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 探討學生數學學習中意動與認知、情意間的交響協作：以奠基活動為例(2025) 吳宗儒; Wu, Tsung-Ju在學生進行數學學習的過程中，認知與情意同時都扮演了相當重要的角色，兩者之間會進行交互作用影響學生的數學學習，因此在研究與實務面向上同時希望兩者都能夠正向發展，然而在國際評比中卻有高成就、低興趣這樣一個現象，這個現象需要且有證據顯示可以被解決，而在臺灣，國立臺灣師範大學數學教育中心在教育部的補助下執行「就是要學好數學(Just Do Math)」計畫，在該計畫中產出許多數學奠基模組以期望學生在該模組的學習過程中能夠對於數學知識有感，且對於數學學習感覺到有趣，而研究中也的確顯示出這樣的結果，除此之外，Yang等人(2022)在覺動理論的理念與思考實驗下也提出任務設計的三個進程。然而較少文獻探討在這樣同時兼顧學生認知與情意正向發展的學習活動中，其學習的推動力為何，而在心理學領域針對認知與情意的交互作用進行探討的過程中早已融入了推進力的觀點，心理學以意動來稱呼這樣的推進力，也因此本研究著重於探討在數學奠基模組這樣同時兼顧學生認知與情意正向發展的數學學習活動中，學生的意動與認知、情意之間是如何進行交響協作，進而協助學生認知與情意的正向發展。在此研究方向上，研究者根據相關理論發展研究架構，包括引起意動的來源分類架構、意動與認知、情意間交響協作結果的架構，接著利用實徵研究法歸納交響協作的來源、型態及結果。意動的來源可以依據「引起意動的脈絡」與「學而不足的狀態」這兩個維度進行分類，「引起意動的脈絡」包含學生本身、任務以及社會互動三個面向；「學而不足的狀態」則包含偏認知方面的懸缺性、不確定性與不一致性以及偏情意方面的情意狀態與情意特質這幾個面向。當來源引起學生意動與認知、情意的交響協作之後，根據覺動理論，學生的學習是目標導向的，據此可以發現到當交響協作被引起之後，交響協作結果的部分則可以依據「目標」與「型態」這兩個維度進行分類，「目標」包含求理解的目標、求表現的目標以及社會性的目標；「型態」包含沒有認知、情緒或行為產生；純粹產生行為；透過表徵的操弄與形成產生行為；產生控制與評估產生行為或是產生新的意動來源；產生控制、評估與直接調整，調整後產生行為這五種。在此便可以呈現出本研究在探討意動與認知、情意之間的交響協作時，會以意動的來源、型態與結果作為對象進行探討，進而呈現出學生在這樣的環境下對數學學習感覺到有趣以及對於數學知識有感的原因及其機制。本研究的研究對象為六位國小四年級學生，在這六位學生中分別有高、中、低成就表現的學生各兩位。本研究採用質性研究法，希望能夠透過分析學生在進行數學奠基模組的學習過程，以了解學生意動與認知、情意之間的交響協作關係。本研究的資料是來自學生在進行長方形數與三角形密碼這兩個數學奠基模組的過程中所進行的課室錄音錄影，搭配學生的學習單、學生的筆記與紀錄、認知問卷、認識論下的情緒問卷與課後訪談，透過這些資料的搜集與互相校正，進一步呈現出學生在進行學習過程中意動與認知、情意之間的交響協作關係。研究結果的部分首先呈現出學生在數學奠基模組的學習歷程中，其意動與認知、情意間的交響協作共有四十種來源，接著指出學生在學習過程中意動與認知、情意間交響協作共有五種型態，這五種交響協作型態之間會有串連與並聯兩種互動模式。最後，對於型態間的互動進行歸因，進一步形成了學生在數學奠基模組學習過程中，意動與認知、情意間交響協作的機制。本研究在理論上的貢獻是透過連結本研究的實證研究結果與Yang等人針對數學奠基模組所提出的活動設計理論，進一步呈現出在學生進行學習的過程中，學生之所以會對於欲學習的數學知識有感是因為透過具體物的操作以及表徵間的轉譯，進而讓學生在學習過程中覺察不足，並且持續讓學生進行隱喻推理與體現思考，藉此協助學生連結源域與目標域，讓學生對於欲學習的數學知識有感；而學生之所以會對於數學學習感覺到有趣是因為學生在此過程中因成功所產生正向情緒的累積、滿足了學生好奇與想探索的態度或是因為學生贏得遊戲所經歷的正向情緒等，因此讓學生感覺到有趣。