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 數位與實體工具對學生幾何縮放作業臆測與論證的影響(2020) 陳怡君; Chen, I-Chun本研究的目的在探討學生進行縮放與相似單元的臆測於論證活動時產生臆測的方式，及比較當學生被給予不同操作工具時，其臆測與論證的行為間的差異性。研究方法為量化與質性的混合模型，研究對象包含台北市74位剛從國中升上高中的高一學生及64位大學數學系的大一與大二學生。 研究結果顯示： 1.在進行資料建構時，高中生易選擇熟悉的特殊化圖形建構例子，而大學生能夠考量到圖形的一般化。當學生使用特殊化圖形進行造例時，容易專注於圖形的樣貌，而忽略圖形的性質；使用一般化例子建構圖形時，則無法產生有效的臆測結果。 2.在進行臆測時，高中生會使用連續描點進行臆測，但卻無法形成有效的臆測；大學生在面對條件複雜的問題時，若選擇無結構描點進行臆測，則不易產生有效的臆測，然而若使用解析符號進行臆測或是關鍵位置描點進行臆測，則此易得到正確的臆測結果。 3.數位工具的使用不僅可以幫助學生在臆測時注意到圖形的樣貌，更能注意到圖形的性質，但是在進行論證時卻可能限制學生對證明的需求。 4.實體工具的使用主要在幫助學生驗證原先臆測的想法，對臆測結果的完整度修正幫助有限，但在進行論證時使用實體工具的學生更能注意到條件與臆測結果的連結而書寫證明。 從以上結果，建議教師在未來設計臆測探索活動時，可以鼓勵學生觀察多個例子，並使用工具將其抽象的想法具體化，以利其有效產生臆測結果，在進行論證時鼓勵學生注意條件與臆測結果間的數學連結以書寫證明。Item 探索空間能力與領域特定知識對科學學科表現之影響(2016) 陳怡君; Chen, Yi-Chun本研究旨在選定地球科學課程中，與空間思考有關的「太陽視軌跡」為主題，分別以「空間能力測驗」、「標準化測驗」、「天文繪圖測驗」三項測驗代表「領域廣泛空間能力」、「領域特定知識」及「科學學科成效」指標，探討空間能力、領域特定知識與科學學科表現三者間的關係。另外，本研究使用眼球追蹤法記錄受試者在解題時的注意力分配及解題歷程，以釐清領域廣泛的空間能力與領域特定知識在科學學科表現中扮演的角色。進一步透過晤談，以內容分析法比較教師與在領域特定知識及科學學科表現不同的三組學生（高分組、中分組、低分組）在解答空間形式的問題時的認知模式、解題行為、知識結構、策略使用的差異，以進一步釐清領域特定知識在科學學科表現上的作用。本研究受試對象為具有基礎先備知識的大一及大二學生，測驗及晤談資料的有效樣本共40人，含理組19人（男性9人；女性10人）及文組21人（男性10人，女性11人），扣掉眼動資料缺漏的兩位學生後，眼動的有效資料為38人。另有12位在高中任教的地球科學教師參與研究，這些教師提供本研究的專家資料來源。 研究結果發現： 1..領域特定知識較佳者在解答單一選擇題形式的標準化試題的歷程上，傾向較能辨認解題關鍵區域且花費較多的時間比例在這些（尤其是圖片解題關鍵）區域上、在題幹區域花費較長時間，以形成問題表徵、似乎不完全採用前向思考；也會搭配後向思考的解題策略。2.領域廣泛的空間能力與解題時的注意力分配有關，空間能力較差者相較於中等程度以上者分配較少的時間在圖片區域上。3.無論教師或高分組、低分組學生，在解答「天文繪圖測驗」時皆傾向找出一致的通則解答題目，但低分組傾向直覺的心智運作，教師能以科學專有名詞明確說明這些解題技能及策略的用意、能靈活採用科學模型搭配思考、追求精確數值而非模糊地陳述性質。4.以領域特定知識為中介變項的分析顯示，領域廣泛的空間能力並非直接影響學生的科學學科表現，而是透過領域特定知識，影響最終的科學學科表現。另外，在科學學科成效表現不同的高、中、低分組的主要差異是在陳述性知識及程序性知識的豐富程度上。 最後，本研究對實務上的教學及教材設計提供以下建議：1.對低空間能力者的學習教材應給予視覺空間上的援助、2.大部分學習者對教材的需求是促進概念之間的連結、3.專業知識的養成主要仰賴長期記憶的知識品質。Item 探討合作學習與學習投入對小四學生學習面積與周長概念的關係(2015) 陳怡君由研究者自身的教學經驗與文獻中發現，台灣國小四年級的學生在學習周長與面積單元時，容易出現相互混淆的情形造成學習單元表現不佳。因此本研究利用合作學習法針對小四學生進行為期一週，周長與面積單元的教學，研究能否對概念的理解產生正面的影響效果，並且在合作學習的過程中，加入學生學習投入情況交叉比對，藉以了解學生合作學習、學習投入與其學習表現的關係。