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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    以概念演化樹探討跨年級學生對演化概念之發展
    (2009) 辛怡瑩; Yi-Ying Hsin
    本研究以問卷方式調查跨年級學生的演化概念,研究對象為國小六年級、國中一年級、高中一年級、高中二年級和大學一年級,每個年級施測人數約在110~140人,有效問卷共747份。 演化概念共分成四個主概念依序為「個別變異」、「遺傳決定」、「不同的存活率」和「累積世代的改變」,再細分成六個次概念依序為「變異的來源」、「族群裡的變異」、「可遺傳的變異」、「特定性狀比例改變」、「性狀的存活」和「適應」。 整合選擇與開放題之演化概念組合,以四個主概念做為分析單位,透過系統分類學的分析軟體PAUP* 4.0找出可能的概念演化樹,藉由本研究的數據資料進一步找出最適合的概念演化樹,用以解釋跨年級演化概念之發展和主概念之出現時間順序。 本研究結果發現如下,可分成五點說明: 1.尚未學習演化前的小六學生較容易使用外在、後天、短暫、特質類別來解釋演化概念,雖然經過教學的學生仍有此現象,但比例較為學習前低。 2.跨年級學生於選擇題和開放題的表現趨勢相近達高度相關,唯一差別在於開放題表現低於選擇題,整合兩種題型結果做為整體演化概念組合。 3.使用系統分類學繪製跨年級學生演化概念發展支序圖,科學模式的發展,在小六前已具備主概念三「不同的存活率」,小六發展出主概念一「個別變異」,國一階段依序發展出主概念二「遺傳決定」和主概念四「累積世代的改變」。 4.當主概念一「個別變異」尚未建立時,會影響主概念二「遺傳決定」的學習,嚴重甚至會導致主概念三「性狀的存活」轉變為混合類型,連同主概念四亦會出現混和或錯誤類型。 5.尚未經歷演化教學的小六學生出現的心智模式較少,經過國一教學後出現的心智模式類型則較多,因為結合初始和科學模式而產生較多的心智模式,直到高二階段以後心智模式類型才漸漸集中。 整體而言,學生都很容易使用外表能看到的特徵或特質來解釋演化過程,較缺乏深度思考其演化之內部機制。教學上可參考學生的概念發展歷程適時給予正確的引導,增加例子說明或是實際體驗演化活動,以協助學生在演化概念之發展可以更朝向科學模式邁進。
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    中小學生時間、空間、運動概念發展之相關性研究
    (2002) 簡明昱
    「課程設計應以學生為主體」是九年一貫課程的重要理念之一。對於學生的認知概念發展的了解,則有助於教師們設計出“以學生為主體”的課程內容。從自然與科技領域方面來看,時間、空間、運動概念是與學生日常生活息息相關的。學生對於這三個概念的了解,會影響到他們日常生活技能的培養,以及將來是否能對相關領域有更深入的探索。根據皮亞傑的研究,他宣稱學童的時間、空間、運動,這三個概念在發展上是彼此相關的。他認為起初學生運動概念的發展,會與空間位置有著密不可分的關係,而運動概念的發展與時間概念的發展幾乎是同時在進行的。 然而,皮亞傑並未有系統的對三個概念的相關性,進行定性與定量的探討。有鑑於此,本研究根據皮亞傑在時間、空間、運動概念的研究中,選出運動守恆、等時性、長度守恆、位移等四種概念診斷工具。目的是有系統的針對三個概念發展的相關性,進行定性與定量的分析與探討。 本研究採各別面談的方式進行,面談的對象包括國小一至六年級學生236人,國中一至三年級學生96人,總計332人。根據研究結果,我們的發現如下: (一) 等時性的概念是從運動守恆的概念來的,並且兩概念之間存有階層性。運動守恆的最高階層是屬於具體操作期,這與皮亞傑的結果不同,他認為只要前操作期能力,就能處理運動守恆概念的問題。 (二) 要先具備初步的位移概念,即具備初步的位移參考座標系概念,才可能發展出運動守恆、等時性、長度守恆、以及較高層次的位移概念能力。在皮亞傑的研究中並沒有提到這點。 (三) 除非學生具備運動守恆概念,否則,他無法正確的知道他用碼錶測量的數值所代表的意義。要具備運動守恆概念,則必須能協調兩組不同時刻發生的同步運動。要能協調兩組不同時刻發生的同步運動,必需要能夠想像兩運動的位移的過程,也就是要先具備位移的參考座標系概念。長度守恆概念的發展使得位移的參考座標系概念的建立更加完全。因此。要具備等時性概念,必先具備長度守恆概念。 (四) 在發展順序上,首先達到最高階層的是長度守恆概念,接下來是運動守恆概念,再來是等時性概念,最後才是位移概念。除了位移概念的最高階層,運動守恆概念與等時性概念各階層的發展,都較長度守恆概念、位移概念的各階層發展較遲。 本研究結果使我們對於中小學學生的時間、空間、運動,這三個概念發展的相關性,有更進一步的了解。此外,對於一直以來將這些概念分開教學的課程內容設計,也具有重要的提示意義。因此,我們相信本研究的結果,對於未來相關概念的教材教法與教案設計的改進,有一定程度的參考價值。