透過本研究的實證研究結果與Yang等人所提出的活動設計理論進行連結，進一步呈現出數學奠基模組學習環境下如何讓學生的認知與情意正向發展。Item 入侵與原生淡水龜的數感認知比較(2021) 林鳳君; Lin, Feng-Chun烏龜能辨別數量嗎？這個問題不只是認知心理學的範疇，更與行為生態息息相關。例如雄性會選擇加入雌性個體比較多的群體；領域的佔有者也會依據入侵者的數量決定要逃跑還是奮力一搏，這些行為的決策都奠基於動物具有數量感知能力。在魚類、鳥類和哺乳類上都已有大量研究投入，唯獨爬行動物是否能辨別數量，研究仍非常罕見。在第一章我以臺灣原生淡水龜種斑龜為研究對象，共分為兩個實驗：實驗一為一系列比率由低到高的順序進行的五組測驗；實驗二則是包含共三十二種數量組合的混合測驗。訓練斑龜基於「大於」的抽象規則來辨別數量，而非認特定數量或圖形。研究結果顯示，斑龜能夠成功辨別本研究最難的數字組合：九比十，也發現其數感認知表現符合韋伯率，即兩數量間的比率越高則代表辨別難度越難因此表現變差。另外其表現隨著天數而顯著提升，顯示斑龜具有學習能力。第二章我用全球百大入侵種之一的紅耳龜進行與第一章一樣的實驗，發現當面對必須靈活運用抽象概念的測試時，入侵種的數感表現優於原生龜，顯示紅耳龜可能有較佳的行為彈性。本研究中烏龜所展現的優異數感能力接露爬行動物的認知能力很可能是被嚴重低估的，也暗示其生態行為決策機制可能並不簡單，本論文也是首度試圖透過數感能力連結認知能力與入侵生物學的研究。Item 使用模式鼠探討益生菌PS23對阿茲海默症的預防治療潛力(2022) 施瑞昕; SHIH, Jui-Hsin阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease, AD) 的主要病理特徵為神經元內外β類澱粉蛋白 (β-amyloid, Aβ) 的堆積以及神經元內 Tau 蛋白過度磷酸化所造成神經纖維糾結 (neurofibrillary tangles, NFT)。但是截至目前為止並沒有有效治療阿茲海默氏症的方法。許多研究發現腸道以及大腦之間有所謂的「腸腦軸」的雙向連結，而腸胃道、中樞神經系統、周邊神經系統以及自主神經系統都參與其中。目前認為益生菌可以改善腸道微生物菌相並透過腸腦軸去影響大腦。PS23是從健康人體的糞便中所取得的副乾酪乳桿菌 (Lactobacillus paracasei)，目前已經有許多關於PS23改善神經退化性疾病之研究，這些研究發現PS23可以延緩小鼠的老化進程以及老化所引起的記憶力衰退，還可以降低小鼠的慢性焦慮以及憂鬱行為，但目前並沒有PS23對於阿茲海默氏症的研究發表。在本實驗中，我們發現在行為實驗中，管餵給予阿茲海默氏症小鼠PS23無法顯著恢復短期記憶以及空間學習的能力，但有挽救Aβ所造成損傷程度之趨勢。而在AD小鼠中，管餵活菌PS23可以顯著提升AD小鼠與神經元活性相關的突觸素 (synaptophysin) 以及顯著降低發炎相關指標caspase-1活性，管餵死菌 PS23則可以顯著降低蛋白質因為氧化壓力而產生的碳基含量。因此，我們推測PS23可能是透過腸腦軸去改變神經元活性、抑制發炎以及減緩氧化壓力來去改善AD之病徵。Item PS128精神益生菌對於阿茲海默氏症小鼠模式的效益及其作用機制(2019) 陳潔玲; Chen, Jie-Ling隨著高齡社會的到來，失智症人數急遽增加，其中阿茲海默氏症是失智症中最常見的類型。大量的β類澱粉蛋白質(Aβ)與Tau蛋白質過度磷酸化堆積是阿茲海默氏症最主要的病理特徵，然而目前不論針對Aβ或是tau的處理仍無法有效治療方式；因此迫切需要開發新的治療策略以因應當前全球最棘手的阿茲海默氏症。依據腸腦(gut-brain axis)雙向影響的原理，先前研究發現口服益生菌可避免或是延緩因壓力或是腦室急性注射Aβ的方式造成認知功能的受損；然而其所使用的動物模式，都無法代表典型的阿茲海默氏症動物模式。另外，台灣本土發現的PS128精神益生菌可以減少因壓力產生的焦慮、憂鬱與周邊發炎反應等正向效果。