統計教學中心
統計學是一門理論與應用並重之多樣性科學。眾多統計分析方法即為須解決實務上面臨問題而不斷衍生出嶄新統計理論與統計模型。因具有提供制定決策之特性,成為各領域不可缺少科學分析工具之一。統計多樣性,也因此各領域所需要統計人才亦有所不同,而且資料生成方式、型態及數量均與過往截然不同。在統計資料收集、分析及結果詮釋亦產生革命性改變,進入大數據時代(The Era of Big Data)。進行傳統統計教學與研究工作,無法面臨統計多樣性與資料即將產生革命性改變之挑戰。
統計教學中心以提升全校統計教學研究品質為目標,並採取多元自由學習、培養學生具備基礎統計觀念與加強統計分析實作能力為策略,重點作法包括建置統計學數位學習平台、推動多領域之初等統計學模組化學習課程、培訓統計教學助理師資、持續強化統計與生活通識課程深碗型學習、提供統計諮詢服務以及支援統計碩士學位學程。以此增加學生統計學習效率及未來就業競爭能力,並提升統計學課程教學品質。藉由前述執行策略與施行方針,使統計教學中心及統計碩士學位學程成為本校及全國統計研究教學向上提升的重心與原動力。
本中心將推動多領域之初等統計學模組化學習課程,以因應本校來自11個學院多元領域之修課學生。建構對應模組化統計學課程數位題庫系統,提供學生模擬練習題之數位學習管道,提供老師便捷測驗命題之數位工具。培訓統計教學助理師資,提升初等統計教學品質及加強學生實作能力。強化統計與生活通識課程深碗型學習,使學生更加了解統計應用範圍之廣,明白統計學之必要性。提供統計諮詢服務,提升本校師生學術研究品質。持續支援統計碩士學位學程,培養多樣性統計專業人才。詳細執行策略與作法分述如下。
一、建置統計學數位學習平台
現今為大數據科學時代,日常生活無時無刻皆會接觸數字。如何正確解讀數據及理解統計數字涵義,以成為如同語言一樣所須具備之基礎技能。由於統計多樣性(Statistical Diversity)之特性,在各種領域廣泛使用,現已為大學基礎科學學科之一。大多數學院都會用到統計學,例如文學院、理學院、社科學院、生農學院、管理學院、公衛學院、生科學院及電資學院等等。
基礎統計學內容包含「敘述統計」、「機率」、「估計與統計檢定」、「變異數分析」、「迴歸分析」及「時間序列」,共六大主題。各種領域實務常用之統計學分析方法皆從包含上述六大主題之基礎統計學衍生。每個主題之課程大綱架構於各個領域幾乎都相同,從最初敘述性統計、古典機率論、機率分佈模型、統計檢定到統計推論,其對應之觀念與計算考題亦大同小異。
本校統計教學需求十分龐大,因此為能更有效利用教學資源,以因應本校來自11個學院多元領域之統計學修課學生,本中心首先將建構統計學數位題庫系統,提供學生模擬練習題之數位學習管道,並提供老師便捷測驗命題之數位平台,以提升本校初等統計學教學品質。
由於網路環境與智慧行動裝置之普及化,無論何地皆能輕易瀏覽網路資源。因此建置統計數位教學資源平台將能夠給予學生一個不受時間與地點限制的數位學習環境。為順利推行數位教學,首要籌備工作是建置完善且龐大統計題庫資源。
第一階段 ─ 題庫系統籌備工作
本中心已設立一套統計題庫命題標準準則,要求統計教師設計考題須按照該準則進行命題作業,以確保考題之一致性及品質。此套命題準則除了基本的考題題目與選項解答外,亦要求須將每個考題做難易度、題型種類分類及解題說明,以利於建置題庫系統資料庫之完善。本校學院領域非常多元,大部分學院每學期皆會開授初等統計學相關課程供學生修讀。因此本中心能夠找到各領域統計教師命題,有效率地建置統計題庫資源。
