試論高中數(shù)學統(tǒng)計部分的教學建議
一、注意與學生以往知識的銜接,在“最近發(fā)展區(qū)”激發(fā)學生興趣
在學習高中統(tǒng)計內容時,先復習學生頭腦中已經儲備的初中階段的知識,如條形統(tǒng)計圖、折線統(tǒng)計圖、中位數(shù)、眾數(shù)等,并在新的情境中體會它們的含義,以幫助學生對初中階段統(tǒng)計內容進行復習與提高,并在此基礎上進一步學習一些新的知識和方法。另外,在高中階段的教學中,還要注意培養(yǎng)學生的學習興趣。在教學設計時,要盡量選取具有豐富背景的內容和問題情境引入學習主題,展示統(tǒng)計思想和方法的廣泛應用。
二、注重讓學生體會統(tǒng)計思維與確定性思維的差異
統(tǒng)計所研究的問題一般具有不確定性,如應用統(tǒng)計方法由部分推斷總體具有隨機性。用統(tǒng)計來解決的問題,其結論往往是以不完全的信息作為依據(jù),是可能犯錯誤的,這一點與確定性思維存在差異。經典的數(shù)學一般以演繹的方式來搭建平臺,它有助于培養(yǎng)人們的確定性思維。而統(tǒng)計學的一個重要思想就是利用樣本的信息來推斷總體的有關信息,它以歸納的方式給人們提供了另一種有效的思維模式,即不確定性思維或統(tǒng)計思維。由不確定的數(shù)據(jù)進行推理是普遍而有效的方法,它能夠幫助我們做出合理的決策,并能告訴我們犯錯誤的概率。運用數(shù)據(jù)進行推斷,雖然不像邏輯推理那樣有100%的把握,但它可以使我們在常識范圍內不能作選擇的地方做出某種決策,而且提供足夠的信心。因此,統(tǒng)計的內容可以培養(yǎng)學生從不確定的角度來觀察世界的數(shù)學內容,它能使人們在面對不確定性時做出決策。
例如,對于統(tǒng)計結果的隨機性,教學中重要的是讓學生認識到樣本是總體的一部分。因此,由樣本得到的平均數(shù)、方差等,都不是總體的平均數(shù)、方差等。這個區(qū)別十分重要,要讓學生認識到樣本的隨機性。也就是說,兩個人用同樣的方法處理同一個問題時,他們抽樣的結果一般是不同的(同一個人做兩次,抽樣的結果也不會完全一樣)。因此,由不同樣本得到的結果也會不相同。換句話說,結果有隨機性,下結論可能會犯錯誤。另一方面,雖然不同的人最后得到的結果互不相同,但由于隨機事件頻率的穩(wěn)定性,當樣本量很大時,許多問題的結果差別一般也不會太大。也就是說,雖然結果可能犯錯誤,但統(tǒng)計的推斷還是有意義的。這也正是統(tǒng)計學所要解決的問題,即關注對隨機性中的規(guī)律性的研究,通過對表面隨機的現(xiàn)象進行統(tǒng)計分析,從而揭示出事物內在的規(guī)律。當然,作為教師還應該清楚樣本隨機性產生的誤差是可以估計的,也可以估計由此犯錯誤的概率,這和樣本抽取不當以及故意制造誤導產生的錯誤是完全不同的。
三、正確把握線性相關性的教學
在統(tǒng)計中,重要的是尋找好的方法,而不是套用公式計算。套用公式計算回歸系數(shù),對學生來說都不困難,但更應該讓學生關注線性回歸方程的意義和合理性。
在線性相關性的教學中,如何刻畫兩組變量之間的線性相關關系是這部分內容的核心。教學中,建議教師提供給學生充分的空間,鼓勵學生就“如何刻畫”展開討論,讓他們自己探索線性回歸直線的求法,而不是簡單地直接引入線性回歸方程。在討論的過程中,學生將借助散點圖探索出不同的估計線性回歸直線的方法,并對這些方法進行交流。學生進行了探索和交流之后,教師可以通過提問引發(fā)學生進行思考,并為最小二乘法的學習奠定基礎。在此基礎上,教師可以引導學生將直觀的想法(一種好的方法應保證求出的直線與所有點都盡可能的“近”),轉化為精確的數(shù)學語言,由此體會最小二乘法的思想,并得到線性回歸方程。需要特別強調的是,利用最小二乘法的思想求線性回歸方程并不是唯一方法,重點是讓學生理解方法的意義與合理性。
四、引導學生形成對數(shù)據(jù)處理過程進行初步評價的意識
統(tǒng)計方法的作用,在于在數(shù)據(jù)所提供的信息的限度內,幫助人們做出盡可能正確的歸納。而從現(xiàn)實世界的角度看,作為推理方法,歸納高于演繹。不僅在許多情況下思辨或理論推理不可行而只能訴諸實驗,即使在演繹推理可用的場合,其結論仍需經過實驗即歸納的驗證。另外,許多重大的發(fā)現(xiàn)都是先通過觀察或實驗積累數(shù)據(jù),對其進行統(tǒng)計分析,再從結論中發(fā)現(xiàn)探索的方向。統(tǒng)計學的任務就是教人怎樣去正確使用這種方法,包括對數(shù)據(jù)的來源及數(shù)據(jù)的分析有所了解,恰當而有效地揭示其結論,并對種種統(tǒng)計分析的結論做出正確的評估。要求學生形成對數(shù)據(jù)處理過程進行初步評價的意識,將有助于學生對統(tǒng)計思維與確定性思維的理解。
在教學過程中,建議教師在不斷引導學生利用統(tǒng)計解決問題、做出決策之前,從問題出發(fā)思考需要收集哪些信息、如何收集信息、如何處理信息等,讓學生逐漸體會為什么要用統(tǒng)計,統(tǒng)計到底能給我們帶來什么。同時引導學生對其統(tǒng)計結論進行反思:調查結果和預想的結論一致嗎?你能對統(tǒng)計結論進行解釋嗎?不一致的原因是什么?是研究設計的問題,統(tǒng)計方法的問題,還是數(shù)據(jù)處理的問題?通過這種方式,讓學生認識到:統(tǒng)計思維不同于其他數(shù)學思維,統(tǒng)計是一個逐漸改進和完善的過程,是逐漸靠近真理的過程。在這個過程中,逐步培養(yǎng)學生對統(tǒng)計論斷進行批判性思維的能力。