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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    室內環境動物群聚動態之初探- 以浸液標本庫為例
    (2021) 張瑜庭; Chang, Yu-Ting
    人類長時間待在室內環境中,與室內環境關係密不可分,而隨著人類的活動會在室內環境中創造出各種微環境,提供各類生物生活、取食、棲息環境,並完成世代交替,但在以往關於這些生物的研究並不多,且大多侷限在常見有害物種,對於室內生物整體性研究及生物與環境間的連結性研究甚少。本研究以有人為控制的浸液標本蒐藏庫為主要研究樣區,相較於其他室內居家環境,相對影響因子較少,較容易掌控。從2018年08月至2019年12月,透過黏蟲屋取樣及掃塵取樣,進行每月進行一次調查,共記錄到六綱十七目二十八科二十八種 (含形態種) 34,575隻個體,其中含10種核心物種。依據NMDS及稀釋與預測曲線分析兩種取樣方式之差異,結果顯示兩種取樣之群聚結構呈顯著差異,且以黏蟲屋取樣之效用較高,能捕捉到之種類更多。在多樣性指數中,整體香農指數 (H’) 為1.57,均勻度 (J’) 為0.47,種豐富度 (Dmg) 為2.60,其中唯有種豐富度指數與環境因子間 (溫度、相對濕度及雨量) 有顯著相關性。在探討黏蟲屋擺放位置依據分層高度和與主要空調的距離,對於物種群聚結構及數量之影響,分別使用NMDS及雙因子變異數分析,結果顯示黏蟲屋之分層高度對物種個體數量及群聚結構有顯著影響及差異;而黏蟲屋距離主要空調出風口遠近,對於物種個體數量無顯著影響,但離空調距離越遠有個體數量越少的趨勢存在,且各距離間群聚結構相似性高;透過複迴歸模型分析核心物種類群數量與環境因子間之關聯性,結果顯示在多數核心物種類群數量變化上,環境因子是極為重要的影響因子。本研究有助於初步瞭解室內物種多樣性,以及物種與環境間的關聯性,和增加室內物種生物學之認識,以評估其做為室內環境生物指標的可能性,藉此瞭解室內環境對人體健康或財產的潛在危害及影響,或提供防治之建議及未來研究之依據。
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    社會性科學議題桌遊的設計與實踐
    (2020) 蔡仁哲; Tsai, Jen-Che
    社會性科學議題與桌上遊戲是21世紀培養學生科學素養能力的良好潛力教材之ㄧ。本研究結合科學桌遊與社會性科學議題,設計天佑臺灣科學桌遊其主題為探討臺灣經濟發展與生物保育的兩難議題,讓學生透過小組團隊合作的形式能實際的操作、做抉擇、溝通交流,培養學生能進行不同立場的反思與科學素養能力。 本研究除了設計社會性科學議題桌遊外,亦提出科學桌遊學習模式(scientific board game learning mode, SBGLM),幫助教師能了解桌遊教學的過程與步驟。SBGLM可區分為四部分:前置、促發、過程、精緻,使學校教師在使用科學桌遊教學有參考的教學架構;其次,本研究對於學生的桌遊過程錄影資料進行編碼整理分析,進一步提出學生桌遊遊玩過程中具有六種狀態,放棄、失望、探索、投入、互動、目標;另外,也具有六種行為表現,無聊、分心、提問/聆聽、對話、思辨/抉擇、主張。研究對象涉及國小、國中、高中、大學等的不同學習階段的學生,共有73位國小學生、59位國中學生、34位高中學生、25位大學生。桌遊的教學過程持續時間各不相同,國小學習階段的課程進行120~180分鐘;高中學習階段的課程進行300~400分鐘;大學學習階段的課程進行300分鐘。本研究共收集學生的生物相關的科學概念認知前、後測量表、開放式題目學習單、課室錄影資料編碼分析、桌遊遊玩過程結果、團體訪談資料等等。 研究結果顯示,學生在生物概念認知具有良好的成效。