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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    規則式推論情境感知系統之設計
    (2011) 徐培然; Hsu Pei-Jan
    目前智慧型手機的發展蓬勃,普及率也日漸提高,不論是硬體或是軟體技術都越來越進步。目前手持裝置上有許多感應器可以取得使用者周遭的環境資訊,再加上wifi、3G等連線功能,使得我們可以發展有如隨身行動助理般的情境感知(Context Aware)功能。情境感知的最主要目的是讓手持裝置更加的智慧化,盡量的減少使用者的輸入,主動提供使用者最需要的資訊、服務,以解決手持裝置上輸入不易、顯示螢幕尺寸小帶來的不便。 想要完成一個情境感知系統必須從兩大部分著手,一部分是情境資訊的取得,另一部分為情境推理的過程。本研究以本體論(Ontology)描述環境,以規則為基礎進行推論來實現情境推理。本研究根據各種不同場景(scene)以及模式(mode)下建立相關的Ontology來描述環境,再以不同的參數、SWRL規則來進行推理,藉由推理出的結果可以得到使用者可能的情境或是直接回傳使用者可能需要的服務。 本體論可以明確的表達知識以及詳細的描述環境,如此一來我們可以明確的定義我們想要完成情境感知服務的各種場景。除此之外我們選用SWRL作為規則語言來直接對本體論下的實體撰寫規則,使得整體的推論完整,而本體論以及SWRL都是以OWL語言表示,在進行推理時不需要做任何語言轉換,整個推理過程顯得更有效率。本研究也提供使用者操作介面,使用者可以在介面上觀看情境資訊、服務資訊或是操作代表使用者位置的圖示,如此一來可以使用者可以更深刻的感受到情境感知服務帶來的便利以及魅力。
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    高一學生生物演化概念分析與概念改變教學之研究
    (2007) 茬家續; Chia-Hsu Chih
    本研究以概念本體論、生物演化的變異論與轉型論為理論背景與心智模式分類依據,以改編自Shtulman(2006)設計的生物演化概念問卷,首先對120位高一學生進行紙筆測驗,以了解學生的生物演化概念。 紙筆測驗結果顯示,在生物演化概念問卷的紙筆測驗表現上,120位學生具有轉型論、變異論與綜合型三種心智模式。六大題組30題總得分最高者為+28,最低者為-14,平均5.68。顯示就全體學生在整份問卷的表現而言,變異論心智模式傾向多於轉型論心智模式傾向。 研究者根據Chi& Slotta、Geraedts & Boersma、Shtulman的主張,設計一個生物演化教學課程,對教學組的學生進行實際教學補救,並於教學後進行紙筆測驗之後測。最後再對教學組與對照組學生進行生物演化問題之晤談,以其對生物演化問題的解釋架構與邏輯性,佐證教學成效,並比較不同問題情境下的表現差異。 在紙筆測驗上,學生在面對教科書中學過的演化問題時,普遍能有變異論的作答反應,但卻不能遷移至未學過的演化問題情境,遂代之以轉型論的作答。在解釋達爾文理論的物種適應因果機制時,變異論者會選擇具有完整突現過程本體屬性的選擇類比;而轉型論者最為偏好的類比與本體屬性則依序為外力類比(直接的與相呼應的屬性),其次是成長類比(次團體或種類屬性),而意圖類比(意圖的屬性)則較少。在晤談中,學生在遇到教科書中未學過的演化問題時,普遍傾向以轉型論的架構來推論演化模式。 綜合紙筆測驗前、後測及晤談結果顯示,對照組學生對達爾文的演化理論停留在機械記憶,並未能充分理解其理論。而教學組學生在實施過以提問法輔助進行的生物演化教學課程及突現過程本體訓練後,則會有較多的變異論心智模式,並普遍能遷移至未學過的演化問題。   研究者認為,傳統教科書在論述生物演化時,偏重在變異(個體差異)、過度繁殖、生存競爭、適者生存這四個達爾文演化論名詞與直線式過程(程序)的描述上。生物演化教育應聚焦在演化本身的意涵、族群在演化上的重要意義、以及演化模式發生的突現過程因果機制。