本研究採取準實驗研究法進行教學研究，教學時間為五節課。研究對象為宜蘭市某國小的四年級兩個班級的學生，人數共35位，其中一班接受合作學習教學法為實驗組，另一班則接受傳統講述式教學法為控制組。 研究者利用自行編製的前測概念診斷試卷，針對兩個班級的學生進行預試，了解兩班學生在教學前對於周長與面積概念的掌握程度。依照合作學習教學法設計教材，針對實驗進行教學。教學後再進行後測，以檢視兩組學生的學習表現是否有差異。另外在教學前後利用研究者自行編製的「學習投入量表問卷」經信、效度考驗以進行正式施測。藉以了解教學前後學生學習投入改變情形，以及學習投入對於學習表現之影響。本研究主要結果顯示如下: (1) 根據實驗組與控制組學習投入問卷的前、後測結果顯示，實驗組的學生在接受合作學習法教學後，在行為投入與情意投入面向上，後測有提升，控制組的學生則為下降。控制組的學生在認知投入面向上，後測有提升，實驗組則為下降。 (2)兩班學生的周長與面積成就測驗後測成績皆高於前測。接受合作學習法的學生與接受傳統講述法的學生，對於周長與面積單元學習成就上並沒有顯著的差異，但從後測成績的平均分數來看，控制組的學生表現優於實驗組。 (3)將學生的周長與面積單元成就測驗結果、學習投入問卷、學生合作情形進行交叉比對，發現學習投入越高的學生或高合作的學生在後測的表現相對較高。 (4) 分析實驗組學生問卷以及學生的訪談內容，喜歡合作學習法的學生多過不喜歡的學生，多數人認為合作學習法可以增進上課時與同學的互動關係，藉由同學間彼此教學，可以提升學生的學習動機。Item 運用線上測驗評估電腦輔助教學成效(2006) 陳怡君; Yi-Chun Chen本研究旨在編製以土石流為主題的線上「領域特定知識測驗」（Domain-Specific Knowledge Test, DSKT）、「推理能力測驗」（Reasoning Skills Test, RST）及「態度測驗」（Attitudes Test, AT），藉由此三項測驗及由半結構式晤談編碼轉換的後設認知量化資料和質性資料，探討學生在「以問題解決為基礎之土石流CAI電腦輔助教學軟體」(董家莒、張俊彥，1999)課程後之學習成效。 研究設計採準實驗研究法，以彰化縣某國立高中一年級地球科學之學生為研究對象(n=36)。學生在接受「DSKT」、「RST」、「AT」線上測驗前測後，研究者選取班上一半人數(n=20)且男女各半進行前晤談，之後才進行「以問題解決為基礎之土石流CAI電腦輔助教學軟體」課程，課程結束後隔週再次進行「DSKT」、「RST」、「AT」線上測驗後測，在後測後同樣選取之前晤談的學生進行課程後晤談。在蒐集研究資料後，以敘述性統計(descriptive statistics)、皮爾遜積差相關(Pearson product-moment correlation)、相依樣本t考驗(paired samples t-test)、單因子變異數分析(one-way analysis of variance, ANOVA)等統計方法，描述「量」方面的研究結果，並輔以「質」的資料，作出適切的討論。研究結果顯示： 1.DSKT、RST、AT前測皆與總分成中至高度顯著相關，但彼此之間相關性為低度且未達顯著。意謂DSK、RS、AT可能分別代表問題解決不同的三個分量，且與先前的研究符合，因此未來在地球科學上的問題解決能力，應該可以藉由學生在DSK、RS、AT的線上測驗表現來代表。 2.經歷過CAI土石流電腦輔助課程的全部學生，在領域特定知識有顯著的提升，且達到大的效果量，而全體學生的推理能力與態度沒有達到統計上的顯著進步或退步。女生比男生容易藉由此課程及該授課方式提升推理能力，並達到中至大的實際顯著程度。但無論在DSKT、RST、AT線上測驗的前測、後測及後設認知或第一次段考成績上，沒有存在顯著的男女間差異。 3.前測中，DSKT與RST相關性很小且未達到顯著，但在後測表現上達顯著的中至高度正相關，代表在課程後在領域特定知識上表現較好的學生，在推理能力的問題上也能獲得較好的表現，意即提升領域特定知識的同時，推理能力後測的表現亦同時提升。 4.RST成效（後測與前測差值）與後測之DSKT、RST、AT三分項測驗皆呈中至高度的顯著相關，代表在DSK、RS、AT後測表現較好的學生在推理能力上也有較好的學習成效。 5.