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 以科技為基礎之課室互動教學環境對於國中學生細胞分裂概念學習之影響(2011) 楊凱悌; Kai-Ti Yang近年來，互動式電子白板(Interactive Whiteboard, IWB)整合白板與電腦間雙向互動操作以及多媒體整合呈現之創新，讓IWB融入教學成為各國政府之支持與推動的政策，我國亦於2006年起政策性推動IWB融入各級學校之教學；因此，本研究嘗試探究IWB融入國中細胞分裂主題之教學效益。本研究由文獻分析，依據細胞分裂主題之資訊融入教學的建議與IWB之教學應用的建議，並參考Richard E. Clark、Robert B. Kozma與Richard E. Mayer之論點，發展出「科技輔助科學學習效益之三元決定論：學習科技屬性、教學方法、學習者特質」以及「質量並重的研究方法可以釐清科技輔助科學學習的全貌」兩個論點作為本研究之立論基礎，發展以IWB為基礎之課室互動教學活動，並針對IWB融入國中細胞分裂主題教學之效益進行深入評估。 本研究採準實驗研究設計，將參與研究之國中一年級學生共107人，分為「傳統資訊融入教學組」(n=57)與「IWB融入教學組」(n=50)，「傳統資訊融入教學組」於傳統課室環境中應用Microsoft PowerPoint進行教學，「IWB融入教學組」則是於傳統課室環境中應用IWB進行教學。在教學進行前，先針對研究對象實施細胞分裂主題之總結性評量前測、細胞分裂之二階層診斷式測驗(Two-tier Diagnostic Test for Cell Division, TDTCD)前測與Kolb學習風格量表，以收集量化資料；接著進行為期一週的教學，在教學過程中，進行全程課室錄影，以收集質性資料；教學結束後，再實施細胞分裂主題之總結性評量後測、TDTCD問卷後測與建構式多媒體學習環境問卷(Constructivist Multimedia Learning Environment Survey, CMLES)，以蒐集量化資料。本研究針對蒐集到的質性與量化資料進行分析，結果發現： 一、相較於傳統資訊融入教學，學生在IWB融入國中細胞分裂主題教學之環境中進行學習，有較佳之學習效益與概念改變情形。 二、相較於傳統資訊融入教學，學生認為IWB融入國中細胞分裂主題之教學環境較符合建構式學習環境。 三、相較於傳統資訊融入教學，在IWB融入國中細胞分裂主題教學之環境中進行教學，師生互動模式偏向於教師減少講述教學而學生主動參與教學活動之情形增加。 四、不同學習風格學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其學習效益與概念改變具有差異。 1. 經驗攫取偏好為「具體經驗」之學生，在IWB融入細胞分裂主題教學環境之學習效益與概念改變情形，顯著優於傳統資訊融入教學環境。 2. 經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生，在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，均能獲得相等之學習效益與概念改變情形。 3. 經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生，在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，均能獲得相等之學習效益；但是在概念改變情形上，則以IWB融入教學環境下之概念改變情形顯著較傳統資訊融入教學佳。 4. 經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，能獲得相等之整體學習效益與概念改變情形。 五、不同學習風格學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其在CMLES問卷中呈現之對於學習環境的感受情形具有差異。經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生，對於IWB融入教學環境之感受顯著較傳統資訊融入教學環境佳，特別是在「學習探究」、「學習思考」、「相關性」、「易用性」與「挑戰性」之學習感受上，經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生，對於「學習探究」、「學習思考」與「挑戰性」的學習感受，顯著較傳統資訊融入教學環境來得正向，經驗攫取偏好為「具體經驗」與經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生則對於兩種資訊融入教學環境有相同正向的學習感受。 六、不同學習風格個案學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其課程參與度具有差異。