同時亦著手編撰統計應試導引手冊,手冊內容除了包含六大統計主題由淺至深之統計理論講解外,也加入實作案例說明,加強學生熟稔統計理論原理。基礎統計學雖然於各領域應用之理論內容大同小異,但由於各領域實務處理之資料特性五花八門,不同領域中所重視之統計主題不盡相同。如農業領域著重實驗設計理論、工業工程領域著重機率理論、生物醫學領域著重線性模型、財務商管領域著重時間序分析理論等。手冊於實作案例說明將分成六大領域類別,分別為工業、生物醫學、管理、經濟、農業及社會人文。藉由瞭解資料特性之過程,培養觀察數字敏銳度,加強統計分析思考能力。手冊中亦會加入統計題庫資源所篩選出之精華題目。目前已開始建置題庫系統資料庫與管理平台,待管理平台開發完成即可將考題上傳進資料庫,並能夠使用初步的線上出題功能。
第二階段 ─ 命題與測驗數位平台建置
本中心亦已進行統計題庫數位平台之開發。該平台主要用途為提供數位教學與數位學習,透過網路操作方式能即時地傳遞給本校所有初等統計學課程教師與學生使用。授課教師藉由簡潔點選式操作介面便能輕易地完成統計測驗出題作業,提供一個便捷之出題平台。該題庫系統不僅僅侷限於期中期末考試之用,亦可做為隨堂測驗使用,但並非只是單純出題測驗學生功能而已。
透過網路方式傳遞訊息之題庫系統,於學生填答完答案後,便能夠回傳訊息給伺服器並即時統整課程學生答題狀況,立即提供給授課教師參考後便可於課堂適度調整課程內容。此外,亦可給學生作為課後練習測驗使用。由於採用數位平台,考生測驗過程之紀錄資料皆能即時回傳資料庫儲存。透過大數據資料分析,可將客製化之測驗分析結果回饋給學生,便能立即瞭解自身目前學習狀況,進而加強或修改學習方向。
第三階段 ─ 統計能力檢定推廣
大數據時代之興起,生活週遭充斥著各式各樣數據,因此學會正確解讀數據分析結果以儼然成為現代生活及職場必備知識技能之一,即意味持有統計認證之人士會更具有競爭力。然而國內目前僅有少數幾間機構辦理統計認證考試,彼此之間認證標準有別,其公信力有待商榷。本校身為臺灣首府大學,當仁不讓理應建置一套標準的統計能力指標,籌辦統計認證考試。
統計能力檢定測驗對象並非僅僅針對統計相關科系背景之學生,而且針對任何欲學習統計知識之學生。於是統計能力檢定設計以實務運用為導向,從最初階之俱備基礎統計觀念開始,到最高階之完全掌握統計理論原理為止,由淺入深之五階段能力檢定。各階段檢定目標敘述如下。
(1) A1 ─ 具備基本統計概念,理解敘述統計量及檢定統計量之意涵,並能大致解讀統計報表之分析結果。
(2) A2 ─ 知道基礎統計分析方法原理,並會使用統計方法進行簡單資料分析。
(3) A3 ─ 大致理解基礎統計理論,且可執行粗略統計分析流程。
(4) A4 ─ 熟悉基礎統計分析方法理論,能夠正確運用統計方法分析大部分常見類型之資料及制定決策。
(5) A5 ─ 熟稔各種基礎統計方法之數理知識及分析原理,並能針對各類型資料獨立執行正確之統計分析與制定分析決策。
待統計題庫妥善建置及命題與測驗數位平台完成開發,本中心將致力推廣統計能力檢定。憑藉著豐富考題內容的統計題庫系統與完善線上測驗數位平台,定能打造具有鑑別度、一致性且客觀評量標準之統計認證考試,提供本校師生,甚至擴及全台大專院校,一個公正性之統計能力指標。
二、 統計師資培訓
統計教學中心所提倡之大班授課小班實習教學模式,能夠有效地運用數量有限的統計教師人數,以應付需求龐大之初等統計課程,進而提升初等統計課程教學品質。初等統計學教學設計上,除了讓學生瞭解統計學概念與方法之外,亦重視學會使用電腦執行統計分析資料。學生必須學習至少一種電腦程式語言或統計軟體來分析資料,以因應未來大數據及資料科學時代。本中心要求每門參與之初等統計學課程均需規劃電腦實習課程,進行統計軟體實機演練教學,並依據25~30人為一班之標準來配給一位的電腦實習課統計教學助理,以提高初等統計學課程教學品質。
