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教學實踐研究計畫分享: 當統計遇見文學

【文.許健將/國立中興大學教師專業發展研究所副教授】

教育部自106年學年度起,為提升大專校院教師重視教學品質,讓教師教學成果能與個人升等途徑相結合,並逐漸改變學術界重研究輕教學的扭曲現象,乃推動「大專校院教師教學實踐研究計畫」(以下簡稱本計畫)。藉由提供經費補助、同儕審閱模式、教學成果公開平台的相關支持系統下,鼓勵擅長教學的教師能以教學成果進行升等,引導教師專長分工及分流,以達到教育資源投入應以重視學生學習成效為導向之目的(教育部,2017)。自本計畫推出後,即廣受大專校院教師的歡迎,然因申請的教師人數逐年增加,計畫通過率則有逐年下降的趨勢(表一)。

教學實踐研究的本質係指教師為提昇教學品質、促進學生學習成效,以教育現場或文獻資料提出問題透過課程設計、教材教法、或引入教具、科技媒體運用等方式,採取適當的研究方法與評量工具檢證成效之歷程。如以107、108及109學年度教育學門通過的總數456件計畫的主題為例,將其進行文字雲的分析(圖一),即可以清楚地反映本計畫的精神意涵。

以下所述內容是作者於108學年度參與本計畫的相關研究歷程與心得,擬分享並提供未來有意投入參與本計畫的教師與學校參酌,進而能嘉惠學子,野人獻曝,尚祈學者先進斧正。

研究發想

作者之教學實踐研究計畫主題《當統計遇上文學》,係個人在既有的「統計套裝軟體應用」任教課程的教學基礎之上來尋求突破。主要原因是在思考因應大數據時代的來臨,如何透過更有效的教學設計,以及更具吸引力與趣味性的教學內涵及適當的評量策略,由淺入深、按部就班地透過分析文學作品開始,將此頗具前瞻性且具高度商業價值「文本探勘」(text mining)技術,傳授給修習本課程之多數來自於人文社會背景的學生。期待這些學生在修習過本課程後,除能夠認識統計的基本概念外,更希望能引導其對「文本探勘」此跨領域技術繼續探究的興趣,並培養其撰寫基本程式語言的能力,進而增加其未來無論投入學術研究領域或進入就業市場之競爭力。因此,本計畫之研究目的有三:

一、利用「文本探勘」技術為手段進行教學設計,培養人文社會背景學生具備統計概念與程式語言設計之跨領域能力。

二、探討因應大數據時代的來臨,為提升人文社會背景學生具備跨領域能力,教學者對有關課程設計、教學策略及教學成效評估等面向應如何規劃與調整。

三、公開發表研究結果並提出具體建議,提供與人文社會相關之系所,未來在進行規劃培養學生具備跨領域能力課程設計時之參考。

針對上述之研究目的,本計畫乃提出以下相映之二項研究問題:

一、利用「文本探勘」技術為手段進行文學讀本分析之教學設計,能有效地培養人文社會背景學生具備統計概念與程式語言設計之跨領域能力?

二、以互動式講授法、反思和行動研究之課程與教學設計能有效提升人文社會背景學生在大數據時代下跨領域能力的培養?

研究方法

本教學研究計畫《當統計遇上文學》,係採用Coghlan和Brannick(2005)所發展之後設探究循環(Meta cycle of inquiry)行動研究模型為方法進行研究。Coghlan和Brannick主張在研究過程中「對反思的再反思」(reflection on reflection)將導致「對學習的學習」(learning about learning),他們將其稱為後設學習(meta-learning),其中包含了三種型式的反思,即內容反思(content reflection):係指個人對此議題的見解與態度;過程反思(process reflection): 係指個人對此議題所擬採取的策略、步驟及方法;前提反思(premise reflection): 係指個人在某種假設(assumption)和觀點(perspective)下所提出的批判。

Coghlan和Brannick將此三項構念(construct)重疊並發展出一項名為後設探究循環(Meta cycle of inquiry)的行動研究模型。而在整個研究過程中,為確保整個教學與研究過程的品質,則以Deming(1986)所建議之計畫(Plan)、執行(Do)、檢核(Check)與行動(Act)的方式循環進行。在整個教學過程則採用「過程導向引導式探究學習」(Process Oriented Guided Inquiry Learning, POGIL)模式來進行,POGIL是以證據本位(evidence-based)、學生為中心(student-centered),採取小組合作學習的方式進行教學的策略,以同時發展學習者的內容知識及過程技能為目的,近年來廣泛在資訊或程式設計課程中被採用,其實施成效相當受到肯定(Hanson, 2006)。

