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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    高中生建構向量概念的系統繪圖法之研發及學習成效研究
    (2021) 王育庭; Wang, Yu-Ting
    有鑑於向量 概念 對高中生是抽象的, 一般考生 在大 學 入考試中的表現也 不盡理想,因此研究者希望發展一套系統繪圖法幫助高中生建立平面向量的概念。研究者以 台北市某公立高中二年級為對象,APOS理論為引導, 設計系統繪圖法教材 並進行實驗教學。研發系統繪圖法的契機為,現高中課 綱將向量歸類在幾何別,並之分為平面與空間然而教科書編排方式仍以代數 表徵 居多,研究者認為對於初學而言應給予足夠的 實作繪圖 機會掌握向量的概念, 進而 可以發展出 將向量視為 一個 「物件 」的心智模式。 本研究 目的是想 探討這套系統繪圖法是否真的能夠幫助學生了解向量概念, 以及 心智結構的發展 層次是否 到達「物件」的階段 ,另 一個目的是想 比較使用 系統繪圖法與講述式教學的生在認知結構向量概念上習成效有何差異。本研究採混合法,量化部分 是採用準實驗研究法,並 以研究者設計的 前、後測試卷進行雙因子變異數分析;質性部以訪談九位學生詳細了解兩組學生分別在 APO認知結構的品質上有何區別。研究果分析發現,實驗組學生 在接受系統繪圖法的教學 後對於向量 的大小 ,以 及向量同時考慮 方向 與大小 的 表現比對照組優異, 但是線性組 合問題上則對照優於實驗。在認 知結構 「過程 」的問題表現上 實驗組優於對照,但是認知結構 「動作 」和「物件 」 兩組學生則是沒有統計上的顯著差異。透過質性分析 ,本研究發現 實驗組學生 在接受系統繪圖法 後能形成較 健全 的「物件 」結構,對照組學生則是 傾向以計 算的方式回答問題, 解題能力較強但 對於向量 的「物件 」結構 比較薄弱 。
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    高中生學習平面向量素養導向課程之情形
    (2019) 陳柏宇; Chen, Bo-Yu
    本研究欲探討高中學生學習平面向量素養導向課程之情形,包含學習前後數學素養之展現和新單元數學內容之學習遷移情形。 本研究屬質性研究,研究者設計一份課程用學習單,以培養數學素養和平面向量單元內容教學為主要的兩個目標,與兩位協助研究進行的原班教師進行溝通後,實際進入課堂教學。教學結束後會回收學習單,並從學習單上的內容進行歸納分析。研究樣本為台北市兩所公立高中各兩班,一所學生程度頂尖而另一所為高程度,共110位學生。 部分研究結果如下:在教學前,不分學校多數學生(約佔六成多)用來表示象棋馬移動的自有表徵為以直線表達移動路徑、以刻度或格子表達長度,並在終端加上箭頭表達方向的擬動態圖像表徵,此表徵與向量的幾何表示法相當接近;而坐標表示法使用人數僅一人。在教學後,所有學生都轉換為使用向量的幾何表示法與坐標表示法,且在單純表示象棋馬移動時幾乎都使用正確。 本研究透過學生回答情境題的情形觀察學生數學素養之展現,研究者發現學生使用的證明策略明顯地影響了整體答題狀況,且程度不同的學生所用證明策略差異甚大。頂尖程度的兩班在學習前使用分析證明策略的學生占三成多,學習後占四成多;而高程度的兩班在學習前後使用分析證明策略的學生均不到一成。頂尖程度的兩班教學後使用了向量概念來輔助完成證明的學生約佔五成多,而高程度的兩班則不到一成。 主要在情境中進行的教學之後,頂尖程度、高程度學生未經純數學例題示範能正確回答「向量平移概念題」分別約占近九成、五成多;而「向量分解概念題」則視分解的複雜度分別約占五成到八成、二成多至五成。 關鍵詞:數學素養、平面向量、學習遷移
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    高中生建構平面向量線性組合概念之個案研究
    (2017) 沈湘屏; Shen, Hsiang-Ping
    本研究探討學生學習平面向量過程的特徵與困難,以及平面向量基本概念之認知結構,研究中選取會考成績達基礎以上乃至精熟之學生為樣研究對象,針對六位未學過的高一學生進行學習活動、訪談及後測。筆者依APOS理論發展平面向量基本概念之起源分解圖,包含平面向量基本意義、平面向量基本運算(加法、減法、係數積)以及平面向量線性組合;接著再依起源分解圖發展研究工具,設計對應之學習活動單與後測評量卷。資料收集分為兩階段,筆者此時同時扮演教學者與訪談者的角色,第一階段為平面向量基本概念之學習活動,過程中筆者不斷與個案學生互動,必要時會輔以提示、引導介入;第二階段為後測,測驗學生學習後具備之概念,在學生完成測驗後再訪談學生。 研究結果顯示部分學生因幾何圖形性質不熟悉影響其將向量幾何表徵轉為坐標表徵;幾乎所有學生都無法自行由代數符號關係轉換坐標或幾何表徵求出係數積向量;學生傾向以物理情境或平移向量幫助自己建構與內化向量加法過程,而有些學生幾何加法過程有些反覆;學生在減法幾何中,難以反轉平行四邊形法加法,傾向以「加法與反向量過程合成」處理幾何減法;給定任意幾何圖形,學生很難將圖中向量去膠囊化,改寫成其它兩不平行向量的線性組合。 筆者建議教學者設計活動讓學生主動連結向量坐標與幾何表徵;利用物理上位移、合力的類比幫助學生思考,加速學生內化向量幾何加減法的過程與意義;並幫助學生建立穩健的基本運算概念,建立各個基本運算間基模的連結;也幫學生統整複習其它幾何圖形的關係與性質;除了幾何直觀證明,也可利用二元一次聯立方程式說明兩不平行向量線性組合的存在性。