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 初探「科學新聞製播情境」課程的實施與成效(2022) 劉湘虎; Liu, Hsiang-Hu本研究目的在開發科學新聞製播情境教學課程。研究者將「科學不一樣」科學育傳新聞的製播過程，轉化成科學新聞製播情境課程。實際用於高職專題製作課程口頭發表階段課程中。透過科學新聞製播流程的引導下，學生扮演科學新聞製播中三個主要角色(總編輯記者、責任記者及主播)，完成各角色不同的專家任務，協助學生製作出專題的口頭發表。製作一個好的口頭發表，學生首先需要充分理解製作主題相關的內容，並且在有組織架構的規劃下，考量報告的內容和呈現方式是否能夠讓觀眾理解，撰寫報告內容。負責進行口頭報告同學，須將這些內容轉化成為符合日常溝通口語的講述方式，並且運用口語表達的技巧(適當說話速度、與觀眾眼神交流..等)，進行口頭發表。科學新聞以能夠清楚傳遞一項正確科學新知給觀眾為主要目標。以科學不一樣新聞為例，其製播過程中，記者需要理解其中的科學內容，並在總編輯記者的架構規劃下，撰寫新聞稿。而主播則將內容轉換為口語化的描述，而這個過程與培養學生能夠製作出專題口頭報告的目標相符。且由於科學新聞製播過程順序及各角色分工明確，因此，本研究課程使用科學新聞製播情境，並且以學生能理解專題製作科學內容、能夠製作可理解的內容以及提升口頭報告技巧作為本次的課程目標。本研究課程開發，依循ADDIE模式進行。課程分析階段，藉由訪談十位教學經驗均在十年以上，且開設專題製作課程達五次以上的高職在職教師，了解目前在高職專題製作發表階段，教師指導學生製作口頭發表時所遭遇的問題， 並以協助教師解決遭遇問題，做為研發科學新聞製播情境課程的參考依據。另外，研究者訪談兩位媒體專家，參考其建議，確認課程中的角色設定，以求課程中的科學新聞製播情境，能夠更為貼近真實情況。本次課程參與學生，為十位台灣北部高職二年級學生，分為兩組。實施課程名稱為”專題製作 ”課程，持續四周(合計共八堂課)，頻率為一周一次，每周時間為二節課(100分鐘) 。在課程結束後，訪談八位教師，針對課程進行評鑑。資料蒐集分為量化及質性資料，量化資料有學生課前課後的專題科學內容成就測驗、學生口頭發表得分以及採用改編自Germann（1988）「對科學的態度量表」的「對於科學新聞製播情境課程的情意」問卷，作為學生對於課程滿意程度的調查，以了解學生對於課程的喜好程度。質性資料蒐集，研究者以訪談方式，抽樣訪談參與課程的學生，以及課程結束，訪談八位高職教師，藉由觀看學生發表影片、課程錄影紀錄以及課程教案評鑑課程。為課程提出修改建議。由本研究蒐集的資料，進行分析後，可得到以下結果。1.科學新聞製播的課程有助於提升學生對於科學專題內容的理解。 2.學生在科學新聞製播的課程中的發表影片成果，可以幫助八年級生理解科學。3.情意量表呈現出學生不一定會喜愛科學新聞媒體製播課程。4.跨科協同教學可以輔助教師進行科學新聞媒體製播的教學策略。5.角色分配會影響學生對科學新聞媒體製播課程的愛好程度。6 受訪教師大多肯定這樣的教學方式。7.口語發表技巧需要長時間訓練。Item 探討分組策略對學生在小組討論情境中之科學創造力與行為表現的相關性(2021) 高意雯; Kao, Yi-Wen科學的核心在於概念與歷程，透過探究過程理解自然現象、產生概念，並發揮科學創造力將之加以應用在日常生活中，產出科技產品。科學創造力並非天生的，與個人智力也無絕對相關。在過去的研究中反而發現到創造力是可以透過教育訓練培養的，而團體合作的情境是一個可行的方式，但是團體成員的特質會影響團體合作是否成功。於是本研究欲探討不同的分組策略與科學創造力表現以及團體互動歷程中的行為表現的相關性。本研究利用一少見的生物─巨型海鱗蟲的圖片作為創造力發想的材料，以小組的異質性指數、人格特質和學業成績等分組指標以及小組合作後的產生的新增概念的比例(創造力指數)來評估分組策略與團體表現間的相關性；亦分析團體互動下的搭便車行為與評價憂慮與團體表現間的相關性；以及探討人格特質與行為表現間的相關性。