此外,採取互動式講授法(interactive lecture)與反思(reflection)與為策略,融入半學期18周之「統計套裝軟體應用」課程,藉以培養本校人文社會相關系所學生,運用R程式語言之「文本探勘」技術進行相關小說、著作或文件之分析能力,促進其對於「大數據」在各該領域未來之發展與應用有較深層之認識,促發其對培養跨領域能力的重視,並增進學習興趣。為達此目的,將以示範、指導、提供鷹架、闡明、反思與探究等流程進行本課程之教學設計,以及對整體研究過程之內在與外在評鑑,藉以探討學生參與本教學實踐研究計畫後,其相關統計概念、程式語言撰寫能力與文本探勘技術之成長機制,以及作者對此教學實踐研究計畫之省思,本研究之研究架構如圖二。

結合教學現場的作法

一、教學對象

本研究係針對108學年度上學期修習本人所開設之「統計套裝軟體應用」課程之22名碩士班研究生為研究對象。修習本課程之同學主要來自於人文社會科學背景,包括中文系、外文系、教育系和政治系等之大學畢業生。從過去的教學經驗得知,大部分人文社會學背景的學生,對於數學或相關統計公式的概念普遍表現得較為無感,即便修完本課程後,會選擇以統計方法為工具並進行量化研究者仍屬少數,因此透過本教學實驗研究計畫,針對這類學生進行教學設計,期待能引發他們的學習興趣。

二、課程範疇

包括基本R程式語言之撰寫、繪圖與統計應用,學習利用R程式語言進行文本探勘並進行小說分析。

三、教材選用

(一)網路免費下載R軟體及RStudio環境進行教學。

(二)Silge, J. & Robinson, D.(2017). Text Mining with R: ATidy Approach. O'Reilly: United States.(免費電子書)。

(三)Gutenberg Project所提供之上萬本中英文世界名著電子書(網址:https://www.gutenberg.org/)。

四、教學資源應用

與本校資管系與大數據中心2位教師進行合作,除請益程式語言相關問題外,在學生期末發表會亦邀請其共同指導,並協助進行本研究計畫執行成果之外部評鑑事宜。

五、教學成效評估所需蒐集的資料與分析

(一)質性資料

包括學習反思紀錄、合作學習紀錄與I-Learning線上互動紀錄。學習反思紀錄與合作學習紀錄,是根據Hanson(2006)在POGIL教師使用手冊中之範例進行製作;I-Learning線上互動紀錄則是由校內學習平台中學生作業互評系統中收集得到。

每週均對學生所繳交之資料進行檢視與分析,根據學生之回饋意見隨時調整教學內容與教學策略,以服膺後設探究循環行動研究之旨趣。學期末再將所有質性資料利用文本探勘技術進行集群或情感分析,除可作為精進個人教學效能的參考外,也可以從中發現未來可能的教學研究計畫主題之用。

(二)量化資料

根據本研究之課程計畫書內涵,每位同學須進行4次指定作業繳交及1次期末口頭公開發表且依是否達成各單元之學習指標,將分別給予極優良(90分以上)、優良(89-80分)、通過(79-70分)與待改進(69分以下)四個評量等第,至學期末可根據所有學生平均評量等第的分布狀態,做為檢視個人教學成效的判準之一;此外,學生於學期末至學校網站,以匿名方式,針對本課程所填寫之教師教學評量問卷所得到之分析結果,亦是評估本教學研究計畫實施成效的重要參考指標。

六、實施程序

本研究係在108學年度上學期之「統計套裝軟體應用」課程中,依正常教學方式實施,依照「過程導向引導式探究學習」模式的二個構成要素:即過程導向與引導式探究,以合作式學習課程設計的理念,進行教學行動方案的設計,發展「當統計遇上文學」的教學活動(圖三)。

成果與學生回饋

愛因斯坦曾說:「教師最高的藝術,是用創意的表達與知識,來喚起學習的喜悅」,在後疫情時代下,儘管教師的使命將面臨前所未有的挑戰,但傳道、授業與解惑仍將是教師亙古不變的天職。

以下將以一位從未接觸過程式語言的本校教師專業發展研究所學生(邱同學),在經過18週的學習後,於期末作業公開口頭發表的內容為例,來說明執行本教學研究計畫的成果,並檢視是否達成預定的研究目的與完成研究問題。

邱同學以因成功塑造一位偵探人物──福爾摩斯(Sherlock Holmes),而成為英國著名偵探小說作家的柯南道爾(Conan Doyle)所撰寫的兩本小說,分別是《血字的研究》(A Study in Scarlet)和《四個神祕的簽名》(The Sign of The Four)作為研究主題(圖四),透過R程式語言的撰寫,對這兩本的內容進行比較分析。其報告內涵之重點摘要如下:首先須先至Gutenberg Project的網站去下載《血字的研究》和《四個神祕的簽名》這兩本電子書,然後透過程語言將其內容讀取下來,再進行文本探勘中所謂情感分析的步驟,對兩本書進行比較分析,並繪製成情感分析圖(圖五)。讀者很快地就可以看出這兩本小說如何隨著章節的進行,其中情感內容的起伏變化,甚至也可以在其中一窺作者柯南道爾慣用的寫作技巧與創作風格。隨後融入詞頻計算的數學概念介紹,並善用R程式語言的繪圖功能,將兩本小說的主要詞彙內容繪製成以人物圖案為背景的文字雲圖(圖六)。事實上,如能活用這項技術,未來更可將其應用在文創商品的開發。最後則是透過分析兩本小說中曾經出現的人物之間的關係而引入統計學中相關係數的概念(圖七)。

