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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    探討融入教學影片講解數學建構反應題對八年級學生解題表現與學習動機之影響
    (2024) 戴愉軒; Dai, Yu-Hsuan
    本研究旨在探討教學影片融入數學建構反應題教學對八年級學生解題表現與學習動機的影響。採用準實驗設計,研究對象為八年級學生,分為實驗組(影片教學)與對照組(教師親自講解)。研究結果顯示,實驗組學生在數學解題表現及學習動機上均顯著優於對照組,證實教學影片的融入能有效提升學生的解題表現與學習動機。此外,通過半結構式訪談分析學生的學習感受,發現教學影片作為教師的分身,有效提升學習的便利性與互動性,特別是對自主學習和重複學習提供顯著支持。由半結構是訪談後經主題分析法之結果發現,快組學生認為教學影片有助於提升其問題解決能力;中組學生指出影片增強對數學概念的理解;慢組學生則強調影片提供額外的理解與練習機會。綜合以上研究結果,本研究實證教學影片在促進數學建構反應題解題表現與學習動機的有效性,並為未來教學實踐提供了實證研究基礎。
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    輔助傳統教學影片視頻分割與索引之研究
    (2013) 陳映如
    現今的錄影工具發達,教師們可以自行錄製教學影片到自己或學校所提供的教學平台供學生觀看。然而一節課的教學影片相當冗長,學生在複習時可能只對某些片段不了解,但卻要下載完整影片而浪費時間,因此視訊切割的重要性更是相對的增加。此外在一般的傳統授課模式中,學生必須邊聽邊書寫教師在講課時抄寫在黑板上面的內容,當老師寫字速度太快或講課太快時,學生不易專心聽講,且容易抄寫錯誤。若能將教師教學影片錄下,並自動萃取出每段教學影片中在黑板上所書寫之課程內容,不但使學生易於了解老師教學內容的架構,也使學生不容易抄寫出錯誤之筆記,而影響對課程的理解。 本論文提出一套智慧型教學影片輔助系統,在攝影機固定的情況下,使用兩台攝影機拍攝教學影片,並合併兩部攝影機所拍攝的影像內容,使學生可以觀看到清晰且完整的教學內容;利用K-means方法去除黑板以外的資訊如:老師、學生、講桌…等,接著更新每張畫面剩下的黑板區域,避免老師身體遮住黑板內容;本研究採用區域二值化的方法取出字跡,並設計出一套去除雜訊之方法;藉由字跡變化量偵測教學影片適合的分割時機點,當片段偵測完畢,進一步截取最完整字跡內容的畫面做為教學筆記,以利學生搜尋片段影片。本研究經由四組不同環境之教學影片實驗判斷切割點之時機與筆記擷取部分皆有良好的效果。
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    於教學影片上進行索引和教學重點探勘之研究
    (2009) 顏百璋
    本研究提出一個適用於教學影片結構化與分析的方法,來提供使用者有效率地取得教學上的內容與知識,在不使用color-based 或 histogram-based的方法下,本研究提出一個edge-based的片段變化偵測演算法,來建立投影片切換時的結構,且可成功抵禦來自光線的影響,以及當影像中出現人或其他物體遮蔽投影片內容時,也可免於錯誤偵測的發生;當片段偵測階段完畢,本研究更進一步利用影片中講者的手勢以及聲音的資訊,來找尋講者欲強調內容在影像上的位置,分析探勘出教學重點,讓使用者更方便的學習。
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    板書教學內容擷取之研究
    (2016) 王逸禮; Wang, Yi-Li
    在傳統的授課方式,教師在黑板上補充教學相關內容,學生將其謄寫入筆記,但是教師在授課時往往會因為移動而遮擋住筆記內容,造成學生無法專心聽講,而筆記的內容字跡潦草或東缺西漏,因此課後無法複習上課內容。 本研究著眼於板書完整字跡擷取,讓教學筆記具備清晰且接近老師實際上課的內容,並且尋找教學影片的片段分割點,將有意義的影像作為教學筆記,以利學生自行瀏覽影片,因此設計一套智慧型教學筆記擷取系統,能夠在不同教學環境擷取每部影片中的重要教學筆記。 主要研究方法是利用K-means Segmentation方法找出黑板範圍並去除黑板以外的資訊,接著即使老師身體擋住黑板字跡,也能有效地保留黑板的字跡而無缺漏;本研究採用Adaptive Threshold方法進行字跡擷取與過濾雜訊,繼而利用字跡擷取的結果進行相對應於原始畫面的字跡顏色,並且給予此粉筆字字跡進行著色;藉由統計黑板字跡變化量偵測教學影片適合的分割時機點,最後在每段片段中擷取擁有最完整字跡內容的畫面當作教學筆記。 本研究經由十部不同教學環境、不同老師和不同授課內容的教學影片,進行三組實驗測試並且與其它研究的技術相互比較,驗證本研究的可用性與實用性,從實驗證明本研究在不同的教學環境下,前景和背景分離、教學筆記擷取和彩色教學筆記部分皆有良好的效果。
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    橢圓概念教學影片不同的呈現方式對學生的學習成效與認知負荷感受之影響研究
    (2019) 莊濬豪; Chuang, Chun-Hao
      隨著科技的發展,網路上有大量的多媒體教學影片,數位學習(e-Learning)已逐漸成為重要的學習管道,綜觀過去的研究,多媒體學習認知理論與認知負荷理論廣泛應用於數位教材的設計上,然而教學者手勢與動畫在數位教材中所扮演的角色仍有待進一步探究,本研究以數學學科本質、科技特色、認知結構、研究工具這四個面向探討橢圓概念教學影片是否包含教學者手勢與/或動態繪圖對學生的學習成效與認知負荷感受的影響,並以學生特質的觀點進一步探討此影響是否因學生的學習準備度(高學習成就、低學習成就)或認知風格(視覺型、語文型、混和型)而有所不同。本研究採準實驗研究法,並由研究結果建立以下假說:一、教學者手勢對學習成效的影響與所學的內容或學生的學習準備度有關(如後測試題第3題、第4題)。二、動態繪圖有助於建立學生概念結構中的心智圖像,強化表徵之間的動態連結,並促進遷移題的表現(如後測試題第5-1題)。三、高學習成就的學生其認知負荷感受顯著低於低學習成就的學生。