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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    建部賢弘之研究-以《綴術算經》為例
    (2013) 林美杏
    日本江戶時代(1603~1867)的傳統數學-和算,以關流為主流。關流的創始者為關孝和(1642?~1708),而建部賢弘(1664~1739)是關孝和的重要弟子,也是關流中重要的建設者,在近二十年成為研究和算的史學家們所關注的焦點。《綴術算經》(1722)正是建部賢弘關於其數學研究之集大成作品,書中除包含了開頭與結尾的自序和自質說,以及探法則四條、探術理四條與探員數四條等十二個數學問題的討論,還涵蓋諸多重要的算學研究成果,是建部賢弘重要研究的總結。建部賢弘站在高觀點去看數學,善於從複雜的現象中發現問題的本質,找出潛藏在問題背後的法則,並以自身的經驗提出學習、研究算學之原則,亦論及人的資質差異之於學習算學之態度。除了其算學研究上的成就之外,建部賢弘的種種數學觀與教育觀,亦發人省思,值得探討。從該書中,我們除了可以一窺建 部數學知識之淵博與創新外,其中隱含的教學想法,更是與國中數學教學的引導與探索理念不謀而合。 本研究根據徐澤林譯注之《和算選粹》中的《綴術算經》,透過文本分析與歷史敘事的方式,一方面對第一手文本作深入研究,同時,綜合目前與建部賢弘或《綴術算經》相關的二手研究成果。透過本研究,我們能更瞭解《綴術算經》的體例風格與建部賢弘對於數學知識分類及數學研究之看法,並重新釐清建部賢弘在《綴術算經》中具原創性發展的數學知識,以及與其師關孝和相較之下,在算學研究上有所突破之處。這些都可為建部賢弘以及其算書,提供更多元而豐富的論述。更重要的是,透過《綴術算經》中反映的教育思想,結合HPM 的觀點,研究者希望對於今日之中學數學教學有所啟迪。
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    從HPM的觀點考察高中數學函數的教材
    (2016) 萬晉宇; Wan, Chin-Yu
      如何運用數學史教授數學已是一種國際數學教學趨勢,然而,對於國內高中數學教育來說,相關的研究依然有限。本研究希望從函數發展的歷史資料與現今高中函數的教材內容作比較研究,以作為高中函數教材的另一種教學方向。研究方法採用內容分析法,針對民國97年教育部公布的99課綱,以及民國102年教育部公布的103課綱中的高中函數教材內容,挑選市占率最高的三個版本討論HPM(History and Pedagogy of Mathematics)如何介入高中數學的函數課程之中。研究結果如下: 1. 根據文獻,有部分中學生學習函數的認知困難和函數概念發展 時所遭遇的困難一致。 2. 目前這三本教科書,僅有一個版本的教師手冊在介紹函數發展 史,其餘的版本皆是使用給予一個實例,然後定義名詞。 3. 三個版本的教科書均沒有介紹函數概念的起源,以及為了解決 什麼問題才發展函數概念。 4. 三個版本的教科書僅有一個版本有統整這些特定函數(指對數 函數、三角函數)的一致性,並在這些特定函數中抽象化函數 的定義。 5. 狄利克雷函數不管是在歷史上還是在現代高等數學都極具代表 性,不過僅有甲版本的教師手冊有提到狄利克雷函數,三個版 本的教科書完全沒有提到此函數。   根據研究結果,研究者建議:在函數教材的設計上,可以循歷史的發展脈絡,完整呈現函數發展過程的每個階段。教材內容也應鋪陳歷史發展上所遭遇的問題,進而引起學生動機。另外提供教師的數學史進修課程以及發行「HPM」的相關刊物以落實數學史的教學,使HPM的精神、理念被更多人瞭解。
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    從HPM觀點看99課綱高中數學行列式教材
    (2015) 呂坤明; Lyu, Kun-Ming
    運用數學史教授數學已是一種國際數學教學的趨勢,然而,對於國內高中數學教育來說,相關的研究依然有限。本研究希望從線性代數及行列式發展的歷史資料與現今高中行列式的教材內容做比較研究,以作為高中行列式教材的另一種教學進路。研究方法採用內容分析法,針對《普通高級中學必修科目「數學」課程綱要》中的高中行列式教材內容,挑選三個版本探討 HPM ( The Relations between the History and Pedagogy of Mathematics ) 如何介入高中數學的行列式課程之中。研究結果如下: 1.《普通高級中學必修科目「數學」課程綱要》的課程架構下,各家版本較難完整呈現行列式的發展脈絡,故HPM的精神與其功能無法發揮出來。 2.教科書使用相關數學史的情形並不多,且著重於數學家的故事或是專有名詞的解釋,其定位較像是課後的「資料補充」,沒有更進一步的運用在啟發學生思考。 根據研究結果,研究者建議:在行列式教材的設計上,可循歷史發展的脈絡,完整呈現二階與三階行列式之間的關聯性;教材內容也應鋪陳歷史發展上所遭遇的問題,進而引起學生學習的動機。另外,提供教師的數學史進修課程以及發行「HPM」的相關刊物以落實數學史的教學,使HPM的精神、理念被更多的人了解。
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    數學史融入數學教學─以高中第三冊第一章「三角」為例
    (2019) 江炳宏