因此本研究將使用偶發型與家族型兩種阿茲海默氏症動物模式探討PS128精神益生菌於認知功能的成效，進而探討其作用的分子機制。本研究將用6個月大的3×Tg-AD (三基因轉殖鼠)與C57BL/6J公鼠於側腦室急性注射STZ 4 μl (Streptozotocin; 鏈脲黴素)或是生理食鹽水，注射前7天起小鼠接受每天管餵一次PS128 100 μl (10^10 CFU/ml)或vehicle處理，連續給予33天。首先，我們發現3×Tg-AD小鼠相較於同齡的B6小鼠其空間學習能力較差，而且其膽鹼性神經元數量也大幅地減少。另外，我們也發現前處理PS128能避免B6或3×Tg-AD小鼠因急性側腦室注射STZ造成的認知功能缺陷並且伴隨著減少AD相關病理特徵，包括Aβ的堆積、神經發炎反應， BACE1蛋白質表現量上升與認知功能相關腦區神經元數量減損等，因此此研究揭露PS128益生菌對於阿茲海默氏症的治療潛力。Item 國中生物科技倫理之研究 ——以基因改造食品為例(2010) 周柏成; Po-Cheng, Chou本研究利用問卷調查法，探討國中七年級學生個人背景變項與其對基因改造食品態度上之關係。並設計「基因改造食品倫理議題教材」教學活動，以準實驗研究法，探討實驗組與對照組在進行「九年一貫課程綱要版本-生物技術」教學後，學生對基因改造食品認知和態度是否具有差異。 研究結果發現：（一）實驗組與對照組學生在教學前對基因改造食品的認知沒有顯著差異；進行教學後，實驗組學生對基因改造食品的認知程度高於對照組學生，達顯著差異，且此認知變化在延宕測驗具穩定性；（二）學生性別、父母職業、喜愛學科與基因改造食品相關訊息主要來源在基因改造食品態度上無顯著差異；（三）實驗組學生在教學後，對基因改造食品的態度趨於正向，且達顯著差異，顯示學生較不擔心基因改造食品的風險、較願意購買基因改造食品、較支持政府開放基因改造食品的進口與買賣；（四）對照組學生在教學後，對基因改造食品的態度不具穩定性；（五）實驗組與對照組學生對基因改造食品的認知程度與態度改變無顯著相關；（六）實驗組學生進行教學後，能主動收集基因改造食品相關資料，並願意和他人討論基因改造食品之議題。 本研究結果可以作為設計補充教材之參考依據，並建議在國中七年級下學期進行生物科技倫理議題教材之教學，提高學生對此類生物科技的認知及參與討論的能力與意願。未來可以利用質性研究的方式進一步探討學生對基因改造食品的態度形成過程與潛在的影響因素。Item 利用初級細胞培養以及小鼠模式確認對阿茲海默氏症具治療潛力之中草藥(2016) 黃景怡; Huang, Chimg-Yi阿茲海默氏症（Alzheimer’s disease; AD）是目前最常見的漸進式神經退化性疾病，主要因海馬迴的神經元受損而導致認知功能障礙。據估計，全球有超過3500萬人罹患AD。AD起始的主要關鍵為類澱粉胜肽(beta-amyloid peptides; Aβ)堆積和tau蛋白質的過度磷酸化。近期有愈來越多的證據顯示，對於多因性之疾病AD而言，使用多目標特性的傳統中草藥治療效果可能優於單靶藥物。因此，近年來中草藥於AD的研究和治療越來越受到重視。在此研究中，我們建立了以寡聚體Aβ25-35和Aβ42處理的初級海馬迴神經細胞平台進行中草藥的篩選，希望藉此篩選出具有神經保護功效的中草藥。從此篩藥平台中，我們發現NH037中草藥能有效的增加神經元數目、神經突起長度、神經突起分支數目，並伴隨提高無活性GSK3β的量及減少Aβ堆積與脂質氧化壓力等神經保護效果。更進一步，於兩側海馬迴CA1區域注射寡聚體Aβ25-35的C57BL/6 小鼠動物實驗中，我們也發現NH037中草藥可以減少小鼠的焦慮及認知功能異常的問題，而在病理分析中我們可以看到NH037前處理減少Aβ類澱粉蛋白質堆積、tau蛋白質磷酸化、神經發炎反應與增加突觸相關蛋白質表現量及正腎上腺素神經元與血清素神經元數目以對抗寡聚體Aβ25-35所造成的細胞毒性。因此， NH037可能有潛力避免認知、非認知損傷以及誘發AD相關的病因特性。