國小學生在開放式題目學習單顯示,56%的國小學生認為消滅外來種對於生物保育是重要的;41%的國小學生在桌遊過程中感受到外來種繁殖力強的現象。經過前後測成對樣本t檢定,國中、高中、大學學生在生物相關認知成效皆具有顯著的進步,並達到中等程度的效果量。課室錄影編碼資料分析結果顯示,1.桌遊過程階段會影響學生的桌遊參與狀態與行為表現,相同的桌遊過程階段具有相近的趨勢;2.學生達到目標狀態是困難的,需要授課教師的引導鼓勵;3.在桌遊過程結果中,學生有發生行為的改變並且嘗試對任務目標進行問題解決;4.不同的教師進行桌遊教學,確實會影響學生在桌遊過程中產生不同的參與狀態與行為表現。
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    能高越嶺道五種不同植被類型蜘蛛多樣性之比較
    (2012) 楊典諺; Tien-Yen Yang
    許多學者從事蜘蛛多樣性的研究,不過多數在低海拔地區進行,中、高海拔地區的研究相對較少。能高越嶺道橫跨中央山脈,海拔約1600~2900 m,全線具有多樣的植被類型。本研究目的欲了解能高越嶺道不同植被類型的蜘蛛組成與多樣性是否有差異,以及這些植被類型的蜘蛛組成如何分群。植被類型分別為松-闊葉樹混淆林、松林、鐵杉-闊葉樹混淆林、鐵杉-冷杉混淆林及草原。每種植被類型設置8個5 m × 5 m的樣區,共40個樣區。採樣使用掉落式陷阱及掃網兩種方法,在每個樣區採樣地表及灌叢活動的蜘蛛。在2010年3月至2011年3月(2010年7月及2011年2月除外)的調查共紀錄蜘蛛28科159種9155隻,其中成蛛2847隻,若蛛6308隻。掃網捕捉112種6565隻蜘蛛,掉落式陷阱捕捉65種2590隻蜘蛛。物種累積曲線顯示松-闊葉樹混淆林的採樣最接近飽和,而其他四種植被類型仍有許多物種未被採集。以ANOVA分析五種植被類型之蜘蛛群落結構結果顯示不同植被類型間的蜘蛛群落結構有顯著差異:松林、松-闊葉樹混淆林及鐵杉-闊葉樹混淆林的Shannon Index顯著高於草原及鐵杉-冷杉混淆林;鐵杉-冷杉混淆林的Simpson Index則顯著高於松-闊葉樹混淆林、松林及鐵杉-闊葉樹混淆林;鐵杉-闊葉樹混淆林的Evenness Index顯著高於鐵杉-冷杉混淆林。分層比較地表及灌叢之蜘蛛多樣性發現,灌叢之物種數與數量較地表為多,但兩者的多樣性指數沒有顯著差異。利用兩兩樣區間之Euclidean distance進行的群聚分析顯示所有樣區可區分為三群,分別是森林群、草原群與混合群。優勢種的棲地偏好分析顯示:Linyphiidae A傾向分布在鐵杉-闊葉樹混淆林及松-闊葉樹混淆林;Pardosa laura和Linyphiidae D傾向分布在草原;Linyphiidae L傾向分布在松-闊葉樹混淆林。本研究成果可作為日後環境監測的參考。
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    臺灣北部人爲活動與環境因子對外來植物多樣性之影響
    (2009) 孫豪廷; Hao-Ting Sun
    本研究討論臺灣北部不同土地利用類型的入侵現況及人為活動 與環境因子對於外來植物多樣性的影響。總共使用了100 個1 平方公 里樣點內共2242 個1 平方公尺的調查樣方。受人為活動影響較大的 土地利用類型(如:墳墓、農田、路邊)遭受入侵情形較嚴重,外來物 種的覆蓋度皆超過50%。人為活動因子包含地景異質性、開發強度、 農地與碎形等因素顯著與外來植物的生物多樣性和優勢度呈現正相 關,環境因子包括海拔-溫度及雨量兩因素則與外來物種的生物多樣 性和優勢度呈現負相關。顯示外來植物的入侵同時受到人為活動(不 論是多樣性與強度)以及環境因子所調控,操控的機制可能主要與繁 殖來源(propagule pressure)和干擾(disturbance)有關。