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    高一學生的對數概念發展層次之研究
    (2013) 王幸鵑; WANG,HSING-CHUAN
    本研究以Pirie 與 Kieren (1989, 1992, 1994)所提出的數學理解動態理論作為描述個案概念學習過程的理論依據,透過分析個案在學習過程中所面對的問題與因應方式,嘗試了解高一學生在學習對數概念時,其數學理解層次的變化情形與發展過程。 本研究採用質性研究中的個案研究法,由研究者任教的新北市某公立高中一年級學生中,依照分層立意抽樣的方式,挑出高程度與低程度學生各兩位,共四位個案做為研究對象,分別於課後時間進行每人四節課的一對一教學,以「對數概念」為實施的單元,將學生的學習過程都以影片拍攝方式來蒐集學習歷程等資訊。研究工具為研究者的教案與自編學習單,並依據Pirie 與 Kieren (1989, 1992, 1994)數學理解的動態理論來設計對數概念發展的層次對照表,再利用此層次對照表來分析學生的學習歷程,以進一步探討不同程度的學生在學習對數時的概念發展情形。 本研究結果如下: 1.在教學過程中,四位個案均出現動態、非線性、遞迴的現象。 2.高程度學生都有發展到「結構化(7.S)」;低程度學生都有發展到「觀察(6.O)」 3.高程度學生能夠在學習過程中呈現主動,而低程度學生幾乎沒有。 4.教師對於鞏固低程度學生的理解層次,採用的策略是多舉例;而對於高程度學生,採用的策略是搭配相同但稍微變化的題型來做說明。 5.教師對於提升低程度學生的理解層次,採用的是提出一些運算上的反例;而對於高程度學生,採用的做法是提供機會讓其出現主動的行為。  最後,本研究分別提出對教學與後續研究兩方面的建議。
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    八年級學生在根式運算上的概念發展個案研究
    (2015) 王文婉
    認識二次方根及能理解根式的四則運算是一重要的概念,但學生的學習卻不理想,因此本研究以深度之質的研究探討八年級學生在根式運算上的概念發展。 本研究主要目的是針對在班上數學程度中等的學生,探討其在根式運算上概念無法順利發展之處及其可能成因。 研究採「個案研究法」,並採用條件抽樣法(criterion sampling)作為研究對象抽樣的方式,設定的標準為:(1)研究對象在研究者任教的學校,以方便研究者進行測驗卷施測與訪談;(2)可讓研究者觀課錄影且願意提供其學生參與研究的教師(3)研究對象未補習;(4)研究對象是在班上數學程度中等的學生;(5)研究對象必須樂於溝通且願意配合研究,依此選出同班的甲、乙兩位學生作為研究對象。研究者利用自編的根式運算測驗卷、訪談轉錄的文字檔案、隨堂觀課錄影的上課內容記錄、個案基本資料與其他書面資料作質的綜合交叉分析。 本研究的主要結果有: 1.教師的教學影響學生很大,例如:受教師在根式乘法教學所強調的"有根號的跟無根號的不能相乘"、"根號裡面跟根號外面是分開乘的"以及"同樣有根號,故將根號內數字相乘"的影響,兩位研究對象皆有"將根號內與根號外的數值分開運算"的概念心像;還有甲生是具備擴分概念的,但因教師的教學強調乘上跟分母一樣的數(或乘上跟分母相對的數),因此反而造成甲生僅有分母乘上一數的狀況。 2.學生在含根號的無理數概念發展不足,會有在處理根式運算時將其視為有理數運算的情況。 3.學生會因根式運算中的符號,引動舊經驗而影響他的概念發展。 4.學生會受運算要有結果的概念心像影響,還有會被符號(根號)影響。
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    國二學生線型函數的學習對變數概念發展的影響
    (2002) 鄭維誠
    本研究之主要目的探討國二學生線型函數的學習對變數概念發展的影響,希望得到的研究結果能作為教師在教學上的參考,以及發展以學校為本位的數學課程和編寫課程綱要時,也能提供適當的建議。 本研究以台北市立某國民中學二年級全部學生為研究對象,樣本數約為600名。主要是以Anna Sfard(1991)的概念發展理論為依據,自編測驗卷,將線型函數概念、變數概念都分成內化、壓縮、物化三個階層,並在教學單元「一次函數及其圖形」教學前、後施測,調查學生具有的線型函數概念、變數概念,藉以探討國二學生在線型函數的學習前、後,變數概念層次的改變情形為何?變數概念測驗答題類型的改變情形為何?線型函數概念層次的改變情形為何?和國二學生線型函數的學習對變數概念發展是否有關? 本研究的主要發現如下:「一次函數及其圖形」教學前、後 (1) 學生變數概念有正向的成長。 (2) 變數概念的答題類型在部分子概念有顯著的改變。 (3) 學生線型函數概念有正向的成長。 (4) 線型函數的學習與變數概念的發展,存在正相關。