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 教師遊戲融入科學教學意圖量表之開發、效化與啟示(2024) 陳佩琪; Chen, Pei-Chi近年來臺灣教育界興起遊戲學習與科學教育結合潮流。相關研究多探討學生使用遊戲的學習效益，對教師運用遊戲教學研究尚不多見。但教師在實施遊戲教學中扮演重要角色。研究目的是了解現今教師運用遊戲於科學教學的意圖因素，開發與效化「教師遊戲融入科學教學意圖量表」且驗證量表的信度及效度。本研究先參考計畫行為分解理論 (Decomposed Theory of Planned Behavior, DTPB) 相關的視角，初步建構量表的各向度及題項對應。邀請7位專家修正建議量表。以200位教師為樣本進行項目分析與探索式因素分析。最後取308位教師為研究樣本進行驗證性因素分析，完成建構效度。研究結果顯示，遊戲融入科學教學意圖量表包含遊戲有用性、遊戲易用性、自我效能、同儕和長官的期待等四個構面，合計20題，信度與效度良好。20-30歲教師族群在自我效能表現較於其他年齡組別有顯著較高現象。教學年資0-5年的教師族群於遊戲有用性表現較於其他組別有顯著較高現象。國小教師在量表中的四個構面上表現最佳。另外，亦使用潛在剖面分析（LPA）來識別不同教師風格子群組。根據教師於遊戲有用性、遊戲易用性、自我效能、同儕和長官期待方面，識別出三種類型的風格教師，其分別為中接受度/高主觀規範、低接受度/低主觀規範、高接受度/高主觀規範。這些子群組教師在測量遊戲意圖的四個構面上表現存在顯著差異。本研究對遊戲式教學有一定的啟示，可給予現今面臨多元化教學之 108 課綱的教師們，且益於之後其他非制式科學教育教學、教師科普遊戲活動使用，對後續研究有相當的助益。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 數位遊戲融入教學對不同成就高一學生學習三次函數之影響(2024) 林煜翔; Lin, Yu-Xiang本研究旨在瞭解遊戲融入數學學習的教學方式，對不同成就表現的高一學生在學習三次函數概念的學習表現及情意表現影響為何。並探討一般講述式為主的教學以及遊戲融入的教學，兩種不同的教學方式對學生有何影響。本研究採用準實驗教學研究法，以台北市某公立高中的高一學生為研究對象，依不同的教學方法將其分為實驗組（遊戲融入數學學習）和對照組（一般講述式教學），兩組各取一個班，以十二年國教數學領域綱要中「F-10-2 三次函數的圖形特徵」為探討範圍，進行為期一週四節課的教學實驗。研究者為兩組之觀察者，兩班之數學教師為教學者(兩班數學教師相同)。資料分析以量化資料為主，質性資料為輔。研究結果顯示:(1)遊戲融入數學學習及一般講述式教學，對於整班學生的學習成效顯著。(2)遊戲融入數學學習及一般講述式教學，對於高分群學生的學習成效無顯著差異。(3)遊戲融入數學學習及一般講述式教學，對於低分群學生的學習成效有顯著差異。(4)遊戲融入數學學習及一般講述式教學之情意表現皆無顯著差異。(5)遊戲融入數學學習對於學生學習三次函數單元有正向幫助。(6)高認知的學生希望能夠更有效率地學習知識。(7)低認知的學生更關注學習中帶來的遊戲感受。根據研究結果給出對未來的建議:(1)延長教學時間，以更完整地將遊戲融入數學學習。(2)對學生進行分組，根據學生的能力給予不同難度的關卡。(3)針對學生迷思概念進行更深入之探索以調整課程內容，在教學設計上能更有效率地幫助學生建立三次函數概念。Item 永續發展教育遊戲開發設計與實踐(2023) 陳鳳涵; Chen, Fong-Han在臺灣，環境教育已成為中小學課程活動不可分割的一部分，並延伸為永續發展教育中的一環。