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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    探討高中生氧化還原心智模式及概念改變之研究
    (2008) 江文瑋; Chiang,Wen-Wei
    探討高中生氧化還原心智模式及概念改變之研究 本研究的主要目的在探討高中學生氧化還原概念心智模式的類型及相關概念改變情形。利用質性晤談,找出學生氧化還原的心智模式,發展封閉式二階層試題診斷工具,並針對屏東縣前三志願公立高中學生進行施測,研究結果以質化與量化兼具的方法進行分析。 在質化分析方面,從RAINBOW理論(邱美虹,2008)中的認識論面向、本體論面向、概念發展等面向,探討不同年級的學生概念改變的情形:(一) 就認識論面向來看,學生對氧化還原概念的心智模式類型(1)就氧化還原反應概念而言,學生持有的心智模式有八種:氧模式、燃燒模式、電子模式、氧化數模式、時序模式、途徑模式、化合/分解模式、科學模式;(2)就氧化數定義及應用概念來說,學生持有的心智模式有七種:氧原子個數模式、非氧原子個數模式、電荷數模式、莫耳係數模式、程度模式、速率模式、科學模式。 (二) 就本體論面向而言,學生在氧化還原反應定義概念上,高一學生多數持有的氧模式、化合/分解模式,多錯置在物質本體中,高二學生若持有的是電子模式與氧化數模式,則分別錯置在過程本體的直接過程與物質類別中,高三學生若持有的是氧化數模式,則會誤派在過程本體的直接過程。 (三)就概念發展的觀點來解釋學生的想法,發現到學生對氧化還原反應的自發性解釋,常常與科學史上已經放棄的舊典範相同。高一學生多持有「燃燒模式」,其想法與Scheele(1779)發現到燃燒現象不謀而合,亦有學生持有「氧模式」,誠如Lavoisier發現到空氣中有一種物質,命名其為「氧氣」的想法呈現一致。高二、高三學生在學習過原子、電子、酸鹼反應單元後,再接觸到氧化還原課程,大多持有「電子模式」,認為氧化還原反應與離子價數有關,此想法與Arrenhius(1884)提出的離子理論與Lewis(1916)的價電子理論相呼應。而持有化合/分解模式的學生,認為一般反應中化合物的分解過程亦是氧化還原反應的一種,此想法與Liebig(1837)將氧化還原定義為化合物移出氫或釋放出氧原子的想法有其類似之處。 在量化分析方面,採用的是SPSS的統計軟體分析概念表現情形,與研究者自行研發的一套機率統計軟體,研究發現學生在回答二階層試題時,我國高中生多數以氧的得失屬於氧化還原反應的概念普遍表現良好,隨年級增加上升;電子的得失亦屬於氧化還原反應的概念,高二學生表現略優於高三學生,但統計上無顯著差異;高三學生氧化數定義及應用概念得到較高的分數,隨著年級而有明顯增加的現象。 本研究從多元面向探討高中學生氧化還原心智模式類型及概念改變情形,研究成果可作為課程設計者、科學教師們、科學教育學者之參考。
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    POE教學策略在國中二年級「氧化還原」
    (2011) 李明修; Li Ming-Shiu
    本研究採質與量的研究法,目的在探討POE教學對國二學生氧化還原單元在學習上的影響。在量的研究上,使用準實驗研究法,藉由不等組前後測實驗設計,進行POE教學實驗五堂課,研究對象為臺中市黎明國中八年級兩個班的學生,分成實驗組37人、控制組34人,每組再區分為高、中、低不同的學習成就群,以比較兩組學生在氧化還原的學習成就、學習態度、學習方法的差異,以便進一步探討POE教學對哪一種成就群的學生有較大的影響。在質的方面,以POE學習單和訪談為作為研究工具,對實驗組蒐集質性的資料,進行歸納、分析和比較,以了解學生對POE教學的感受與評價。 本研究使用的工具為:氧化還原學習成就測驗、自然科學習狀況問卷等。所蒐集之資料以平均數、標準差、共變數分析等統計方法加以分析。研究結果發現如下: 一、POE教學能提升學生氧化還原單元的學習成效。 二、POE教學對高、中、低不同成就群學生的概念保留影響,以增進低分成就群學生的學習概念保留,達顯著差異。 三、POE教學對高、中、低不同成就群男生的學習成效影響,以增進中分群和低分成就群學生的學習成效,達顯著差異。 四、POE教學對高、中、低不同成就群男生的概念保留影響,以增進低分成就群學生的學習概念保留,達顯著差異。 五、POE教學對女生的學習成效及學習概念保留影響,未達顯著差異。 六、POE教學對於學生的學習態度及學習方法沒有顯著提升的效果。 七、實驗組學生對POE教學持正向肯定的態度。 最後根據結果,本研究分別對國中教師及未來研究者提出建議,以供參考。
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    計算水煤氣轉移反應在金與鉑(100)、(110)、(111)、(211)表面上的反應機構
    (2016) 曾書皇; Zeng, Shu-Huang
    水煤氣轉移反應最佳活性的催化劑金、鉑系統性的檢驗在(111)、(100)、(110)、(211)表面結構效應對於反應的影響。首先計算水煤氣轉移反應重要的中間產物(CHO、CO、CO2、COOH、H、H2O、HCOO、O、OH)在上述表面的吸附能。從結果來看我們可以發現開放(100)、(110)、(211)的階梯型表面在大部分的例子中吸附能略強於(111)表面,而且Pt表面吸附能大於Au表面。此外,我們檢驗上述表面對於水煤氣轉移反應的三種路徑(1) 羧酸化(2)氧化還原(3)甲酸化的反應熱與活化能。Pt(111)傾向走羧酸化路徑;Pt(211)、Pt(100)、Au(100)、Au(110)、Au(211)、Au(111)傾向於氧化還原路徑;甲酸化有相對較高的反應熱,反應較不易發生。所有的Au表面的活化能都低於Pt表面,顯示Au是水煤氣轉移反應較佳的催化劑。最佳路徑的速率決定步驟沒有太大差別,顯示表面的修改可能改變反應路徑,但不影響活性。 附錄 乙醇氧化反應主要分成兩種路徑: (1)乙醇斷裂碳碳鍵發生12個電子轉移的C1路徑(2)乙醇氧化成乙醛轉移兩個電子,再氧化成乙酸轉移2個電子。催化劑活性利用循環伏安法、壽命使用計時安培法、反應產物以即時性傅立葉轉換紅外線光譜儀來鑑定並推測反應機構。本實驗以電解質濃度與反應溶液體積作為變數觀察催化劑反應機構,掃描範圍為 -0.9~0.6 V,在KOH濃度在2 M時,具有催化劑最大活性與最大穩定性,體積對於催化劑的活性沒有顯著的影響。