經驗攫取偏好為「具體經驗」與經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生在IWB融入教學環境下有較高之參與度，經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生在兩種資訊融入教學環境下均有高參與度，經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生在兩種資訊融入教學環境下多有高參與度，但在「減數分裂之意義與過程」子概念之學習，以在IWB融入教學環境下之參與度較高。Item 「探究式教學」對「學習環境偏好」及「學習」之影響─以溫度與熱單元為例(2012) 陳柏宇; Chen, B. Y本研究目的在探討「探究式教學」對學生「學習環境偏好」及「學習」之影響。本研究試圖瞭解學生的學習環境偏好、探討學習偏好是否會改變、探究式教學是否符合學生學習環境偏好、學習環境偏好若與學習環境相符是否有助於學習，最後探討探究式教學是否有助於學習。 本研究採準實驗研究法，對象為花蓮縣光復鄉某縣立國民中學國二學生，該校學生接近70%為原住民學生。研究於現行的自然與生活科技課程中「溫度與熱」單元進行準實驗教學，分為進行「探究式教學」的實驗組與進行「傳統式教學」的對照組，最後收集學生「自然科學習環境量表」、「自然科學習態度量表」及「自然科段考成績」進行相關資料分析。 經由研究後，結果顯示：(1) 學生的「學生中心」學習環境偏好增加，且實驗組顯著高於對照組；「教師中心」學習環境偏好減少，且實驗組減少程度達顯著。(2) 實驗組學生在「自然科學習態度」、「學習自然科的興趣」及「自然科學價值的信念」上明顯提升，且在「自然科學習態度」及「學習自然科的興趣」上顯著高於對照組。而實驗組「自然科段考成績」進步，對照組則退步。(3) 「理想與實際距離」與「自然科學習態度」、「學習自然科的信心」、「學習自然科的興趣」及「自然科段考成績」成高度負相關。(4)學生學習環境偏好為「學生教師中心」，且與「探究式教學」學習環境相符。根據研究結果，本研究提出下列幾點建議：(1) 教學上，適時並適度的使用「學生中心」學習環境教學，有助於學生學習。(2) 學生的「學習環境偏好」與「學習環境」越符合，則有助於提升學生的學習態度與學習成效。(3) 「探究式教學」符合學生的學習環境偏好，可適時適度使用。(4) 未來可朝向大樣本及長時間的研究，與本研究結果進行對照。Item 不同探究教學模式對高二學生運用QCNLive進行地震學習的影響(2013) 邱怡禎; CHIU YI CHEN本研究旨在課程中運用QCNLive並探討不同探究式教學對高二學生的影響。本研究為準實驗研究法，研究對象為247位台北市某高中二年級學生。探究式教學在近年來成為科學教學的主流，探究式教學營造的學習環境，包括完全開放式探究、引導式探究（介於完全開放式探究與結構式探究之間）以及結構式探究。不同的探究式教學對學生學習的影響仍有許多爭議。因此，本研究旨在探討結構式探究與引導式探究教學對學生學習的影響。 本研究設計結構式與引導式兩種探究式地震課程（課程中的探究活動均使用QCNLive），並運用地震學成就測驗、地震學態度量表、學習環境量表來評估不同教學對學習者的影響。研究結果顯示:1.結構式探究教學班級學生在記憶性問題表現較佳。2.引導式探究教學班級學生在問題解決問答表現較佳。3.當學習者感受到的學習環境，越接近他／她心中理想的學習環境時，對地震學越能抱持越正向的態度。4.地震學成就測驗與地震學態度成正相關。5.高二學生偏好的探究學習環境為兼具教師中心之結構式探究與學生中心之開放式探究的引導式探究。Item 科學教師營造的學習環境與學生認知的學習環境之關連(2008) 洪巧娟; Chiao- Chuan Hung教師的教學風格與教師在課堂上所欲營造的學習環境相關，也深深影響學生的學習感受和學習成效。因此創造師生雙方皆認同適合的學習環境是很重要的。即本研究旨在探討教師所營造的學習環境和學生認為的學習環境是否有差異性存在。 研究首先經由開放式教學風格問卷，以300位學生為對象，瞭解學生對於教師在課堂上所營造的教學內容與師生互動情況的類型與分布。再藉由回應學生的教學風格問卷，以29位科學教師為對象，從科學教師角度瞭解科學教師在授課時的教學內容類型和師生互動的情況。最後透過師生雙方所呈現出來的類型做分析與比較，探討彼此之間是否有差異性存在。 本研究結果顯示，學生所認為的學習環境，是以改編型的內容架構、使用多元教材並常動手做實驗、思考型的認知過程、有點壓力的教室氣氛及以教師發問為主，且師生互動熱烈的師生互動形式佔做多數。而教師認為自己所營造的學習環境，是以改編型的內容架構、使用多元教材並常動手做實驗、混合型且偏思考的認知過程、有點壓力的教室氣氛及以教師發問為主，且師生互動熱烈的師生互動形式佔做多數。另外，研究結果也呈現出在內容架構、教材使用、教室氣氛及師生互動型式的四個層面中，學生的認知和教師自我的認知達顯著相關。最後，本研究將研究結果加以討論並提出建議，以供相關研究之參考。Item 動態視覺化觸控式學習環境之實作：以國中多項式的乘法為例(2013) 王偉斌; Wang, Wei-Bin本研究目的在設計動態視覺化觸控式代數學習環境，期望讓學生透過觸控觀察與操作視覺物件，建立對多項式乘法中乘法分配律的概念，及熟練一次多項式的乘法運算。 為了檢驗學習環境的學習效果，研究自變項分為學習策略（代數式分段運算、代數式整體運算與圖示分段運算）與環境（紙本環境與觸控環境）兩個維度。