本研究使用晤談法，以學生對整個學習過程(包含前後測及課程)之反思作為分析後設認知表現的依據，分析晤談內容後發現，「指標N1正向且具體回饋的次數」越多，則在「指標N2 無概念或態度取向的非具體回答回饋次數」及「指標N2 無法說明或負面回饋次數」越少，此結果代表高後設認知能力者，較不會回答負面或無概念及態度取向的回答，而後設認知表現較差者（即無法說明或負面回饋次數多），在無概念及態度取向回答的次數也較多，其間有顯著正相關的關係存在。 6.後設認知指標表現愈佳的學生在RST無論是前測或後測愈能有好的表現，其間相關達顯著高度正相關，相對的，後設認知指標表現愈差者在RST前測、後測表現上也表現愈差，且RST成效（後測與前測差值）也愈低，達中至高度的顯著相關。除了在後設認知指標表現差者的DSKT後測也較差外，後設認知與DSKT前測、AT前後測、第一次段考成績則皆無達到統計上的顯著相關，因此發現「後設認知」與問題解決能力三項度中的「推理能力」較為相關。 7.本研究尚藉由晤談所得之質性資料對線上測驗給予設計的建議，及整理出學生在土石流課程後仍易混淆的概念供教師參考。Item 毛細管電泳技術對葡萄糖偵測法的開發與研究(2010) 陳怡君毛細管電泳(capillary electrophoresis, CE)雖然具有高分離效率、能提供各種分離模式、溶劑消耗量低…等多項優點，但是此方法對於不具UV吸收性質或非螢光性物質的分析，仍有不足之處。本研究以葡萄糖(D-glucose)做為測試樣品，分別探討當毛細管電泳結合拉曼光譜法、螢光衍生法及間接吸收光譜法時，對葡萄糖分離與偵測的效果。 實驗結果發現，以綠光半導體雷射(500 mW, 532 nm)為激發光源，藉由CCD偵測器可同時觀測到葡萄糖具有多處拉曼特徵峰。其中以1129 cm-1的譜峰最適合做為電泳時的觀測峰。 在pH=12.1的氫氧化鈉溶液中，添加0.5 mM的界面活性劑-CTAB做為管壁修飾劑，以負電的模式進行電泳，可直接偵測到葡萄糖的單一譜峰。 為了提高偵測的靈敏度，本實驗以2-氨基吖啶酮(2-aminoacridone)為衍生試劑，對葡萄糖進行螢光化反應。衍生物以10 mM硼酸鹽溶液稀釋後，配製於10 mM硼酸鹽及100 mM界面活性劑-SDS所組成的緩衝溶液中。在此條件之下，以藍光半導體雷射(100 mW, 473 nm)為激發光源，進行毛細管電泳分析。在觀測CCD偵測器的即時光譜時，發現衍生試劑(2-氨基吖啶酮)的最大螢光波長為520 nm，但經螢光衍生後則紅光位移至580 nm。此螢光標識法可將葡萄糖的偵測極限改良至~ 1.1 × 10-5 M。上述方法可提供蜂蜜純度的鑑定或快速分析糖尿病患檢體等研究。 由於間接的方式無法得知分析物的光譜或質譜，本實驗嘗試將基質輔助雷射脫附游離飛行式質譜法(MALDI-TOFMS)中，經常使用到的基質:氰基-4-羥基肉桂酸(α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, CHCA)，直接添加於電泳溶液(同前述條件)中，作為為背景溶液，以間接吸收法進行偵測。當以氙燈經截光器後取出波長337 nm的紫外線作為吸收光源，且CHCA的濃度為10 mM時，葡萄糖的偵測極限為~1.3 × 10-3 M，線性範圍10-1 M ~10-3 M。 我們使用三種方法偵測葡萄糖，其中拉曼光譜法可以進行定量以及定性分析，未來如果克服了靈敏度的限制，拉曼光譜法將會是非常便利的偵測方式。Item 瓦拉米地區臺灣山羌之活動模式(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2000-12-??) 陳怡君; 王穎自1991年11月五1994年3月在台灣東部瓦拉米地區對3隻雄性及1隻雌性台灣山羌(Muntiacus reevesi micrurus)進行無線電追蹤，結果顯示山羌在一日當中有49.4%的時間處於活動狀態，每日的活動期在3至8次之間，以5次最常見，兩相鄰活動期高峰的間隔時間在2至9個小時間，平均為4.08±1.58小時，白天的活動高峰間隔時間明顯短於夜間(3.63±1.31 vs. 4.46±1.69， t-test，p<0.05)；活動高峰出現的時間以17時及6時的記錄機會最高，出現機率最低者為19時，活動模式呈現晨昏活動偏日行性的型式，晨昏活動高峰於日出後及日落前出現。冬季時山羌之活動程度較低，無顯著差異，天候對山羌之活動程度亦無顯著的影響。