研究結果顯示，小組分組指標中的異質性指數與創造力指數呈現顯著正相關，而人格特質與學業成績的分組指標則與創造力指數無關。團體情境下的無搭便車行為，且評價焦慮程度為中等，兩者與創造力指數無關。而在人格特質上發現，外向性、開放性和嚴謹性人格與搭便車行為有相關；開放性和情緒穩定性人格則與評價焦慮有顯著負相關。Item 同異質分組並行的高中數學教學之行動研究(2020) 李佩螢; Li, Pei-Ying本研究的主要目的為探討高中數學教師如何將同異質並行的分組學習融入課堂實施，實施過程中會遭遇之困難與解決策略，以及實施分組討論後，對學生學習成就、學習信心與學習動機有何影響。 研究對象為臺北市私立高中一年級一個班學生，採行動研究，行動研究歷經三個循環，每個循環內歷經兩次全年級的大考，研究者根據三次行動研究的目的進行規劃、執行，透過課堂觀察、學生小組討論課堂記錄、學生個別晤談與數學週段考成績分析，根據學生的回饋，教師進行反思，規劃下一個循環。 行動研究第一循環規劃將日常的新進度小考檢討改為異質性小組討論進行，並在兩天內進行檢討考，檢討考成績進步達顯著差異，但第一循環內的兩次大考成績無明顯進步，且在課堂上再次進行檢討考對教學進度造成延誤，故第二循環開始取消檢討考，調整成在課堂中進行任務單元練習卷，並融入同異質小組討論，由於寫任務單元練習卷與小組討論時間互相壓縮，學生普遍反應小組討論時間不足，第三循環再依差異化教學將任務單元練習卷分基礎題型、進階題型與挑戰題型三個部分，依學生能力規劃其任務，可減少中、高能力學生重複已熟練題目，增加小組討論時間，並且增加小組合作討論的課堂頻率，第三循環內的兩次大考成績均進步到全年級第一名。 研究結果發現同異質並行的分組學習融入課堂會遭遇的困難有一、小組合作技巧不足；二、建立互相依賴關係需要時間；三、教師合作學習教學法經驗不足，教學準備負擔增加，至於對學生的影響，因為同質性分組討論滿足高能力學生對較高層次的題目討論需相當能力的同儕討論需求，且中能力學生也避免因高能力學生的存在而失去學習機會；異質性分組提供中、低能力學生解決問題的資源，也獲得成功的學習經驗，高能力學生在教學過程中釐清、強化概念，因此同異質並行的分組討論對高中學生的數學成績有正面影響，並且對高能力學生影響較顯著，也對學生的學習信心、學習動機有正面影響。Item 探討合作教學與閱讀策略融入數學教學對高職學生的影響(2019) 陳琬珊; Chen, Wan-Shan本研究透過實驗研究探討合作教學以及合作教學融入閱讀策略教學，對於高職學生在數學「學習成效」、「學習目標」、「學習態度」、「學習動機」、「學習策略」及「閱讀理解」使用情形等表現的影響。實驗為實驗A組(合作學習)及實驗B組(合作教學融入閱讀策略)之實驗，共歷時12週，實驗A組以合作教學為主，並實施共同學習法以及拼圖法依單元狀況使用，實驗B組亦實施合作學習(共同學習法及拼圖法)並融入閱讀理解策略，以「預測策略」、「提問策略」、「澄清策略」、「摘要策略」為主。教學對象以北區某私立高職為主，其學生為商經科高二學生，研究對象共計91人，在實驗前後共計三份測驗卷作為主要量化之研究工具，分為前測、後測、延後測，測驗內容包括「學習成效」、「學習態度」、「學習動機」、「學習目標」、「學習策略」及「閱讀策略使用情形自我評估」，以描述性統計、獨立樣本t檢定、成對樣本t檢定及ｔ分數等統計方法分析資料。 研究發現:(1)合作學習有助於提升學生「學習動機」、「學習目標」及「學習策略」。(2)合作學習融入閱讀理解策略教學有助於提升學生「學習動機」、「學習態度」、「學習目標」、「學習策略」及「閱讀理解策略」中的「預測策略」、「提問策略」、「澄清策略」、「摘要策略」理解數學文本，且經過8週後，其效果皆有保留，「澄清策略」亦能提升。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 翻轉教室應用在數學教學之研究(2015) 張正男; Chang, cheng-nan在傳統的教學模式中，老師必須要同步教學且顧及到教學進度無法照顧到個種程度的學生，為了解決傳統團班教學的缺點，延伸出新式的教學模式：翻轉教室。