為了因應龐大的統計教學助理師資需求,於每學年度第一學期開學前一周,固定舉辦為期五天之統計教學助理訓練課程。並透過實際試教及學員互評之方式,訓練學員授課演練,試教合格者才能發給證書。往年課程內容包含常用統計軟體SAS、SPSS、Excel及R。隨著大數據資料普及化,部分初等統計課程的教學軟體已改採用python統計軟體。因此自113年起訓練課程將額外增加python之教學,讓中心統計教學助理更能有效協助課程學生提升資料分析及程式撰寫能力。本中心自96年成立以來共培育517位(87位博士級、430位碩士級)優良統計教學助理。受過教學助理訓練的助教們普遍反應受益良多,且認為有助於改善初等統計學電腦實習課教學素質參差不齊的問題,並確保統計教學助理之教學品質。
本中心也針對各種主題不定期舉辦統計軟體研習課程。例如與臺灣行銷科學學會共同合辦一系列統計軟體實作課程。如「問卷設計與SPSS分析方法實作」課程,為加強學生在行銷領域中問卷設計與統計資料分析的能力,促使學生能更精準的根據行銷問題找到關鍵變數、進行資料分析,以研擬有效的行銷策略。以及舉辦「大數據行銷創新策略實作」課程,帶領學生由入門到進階、從文字到數字,解構大數據謎團,從大數據中挖掘消費者的行為。
藉由定期舉辦統計教學助理訓練課程與統計軟體研習課程過程,制定一套統計師資培訓制度。尤其是針對未來嚮往教職發展之博士生,更應提供完整的教學培訓。透過一系列之訓練課程,習得將自身統計專業知識傳授給學生之教學技能,引導課堂學生都能理解初等統計學觀念與操作統計分析軟體。
三、 統計與生活通識課程
統計在科學界引發之革命,早已擴及到我們的日常生活中,如降雨機率、颱風襲臺機率、國民平均壽命、股價指數、物價指數、三聚氰胺濃度檢測、炸油酸價測定等,已是再常見不過的字眼。統計,不僅是各行業與學門上不可或缺的工具,更是我們面對生活及處理問題的重要觀點。鑒於統計之重要性,為了增加文法學院學生對於統計的認識,並結合日常生活相關議題,期待學生瞭解量化推理與數學的思考方法,以作為各種學科的學習基礎,以及瞭解生活上常用統計等分析工具之理論基礎,並培養學生欣賞數學內涵中以簡馭繁的精神和結構完美的特質。
臺灣大學前教務長兼通識教育中心主任蔣丙煌教授,於民國96年初委由統計教學中心開授「統計與生活」通識課程。該課程不講理論、定理或統計公式推導,而要介紹統計正確的觀念,進而用統計數字說故事,並採取「大班教學、小班討論」之教學模式。自96-1 學期開始,由政治系協助開課,每學期四位教授共同授課,按講授順序分別為政治系洪永泰老師、數學系陳宏老師、公衛系蕭朱杏老師以及農藝系劉仁沛老師。101-2 學期開始,由於洪老師退休,改請公衛系蕭朱杏老師協助開課,除101-2學期由三位老師授課外,之後每學期輪流由兩位老師授課。課程一開始所使用教科書為國外學者著作「統計學的世界」(墨爾著,鄭惟厚譯,天下文化),(Moore & Notz (2006) Statistics: concepts and controversies 6th ed, Freeman.)。
