冠疫情期間的線上教學對學生的學習成效有正向影響，但卻降低了學生的學習動機，這可能與線上環境中互動和討論的限制，以及疫情造成測驗題目難度偏易有關。線上教學是應對疫情的有效措施，但也存在學習動機和學習成效等方面的挑戰。期望能夠提高線上教學的教學質量，並為學生提供更好的學習體驗。Item 自主多模態影音學習系統對化學鍵結概念學習效應分析(2013) 謝之珺隨著資訊科技的快速發展與網際網路的日益普遍，電腦多媒體融入教學的趨勢日趨明顯，其具有操作上的便利性與個人學習進度的掌控性，使得各式各樣數位學習教材倍出，並以電腦多媒體做為學習的平台。本研究以坊間某數位學習高中化學課程做為研究的素材，來瞭解學生對於使用電腦多媒體進行學習的情形，研究對象以16位學生使用學習系統進行八隅體與路易士結構概念的科學學習，於實驗進行的同時側錄學生於電腦螢幕介面的使用情形，來探討自主多模態影音學習系統課程與學習介面的使用對於化學概念學習成效的影響。 研究結果顯示經由自主多模態影音學習系統進行八隅體與路易士結構概念學習，對於概念的整體理解達顯著差異(p= .00< .05)。部分概念在論述方式上不夠明確可能使學習者產生混淆，而對於涵蓋多種概念的情形舉例說明也略顯不足。整體而言，研究對象後測答題表現皆有相當的進步，此外，自主性進行學習更能提升學習系統對於學習的成效。 對於學習系統建議(1)在課程概念上：課程內容應增加涵蓋數種路易士結構畫法原則、具有價數的路易士結構與共振情形的舉例說明。在概念呈現上，應多加利用電腦多媒體所具備的優勢，以三度空間的立體結構、電腦模擬或動畫的形式來輔助教學，透過多重表徵的方式來幫助學生連結抽象分子符號和分子內部微觀結構兩表徵間的關係，更能增進學生對於微觀分子結構的認知理解情形。(2)在介面功能上：於投影片中增加超連結功能，利用關鍵字連結相關結構進行補充說明。Item 目標導向動物園戶外教學對學生動物概念學習成效之影響(2012) 陳瑾; Chin Chen本研究旨在探討以目標導向戶外參觀模式進行動物園參觀，對學生台灣野生動物概念學習成效的影響。研究採準實驗設計，研究對象為台北市某國小兩班四年級學童，共52名。依研究設計分為實驗組（目標導向動物園戶外參觀）和對照組（單純動物園戶外參觀）。本研究以自編的「動物概念認知測驗」為測量工具，分別在動物園參觀前、後和一個月後施測。為了能有效地結合學校科學課程，研究者設計一節台灣野生動物概念教學，由合作教師在動物園參觀前實施。實驗組學生在動物園參觀期間以「目標導向參觀學習單」進行目標導向的動物園參觀活動，對照組則是單純的進行動物園參觀。 最後研究結果由共變數分析和質性分析顯示： 1.目標導向動物園戶外參觀對學生台灣野生動物概念整體學習成效無顯著差異，但在「記憶」與「事實」認知向度的知識，顯著優於單純動物園戶外參觀的學生。 2.目標導向動物園戶外參觀有助於學生對「動物特徵」的具體描述，但對台灣野生動物名稱、生活環境的瞭解無明顯幫助，對生存適應的推理性敘述亦無明顯幫助Item 國小學童古生物演化概念學習成效之研究：以國立臺灣博物館古生物展解說活動為例(2012) 羅育如; Yu Ru,Lo博物館之異於學校教育場域，乃於其具有較豐富的實物或文物（object）的存在。藉由展示與教育活動互相連結，可以提供觀眾有效的學習。對於自然史性質之博物館而言，觀眾群有絕大的比例為國小學童。本文以博物館的展示為基礎，以「生物演化」的概念為旨，實施不同的解說服務，加以評量國小學生的學習成效，為探討不同解說方式的實施成效，即以國立臺灣博物館「古生物探祕展」展覽為實例，依準實驗研究法設計，分為實驗組和控制組，前者以博物館現場的標本實物進行解說，後者以博物館製作的簡報媒體在課室解說。本研究將學習成效分為認知與情意兩部分，藉由前測、後測和延宕測的重複測驗評估學生的學習成效。 總計發出164份問卷，收回有效問卷153份。所得資料以描述性統計、獨立t檢定和重複量數變異數分析進行資料處理，結果顯示無論是實驗組或控制組，經由博物館解說活動後，學習成效中的認知和情意皆有顯著提升。但不同解說方式並未對兩組學生的學習成效產生顯著差異。實驗組的學生在歷經一個月的延宕測時，認知表現有退步的情形，然情意表現有進步且持平的情形。控制組的學生認知表現較佳且持續較久，但情意表現並未因解說活動有顯著改變，顯示情意學習以具體實物解說方式為優。 依據本研究發現，學生對於博物館的活動多抱以正向肯定的態度，建議博物館教育活動應增加學生與展品互動認識的時間，以加深學生學習的印象。學校可配合課程，利用博物館場域和解說資源，提昇學生在情意方面的學習成效。Item 從TIMSS 2003探討國中生科學學習成效和教室教學與氣氛及教師特質之關聯(2007) 黃馨萱; Hsing-Hsuan ,Huang本研究利用描述性統計、相關及迴歸進行TIMSS 2003資料分析，探討教室教學與氣氛及教師特質與學生學習成效的關聯。