在翻轉教室中，老師必須事先準備好教材並且放在網路上或行動載具中，而學生必須在家裡完成課堂需要討論用到的先備知識的學習，到學校後和老師、同學進行合作學習：使得課堂的主體為學生，知識的引導也以各個學生為進度，教室不在只是老師講述的場所，而是一個老師與學生、學生與學生間、學生與知識間的互動場所。 為了讓學生能在家先完成學習，本研究以行動載具作為學生個人學習的輔具。課堂上的學生利用合作學習法與同儕互相討論、互助學習，以達到特定的學習目的。 本研究以北部某高中二年級學生，實驗組為４１位學生和對照組為４２位學生。實驗組以翻轉教室作為教學模式，對照組以傳統團班講述是教學作為教學模式，兩班進行高二第三冊－三角測量之單元來教學。實驗組學生利用行動載具在家觀看老師事前拍好的教學影片，對照組學生利用課本在家裡預習，並完成課本習題。完成預習後，實驗組學生到課堂上與老師同學進行合作學習，討論還沒有學會的知識，對照組學生依照傳統的教學模式，在教室中進行團班教學。教學完畢後，進行三角測量單元之學習成就測驗，以驗證兩組學習成效。 研究結果顯示兩種教學法在學生於課堂的學習態度上會有產生顯著的差異 使用翻轉教學法的學生在課堂上的學習成效優於使用傳統團班教學。但是科技融入數學教學之態度上並無顯著差異。以傳統團班教學法的班級，其學習態度與科技融入數學教學的態度呈現正相關；反而以翻轉教學法的班級，其學習態度與科技融入數學教學的態度呈現正相關，所以身在教學現場的教師必須省思，是否翻轉教育中對於科技融入教學這個因素帶給學生在學習態度上可能沒有幫助，研究者認為，這是一個值得未來研究翻轉教育省思探討的方向。Item 合作學習對國中生生物概念生態、 對科學的態度及科學教室環境之影響(2012) 陳美君; Mei-Chun Chen本研究使用科學相關態度量表、科學教室環境量表進行前後測，以及開放式紙筆測驗問卷晤談，探討合作學習法對學生的概念生態、對學習環境的感受及對對科學的態度之影響，研究對象為某公立國中的七年級學生64位，量化資料採用共變數分析；質性資料則進行編碼探討質性資料的內容。研究結果發現，與接受傳統教學法學生比較，接受合作學習法學生對教室學習環境具有較佳的感受，但是對科學的相關態度並無明顯提升。再經由自由聯想及晤談後結果分析，接受合作學習法學生的概念生態元素，多數學生從簡單語意知識或經驗知識，轉為科學語言的語意知識，且概念正確性提升的幅度較大，尤其對於中低成就組學生，效果更佳。由結果可反應出合作學習法對學生在教室學習環境感受及概念生態發展上具有明顯提升。Item 合作學習對於國中生在幾何單元的溝通能力發展之影響(2015) 賴于真; Lai, Yu-Chen,研究第一部分探討合作學習教學運用於幾何單元的溝通歷程；第二部分是藉 由比較數學溝通能力前後測的結果，分析合作學習教學法是否有助於培養學生的 數學溝通能力。第三部對分組合作學習在教學過程中產生的困難點進行探討。 一、合作學習教學運用於幾何單元的溝通歷程 (一)教師與學生間的溝通歷程:依溝通方式可分為I(教師，口語)；II(教師， 書寫)；III (學生，口語)；IV(學生，書寫)；V(教師，口語＋書寫)；VI(教 師，口語＋書寫)這六類。大多發生於合作學習中的「全班授課」階段。 (二)學生間的溝通歷程:依溝通方式可分為I(學生，口語)；II(學生，書寫)； III (學生，口語＋書寫)這三類。大多發生於合作學習中的「分組討論」 階段，也有少部分出現於學生間的對話。 其中(1)口語的溝通為最直接的表達方式，且能立即得到回饋。通常為單一 封閉性問題，回應人數最多，亦是班級經營最主要的溝通方式。(2)口語＋書寫 的溝通當中以口語配合圖形為主。為合作學習課程「教學過程」中的主要溝通方 式，能有效進行開放性的問題的問答及論證及提供認知衝突。(3) 書寫的溝通則 是最主要的測驗溝通方式，有其永久保存不易遺忘的重要特性，也是最需要精簡 且精確表達的溝通方式。 