在推動環境教育的過程中，從環境保育、資源分類、回收等面向切入。因此永續發展在很多人心中存在一種錯誤理解，以為永續發展跟環境保育與資源回收劃上等號。本研究為設計一款旨在教育學習者認識聯合國永續發展目標為核心的桌上遊戲，強化臺灣全面推動永續發展教育的重要工具。本研究開發設計的 SDGs Board Game 是藉由永續發展議題及 17 項永續發展目標傳達一個重要概念：「激發自覺」乃至「改變認知」，幫助參與者能發覺問題，學會提問、探索議題的脈絡和重要成分。而遊戲中的互動與討論，促進參與者能說出自己的觀點，也能學習採納不同觀點的機會，並於遊戲過程擬定目標、確認目的及策劃行動。同時，承擔決策之後的風險與結果，提供修正與再次決策的機會練習。遊戲設計完成後進行遊戲機制與教學活動測試後，最終提出結論：一、永續發展桌上遊戲器材有助於教學的進行；二、製作 SDGs Board Game 輔助教教學教材，協助教師未來之應用；三、SDGs Board Game 傳遞每個人的行動與世界息息相關；四、SDGs Board Game 以學習者為中心。對教學者而言，具有教學啟發作用，也是一套可實踐運用在教學現場的教材。對學習者而言，從遊戲中體驗理解永續發展目標彼此連動息息相關，建構對永續發展議題的認識。本研究核心價值在凸顯參與者在遊戲過程中的互動情境下「自行發揮」的實踐、學習與反思，讓這套桌遊不僅是永續發展教育的教具，也可提供給企業、公部門、學校與民間單位使用。本研究設計的 SDGs Board Game 可豐富永續發展教育相關課程的教材庫，有助於推廣永續發展教育。其結果與建議，可供未來想運用此遊戲教學，推動永續發展教育的學校與人員參考。Item 針對線性變換及仿射變換設計動態幾何軟體之研究(2010) 翁秉承; Bing-Cheng Weng隨著科技快速的進步，數位學習逐漸嶄露頭角，針對學習課程所設計的電腦輔助教學軟體更是不勝枚舉，但以幾何教學為出發點的「動態幾何教學軟體」至今還尚未普遍應用在各種課程中，尤其是高等數學教育，若動態幾何軟體能妥善設計，將會對高等數學在證明與定義的思維有所幫助，本研究感興趣的主題，就是在於如何將動態幾何軟體應用在高等數學教學課程上，以大學課程中線性代數為例，針對線性變換與仿射變換的課程做動態幾何軟體的設計。除了利用軟體將變換結果具體呈現外，還設計讓學生能自由控制變換矩陣的平台，讓學生先經由不斷觀察圖形的變化例子對幾何內容做相關臆測後，再學習到線性變換矩陣是如何透過奇異值分解的幾何原理來得知變換的圖形，並製作相關動畫讓學生能夠動態的看到變換情況，進一步再去瞭解仿射變換的幾何意義，這樣對於課程內容才會比較有系統上的安排。軟體設計方面，利用OGRE圖形引擎為開發工具，在於希望藉由OGRE內獨特場景管理類別，達到奇異值分解幾何意義的成效。除此之外，本軟體也以RPG遊戲設計的思考方式去呈現，希望將遊戲與教學做結合，讓學生在遊戲當中也能學習到課程內容，引發學生的學習興趣與動機。Item 初探桌遊學習對國中七年級學生坡地災害學習概念的影響(2014) 李漢森本研究旨在依據遊戲式學習的相關文獻所提出的遊戲設計循環，並參考國中七年級自然及科技課程中坡地災害的內容，設計及製作出坡地災害概念的桌遊SlopeDefence。並藉此桌遊讓國中七年級學生進行桌遊式學習，探討桌遊學習對學生學習坡地災害概念之影響。研究對象為新北市某所學校七年級學生，共 58人，其中男生 31 人 ，女生 27 人。研究結果發現學生透過活動後，在概念問卷後測及延宕測驗均比前測有顯著進步，而延宕與後測之未達顯著差異；另外，在研究中顯示女生的學習成效優於男生，而在遊戲取向中的競爭性與學習成效有顯著的負相關；透過中介變項之分析顯示，性別在學習成效的差異可完全由競爭性的差異來中介，且進一步中介變項分析顯示，競爭性可再由在遊戲中對科學感覺程度來中介。