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 發展地球科學日月地關係之動畫輔助評量(2012) 羅文鑫; Wen-Hsin Lo本研究之目的在發展動畫輔助評量,來降低學生答題時非必要之外在認知負荷,此多餘認知負荷與評量目標無關,但可能導致學生解題錯誤,進而影響作答表現。本研究評量內容為國中自然科之地球科學天文月相單元,受試對象為105名九年級學生,其中49名分配到動畫輔助評量組,另外56名為圖文評量組。在評量信度方面,動畫輔助評量的信度為0.6,圖文評量信度為0.5。此外,本研究也試圖分析空間能力及作答成績間的關連性。 研究結果發現,動畫輔助評量組學生的表現顯著高於圖文評量組,且在解題過程有較低的認知負荷;另外,學生對於動畫輔助評量的接受程度亦較圖文評量高。除此之外,學生的空間能力與評量表現有某種程度相關,動畫輔助評量對高空間能力組的學生較低空間能力組有助益,但低空間能力組的學生則未達顯著。因此,在未來的研究上,動畫輔助評量的設計應更仔細考慮學生個體的空間能力差異。Item 發展以動畫為主的月相盈虧課程並探討學生的空間能力對學習成效與認知負荷的影響(2012) 曾冠雲; Tseng, Kuan-Yun由於概念涉及的時間、空間、日月地的相對關係過於抽象而難以理解,月相盈虧成因是國中學生常感到困難的一個單元。本研究希望發展一套以月相盈虧成因概念為主題的動畫教材輔助國中學生學習。研究者將參考Mayer(2003)與Sweller(2008)的認知負荷理論,開發「月相盈虧成因的多媒體動畫教材」。本研究的主要目的有二:(1)探討增加動畫的呈現,是否比圖文教材更能幫助國中學生減少學習的認知負荷,有效提升月相盈虧成因概念學習成效;(2)探討空間能力、認知負荷、以及國中學生運用不同教材學習月相概念學習成效間的關聯。 本研究以中區某公立國中九年級學生為研究對象,有效樣本共98位學生。學生接受空間能力測驗後,隨機分成動畫圖文組與圖文組,使用多媒體月相盈虧概念教材進行學習。課程結束之後接受月相盈虧成因學習成效測驗、認知負荷量表。資料分析方法使用獨立樣本平均數考驗(t-test, independent samples)與變異數分析法(ANOVA)。 研究結果如下:(1)動畫圖文組與圖文組在學習成效表現上無顯著差異;(2)認知負荷與學習成效呈現負相關(r=-.298, p<.01),空間能力與學習成效正相關(r=.471, p<.01);(3)高空間能力的學習者無論使用動畫圖文教材或圖文教材,學習成效皆顯著優於低空間能力的學習者(F(3,50)=10.458, p=.000, f=0.616);(4)高空間能力的學習者無論使用動畫圖文教材或圖文教材,與低空間能力的學習者的認知負荷沒有顯著差異(F(3,50)=2.56, p=.065, f=0.361);(5)高空間能力學習者的教材效果顯著優於低空間能力的學習者(F(3,50)=9.985, p=.000, f=0.606)。Item 空間能力、先備知識與表徵順序對七年級概念理解之影響:以人體呼吸運動單元為例(2011) 林郁芬本研究主要探討空間能力、先備知識不同的學習者,使用不同的表徵順序學習「人體的呼吸運動」之成效。本研究對象共130名七年級學生,依班級分配置靜動組(先靜態後動態)或動靜組(先動態後靜態),每組各有65名學生。資料收集主要為空間能力量表、概念測驗(前、後測)與16位半結構式晤談。研究結果顯示,接受多重表徵的閱讀活動後,不論空間能力、先備知識的高低或處於表徵順序組別不同,學生對於人體呼吸運動的理解皆有顯著的進步。