二、 合作學習對學生溝通能力影響之分析 進行成對樣本Ｔ檢定以及描述性統計分析和質性詮釋也顯示實施合作學習 教學後對此六名學生的溝通能力是有成長的。最後再依據教學上的反思，說明其 可行與實施限制，並提出改進的相關建議。 三、分組合作學習在教學過程中產生的困難點 以學生學習動機的維持、小組競賽公平維持、學生的團體價值三部分探討。供日 後教學做為參考。Item 國三學生突破因附圖造成之論證障礙的學習歷程之研究(2002) 李宜芬; Yi-Fen, Li本研究探討國三學生作幾何證明時，命題中的附圖所造成的幾何論證障礙，及障礙形成的原因；據此設計相關的探究活動，以小組合作學習方式提供學生充分操作圖形及自行構圖的學習活動，觀察學生在此學習環境下，突破論證障礙的學習歷程，以建立幾何論證能力的發展機制。 本研究主要分為兩個階段，第一階段為國三學生學習現況的調查，研究樣本為已修畢幾何證明的國三學生，共兩個班級74位學生接受問卷，第二階段為探究活動的實施，主要有6位學生參與；採用的研究工具在第一階段研究中有基本幾何圖形概念問卷、幾何證明有效性瞭解問卷、幾何證明能力問卷等三份問卷，而第二階段採用的研究工具有學習本以及偵錯問卷。 研究方法主要為詮釋性研究法。探究活動採參與觀察研究法。蒐集的資料有學生問卷的卷面作答情形、探究活動中學生的對話文字稿及學習本內學生所記錄的圖形操作及構圖過程。 針對本研究之研究目的，主要的研究結果如下： (一)國三學生對基本幾何圖形的瞭解源自其典型圖形心像的屬性。 (二)不同附圖形式的改變對於國三學生在論證有效性瞭解上造成影響。 (三)國三學生因附圖形式而造成的幾何論證障礙有：(1)依照典型圖形心像訂定推論目標(2)因附圖視覺表徵導致過度一般化典型圖形之屬性或引用錯誤性質，而造成推論障礙。 (四)在合作學習的情境下，國三學生能經由充分操作圖形及自行構圖的過程，將定義時不要之屬性命題化，進而形成圖形之定義並發現圖形間的包含關係。 (五)瞭解圖形定義的國三學生，能依照題意呈現不同附圖方式，因此能瞭解證明有效性並突破附圖所造成的幾何論證障礙，進行證明。Item 探討GIS融入環境議題的合作學習對高中生決策能力的影響(2009) 陳柏宇本研究以準實驗研究法探討學生經水資源課程後其決策能力與水資源相關概念改變情形。研究對象為台北縣某三所高中一年級之學生，有效樣本共32人。研究工具為水資源課程、學習單、水資源相關概念測驗、決策能力測驗、閱讀能力測驗等。整體而言，在課程前後學生的水資源相關概念有顯著差異，且決策能力也有顯著進步。此結果可能與課堂中使用拼圖式合作學習有關，學生透過專家小組討論後回到原小組分享，而彼此協助獲得水資源相關概念，如此過程讓每位小組成員可以透過討論的方式獲得不同領域的概念，有助於小組進行決策。本研究亦利用閱讀能力測驗區分不同閱讀能力的學生在課程後的概念理解是否存在差異，結果顯示不同閱讀能力學生水資源相關概念改變情形並無顯著差異，可能是因為學生除了透過閱讀獲得水資源相關概念，在合作學習環境中，也可透過討論分享水資源相關概念，彰顯出拼圖式合作學習可以讓不同閱讀能力學生精熟水資源議題中涉及的生態、氣象和地質等領域的知識。對於複雜環境議題的學習，建議採行拼圖式合作學習的策略，來促進學生針對議題作決定時所需多個領域知識的獲得，以提昇學生進行決策的效能。此外，本研究運用地理資訊系統軟體(My World GIS)導入環境議題的學習，可以有效管理和呈現數據資料，讓學生依據自定的判斷標準進行評估時，可以迅速取得適當的資料來做決策。最後，經由分析學生在課堂所填寫的學習單，發現若在「訂出正確的判準」階段考慮周詳的小組，在「評估」與「決定」階段的表現也會比較好。綜合上述發現，在訂出正確的判準時所需的背景知識可先經由拼圖式合作學習來獲得，再輔以地理資訊軟體提供有效查詢資料的介面協助學生進行評估和做決策。因此，本研究所營造可提升學生對水資源議題進行決策的學習環境，已達到培養學生決策能力的成效。建議未來對複雜環境議題的相關研究，可以嘗試將GIS相關軟體融入拼圖式合作學習來培養學生的決策能力。