換言之，對重視競爭性的學生而言，他們在遊戲中科學知識的感受程度較差，因此造成他們在桌遊學習中的差異。Item 探討RPG在八年級學生學習光之概念的學習成果(2016) 鄭丞志; Cheng, Chen-ChihRPG(角色扮演遊戲)來輔助學生學習的成效在近年來被廣泛討論。一般而言，學者多能認同RPG輔助學習能增進學生的學習動機與興趣。不過也有文獻提出不同的見解，認為RPG輔助學習的成效有限。深入了解學生在RPG遊戲輔助學習中的學習行為，將有助於我們釐清RPG輔助學習的效果，提供RPG輔助學習設計參考。性別差異與人格特質可能是兩個影響RPG輔助學習的重要因子，但是過去的文獻顯示結果並不一致。因此我們假設性別可能會與人格特質有交互作用而影響在RPG遊戲輔助課程中的學習。 本研究設計一款遊戲討論性別與人格特質的交互作用。研究者發展了一套RPG輔助光學學習遊戲，探討學生在遊戲中的行為與表現。研究對象為台北市大同區一所國中52名學生，其中男性26位，女性26位。研究採用自編光學學習成效量表、Mini IPIP量表、自編訪談問卷作為研究工具，評量學生行為與學習成效。 研究結果發現：(1)性別會影響RPG融入學習的成效，女性表現較佳。(2)人格特質中的友善性(Agreeableness)會影響後測，友善性越高，學習越好。除此之外，女性在人格特質中的友善性表現顯著優於男性。(3)依據路徑分析，人格特質中的友善性為性別影響後測的部分中介變項。依據此結果，女性學習者在RPG融入學習的學習成效優於男生，可能是因為透過人格特質所影響。因此，在實施RPG融入學習的時候，我們應注意到這部分的特性。我們也同時認為男性表現不如女性，可能是因為在遊戲中過於著重競爭規則，這部分亦值得未來繼續進行研究。Item 十字交乘法之遊戲式學習活動設計與教學成效評估(2018) 邱振源; Chiou, Jen-Yuan本研究之目的在設計觸控裝置上的十字交乘法遊戲式學習活動，透過遊戲情境激發學生的內在動機，使學生樂於練習並主動發展解題策略，以幫助學生理解十字交乘法的概念，並掌握將首項係數為一的二次多項式因式分解之運算。本研究使用Flash 與 ActionScript 3.0 設計十字交乘法之遊戲式學習活動，透過APOS理論安排十字交乘法的作業，依據遊戲式學習的相關理論建構遊戲情境，並將十字交乘法的學習內容與遊戲情境中過關所需的遊戲技巧進行內在整合，形成十字交乘法遊戲式學習活動。 本研究針對122名國中八年級學生進行實驗教學。採用2×2實驗設計，在遊戲式學習活動中以有無教學指引、觸控介面或滑鼠介面兩項變因為核心，形成四組實驗組，再以一組觸控介面上無遊戲情境有教學指引作為對照組，共分為五組。經由分析其前後測以及認知負荷與感受量表，再透過組間比較而探討有無教學指引、有無遊戲情境、觸控介面或滑鼠介面三項因素對學生在本學習活動中學習成效與認知負荷感受上的差異。 主要研究結果顯示五組學生在十字交乘法基本題前後測進步分數均達顯著水準。有無教學指引與觸碰滑鼠介面之雙因子間有交互作用，在觸控介面下無教學指引組前後測進步分數顯著優於有教學指引組；在滑鼠介面下有教學指引組前後測進步分數優於無教學指引組，但未達顯著差異。在觸控介面下無遊戲情境組十字交乘法基本題前後測進步分數與有遊戲情境組並無顯著差異；但在後測的遷移問題上無遊戲情境組顯著優於有遊戲情境組。 以學習成就與投入努力為軸分析五個組別的效率與投入情形，投入程度無教學優於有教學，有遊戲優於無遊戲；另外，在觸控介面、有遊戲情境、無教學指引位於高效率且高投入的區域。 本研究結合APOS理論與遊戲式學習理論發展出的十字交乘法的學習活動，使五組學生在十字交乘法基本題前後測進步分數均達高度顯著水準，可做為未來開發中學代數學習活動設計的參考。