研究結果發現：「學習氣氛」是對我國學生科學成就預測力最高的變項，其次為「教學氣氛」、「探究式教學頻率」和「測驗頻率」等，亦均有顯著預測力，教師特質變項對學生成就均無顯著預測力;對我國學生科學態度預測力最高的變項為「學習氣氛」及「教師對自然科學的態度」，其餘變項均無顯著預測力。 本研究亦比較我國與新加坡之差異，結果發現：新加坡教師使用探究式教學活動及資訊融入教學活動的頻率均較我國普遍，但與科學學習成效的關聯與我國無顯著差異。 本研究建議未來利用TIMSS資料庫探討影響科學態度的因素時，可朝向學生特質及個人感受教學頻率的方向進行研究，且可繼續與其他國家進行國際比較，以瞭解各國課室活動與其學生科學學習成效關聯之異同。Item 融入簡報式電腦多媒體對國一學生學習循環系統認知與學習動機之研究(2010) 許正憲; Cheng-Hsien Hsu本研究主要在比較簡報式電腦多媒體融入教學和傳統講述式教學對國一學生在自然科學習動機及自然學習成就上之影響。本研究採用準實驗研究法，以桃園縣某公立國中的二個一年級班級為研究對象，其中實驗組人數33人，對照組人數34人，實驗組接受簡報式電腦多媒體融入教學，對照組接受傳統講述式教學。本研究以國中生物循環系統為教學內容，共進行4節課，使用之研究工具為「循環系統成就測驗」、「科學學習動機量表」及「半結構式晤談大綱」。在量化資料分析所採取的統計方法包括了t-test、ANCOVA、ANOVA和MANOVA等統計方式進行檢驗變項間的關係，質性資料則是晤談內容分析。本研究具體發現如下：一、電腦多媒體融入教學與一般傳統教學分別經教學前後，兩組在學習成就測驗上的前後測、前測及延宕測有顯著差異；二、電腦多媒體教學後學生的學習成效顯著優於一般傳統教學組之學生；三、簡報式電腦多媒體融入教學能提升學生在「理解」層次之學習成效；四、電腦多媒體融入教學與一般傳統教學兩組學生在學習成就測驗上的延宕測驗之比較不具顯著差異；五、簡報式電腦多媒體教學後學生的科學學習動機顯著優於一般傳統教學組之學生，顯示簡報式電腦多媒體融入教學確實能提升學生之學習動機。Item 主題式活動課程在國中學生學習成效之研究-以生物科技解決養豬的環保問題為例(2009) 黃瑜甄; Yu-Chen, Huang本研究主要目的在探討「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動對國中七年級學生的學習成效，研究的範圍包含：國中學生對於生物科技概念的瞭解、生物科技應用在生態保育上的態度及對主題式教學活動的態度。本研究以台北市某國中七年級96位學生為研究樣本，前實驗設計為單組前測—後測設計，於教學前、後進行「以生物科技解決養豬的環保問題概念成就測驗」、「生物科技應用在生態保育態度問卷」之測驗，並於資料蒐集後進行量的統計分析及質性分析，以評估學生在「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動實施後之學習態度。根據研究結果所獲，結論如下： 一、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，可提升學生對於生物科技概念的瞭解。 二、在接受「以生物科技解決養豬的環保問題」教學後，學生對於生物科技應用在生態保育持正面的態度。 三、學生對於「以生物科技解決養豬的環保問題」主題式教學活動持正向肯定的態度。 本研究之結果可以提供自然與生活科技領域之教學活動設計者、教學者或相關研究之參考。Item 應用不同媒體融入教學對國中生學習成就之影響：以生物科技為例(2010) 黃淑貞; Shu-Chen Huang電腦多媒體的運用既是資訊融入教學的趨勢，也是政府機關強力推動的方針之一，但針對不同性質的課程，電腦多媒體是否都比其他傳統教學媒體更有學習成效，是有待實驗評估的。本研究針對七年級的學生，旨在探討不同的教學媒體對於國一學生學習生物科技的學習成就的影響，採準實驗研究法，以台北市某公立國民中學七年級四個班共134名學生為研究對象，兩個班以「靜態流程圖」為媒體，兩個班以「多媒體動畫」進行教學。比較兩組學生在教學後的學習成效。研究工具為「生物科技學習成就測驗」，施以前測、後測及延宕測驗，比較教學前後的學習成效是否有顯著差異(立即成效)，兩組之間的進步幅度是否有差異，及一個月後的學習成效(保留成效)是否有差異。另外探討不同媒體對於不同成就的學生群是否有不同的影響力。施測所得的結果以SPSS統計軟體的共變數分析進行統計考驗、處理。 所得結論如下： 1.動畫組或圖片組的「立即成效」和「保留成效」相對於教學前均有顯著差異。 2.動畫組和圖片組之間的「立即成效」無顯著差異。 3.動畫組的「保留成效」顯著優於圖片組。 4.圖片組的「保留成效」與「立即成效」相比具有顯著的退步，動畫組則沒有差異。 5.「低成就」與「高成就」學生的保留成效，動畫組顯著優於圖片組，「中成就」學生則沒有差異。 建議教師教授「系統流程圖」類的課程內容，可使用動畫為媒介，釐清圖形間的實際操作步驟，以建立更清楚的概念，使長期記憶區的知識較不容易遺忘。