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    從突現過程本體面向探討生物恆定性概念改變-以七年級學生為例
    (2007) 黃佳杏; Jia-Hsing Huang
    摘要 生物恆定性的概念,在生物學當中是屬於重要且不容易學習的單元,學生必須要統合許多生理知識,並且要能掌握其抽象及複雜的動態整體觀,才得以架構出完整的恆定性概念。關於概念學習,Slotta 和Chi(2006)以本體論的觀點分析認為,若是先接受本體分類屬性的訓練,將有助於接下來學習具有此類本體屬性的概念。目前尚未有從概念本體面向來探討生物恆定性的概念改變,因此本研究設計含有突現本體屬性的多媒體教材,希望藉此提升學生學習恆定性概念的整體成效。 本研究欲探討的研究問題為:一、運用含有突現本體屬性的教學媒體對於生物恆定性概念的學習是否有幫助? 二、經過教學後,是否有助於學生概念本體的跨越? 三、成就測驗與概念本體得分是否有關?本研究選擇人體體溫恆定、水分恆定以及血糖恆定三個教學單元,以五班七年級學生共172人為研究參與對象,隨機分派為實驗A組、實驗B組以及對照組(C組)。這三組的學生將依不同的恆定單元採用不同的多媒體教學: 1.實驗A組的學生依次實施的是強調突現的體溫恆定教學、強調突現的水分恆定教學,最後則是未強調突現的血糖恆定教學。 2.實驗B組的學生依次實施的是強調突現的體溫恆定教學、未強調突現的水分恆定教學,最後則是未強調突現的血糖恆定教學。 3.對照組的學生依次實施的是未強調突現的體溫恆定教學、未強調突現的水分恆定教學,最後也是未強調突現的血糖恆定教學。 本研究的結果發現:一、就概念整體表現而言,利用含有突現本體屬性的多媒體教材的實驗組,學習成就表現顯著優於對照組。二、就概念本體得分而言,兩組實驗組優於對照組,而在本體跨越的維持情形也較佳。三、成就測驗與本體屬性得分之間呈顯著正相關。 綜上所述,使用含有突現本體屬性的多媒體教學策略,有助於生物恆定性概念的學習以及突現概念本體屬性的建立,而且在本體屬性跨越的維持情形也較佳。
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    教師在過程性概念與物質性概念上的教學表徵之比較研究
    (2009) 簡芊卉; Chien-Hui Chien
    本研究欲了解資深及初任的國中生物教師在「過程性概念」與「物質性概念」上所使用教學表徵之差異。本研究採教室觀察法,於97年9月至98年3月進入現場觀察並錄影錄音,收集教師教學資料,並透過焦點團體訪談,蒐集學生的觀點。研究結果如下:1.不同本體概念的教學:兩位教師在圖表說明、問答、討論、示範、類比、舉例上差異較明顯。2.資深教師在「過程性概念」常使用動態板書、生活經驗舉例、主題分組討論、多元類比與強調特性的方式幫助學生理解過程性概念。3.資深教師在「物質性概念」使用靜態板書、生活經驗舉例、類比的方式,並結合過程性概念統整說明。4.初任教師在兩種不同屬性概念之教學表徵差異較不明顯,傾向使用表格、綱要的靜態板書、引用課本圖片及課文舉例,有時採用物質性用語來說明過程性概念。5.於過程性概念上,學生認為透過動態板書、生活舉例、示範可加深印象。6.於物質性概念上,學生認為靜態版書標明物質構造部位,利用表格總整理,可使觀念清晰易懂。本研究建議教師在不同本體屬性的概念上應採用不同的教學表徵與語言;建立動態板書的模式;提供初任教師觀摩資深教師教學的機會,以加速成長;最後,從概念本體屬性的觀點進行教學改良。