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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    以教育科技和自我評量促進自我調節科學學習的師生研究
    (2024) 隋奇融; Sui, Chi-Jung
    本論文探討自我評量在自我調節科學學習框架中的作用,強調學習者自我評量的能力對於提高學習成果的重要性,並將自我評量作為實現科學自我調節學習的關鍵機制。本論文採漏斗方法,由相互關聯的研究開展,每項研究對於整合自我評估策略對自我調節學習的影響提供了獨特的視角。第一個研究以主題分析探索教師將自我調節學習策略納入科學教育的看法,並且透過路徑分析建立教師自我調整學習與科技教學內容知識的結構模型,凸顯對於科技輔助自我調節學習價值的共識。第二項研究進一步的探討科技輔助學習環境對學習社會科學議題論證的學生自我調節學習的影響,證明自我評量工具在自我調節成果上的關鍵預測作用。第三項研究評估自我評量設計對學生在社會科學議題論證中的學習和自我調節的影響,發現調適任務在促進認知和後設認知發展上的重要性。第四項研究提供一個全面的文獻綜述,橫跨十年(2013-2023年),以綜合洞察自我評量方法如何增強學生的自我調節科學學習,識別出在促進高層次思考技能方面應用這些策略的研究缺口。綜合這些發現,倡議將自我評量作為一種策略性的學習方法,特別是結合得分預測、以標準進行自我評量和調適任務,以促進科學教育中的自我調節學習。本論文發現其在增強認知和後設認知方面的實際可行性和有效性。此外,本論文也強調在科技輔助學習環境中納入明確的監控和調節策略的必要性,以支持自我調節學習過程。
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    以「乾冰與肥皂」為例探討科學演示與觀眾反應的關係
    (2024) 劉珊佑; Liu, Shan-Yu
    本研究為探討科學演示之呈現方式、道具使用等活動特徵,和參與觀眾所產生的情感或認知反應的關係,以國立臺灣科學教育館(以下簡稱科教館)中研究者所研發的科學演示「乾冰與肥皂」為例,並參考科學傳播之「大眾對於科學的反應」為框架,探討觀眾反應與科學演示活動特徵的關係。本研究以腳本分析及影像紀錄的方式,分析科學演示中活動特徵實踐的情形,並收集約139份觀眾問卷、隨機訪談約13位觀眾,以了解觀眾對於科學演示的各項反應,以及對於其反應與演示呈現方式、道具使用之關係。發現實際執行科學演示時,演示者主要使用專業實驗用品或日常實驗素材與觀眾互動,觀眾反應最喜歡「演示者操作科學內容」呈現科學內容,而「自己上台參與」、「演示者講解科學內容」等呈現方式,分別與觀眾的興趣、理解反應最有關係。本研究之成果可做為往後科學演示內容調整及研發精進的參考方向,突顯科學演示之教育性、娛樂性及互動性等內涵。
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    擴增實境融入戶外學習系統思考的設計與運用
    (2020) 李文獻; Lee, Wen-Shian
    從過去科學教育相關的實證研究中發現,科學教育經常與學生的生活情境脫節及學習興趣低落,面對生活在一個日益受複雜系統(complex systems)支配的學習環境中,如何讓科學教育能處理複雜系統及活用學校所教授的知識已是當務之急,新時代科學教育應重視將知識與生活真實情境相結合。本研究結合戶外環境場域資源,依其地理區域特色及學科知識來發展系統思考學習地圖,地圖中所呈現的系統思考概念對應五大主題科學教育課程來實施,除了在戶外可以進行學習地圖所安排的科學課程外,課程內容為促進學生在學習上的理解及提高學習興趣,融入數位科技擴增實境(Augmented Reality, AR)技術來幫助學生更視覺化的學習,解決戶外學習場域的事物受空間與時間的限制,無法進行觀察及了解科學原理中的交互作用的困境,此設計稱為「擴增實境融入戶外學習系統思考」(Augment Reality-enriched Outdoor Learning System Thinking, AREOLEST)。本研究目的為發展AREOLEST,以社區公園周遭學校之國小六年級學生為研究對象,以準實驗法進行實驗教學,並了解學生學習成效及其是否受學習風格、認知負荷之影響,最後再調查學習後滿意度情形。研究結果發現,學生之學習成效有顯著成果,此設計適合不同學習風格的學生使用,同時學習內容及方式也不會造成學生過多的認知負荷,課程結束後所得到的整體滿意度及延後測驗皆有相當良好的成效,故AREOLEST的課程設計方式適合國小學生在戶外進行科學教育進行學習,值得教育單位利用及參考。