本研究依照學習策略與環境兩個變項設計了六組實驗組別進行實驗，研究對象選取122位國中八年級學生，使用測驗問卷檢測各組學生的學習成效以及學習成效的差異，主要研究結果顯示： （1） 學生在紙本環境下，以代數表徵呈現（代數式分段運算、代數式整體運算）具有顯著的學習效果；但在觸控環境下則是分段學習策略（代數式分段運算、圖示分段運算）會有顯著的學習效果。 （2） 學生在紙本環境下並不會因不同學習策略（代數式分段運算、代數式整體運算與圖示分段運算）而對學習效果產生影響；但在觸控環境下，圖示分段運算的學習策略較能幫助低程度學生建立多項式乘法分配律的概念與熟練運算過程。 （3） 在代數式分段運算與圖示分段運算的學習策略下，觸控環境比紙本環境較能提供低程度學生具體、連續的視覺經驗，達到較好的學習效果。 由上述主要研究結果得知，學習策略可以藉由觸控環境提供的動態視覺化來增強低程度學生的學習成效，研究者相信觸控環境可以結合更多的學習策略，來建立學生良好的代數運算基礎。Item 初探不同學習環境對高一學生地球科學學習成效之影響(2005) 蕭建華; Chien-Hua Hsiao本研究的主要目的在初探不同學習環境對高一學生地球科學學習成效的影響，藉由進行不同學習環境的實驗教學，分析學生在地球科學的學科態度與學習成就上之差異，並提出建議供教師在營造學習環境時之參考。 研究設計採準實驗研究法，參與研究的對象是中部某國立高中一年級四個班共156名學生，以班級為單位隨機分派為實驗組與控制組各兩班。兩組學生首先接受「地球科學教室學習環境問卷（ESCLEI）」與「地球科學學習成效量表（ESLOI）」（包含學科態度與學習成就）前測，藉由分析ESCLEI的結果，了解學生對學習環境的感受與偏好，接著分別進行為期3週(6節課)的教學；實驗組學生進行符合多數學生對學習環境偏好（ALEP）的教學，也就是融合學生中心與教師中心的教學；而控制組學生則是進行不符合多數學生對學習環境偏好（NALEP）的教學，也就是教師中心的教學。實驗教學後，兩組學生再施以ESCLEI與ESLOI後測；另外，實驗組學生並填寫「課程回饋」之開放式問卷。資料分析的統計方法包括描述統計、變異數分析(ANOVA)、共變數分析(ANCOVA)與多變項共變數分析（MANCOVA）。 研究結果顯示，實驗教學後： 一、在學習成效（包含學科態度與學習成就）上，實驗組的分數比控制組的分數高，達統計上顯著差異，有中度實驗效果量。 二、在學習成就上，實驗組與控制組未達統計上顯著差異，有低度實驗效果量。 三、在學科態度上，實驗組比控制組更具正向的態度，達統計上顯著差異，有接近中度實驗效果量。 四、從學科態度的三個構念來看，在「對地球科學所持的態度」和「對學習地球科學所持的態度」上，實驗組的分數都比控制組的分數高，達統計上顯著差異，有接近中度實驗效果量。而在「對參與地球科學討論活動所持的態度」上，未達統計上顯著差異，有低度實驗效果量。 根據研究結果，本研究提出下列幾點建議： 一、由於學生的地球科學學習成就與對學科態度，似乎可以藉由教學上營造符合多數學生對學習環境偏好的教室學習環境而增強。因此，建議教師在教學時，應該多營造符合多數學生偏好的學習環境。 二、面對多元的社會環境，多元的學生特質與多元的學習方式，建議教師在教學策略的運用應該多有變化，以符合不同學生對學習的需求。 三、本研究非長時間（整學期）的實驗教學，且參與研究的對象並不具普遍代表性，因此，研究結果不宜作全面性的推論。建議未來應進行較長時間且更具代表性樣本的研究，以與本初探研究的結果相對照。Item 卓越數位學習科學研究中心II：全方位的科學教育研究(單一整合型計畫)-卓越數位學習科學研究中心II：全方位的科學教育研究( I )(行政院國家科學委員會, 2012-07-31) 張俊彥; 李忠謀; 陳柏琳; 曾元顯; 楊芳瑩; 陳伶志本卓越數位學習科學研究中心展延計畫將貫徹前期計畫目標：建立兼具適性化與 高互動性的整合型(運用影像處理、語音處理、視訊處理、語音辨識、自然語言 處理、文字探勘、資訊檢索、資料探勘、機器學習等技術)智慧教室。本展延計 畫將運用並增進前期計畫所開發的新興科技，設置Smart Lab (智慧教室的原 型)，並在Smart Lab 中進行整合性的科學教育研究，以使創新智慧教室更臻完 善。為達成上述目標，本計畫將致力於整合科學教育、認知科學、資訊科學、資 訊工程等多元領域專家，建構下列三個密切關聯的研究取向：(1)發展與調整智 慧化的學習環境科技；(2)評估學生在智慧教室中科學學習成效之認知與情意的 改變；(3)探測學生在智慧教室中的注意力集中與分散情形。本計畫將整合上述 研究方向，在Smart Lab 中進行實際的教學活動以(1)調查學生對於智慧教室的偏 好與實際感受；(2)評估教師的教學方式、學生的學習策略、社會人際互動在智 慧教室中的改變；以及(3)探測學生對於學習環境偏好與實際感受之間的差距如 何影響科學學習成效，包括學生的地球科學/資訊科學專業領域知識、高層次思 考能力、動機與態度等。研究結果將提供教育科技發展者、科學教育研究者、教 育實踐者具體的方針，以增進新興科技融入課室環境的適切性，並提升學生在此 環境中的科學學習成效。