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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    以解決問題為導向之運算思維到程式設計教學研究
    (2022) 楊喻文; Yang, Yu-Wen
    運算思維被認為是現代學習者必須獲得與發展的問題解決技能,而且程式設計也正影響著幾乎所有學科的研究。本研究探討從運算思維到程式設計的養成策略,先發展學生運算思維,再進行程式設計學習,以幫助學生培養程式設計解決問題的能力,以及對於學生問題解決能力之影響。實驗對象為國中七年級學生共8個班級,並以班級為單位隨機安排4個班為控制組與4個班實驗組。控制組為運算思維發展與程式設計練習交錯學習共10週,實驗組為先發展運算思維5週,再練習程式設計5週。控制組與實驗組在實驗結束後皆會分別進行後測,以了解不同的教學策略對於學習成效之影響。研究結果顯示,兩種教學策略皆能培養學生之運算思維與問題解決能力,但從運算思維到程式設計之教學策略較能讓學生專注於程式設計問題解決的學習,學生的學習表現也會比較好。除此之外,先培養運算思維,再培養程式設計之學習策略相較於交錯學習運算思維與程式設計之教學策略,較可以維持學生之學習興趣。
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    眼球追蹤技術在幾何教育的應用與限制
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2019-10-??) 吳昭容; Chao-Jung Wu
    幾何是高度依賴視覺的學科。了解人們在幾何任務中如何運用視覺資訊,將有助於幾何教育。本文首先簡介了眼球追蹤技術的原理與指標,其次說明15 篇幾何眼動文獻的搜尋方式,接著將期刊論文分成四個主題加以回顧,包括幾何解題與論證、閱讀與學習、口語解碼與媒體設計,以及眼動楷模。每篇文獻回顧了研究法、認知作業與材料、實驗程序,以及研究發現。本文在最後的結論與建議一節,除了從受試者特性、認知作業、幾何材料、眼動儀型態,與眼動指標的選擇來總結這些文獻,也指出眼球追蹤技術目前應用在幾何教育上的限制與突破的方式,同時也展望幾何眼動研究未來值得探究的主題。
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    以眼球追蹤法分析國中數學幾何試題的解題歷程
    (2018) 闕妤安; Chueh, Yu-An
    為能瞭解不同數學幾何學習經驗的學生如何解題,本研究以Usiskin在1982年發展的Van Hiele幾何思考層次測驗做為前測問卷,以得知學生之先備幾何能力與經驗,透過眼球追蹤技術可以瞭解各區閱讀比重情況,以探究不同幾何能力學生的解題歷程。本研究以28位非理工科大學生為受試者,蒐集其解決數學幾何問題時的眼動資料,隨後進行晤談。結果發現,(1)區域內閱讀時間百分比(PTSZ)而言,「幾何圖形與尺規作圖」中,幾何思考層次較高的學生因對於幾何性質更為清楚明確,相對分配較少時間處理選項區域內的訊息,在「三角形的基本性質」單元中,幾何思考層次較高的者,分配較多時間在求解標的與附圖中所提供的線索,「相似形」、「圓」和「幾何與證明」,幾何思考達第三層次的學生通常花時間在問題及題幹區域百分比較高。高思考層次組較能在解題過程中,分配較多時間在解題資訊所在之處。(2)區域內首次閱讀凝視時間(FPFDZ)而言,幾何思考層次較高的學生,會花較多時間在關鍵資訊上建構問題表徵。(3)區域內總凝視時間(TFDZ)而言,整體而論,高幾何思考的學生,會花較多時間在處理附圖區域的資訊。(4)圖文交互閱讀次數和回視而言,在「圓」單元中,低思考層次者嘗試在問題和正解返回題幹區域間搜尋相關線索的交互閱讀次數較高思考層次者多,且從正解回視問題區域的次數明顯多於高思考層次者,表低思考層次者可能因對於圓的幾何性質不熟悉,需反覆確認及搜尋題目所提供的線索,此過程中亦可能對於題幹中的資訊仍有部分尚未理解。(5)此結果部分與過去研究相符,論文最後提供此研究對於數學教學上的建議。
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    初探擴增實境解謎遊戲之建置與可行性−以高中自然科學領域為例
    (2018) 張道依; Chang, Tao-Yi