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    從認知歷程角度探討學生線上學習以及論證表現
    (2020) 鄭嘉惠; Cheng, Chia-Hui
    本論文的主要目標為探討在社會性科學議題的網路課程中,學生的學習歷程與論證表現。本論文根據研究架構分為四個不同的研究議題,第一個研究為模型建立的理論研究,以Mplus7檢驗三種不同科學認識觀的結構模型,了解三種科學認識觀所包含各面向之間的關連性及預測結構。第二個研究為研究方法的回顧性研究,探討當前眼球追蹤技術應用於科學教育研究的趨勢,然後根據文獻回顧的結果,提出未來運用眼球追蹤技術於科學教育中的研究架構,並根據所提出的建議設計後續的研究內容。第三個研究為實徵研究,探討大學生科學認識觀與論證結構的學習歷程與理解之關係。研究結果指出,當大學生持有越高程度的「確定性」信念時,會對於論證結構付出較少的認知注意力,導致較差的學習表現。第四個研究亦為實徵研究,欲了解融入社會性科學議題的生物醫學網路課程中,大學生的認知學習歷程、論證表現以及個人因素(例如:先備知識、科學認識觀、網路搜尋行為等)對於學習的影響。研究結果發現,學生的認知學習歷程以及論證表現和個人因素皆有其相關性存在。各研究結果皆支持此論文的研究架構,且根據研究結果提出教育上的意涵以及未來研究建議。
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    科學桌遊與它們的X
    (2019) 鄭秉漢; Cheng, Ping-Han
    許多文章顯示桌上遊戲運用在科學知識的學習有成效,科學桌遊若能被更廣泛地開發與運用,相信能為科學教育的多元化提供更多的幫助。本研究基於科學系統知識、科學模型與桌遊特性,系統化科學桌遊並發展以學習科學知識為目的的桌遊的設計程序,開發基於此程序的科學桌遊以及實際將設計程序運用在實務中,結果顯示桌遊成效與設計運用皆有成效。此外,本研究也將科學桌遊的效用擴展至科學知識外的素養培養,例如態度、探究與技能等,建立能擴展科學桌遊學習成效的設計模式。透過實徵研究,顯示依循設計模式所開發的X科學桌遊擴展了科學知識外的知能學習,且設計模式也能運用至實務設計中。最後,本研究釐清設計項目的屬性及設計模式的運作脈絡,以供科學桌遊設計者參考。
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    科學教育在大學通識課程的實踐──以台大張文亮教授課程為例
    (2017) 李詩慧; Li, Shi-hui
    本研究以台大張文亮教授的「生態工程導論」通識課程為研究個案,研究場域為大學課室,聚焦在科學教育與通識教育互相疊合的部分,針對一位科學通識課程的優良教師進行深入的研究,歸納其通識教育理念、科學教育理念,以及教學行動。研究問題包含:1)個案教師的通識教育理念為何?2)個案教師如何教授科學通識課程?研究方法為質性研究,依循詮釋現象學的概念架構,採用主題式分析法(thematic analysis),運用開放性編碼(open coding)縮減原始資料,系統性分析資料後,歸納出與研究問題相關的「意義單元」。最後,透過夾敘夾議的方式,呈現對「主題單元」的論述與詮釋。研究結果顯示,大學優良教師的科學通識教育理念涵括整合的大學教育理念,重視不同專業科目之間的連結,善用歷史的貫穿性,融合科學、人文與社會。其課程設計運用科學史作為跨科整合的媒材,連結研究及生活案例,鼓勵學生跨域合作,將所學實踐在生活場域,教學設計以多元教學方式強調科學過程,藉由師生互動啟發思考,在課堂上創造體驗機會,讓學生親赴現場或動手做。
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    『原住民科學』之探索與學習: 以蘭嶼達悟族為例
    (2013) 陳亭潔