為了使授課內容更貼近學生生活,本中心開始編撰教科書,並採用臺灣本土之實務範例,於99年3月出版,自99-1 學期開始採用統計與生活第一版為課程教科書。爾後,於104年8月增訂二版,除了將書內各項資料更新之外,亦補充大數據內容並援引更多生活相關實例說明統計如何應用在生活中。自104-2學期起開始使用。該課程除了固定於學期開課外,於99-2學期暑假期間,加入教學發展中心夏季學院。在100-2學期成為本校開放式課程(OCW)。此外,分別於98-2、99-1及102-2三個學期獲選為通識課成績優計畫。104-1學期起開放校際選課(國北教大、台師大、台科大),104-2學期納入核心課程。
該課程自104-2學期期間規劃轉型為深碗型課程。欲轉型為深碗型課程,但由於班級人數過大,若要採用翻轉教室的方式,會影響到授課進度,學生對於通識課程的刻板印象,不願意多付出心力在課程上。助教的經驗也不一定足以應付轉型後的挑戰,因此授課方式勢必進行調整。
統計與生活課程自106-1學期起採用翻轉教室教學法。預錄線上教學影片,提供學生自主學習,同時以多場專題演講讓學生了解統計應用廣度。以期培養學生批判性思考和分析能力,厚植學生統計基本概念,得以應用至學生專業領域之學習,對將來深造、求職發展等皆有所助益。
由於大數據資料普及化,僅使用點選式之統計軟體處理龐大資料以略有不足。因此R及python軟體逐漸成為熱門學習工具,相對地程式撰寫能力要求亦逐漸提高。為因應此趨勢,除既有統計與生活課程外,未來將規劃新的量化分析通識課程,強調撰寫程式實作範例演練,進而引領學生具備大數據資料處理分析之入門知識與概念。
四、 統計諮詢顧問
投稿至期刊之論文,假使分析結果沒有任何統計相關分析,論文評審都會質疑該篇論文是如何給定結論。而且這種現象已經不再侷限於理、工、醫學領域之類科學期刊,甚至連文學、心理學等社會科學領域期刊亦逐漸有這樣之趨勢。例如投稿至頂尖SCI \\ SSCI期刊論文,統計分析已是不可缺少之一部分。因此選用正確統計分析方法與否成為學術研究品質中一個重要因素。
為提供校內各研究教學單位、教師及研究生與校外機構與產業界全方位的統計、生物統計與生物資訊的諮詢服務,包括計劃書之撰寫、試驗設計與統計方法的選用、樣本數之估算、資料收集與管理、數據分析與統計軟體報表結果詮釋、撰寫報告、研擬跨領域合作的研究計畫等為目的,於2006年11月成立生物資源暨農學院統計與生物資訊諮詢研究中心。為了延續提供統計諮詢服務,自2012年1月1日起將統計諮詢正式納入「統計教學中心」業務之一。
過往承接諮詢案件類型包含有碩博士論文統計分析方法、生物及人體健康試驗方法設計與資料分析、動植物習性資料蒐集與分析、學術性問卷資料分析、投稿期刊審查意見之協助處理及一般統計觀念說明。從95年至今,從校內師生給予之指教,中心會繼續針對不同服務對象,提供不同服務方式。透過諮詢過程希望能使諮詢者瞭解,自己所面臨之問題,其背後包含之統計思維,而不只是單純解決完問題。甚至能夠幫助同學,找尋後續研究方向與方法。今後亦會再加強與同學的服務,對於統計基礎較為扎實之同學,希望能夠將最近新發表統計論文,介紹給同學們學習,將最新統計方法運用於同學之專長領域,跟上國際研究腳步。
除了師生研究議題之外,本中心也會協助教務處進行本校校務資料分析。協助教務處教學發展中心探討歷年期末課程評鑑資料及學生課程成績資料相關性與差異,以作為未來本校課程教學制度之調整規劃參考。另亦協助雙語中心分析本校中英文課程之課程評鑑資料差異性,以作為推動英文授課措施之參考依據。