    本研究目的在了解「數學史融入數學教育」是否有助於提升學生數學學習態度。配合高中課綱第三冊第一章「三角」的內容,研究者設計三份主題式單元的HPM 教案,並透過行動研究的方式,在過程中利用課堂觀察、學生的學習單回饋與學生訪談等方式,不斷地反思與修正教案的方向,以達到研究目的。 本研究採行動研究法,以研究者任教學校的高二兩個任課班級共83 名學生為研究對象,進行三個主題式共六節課關於HPM 加深加廣的教學活動。研究工具包含數學態度量表、教學活動學習單以及學生訪談紀錄,進行量化的分析與質性的詮釋。 研究結果發現,透過HPM 的教學活動,對學生數學學習態度上的改變,不僅在情意部分有所提升,另外也發現,在設計教案時,若能呈現數學家創造理論的過程,學生亦能在認知的層次有所提升。 研究者亦在過程中得到重要的反省,由於任教的兩個班的程度差異很大,得到的回饋差異也很大,透過行動研究的反思,發現即使是HPM 的教案設計,仍須考量學生的起點行為,而調整教學活動的內容,以達到認知與情意部分皆能提升的效果。
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    運用古文本於數學教學-以開方法為例
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2007-03-??) 蘇意雯
    本文內容在於介紹如何運用古代數學文本於數學教學,主要以開方法作為例子。本文之作,源起於作者在教學過程中遇到困難,因此尋求古代文本-《九章算術》的協助。首先,作者先簡介《九章算術》這部經典,接著,論及開方術的出處、起源並探索它的幾何意義。最後,作者以課堂實作的心得,解釋教師如何擷取古代數學文本,加以適當剪裁,運用於數學教學。
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    淺談HPM 學習工作單之設計
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2005-06-??) 蘇意雯
    本文內容主要在於介紹數學史融入數學教學的理念,為數學教師提供另一種教學素材及授課方式。首先作者說明什麼是HPM,以及HPM 學習工作單的意義。接著並以高一教材為範疇,設計海龍公式學習工作單,除了分析此份HPM學習工作單之設計理念及施行成果外,最後也對有心想要從事HPM 教學的現場教師,提出「閱讀」和「實作」的方法及建議。
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    數學文化通識課程對大學生數學信念之影響初探-以醫學大學為例
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2015-10-??) 英家銘; 黃俊瑋; 蘇意雯; Jia‐Ming Ying; Jyun‐Wei Huang; Yi‐Wen Su
    本篇論文旨在描述作者對於一數學文化通識課程如何影響醫學大學學生數學信念之初探。本篇論文敘述的研究使用單一群體前後測的實驗設計,其研究工具包含(1)一門關於數學史與數學文化的大學數學通識課程,以及(2)一份包含20個問題的Likert-scale數學信念問卷。問卷的內容包含兩個向度:數學本質與數學價值。共有100位同學修課並同時參與前後測。教學實驗進行的課程名稱為「多元文化中的數學思維」。課程中學生會接觸到不同文化與歷史場景中的數學知識。學生也會看到古文明中對類似問題的相異解法,例如比較東亞的劉徽對錐體體積的研究與古希臘歐幾理德《幾何原本》中相關命題的證明。學生在課程中也被要求將數學元素融入他們的藝術創作作業中。研究結果顯示,學生部分的數學信念確實有改變。在數學本質向度上,學生更傾向同意「一般化」是數學思考的方法之一。然而,結果也顯示這門課程並沒有幫學生釐清「核證的脈絡」與「發現的脈絡」。至於在數學價值的向度上,學生更傾向同意「數學培養創造力」,以及「數學培養美感」這兩項的價值。
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    數學文化通識課程對大學生數學信念之影響初探-以醫學大學為例
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2015-10-??) 英家銘; 黃俊瑋; 蘇意雯; Jia‐Ming Ying; Jyun‐Wei Huang; Yi‐Wen Su
    本篇論文旨在描述作者對於一數學文化通識課程如何影響醫學大學學生數學信念之初探。本篇論文敘述的研究使用單一群體前後測的實驗設計,其研究工具包含(1)一門關於數學史與數學文化的大學數學通識課程,以及(2)一份包含20個問題的Likert-scale數學信念問卷。問卷的內容包含兩個向度:數學本質與數學價值。共有100位同學修課並同時參與前後測。教學實驗進行的課程名稱為「多元文化中的數學思維」。課程中學生會接觸到不同文化與歷史場景中的數學知識。學生也會看到古文明中對類似問題的相異解法,例如比較東亞的劉徽對錐體體積的研究與古希臘歐幾理德《幾何原本》中相關命題的證明。學生在課程中也被要求將數學元素融入他們的藝術創作作業中。研究結果顯示,學生部分的數學信念確實有改變。在數學本質向度上,學生更傾向同意「一般化」是數學思考的方法之一。然而,結果也顯示這門課程並沒有幫學生釐清「核證的脈絡」與「發現的脈絡」。至於在數學價值的向度上,學生更傾向同意「數學培養創造力」,以及「數學培養美感」這兩項的價值。