透過上述邱同學在期末口頭報告範例的精采呈現與其他學生對於本課程教學歷程的諸多正向回饋(例如趣味性、便利性、實用性與可擴展性等),實然已對本研究計畫所提出的研究問題給出了肯定的答案。即利用「文本探勘」技術為手段進行文學讀本分析之教學設計,確實能有效地培養人文社會背景學生具備程式語言設計和統計學概念之跨領域能力;又以互動式講授法、反思和行動研究之課程與教學設計更是提升人文社會背景學生,在大數據時代下相關跨領域能力的培養的有效策略。

近年來由於「文本探勘」技術的興起,一般而言,它指的是從非結構化的文字中萃取出有用的、重要的資訊或知識,它被認為是一項具有高度潛在商業價值的統計技術,輔以撰寫該程式所使用之R語言統計套件在取得與使用上的便利性。因此本教學研究計畫《當統計遇上文學》應用在個人所教授之「統計套裝軟體應用」課程中,以文字探勘技術為主軸來進行課程設計,輔以相關教學策略的應用,證明能喚起人文社會科學背景的學生對統計學應用的學習產生興趣與自信,進而培養其相關之跨領域的能力,相信對其未來無論繼續從事學術研究或直接進入就業市場,對其競爭力的提升應有實質的裨益。

研究面臨的困難與挑戰及解決之道

以下提出兩點有關於在執行本教學研究計畫的過程中,所面臨的困難與挑戰及其解決之道:

首先是學生在研究過程中配合度的問題,由於大專以上的學生其學習自主性很高,在進行研究過程中對於有別於過去經驗而被額外要求填寫問卷或反思紀錄等,部分同學有可能採相對漠視或較敷衍方式填寫,以至於恐在教學回饋部分不能收集到完整與精準之資訊,而作為下一階段教學策略調整之依據。作者在執行過程之初亦曾面對此一問題,經反思後,找到較為具體可行的解決方案如下:即可善用Google表單的功能,相關問題選項的內涵可經由晤談而收集得來,然後彙整成為十題以內的選擇題,透過手機讓學生在最短的時間內完成填答並上傳,且Google表單具有自動統計分析的功能,能及時提供給研究者非常有參考價值的回饋意見,是一項非常值得推薦的小工具。

再者,有關任教課程的屬性在進行教學實踐研究時可能會面對的問題,以作者所任教的課程「統計套裝軟體應用」為例,是屬於必須實際操作型的課程,尤其對於初學程式語言撰寫的人文社會科學背景學生更是一大挑戰,在課程的初期,教學者總是面臨台下學生在操作上遇到的五花八門問題而疲於奔命,甚至會影響到正常的教學進度。這應該是許多教授相關具有操作型屬性課程的老師會面臨到的共同議題,作者謹在此提出一項建議供同好們參考:即採用合作學習讓同儕間互相協助,此外在研究經費許可範圍內,聘請助教專門協助同學在相關操作上碰到的問題,透過這樣的模式,能讓教學者更專注於課程內涵本身,而在教學上能獲致事半功倍的效果。

對於教學實踐研究計畫之意見

教育部於106學年度起開始推動教學實踐研究計畫,無疑地讓許多長期投入於教學研究的大專教師得到鼓舞,儘管教育部每年在這一區塊上投入的經費已相當可觀,但每年申請本研究計畫的教師亦是逐年增加,導致整體計畫的平均通過率有逐年下降的趨勢。隨之可能衍生的問題就是,目前的計畫審查制度是否已足夠客觀公平?嚴格來說,若與科技部專題研究計畫的審查制度相比較,教學實踐研究計畫審查人的遴選與妥適性應尚有改善的空間。例如:審查人本身,過去是否有執行過教學實踐研究計畫經驗,似乎並不是必要條件;又如科技部每年在計畫審查結果公布後,宜公開該年度有參與專題研究計畫的審查人名單,除表達對於審查人的感謝外,更有昭信於大眾的意涵,謹提出此項建議供教育部未來在檢討與執行相關教學實踐計畫業務時之參考。

◎參考文獻

教育部(2017)。教學實踐研究計畫。取自https://tpr.moe.edu.tw/index

Coghlan, D., & Brannick, T. (2005). Doing Action Research in Your Own Organization(Second Edition Ed.). London: Sage Publications.

Deming, W. (1986). Out of the crisis. MA: MIT Press. Hanson, D. M. (2006). Instructor's Guide to Process-Oriented-Guides-Inquiry Learning. NY: Pacific Crest.

Silge, J. & Robinson, D. (2017). Text Mining with R:A Tidy Approach. O'Reilly: United States.

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