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摘 要 統計推理是個體適應信息社會的必備思維能力,需要從小學階段就結合統計與概率教學進行滲透。在教學過程中要突出過程性、方法性和體驗性,關鍵是緊扣描述數據分析和推斷數據分析兩條主線,引領學生經歷數據分析及其應用過程,在具體的思維活動中發展他們的數據意識、隨機思維及審慎的態度。
關鍵詞 統計推理 描述數據分析 推斷數據分析 隨機思維 審慎的態度
統計推理,就是利用統計數據或統計信息進行的推理[1],其本質是一種歸納推理,前提是一定數量的統計數據,過程是發現并提煉數據中蘊含的信息并依據這些信息做推斷或決策。統計推理是個體適應信息社會必備的思維能力,在小學階段滲透培育,有利于學生體會統計推理的特點,掌握簡單的統計推理方法,學會用隨機思維看待客觀事物及其規律,實現思維的“更清晰、更深入、更全面、更合理”[2],并形成尊重事實、用數據說話的態度。
立足小學數學課堂培育統計推理能力,關鍵是引領數據分析及其應用過程,要緊扣兩條主線——描述數據分析和推斷數據分析[3],既讓學生學會從“一堆雜亂無章的數據中提煉信息、尋找規律”[4],也讓學生經歷簡單的從樣本推斷總體的過程,不斷地體會數據分析方法、體驗數據價值、理解親近數據、積累隨機思維經驗。但日常統計與概率的教學往往只注重顯性的統計、概率知識的教學,弱化了統計推理能力的培育,因此結合日常教學有意識、有預見地滲透統計推理能力的培育,任務迫切。
一、經歷描述數據分析過程,感受數據中的信息
統計學的研究基礎是數據,但統計推理依靠的不是數據本身而是數據中的信息。描述數據分析是不考慮數據隨機性、只針對調查數據本身的一種數據分析形式[3]。結合學生的認知經驗,有層次地引領描述數據分析過程,從數據中提煉信息、發現規律、感受數據與信息的關系,是培育統計推理能力的基礎。
1.理解表達數據本身的信息
數據是信息的載體,通過問題引導學生表達對數據本身含義的理解,提煉信息,產生對數據的親近感,是體驗數據與信息關系的教學起點。比如呈現調查數據(表1),先讓學生說說對每個數據含義的理解,明白調查的內容和側重點。接著讓學生圍繞以下問題展開討論:最高得分是多少?最低呢?相差多少分?得分在20以上的有多少場?得分在30以上的呢?這里既涉及到極值、極差,也涉及到數據的簡單分布,讓學生在思考表達中切實感受到數據中是有信息的。
2.比較提煉數據間的關聯信息
基于同一事件的調查數據總是有聯系的,引領學生用聯系的眼光觀察、比較數據,尋找數據間的關聯信息,是深入理解數據與信息的重要內容。比如引導學生根據自己一至五年級每年體檢的身高數據,思考從一年級到五年級自己長高了多少、從幾年級到幾年級身高增長最快等問題。學生基于數據的比較、計算,能超越數據本身得到更多的發現。再比如呈現“李明記錄了自家7袋蒜頭的重量——28千克、31千克、31千克、29千克、33千克、32千克、30千克”,引導學生思考:比較每袋的重量,你能想到什么?學生會根據數據間的關系提煉“每袋都差不多重、每袋大約重30千克”等關鍵信息。當然有時數據間的關聯信息也體現在樣本與樣本、樣本與總體之間。
3.發現概括數據背后的信息
數據背后的信息在這里指數據中蘊含的事實或規律。比如引導學生分組統計、整理同學一庹長度和身高的數據并展開比較,鼓勵他們說出自己的發現:一個人的一庹長度與身高有聯系,身高特別高一庹就特別長,身高比較矮一庹就比較短等。有趣的規律讓學生對數據蘊藏的信息有了鮮活的體驗。
二、經歷推斷數據分析過程,豐富和發展隨機思維
隨機思維是構成統計推理能力的重要內核,引領學生結合實際情境經歷推斷數據分析過程,發展隨機思維,是培育統計推理能力的核心。推斷數據分析強調通過已調查數據去推斷調查數據之外的信息,通常表現為通過樣本推斷總體[3]。由于數據本身具有隨機性,推斷的思維基礎也是合情推理,因而推斷的結論具有隨機性。
1.比較不同范圍的數據,初步感受樣本和總體
盡管小學生很難理解樣本和總體的概念,但仍可用簡單的模型通過比較不同范圍內的數據,獲得初步感受,從而奠定隨機思維的概念基礎。比如在研究“全班同學中哪個月出生的人數最多(少)”時,引導學生將本小組的數據(樣本)和其他小組(樣本)以及全班匯總的數據(總體)展開比較并說出自己的發現,學生既會發現樣本與樣本、樣本與總體間的相似性,也會發現其不同點。接著引導思考“如果在全校學生中調查,又會怎樣?”促使學生將本班數據作為一個樣本去和全校數據這一新的總體比較。多層次的比較不斷強化了學生對樣本和總體概念的感受。
2.分析數據背景,體驗數據的隨機性
數學課程標準強調,體驗隨機性包括兩個方面:一是對同樣的事情每次收集到的數據可能不同,二是只要有足夠的數據就可能從中發現規律。教學中可以引導學生結合數據背景來反思體驗。比如在研究“上學時間”時,先布置學生連續記錄自己兩周內每天上學途中所花時間,然后組織思考:為什么路程相同,每天所花的時間卻不一樣?從連續記錄的時間里你能發現什么?通過反思明白:受交通路況、天氣等因素影響,每天的上學時間不可能是完全一樣的,所以每次收集到的數據肯定會有所差別。但排除相差較大的時間后,剩下的數據都在一定范圍內波動,是有規律的,所以能估計出自己每天上學的大約時間。對數據隨機性情理上的認同為發展隨機思維奠定了基礎。
3.用數據說話,體驗推斷結論的隨機性
根據同一變量已有的數據預測未來發展趨勢,不同的人、不同的分析方法會得到不同的結論,這些結論無所謂對錯。引導學生用數據做推斷并體驗結論的多樣性和不確定性,有利于學生隨機思維經驗的積累。比如以“派誰去比賽”為話題引導學生用數據說話。
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