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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    建構國小科學本質學習要項與教學研究
    (2017) 謝州恩; Hsieh, Chou-En
    有鑑於目前在我國12年國教課程綱要正在進行編修的時期,本研究參考實證哲學、科學史、科學心理、科學社會學領域的文獻及若干國家科學本質課程要項,先歸納出重要的科學本質項目23項,依其科哲觀點區分成實證、調和與後實證觀點。再請國內專家學者與學專門教師,進行大慧法(Delphi technique)問卷調查,以尋求適合國小學生學習的科學本質要項的共識。從分析Kendall和諧係數可知,科學本質在國小課程的重要性與科學本質的哲學觀點,各群內兩回問卷皆達顯著的一致性,且專家學者與專門教師在兩回合大慧法問卷,也達成顯著的一致性。大慧法歸納出的科學本質學習項目共十項,如:科學家需要創造力與想像力、科學由科學社群建構而成、科學目的之一在解決問題,以及科學知識帶給人們啟示等,適合納入國小自然科學課程與教學。本研究另一個目的在尋找能達成目的的教學,使學生能達成前述科學本質要項的學習。以作者任教學校的六年級班級分成:一般教學、論證教學、論證省思教學三種策略進行準實驗研究,來瞭解學生經六個活動後,是否達成專家學者的科學本質認識。透過質性(五題)與量化前、後測(30題)、教室錄影音、訪談(七題)與學生學習單等資料來源分析,發現一般教學班與高成就學生科學本質觀點未改變,而論證教學與論證省思教學班的學生科學本質有部分項目觀點改變,論證省思班與高成就學生的科學本質觀點經教學後較能接近前述的科學本質要項的學習目標。論證與論證省思班的中、低學習成就學生在若干科學本質觀點上也有轉變。論證與論證省思班學生的論證皆有進步,其中論證省思班以主張和理由進步較多。論證省思班的學習活動設計較強調後設認知策略,使學生對科學本質認識的轉變較明顯。研究結果建議,論證省思教學模式可提升國小學生建立科學本質的認識。
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    結合不同學習策略的工作例對理解幾何證明之影響研究
    (2012) 李健恆; Lei, Kin Hang
    幾何證明是發展數學思維和學習演繹推理的重要工具,卻也是學生數學學習的難點之一。工作例是展示數學思維的基本方式,因此尋找合適的學習策略結合工作例來理解幾何證明的內容是值得探討的議題。我們以平行線截比例線段證明做為工作例的內容,在電腦環境下閱讀相關證明後,配合練習或後設認知問題所形成的閱讀學習模組,以檢驗對學生理解幾何證明的影響。本研究選取254位尚未學習幾何演繹證明的八年級學生,使用理解測驗問卷和認知負荷感受量表,分別檢測學生能否理解相關的內容和其學習成效的保留情況,以及學生的認知負荷感受。從學生回答問題的策略檔案中,進一步分析學生的學習過程與理解幾何證明之間的關係。研究結果顯示,使用類似結構的練習策略有助於學生在當下的理解,但卻容易受工作例所產生的原型影響,僅使用模仿改編策略來回答問題;回答後設認知問題對學生來說是較困難的學習任務,但卻能反映學生真正的理解程度且產生較好的保留成效。因此,後設認知問題可以作為幫助學生反思的理想工具,適當搭配練習題的優點相信能有助於學生理解幾何演繹證明的內容。
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    國小學童認知結構發展分析:以探究式教學為例
    (2008) 黃昭銘; Chao-Ming Huang
    Understanding how people think, organize and develop knowledge is an important issue for educational researchers. Recently, relevant research revealed the connections between cognitive structures and information processing strategies. The research of metacognition also indicated that the metacognition was related to individual’s learning outcomes. Moreover, it revealed that the relationship between metacognition and information processing was significant. This study tried to explore the development of cognitive structure, including the indicators of extent and richness. Besides, the application of metacognitive regulation strategies, including selecting, short-term maintaining, long-term maintaining, updating and rerouting, were explored. Additionally, the usage of information processing strategies, including defining, describing, comparing, conditional inferring and explaining, were also investigated. This study also investigated the effect of instructional modes in these indicators. Besides, this study also tried to construct a convenient questionnaire, Pupils MetaCognition Scale (PMCS), for understanding pupils’ metacognition. This study interviewed 110 Taiwanese elementary students (the sixth graders), who came from four different classes. Two classes were categorized into an experimental group (inquiry instructional mode, n=54) and two classes were categorized into a control group (traditional instructional mode, n=56).According to students’ science achievement, each group of students was categorized into three different achiever groups, including the high achiever group, the middle achiever group and the low achiever group. The interaction between instructional modes and different achiever groups was presented. Data collection covered three different units, including bicycle unit, rust-proof and decay-proof unit, and energy and eco-conservation. The role of knowledge domain was also discussed in this study. The result revealed that the PMCS outcomes were related to the cognitive structure, metacognitive regulation strategies and information processing strategies. The PMCS questionnaire provided a convenient tool in the exploration of metacognition. Besides, the finding also revealed that the flow map method could be extended its potential function and offered for further applications. Besides, this study revealed that the relationship between information processing and metacognitive regulation was significant. This study suggested that the inquiry instructional mode could enhance students’ application of higher-rank strategies in learning, including updating strategy, rerouting strategy, conditional inferring strategy and explaining strategy. The finding indicated that different achiever groups used different strategies in learning. The high achievers outperformed in higher-order strategies, including richness, updating strategy, rerouting strategy, conditional inferring strategy and explaining strategy. The middle achievers used the strategies more frequently than the low achievers; for example, extent, selecting and long-term maintaining. Moreover, it revealed that the interaction between instructional modes and achievement was significant in the indicator, including richness, short-term maintaining strategy and rerouting strategy, especially for the high achievers. This study also explored the role of knowledge domain. According to the findings, it revealed that the effect of knowledge domain was significant across all twelve indicators. The content of instructional activities would influence the connections between prior knowledge and scientific knowledge. The findings also highlighted the importance of prior knowledge. The interaction between knowledge domain and achievement was significant in higher-rank strategies, including richness, updating, rerouting, conditional inferring and explaining. The findings suggested that the students’ learning outcomes mainly depended on students’ academic achievement, application of metacognitive regulation strategies and information processing strategies. It also revealed that different instructional modes, knowledge domain and content of instructional activities influenced students’ performance on their cognitive structures, the usage of metacognitive regulation strategies, and information processing strategies.
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    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。