在表徵順序與空間能力交互作用下,靜動組的高空間能力學生其學習成效顯著優於動靜組的高空間能力者;但兩個表徵順序組中的低空間能力者,其學習成效則無差異。再對照量化與晤談結果發現,動靜組高空間能力者因為先閱讀動態表徵,易被動態表徵中肋骨顯眼的動作所吸引、印象深刻,而易填選與肋骨相關的答案。此外,動靜組學生普遍認為動態表徵速度太快,但靜動組卻沒有此感受,表示此現象可能是因為表徵呈現順序不同所致。 綜合量化與質性之結果,顯示學習時先使用靜態,後觀看動態的表徵呈現順序之學習效果為佳。本研究對於表徵順序探討的結果,希望能提供教學現場、表徵設計者,使用適宜的表徵順序以有效幫助學生學習,也提供給未來研究作參考。Item 探索空間能力與領域特定知識對科學學科表現之影響(2016) 陳怡君; Chen, Yi-Chun本研究旨在選定地球科學課程中,與空間思考有關的「太陽視軌跡」為主題,分別以「空間能力測驗」、「標準化測驗」、「天文繪圖測驗」三項測驗代表「領域廣泛空間能力」、「領域特定知識」及「科學學科成效」指標,探討空間能力、領域特定知識與科學學科表現三者間的關係。另外,本研究使用眼球追蹤法記錄受試者在解題時的注意力分配及解題歷程,以釐清領域廣泛的空間能力與領域特定知識在科學學科表現中扮演的角色。進一步透過晤談,以內容分析法比較教師與在領域特定知識及科學學科表現不同的三組學生(高分組、中分組、低分組)在解答空間形式的問題時的認知模式、解題行為、知識結構、策略使用的差異,以進一步釐清領域特定知識在科學學科表現上的作用。本研究受試對象為具有基礎先備知識的大一及大二學生,測驗及晤談資料的有效樣本共40人,含理組19人(男性9人;女性10人)及文組21人(男性10人,女性11人),扣掉眼動資料缺漏的兩位學生後,眼動的有效資料為38人。另有12位在高中任教的地球科學教師參與研究,這些教師提供本研究的專家資料來源。 研究結果發現: 1..領域特定知識較佳者在解答單一選擇題形式的標準化試題的歷程上,傾向較能辨認解題關鍵區域且花費較多的時間比例在這些(尤其是圖片解題關鍵)區域上、在題幹區域花費較長時間,以形成問題表徵、似乎不完全採用前向思考;也會搭配後向思考的解題策略。2.領域廣泛的空間能力與解題時的注意力分配有關,空間能力較差者相較於中等程度以上者分配較少的時間在圖片區域上。3.無論教師或高分組、低分組學生,在解答「天文繪圖測驗」時皆傾向找出一致的通則解答題目,但低分組傾向直覺的心智運作,教師能以科學專有名詞明確說明這些解題技能及策略的用意、能靈活採用科學模型搭配思考、追求精確數值而非模糊地陳述性質。4.以領域特定知識為中介變項的分析顯示,領域廣泛的空間能力並非直接影響學生的科學學科表現,而是透過領域特定知識,影響最終的科學學科表現。另外,在科學學科成效表現不同的高、中、低分組的主要差異是在陳述性知識及程序性知識的豐富程度上。 最後,本研究對實務上的教學及教材設計提供以下建議:1.對低空間能力者的學習教材應給予視覺空間上的援助、2.大部分學習者對教材的需求是促進概念之間的連結、3.專業知識的養成主要仰賴長期記憶的知識品質。Item 高中學生在不同層級及不同表徵的物理解題取向(2016) 蘇毅中; Su, Yi-Chung本研究旨探討高中學生面對不同層級與不同表徵的物理試題其解題取向及表現。研究資料來源為自行設計的物理測驗試題和空間能力測驗。物理測驗試題為計算題,物理測驗試卷為兩種層級(高層級與低層級)與兩種表徵(文字與圖片)的試題交叉構成,共四種版本。依學生對試題的解題內容分為兩類取向:運動學取向與能量守恆取向。