      臺灣島是多元民族共同生活的地方,生活在島上的各族群,數千年來為了適應環境以求生存的,各自發展出許多獨特知識體系及文化內涵。達悟族世代居住在蘭嶼島,其為適應環境衍生出來的傳統文化及知識獨樹一幟,受位置孤立影響,傳統文化較晚受到外來衝擊,是臺灣各原住民族中保存最完整者,長期受到國內外學者關注。然隨著外來文化與經濟開發的影響,蘭嶼達悟族面臨語言、原住民科學智慧與傳統文化快速流失的困境。幸而近年來臺灣社會重視多元文化發展,及少數民族環境智慧與傳統文化的重要性,加上原住民族自我意識抬頭,原住民知識份子興起,使原住民之傳統文化與科學智慧逐漸獲得社會的珍視與尊重。   本研究將運用文件分析、訪談和觀察的方式,針對已有文件進行分析與歸納,再蒐集部落居民的意見相映證,以瞭解蘭嶼達悟族原住民科學智慧之內涵,及其傳統學習型態與學習歷程,並瞭解蘭嶼達悟族對在地環境學習場域的想法與需求。   為方便結果呈現,本研究將達悟族傳統原住民科學智慧分為海洋、陸地及日常生活等三類知識體系,實際上在達悟族的日常生活中,此三類知識體系彼此是相輔相成,無法分割的。達悟族的傳統學習型態則分別針對傳承的來源與學習的方式進行探討,並發現其學習歷程具年齡階段性及性別分工的特徵。   本研究希望以藉由探討達悟族傳統智慧內涵及傳統學習模式,作為蘭嶼將來發展在地發展環境學習場域之參考素材,以達成傳統文化的保存與再傳承。
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    初探高一學生對「重大地球科學事件」的認知及其相關影響因子
    (2007) 林佳旻; chiaminlin
    本研究的主要目的,在於定義高中課程中「重大地球科學事件(MGE)」的項目,並探討高中學生對「MGE」各種尺度時間概念(代、紀、相對排序及絕對年代)理解的程度,以及影響高中學生「MGE」認知的相關因素,並使用描述性統計及相關性(多元迴歸)、t-test及ANOVA分析方式,來探討影響高一學生MGE認知的因子。為達成研究目的,本研究採用問卷調查的方法進行,且以立意取樣的方式,選取曾配合基礎地球科學中心「重大地球科學事件」網路調查之教師及其任教之高一學生為取樣樣本。從參與網路調查之34所高中,隨機抽取20所之教師及其任教學生為樣本,共計抽取教師樣本20人,回收樣本14人,有效樣本10人;抽取學生樣本800人,回收樣本560人,有效樣本422人。 研究結果主要有以下五點:(一)有百分之70%以上的教師認為重要且為課綱內容的MGE為:(1)固體地球的形成(2)太陽系的起源或形成(3)大氣層中氧氣的出現 (4)原始海洋的形成 (5)盤古大陸的分裂(6)地球上早期生命的出現—藍菌出現(7)大氣層中臭氧的出現(8)台灣島的形成(9)大霹靂的發生。(二)前述之9項MGE裡,學生最感興趣的為「大霹靂的發生」,而學生最不感興趣的事件為「大氣層中臭氧的出現」。以出現頻率而言,「太陽系的起源與形成」是九項事件中最常出現的,而「盤古大陸的分裂」是最不常出現的事件。比較學生與教師在興趣與課程出現頻率的分數差異可以發現,教師在兩者的平均分數均高於學生。(三)由分析答對率結果可知,學生對於MGE的相對年代認知顯著高於學生對絕對年代的認知,且學生對於MGE的排序認知亦顯著高於學生對絕對年代的認知。(四)影響學生代認知的因素為地科興趣、紀認知及相對年代排序;影響學生紀認知的因素為事件興趣、事件頻率、代認知及絕對年代認知;影響學生相對年代排序的因素為代認知、地科信心及絕對年代認知;影響學生絕對年代認知的因素為紀認知、相對年代排序及地科興趣。(五)學生性別差異出現在地科信心、事件興趣、紀認知、相對年代排序、絕對年代認知共五項項目,在統計上男生分數皆顯著高於女生,但為小效果量。
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    科學教師教學信念與教學實踐關係的研究
    (行政院國家科學委員會, 2013-07-31) 張月霞; 張俊彥; 葉庭光
    教師的教學行動與教師對教學與學習所持的信念息息相關。教師的教學活動如何設計施 行及學生如何進行其學習活動,教師的信念都扮演著關鍵性的角色。本研究計畫的目的即在 探索高中科學教師對教學與學習本質的信念為何,以及此教學信念如何影響其教學活動的實 施。本研究分三年進行,主要研究主軸為(1)探究科學教師對教學與學習所持的信念;(2) 檢視教學信念與教學實踐之間的關係及交互影響;(3)探索影響教師信念形塑及改變的因素 為何。本研究將採用量表評量的量化調查方法及訪談與教室觀察的質性研究進行資料蒐集及 分析。將開發的研究工具包括調查用的「教學與學習信念問卷」及「教學實施方式問卷」以 及質性個案研究使用的「教學信念訪談問卷」。本研究計畫的重要性在於,除了以多數學者皆 已採用的以量化調查方法探索教師的自述式的教學信念外,本研究的主軸將進一步進入教學 現場以觀察及訪談的方式釐清影響教師信念發展及改變的因素以及這些發展及改變如何影響 教師教學的實踐及對其專業自我的認識。研究結果除了將有助於以實證研究說明教學信念的 研究對推動建構式教學的教育改革的成效至為重要外,研究結果亦將提出有助於調整改革方 向的建言及教師專業成長活動設計與實施的參考架構。