标准差的教学到这里其实都还只是书本知识的教学,上述设计也仅是把知识的“学术形 态”转化为知识的“教学形态”。如果我们就此停步,统计素养的培养目标依然得不到落实。如 前所述,统计具有广泛应用性的学科特点,所以,统计知识学习如果仅仅停留在书本层面,那么
学生对实际应用中会遇到什么问题仍会一无所知,还自以为都会了,即人们常说的“眼高手低”。
不知道你是否留意,以往在计算方差来比较两组数据的离散程度时,我们遇到的题目都是
两组数据的平均数是相等的,这样的“苛求”显然是人为的,我们要面对的现实问题可不会总是 如此巧合!如果你注意到了这些,那么在培养“问题解决能力”“质疑的意识和技能”方面还可 以把刚才的教学进一步设计下去。 。
刚才给出的问题中,要比较的两组数据其平均数相等,那么在两组数据的平均数不相等的 情况下,我们通过比较方差来判别差异大小的方法还管用吗?例如,我们要比较初一学生之间 身高差异大还是初三学生之间身高差异大,这时等待比较的两组数据的平均数差距较大,还能 不能用比较标准差的办法来比较两组身高数据的差异呢?再进一步。如果我们要比较身高差 异大还是体重差异大(测量单位都不同了),那么直接比较标准差显然是不行了(不同名数的量 直接比较无意义),又怎么比较呢?
遗憾的是很多国家(包括我国)基础教育课程中是不涉及这些问题的,但是,帮助学生意识 到这些问题的存在是重要的,就像当年陈景润的老师对学生们说世界上还有一个叫做歌德巴 赫猜想的数学问题没有解决一样,会在年轻人的心中燃起探索未知的渴望。因为解决这个问 题不难,所以完全可以编人教材,开阔学生的眼界。如,可以给出这样的问题情境:
有这样两组数据:5,6,7,8,9和105,106,107,108,109,它们是两种产品加工后的尺寸,第 一组要求加工后产品的尺寸是7cm,第二组则要求是107em。凭直觉(或者在同一个坐标系中 描点表示它们),我们就会认为生产第二组产品的工艺好于第一组,因为第二组产品的尺寸比 第一组产品的尺寸稳定。但是我们又知道第一组数据平移100个单位就得到第二组数据,所 以根据方差的计算公式必然得到这两组数据的方差是一样大的,也就是说,这时“标准差”这个 指标也失灵了,仿照前面从“极差”到“标准差”的探索活动经验,我们需要继续寻找一个新的比
较指标,以符合我们的感觉。不难想到,倘若引入一个新的指标——标准差除以平均数后得到
的比值,那么就与我们的感觉一致了,这个新指标统计上叫做“标准差变异系数”,它更能体现 变异的相对性,既能够反映中心(平均数)位置的变化,通过同名的数相除消去了单位,使“身 高”与“体重”这样不同单位的数据组之间也能够进行比较了。
只要组织学生开展真实的统计活动,解决源于实际的问题,那些能够清醒地使用统计的学 生就会提出类似上面这样的好问题。另外,教学中融入真实的活动,还将为学生积累应用或实 战的经验,比如如何测量被调查人一分钟的心率,如何设计问卷,如何获取样本,如何分析数 据,如何提炼结果,如何展示成果,等等,这些基本技能的获得都需要有实际经验的积累。对基 本知识的真正理解,基本技能的真正掌握,基本思想方法的真正领悟,是对学习内容产生积极 情感和态度的保证。
上面以“变异性”作为一个例子,论述了笔者对概率统计教育中培养学生统计素养的看法, 权当抛砖引玉,希望引起更多的教育工作者一起来关心统计教育,在中小学的统计教育中也实 施素质教育。
参考文献:
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