研究對象為大台北地區兩間學校的高二學生,共6個班級150人,試卷於班級內隨機分配,學生依空間能力測驗分為高、低空間能力兩組。 研究結果顯示,學生面對低層級的試題,傾向使用運動學取向解題,且使用運動學解題較易得到分數;而面對高層級的試題,學生傾向使用能量守恆取向解題,且以此取向較易得到分數。當學生面對不同表徵的試題,其解題取向皆以運動學取向解題為主。而不同空間能力的學生沒有特定的解題取向傾向。學生在物理解題時常見的錯誤可分為「與物理概念有關」、「與物理概念無關」兩大類,可細分為9項,其中「忽略系統完整受力」、「物理公式錯誤」此兩項在所有錯誤類型中佔所占比例最高,此兩類屬於與物理概念有關的錯誤類型。 本研究顯示學生對於物體運動的相關物理試題,大多數情況顯示學生傾向使用運動學進行解題。然而學生不論使用何種解題取向,須協助學生物理系統的分析與物理量的使用。Item 探討於翻轉學習中,應用動畫與靜態圖片輔助自學,對不同空間能力的學習者之影響-以聖嬰現象為例(2017) 王靖穎; Wang, Ching-Ying「教育」隨著時代的推進不停的在改革,近年來,「翻轉教學」逐漸成為現今的學習趨勢。翻轉教學強調讓學生成為學習的主角,並在課堂中真正擁有學習自主權,因此,「自學」便是翻轉教學的關鍵之一。如何訓練學生自學,或是選用什麼樣的自學教材顯然是件重要的事。如「聖嬰現象」的單元,受時間、空間關係及海氣作用影響,為概念抽象複雜且涵蓋尺度規模較大的動態過程,是國中學生常感到困難的單元。本研究分別利用「動畫」及「靜態圖片」作為自學教材,探討學生的學習態度及學習成效,並將學生空間能力的差異納入分析,嘗試研究空間能力與多媒體學習的關聯性。 本研究以新北市立某國中八年級學生為研究對象,有效樣本共104位學生。隨機選定兩個班作為動畫組及圖文組進行自學,自學時間結束後填寫學習態度量表及學習成效測驗,再利用一節課分組討論完成翻轉學習的流程,並於結束後再次接受學習成效測驗。 研究結果如下:(1)學生使用動畫自學教材的學習態度優於靜態圖片組,而學習成效測驗中,靜態圖片組學生選擇題成績高於動畫組;動畫組學生在開放式問題中的成績則顯著優於靜態圖片組;(2)以學習成效「完整性」分析的結果顯示,空間能力與教材間具交互作用,表示空間能力對不同教材的呈現方式在學習成效(完整性)上是會有影響的,並且,動畫的教材對低空間能力的學習者的效果高於高空間能力的學習者;(3)動畫組學生在翻轉課堂中的成果顯著優於靜態圖片組。Item 以混成軌域之電腦多媒體教導學生判斷分子形狀(2005) 呂益準中文摘要 本研究設計混成軌域多媒體教材「歐比托」,輔助學生學習「如何判斷分子形狀」。將文獻中學生在學習本章節之困難,分類為「符號/符號表徵轉換」及「空間能力」,並依此設計題本,分析學生使用「歐比托」之後的學習成效。最後施以問卷調查暸解使用多媒體之學生對於此學習活動的感受與態度。 研究對象為台北市某公立高中二年級學生,採準實驗研究法,分為使用多媒體「歐比托」之實驗組30人,及未使用多媒體之對照組36人,兩組分別來自四個班級。依實施時間順序為前測、教學活動、後測、最後對實驗組施以多媒體態度量表。 本研究獲致結果如下: (一)、歸納學生的迷思概念可由以下四點獲得改善: 1.完整化知識表徵系統; 2.強化知識過程的邏輯性; 3.強調符號與概念意義之間的聯結; 4.避免八隅體規則的濫用。 (二)、「歐比托」確能幫助學生學習「符號/符號轉換」及「空間能力」。 (三)、實驗組學生對「軌域相關概念」及「判斷分子形狀」顯示出中度的顯著相關,對照組學生則程完全不相關。 (四)、實驗組學生對本研究之教學媒體持有正面的態度,但仍需要老師適當的輔助。