另外同時討論了 原生—外來種豐富度交互關係,利用兩階段集群分析進行樣點分群, 從而觀察在同一空間尺度但不同棲地環境情況時的交互關係。負向的 原生—外來種關係(原生種愈多則外來種愈少)出現在人為活動較低 的樣點群裡;正向的關係(原生種愈多時外來種也愈多)則出現在人為 活動較高的樣點群裡。負向的交互關係顯示人為活動較低的環境下所 具有的生物抵抗能力(biotic resistance),而正向的交互關係則與非生物 因子如地景異質性有關。這樣的結果除了由嶄新的角度呈現了人為活 動對於入侵情形的影響外,也同時對於入侵生態學理論的發展和管理 外來植物的策略做出貢獻。
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    流水教學法對國小三年級學生學習生物多樣性之影響---以土城彈藥庫教學模組為例
    (2008) 陳宜壕; Yi-hao﹐Chen
    本研究旨在運用土城彈藥庫為戶外資源,探討以流水學習法設計的生物多樣性教學模組對國小三年級學生之生物多樣性概念與環境生態保育態度的影響。研究採用準實驗研究法,實驗組(2班)為研究者所任教之三年級學生,進行「流水學習法生物多樣性模組教學」,控制組(2班)則進行一般的講述教學。兩組學生皆在實驗教學前以「生物多樣性概念成就測驗」進行前測,而在教學後進行「生物多樣性概念成就測驗」與「環境生態保育態度量表」後測,研究亦對學生實施半結構式晤談與填寫「學習情形意見表」,以便進行量化與質性之資料分析。本研究所得結果歸納如下: 一、實驗組學生接受流水學習法生物多樣性模組教學後,生物多樣性概念顯著高於控制組學生。 二、實驗組學生接受流水學習法生物多樣性模組教學後,環境生態保育態度顯著高於控制組學生。 三、學生的生物多樣性概念與環境生態保育態度之學習有正相關的關係。 四、實驗組學生對流水學習法生物多樣性教學模組持正向肯定的態度。
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    石門水庫集水區生物多樣性課程教學成效之研究
    (2009) 楊欣; Yang Shing
    本研究主要目的在探討實施以「石門水庫集水區生物多樣性」為主題之課程教學,對於國小四年級學生在接受本課程之後對其環境知識與環境態度上的影響,以及學生對此課程之意見與接受程度。 研究者以基隆市某國小四年級兩個班級作為研究對象,一班為實驗組,進行本研究之課程教學;另一班為對照組,不進行任何教學活動。研究採用準實驗研究法,以量化問卷為主,質性研究為輔的研究工具,進行資料的蒐集與分析。研究者以自編之「水庫集水區生物多樣性評量問卷」對實驗組與對照組進行前後測,並蒐集教師於實驗組教學時所做之手札、實驗組學生學習單以及訪談紀錄等質性資料作為研究工具,在教學活動前、後進行評測,並將前、後測資料進行統計分析。研究結果顯示: 1. 實施本研究設計之課程後,學生從對水庫陌生,轉變為覺知水庫的存在以及重要性;學生對水庫集水區生物多樣性的相關保育知識有明顯提升且達顯著效果,並瞭解何種行為會破壞水庫集水區內的生物多樣性。 2. 由於學童在初始階段已經具有極為正向的保育態度,因此實施本研究之課程後,學生在水庫集水區生物多樣性態度部份,雖有正面成效但未達顯著差異。但教學活動介入後,仍強化了學童對水庫集水區生物多樣性保育的行為意向。 3. 學生對本課程接受程度極高,且教師若能多使用遊戲、多媒體、網路查詢等多元有趣的方式進行教學,則能提高學生的學習興趣。 最後研究者根據研究結果與發現提出建議,在課程設計及教學的建議如下: 1. 水庫集水區保育課程應配合學校本位課程實施。 2. 應設計以水庫為主題之校外教學課程。 3. 教師應充實自身對生物多樣性的相關知識以進行教學。 4. 學習單的設計應注意勿造成學生負擔。 在未來相關研究的建議如下: 1. 水庫議題的研究對象也應包含成人。 2. 未來的研究中後測可以考慮以不同時間點來延後施測,以瞭解接受課程的學童其知識、態度的相關變化。