本中心積極推動產學合作,過去與廣達文教基金會進行108至110年度合作計畫案,評估「游於藝」專案計畫執行效果。「游於藝」專案計畫為廣達文教基金會重點推動項目之一,計畫主旨為「讓博物館走進校園,用藝術啟發創意」,透過讓全台師生輕鬆接觸藝術之方式,達到全民推廣藝術目的。自2004年辦理迄今,已有全台22縣市參與,2000場次辦理。於111年度亦與故宮博物院合作,分析修復瓷器文物之數據資料,協助釐清瓷器是否完整修復至原始樣貌。另於111年合作畫測調查問卷研究案。新冠疫情肆虐重創全球,徹底改變學童之學習環境。廣達文教基金會與統計教學中心合作,首次以非結構化問卷「畫測」方式,透過學童直觀繪畫著色結果,反映出學童當下情境。再藉由機器學習方法完成圖像色彩數位化以進行統計分析。於111年3月15日舉辦畫測調查問卷分析成果發表記者會。未來持續與更多校外單位合作研究,致力實踐大學社會責任。
五、 統計碩士學位學程
統計學是一個跨領域學門,不僅須具統計理論專業,並對各應用領域亦有深入了解及實際應用之經驗。為了培育多樣性高級統計專業人才,同時提升本校統計教學研究品質與能量,打破學院或系所範疇與限制,本校首創一個跨學院、跨領域與產業結合的統計碩士學位學程,同時隸屬於共同教育中心之下。由8個學院、18個系所、38位專任教師支援本學位學程的課程教學及學術研究,且由統計教學中心負責學位學程的行政相關業務。統計碩士學位學程獲教育部高教司於102年5月22日來函通知核准設立,並於103年8月1日正式成立。由校長指派農藝系劉仁沛教授擔任統計碩士學位學程首任學程主任。本學程招收全國各大專院校不同領域,具有優秀數理基礎及統計能力之畢業生。本學程針對統計學未來潮流的走向及就業的趨勢而設計,教學目標為實務導向之應用統計,並訂定核心能力如下:
(1) 核心能力A:培育學生具有統計的學理基礎。
(2) 核心能力B:培育學生具備研究設計、收集資料、分析軟體與統計分析之專業知識。(3) 核心能力C:訓練學生表達溝通、寫作及統計諮詢之能力。
(4) 核心能力D:配合科技發展需求,訓練學生執行統計實務之相關知識與技能。
(5) 核心能力E:培育學生認識統計學多樣性的應用與整合跨領域知識之能力。
首重實務應用導向之統計課程教學規劃,按產業領域將課程分成三大領域,分別為生醫資訊與生物統計領域 (Discipline of Biomedical Informatics and Biostatistics)、工程與環境統計領域 (Discipline of Engineering and Environmental Statistics)及管理與社會統計領域 (Discipline of Management and Social Statistics),本學程研究生可按興趣自由選修三個領域之課程。為了鼓勵研究生跨領域學習,於各個領域中若達成規定選修課程學分數時,即可獲頒專業領域修業證書。本學程自103學年度成立起,首屆招收10位碩士生。至112學年度,名額增加至招收16位碩士生,總計231位考生報考,錄取率為6.93%。本學程招生錄取率於為本校研究所中名列前茅。於109年6月22~23日期間舉行首次系所單位自我評鑑實地訪評。評鑑委員對於學程教學、研究、服務、行政各面向皆給予高度肯定。19評鑑重點項目最終獲得11項特優、8項優等評比,綜合評比結果為通過。
學生經過本學位學程的課程訓練,畢業後將具有跨領域專業統計知識、統計諮詢、操作統計分析軟體及統計結果解讀之能力,成為真正未來國家與產業界所需之跨領域多樣性高級統計專業人材。歷屆畢業生完成學業後皆已順利進入職場就職或國外留學進修。統計碩士學位學程現已穩定運作,憑藉著本校多領域龐大統計教師之支援,提供全方位統計教學課程及統計學術研究範疇,未來會持續培育多樣性專業統計人才。