论统计素养的培养(3)

来源:南粤论文中心 作者:李 俊 发表于:2010-02-22 10:07  点击:
【关健词】数学素养;统计素养;标准差教学
Scheaffer等人在1998年曾经提出过一个在中学培养学生统计素养的专题内容:(1)数感; (2)理解变量;(3)读懂统计表和统计图;(4)设计一个调查或实验所需要考虑的各个方面,比如 怎样获得一个好样本,收集数据的方法,

Scheaffer等人在1998年曾经提出过一个在中学培养学生统计素养的专题内容:(1)数感; (2)理解变量;(3)读懂统计表和统计图;(4)设计一个调查或实验所需要考虑的各个方面,比如 怎样获得一个好样本,收集数据的方法,问卷调查的设计,等等;(5)数据分析过程,比如在单变 量的或双变量的频数数据中发现规律,或者用汇总统计量概括主要特征;(6)概率和统计之间 的联系,比如随机样本具有怎样的特征,显著性检验的理论背景;(7)推断统计,比如置信区间 或假设检验中的假设一J56-,7。
将我国当前的统计教育内容与上述“基本功”相比,一个明显的差别是我们的课程设计还 是偏重于书本知识学习,忽视实际应用的知识,忽视学生学习过程中常见认知错误的矫正。比 如,我们会比较详细地介绍简单随机抽样、分层抽样、系统抽样等各种抽样方法的含义,但是如 何根据一个具体研究问题去设计调查内容、确定抽样方法、选取调查对象、确定调查规模等等 具体操作性的问题基本上都是回避的,对于有的学生误以为“普查总比抽样调查好”教学中也 不加以讨论和澄清,对学生的要求仅仅停留在上面谈及的Watson所描述的第一层次。由于应 用性是统计的学科特点,对它的忽视必然会严重地影响到对学生统计素养的培养。
下面,我们再深入一层,就“变异性”这个统计核心概念从“基本知识”“基本技能”“基本思 想方法”“基本活动经验”“问题解决能力”“质疑的意识和技能”“情感、态度”这几个方面继续探 讨统计素养的培养问题。
我们都有这样的经验,同一个人用同一把尺在同一天测量同一件物品的长度数次,得到的度量值会不完全一样,这就是“变异性”在测量中的表现。在概率中,每个随机事件都有各自发 生的概率,这个概率与随机事件实际的发生频率之间常常有差异,而且重复试验的话,随机事 件实际的发生频率之间也有差异,这种现象就是“变异性”在概率情境中的表现。在统计中,样 本信息与总体信息之间一般也存在差异,从来自同一个总体的几个样本收集到的信息之间可 能存在差异,单个样本中个体之间还可能存在差异,这些又是“变异性”在统计情境中的表现。 所以,统计学家David Moore在《站在巨人的肩膀上》一书的“不确定性”一章中指出:变异是无 所不在的,统计结论也因此并不是绝对的{131。“变异性”是导致统计不能提供证明的关键,具 有统计素养必须要对“变异性”有足够的认识。“统计不证明任何事情”的原因就在于此。
度量变异程度的一个常用指标就是标准差,标准差的计算公式(甚至公式的变形)在我国 已经教了考了有30年了,但是,常见的教授形式是把计算公式直接抛给学生,再出一些题目让 学生熟练(如会用计算器算),常见的考查题目是给出现成的数据,计算或比较标准差的大小。 这样的教法和考法与统计的“基本思想方法”“基本活动经验”无关,不会培养“问题解决能力” “质疑的意识和技能”,更谈不上引发学生积极的“情感、态度”。这是把统计当成代数来教的典 型做法,哪里谈得上统计素养的培养呢?
让我们试着换一种教法,看看情形是否会不一样。这次将通过一个个问题来引导学生探 索标准差的意义及其计算公式。
给出北京、新加坡去年一年的月平均气温图,我们有一种直观感受:北京的气温四季分明, 可是新加坡却四季如夏,我们能否创造一个指标来衡量气温变化幅度的大小,表达我们心中的 这个感受?当学生提出用最高气温与最低气温的差作指标时,予以肯定,这个问题可以这样解 决并引入极差概念。
再给出第二个问题,这次两组数据的极差相同,但是直观感受这两组数据波动大小不一。 再问学生,在极差这个指标失灵的情境下,能否再创造一个比较精细灵敏的指标?一组数据比 较稳定比较集中可以用哪些指标来表示?集中在什么值附近?等学生提出若干指标后,再问: 这些指标中哪些可用?哪些不可用?为什么?当讨论含“绝对值和”或者“平方和”的指标时, 追问为什么要用绝对值或者平方?思考采用平方和有什么好处?两点距离公式、标准差公式 都有作差、平方、再求和的步骤,是巧合还是有内在联系?这样,数学中很朴素的求“接近程度” 的思想就把表面看来无关的几个概念联接起来了。
与书上的公式对比,为什么还要把平方和除以n?这时需要再引入一个问题帮助学生认 识除以n(即加以平均)的必要性。该问题应该是具有不同n的两组数据,激发学生思考为什 么要对两个“距离和”再加以平均。
最后,通过数量单位说明开平方的必要性,给出标准差的称呼。 这样的探索过程为学生积累了活动经验,让学生看到标准差公式虽然貌似复杂,却蕴含自
然合理的道理,是他们能够理解甚至自己也能创造的。这个探索过程虽然要比以往常见的教 法多花许多时间,但是,学生对这个公式的理解与记忆是深刻的,在获得“基本活动经验”,体会 数学中量化距离的“基本思想方法”,引发学生积极的“情感、态度”方面都是有益的。(责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)
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