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    台灣中部能高越嶺道五種不同植被類型蜘蛛多樣性之比較
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2011-06-??) 楊典諺; 陳世煌; Tien-Yen Yang; Shyh-Hwang Chen
    能高越嶺道橫跨中央山脈,海拔約1600~2900 m,全線具有多樣的植被類型,可作為探討中、高海拔山區不同植被類型蜘蛛組成與多樣性之比較,及其可能形成原因。本研究選取松-闊葉樹混淆林(PH)、松林(P)、鐵杉-闊葉樹混淆林(HH)、鐵杉-冷杉混淆林(HF)及草原(G)五種植被類型作為研究區域。每種植被類型各設置8個5 m × 5 m的樣區,總共有40個樣區,再以掉落式陷阱及掃網兩種方法,分別調查樣區內地表及灌叢活動的蜘蛛。本研究從2010年3月起至2011年3月止,除了2010年7月及2011年2月因氣象因素外,每月調查一次,合計共紀錄蜘蛛28科159種9155隻,包括成蛛2847隻,若蛛6308隻。其中掃網調查共紀錄112種6565隻蜘蛛,掉落式陷阱為65種2590隻。ANOVA分析結果顯示不同植被類型間蜘蛛群落結構有顯著差異:P、PH及HH的Shannon index顯著高於G及HF;HF的Simpson index則顯著高於PH、P及HH;HH的Evenness index顯著高於HF。各植被類型蜘蛛群落結構的差異似乎可反映彼此間植被結構與覆蓋度的差異。利用兩兩樣區間之Euclidean distance進行的群聚分析,顯示所有樣區可區分為三群,分別是森林群(Forest group)、草原群(Grassland group)與混合群(Mixed group),屬於同一群的樣區通常有相似的環境與蜘蛛物種組成。本研究成果可作為日後環境監測的參考。
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    台灣中部能高越嶺道五種不同植被類型蜘蛛多樣性之比較
    (國立臺灣師範大學生命科學學系, 2011-06-??) 楊典諺; 陳世煌; Tien-Yen Yang; Shyh-Hwang Chen
    能高越嶺道橫跨中央山脈,海拔約1600~2900 m,全線具有多樣的植被類型,可作為探討中、高海拔山區不同植被類型蜘蛛組成與多樣性之比較,及其可能形成原因。本研究選取松-闊葉樹混淆林(PH)、松林(P)、鐵杉-闊葉樹混淆林(HH)、鐵杉-冷杉混淆林(HF)及草原(G)五種植被類型作為研究區域。每種植被類型各設置8個5 m × 5 m的樣區,總共有40個樣區,再以掉落式陷阱及掃網兩種方法,分別調查樣區內地表及灌叢活動的蜘蛛。本研究從2010年3月起至2011年3月止,除了2010年7月及2011年2月因氣象因素外,每月調查一次,合計共紀錄蜘蛛28科159種9155隻,包括成蛛2847隻,若蛛6308隻。其中掃網調查共紀錄112種6565隻蜘蛛,掉落式陷阱為65種2590隻。ANOVA分析結果顯示不同植被類型間蜘蛛群落結構有顯著差異:P、PH及HH的Shannon index顯著高於G及HF;HF的Simpson index則顯著高於PH、P及HH;HH的Evenness index顯著高於HF。各植被類型蜘蛛群落結構的差異似乎可反映彼此間植被結構與覆蓋度的差異。利用兩兩樣區間之Euclidean distance進行的群聚分析,顯示所有樣區可區分為三群,分別是森林群(Forest group)、草原群(Grassland group)與混合群(Mixed group),屬於同一群的樣區通常有相似的環境與蜘蛛物種組成。本研究成果可作為日後環境監測的參考。