    近年來科技融入教育的發展與應用蓬勃。其中數位遊戲式學習(Digital game based learning),是指數位遊戲為平台來進行學習,學習者可以在遊戲中經由模擬操作,反思和調整問題解決策略來解決遊戲任務。本研究之目的是希望透過建置一套擴增實境解謎遊戲,藉由遊戲元素進行趣味化情境式學習,並利用學生參與遊戲活動的過程中學習合作技巧,以提升學生適應未來生活並同時在過程中獲得成就感,促進學習者的學習動機,發展更進一步的精熟學習。然而,為了使數位遊戲式學習能夠提高學習動機,在設計數位教育遊戲內容時,還需兼顧遊戲性與教育性,因此在本研究的遊戲設計為問題解決的遊戲類型,同時融合了擴增實境與Beacon藍芽定位等技術,學科知識橫跨生物、化學、數學等領域。本研究針對此擴增實境解謎遊戲之建置過程與可行性進行討論分析,包含第一次施測、改良、再施測。受試者為嘉義地區的高中學生。問卷統計方法使用獨立樣本 t 檢測及單因子共變數分析。根據研究結果顯示受試者於性別、年級、先備知識等三個不同背景變項對於擴增實境解謎遊戲實施的可行性均無顯著差異。受試者在使用意願、學習態度、喜愛程度等構面上,於不受不同性別、不同年級、不同先備知識等背景變項亦無顯著差異。
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    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。
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    探究影響高一學生地科遷移測驗表現之相關因子
    (2011) 詹京燁; Jing-Ye Jhan
    我國教育部於國中自然與生活科技領域及高中地球科學課程大綱分別訂定:「學生能應用所學於當前或未來的生活」、「學生能瞭解並初步應用地球科學的概念與法則」,而學生能有效應用所學於新情境中則賴於學習遷移,故學生的學習遷移表現為研究者所關心,依此本研究設計地球科學遷移測驗,並探討哪些為遷移測驗重要的影響因子?又阻礙遷移測驗表現的因子為何?其衍生的目的為:(一)探究影響高一學生在地球科學遷移測驗表現的相關因子。(二)依遷移測驗的表現將學生分群,用以探討各因子在不同類型學生間的差異。(三)觀察機械學習(記誦式的學習方式)是否為阻礙遷移發生的因素。 依研究目的自行發展三項測驗工具與使用兩項測驗工具,分別為「先備知識測驗」、「一般情境測驗」、「遷移情境測驗」、「地球科學段考」與「瑞文氏高級圖形推理測驗」,其中「一般情境測驗」之試題情境與我國中學地球科學教材內容類似(如月球對地表海水之引潮力>太陽對地表海水之引潮力),「遷移情境測驗」則與教材情境迥異(如太陽對地表海水之引潮力>月球對地表海水之引潮力)。研究對象為台南市某公立高中一年級學生(n=186),以Pearson相關、多元迴歸及魏氏考驗為分析方法,並以「遷移情境測驗」得分為依變項,另四項測驗得分為「自變項」,研究結果如下: (一)研究發現「一般情境測驗」最能影響學生於「遷移情境測驗」的表現且達高度效果量。 (二)「一般情境測驗」與「遷移情境測驗」得分皆高於全體平均分數的學生,其另三項測驗的表現皆最佳;而相反的另一群學生在另三項測驗表現皆最差。 (三)研究發現部分學生於已習過相關概念的試題中,因機械學習而阻礙了遷移的發生,而尚未學習過相關概念的試題則無此現象。
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    數學寫作活動對八年級中程度學生解題的影響之個案研究-以一元二次方程式應用問題單元為例
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2008-12-??) 黃麗紅; 溫媺純; 施皓耀; Li-Hung Huang, Meichun Lydia Wen, Hao-Yao Shih
    本研究旨在探討國中八年級中程度的學生在經過一個月的數學寫作教學活動之後,對其解一元二次方程式應用問題中解題能力與解題策略的影響。透過研究者自編之一元二次方程式應用問題測驗,於數學寫作教學活動前後實施。使用放聲思考法與事後晤談方式蒐集四位研究對象於一元二次方程式應用問題前後測的資料,並採用專家信度進行原案分析,以了解學生解題改變的情形。研究結果發現,數學寫作活動有助於提昇學生數學解題能力並改善學生的解題策略。