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      人教版初中數(shù)學教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容的分析

      2023-07-28 09:18:28潘禹辰徐文彬
      數(shù)學教學通訊·初中版 2023年6期
      關(guān)鍵詞:統(tǒng)計與概率教材分析

      潘禹辰 徐文彬

      [摘? 要] 研究者以統(tǒng)計活動過程為主要依據(jù),對人教版初中數(shù)學教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容進行了分析,了解了“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容在統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的編排情況,“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容在統(tǒng)計活動過程上的呈現(xiàn)度和學生參與度的情況,以及教材上“概率”內(nèi)容的編排情況等. 分析發(fā)現(xiàn),統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的編排較好地貼合了2011年版課標的要求,知識目標明確卻有些局限;統(tǒng)計活動過程的教材呈現(xiàn)度和學生參與度一般,輕視數(shù)據(jù)收集和表示;統(tǒng)計與概率分開編排,以“用頻率估計概率”簡單融合收尾. 因此,教材編寫與實施應(yīng)兼顧完整的統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié),重視統(tǒng)計與概率之間的關(guān)系,并培養(yǎng)學生的統(tǒng)計推斷能力.

      [關(guān)鍵詞] 統(tǒng)計活動過程;統(tǒng)計與概率;統(tǒng)計推斷;內(nèi)容編排;教材分析

      基金項目:全國教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度國家一般項目“中小學STEM教育基本理論與本土實踐問題研究”(BHA180126).

      作者簡介:潘禹辰(1998—),南京師范大學教育學碩士研究生,主要從事數(shù)學教育研究工作.

      通訊作者:徐文彬(1966—),南京師范大學教授,博士生導師,主要從事數(shù)學教育研究工作.

      問題提出

      目前,國內(nèi)關(guān)于“統(tǒng)計與概率”的分析與研究多關(guān)注教材內(nèi)容和結(jié)構(gòu),其中,對統(tǒng)計內(nèi)容的研究主要聚焦于知識點的廣度和深度. 雖然有些研究以發(fā)展學生的統(tǒng)計素養(yǎng)為宗旨,但是較少從統(tǒng)計實踐的角度出發(fā)考慮學生是否經(jīng)歷了完整的調(diào)查實踐過程. 正是因為統(tǒng)計學是在實踐中使用的,關(guān)注從數(shù)據(jù)中獲得理解,專注于解決問題,所以統(tǒng)計素養(yǎng)的培養(yǎng)是通過“做”(doing)統(tǒng)計(即統(tǒng)計實踐),而非單純的“學習”實現(xiàn)的[1]. 同樣,《義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2011年版)》(簡稱“2011年版課標”)對“數(shù)據(jù)分析觀念”的解讀強調(diào)了許多生活問題應(yīng)做調(diào)查研究、數(shù)據(jù)蘊含著信息,以及根據(jù)背景選擇分析方法,也暗含著對統(tǒng)計調(diào)查完整性的重視[2]. 這種要求在《義務(wù)教育數(shù)學課程標準(2022年版)》(簡稱“2022年版課標”)中得以強化,并在小學和初中階段分別定義了“數(shù)據(jù)意識”“數(shù)據(jù)觀念”兩大核心素養(yǎng)[3].

      隨著初中“統(tǒng)計與概率”對調(diào)查方法、數(shù)據(jù)表征方法和統(tǒng)計量等知識的深入講解,調(diào)查過程的多樣性和數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜性逐漸提高,作為教學載體的教材能否將這些知識有機結(jié)合起來促進學生統(tǒng)計素養(yǎng)的提升,是本研究的主要關(guān)注點.

      研究設(shè)計

      研究對象是人民教育出版社出版的初中數(shù)學教材(2013年審定,簡稱“人教版教材”).

      1. 研究問題

      通過對人教版教材“統(tǒng)計與概率”部分的例題、習題的分析,審視其在統(tǒng)計活動過程視角下的編排情況,以及可能對教學產(chǎn)生的影響. 具體而言,主要包括以下4個問題:(1)人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容在統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的編排情況;(2)人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容在統(tǒng)計活動過程上的呈現(xiàn)度和學生參與度的情況;(3)人教版教材“概率”內(nèi)容的編排情況;(4)人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容編排的特點以及對教學的影響.

      2. 分析框架

      在已有文獻的基礎(chǔ)上,本研究將“統(tǒng)計活動過程”(參見圖1)作為人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容的分析框架構(gòu)建依據(jù)[4]. 從統(tǒng)計活動的5個環(huán)節(jié)(問題與目的、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)整理和表示、數(shù)據(jù)分析和解釋、判斷和決策),以及蘊含其中的分類思想、隨機思想、背景知識和數(shù)據(jù)類型出發(fā),細化分析各維度類目,構(gòu)建了如表1所示的人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容的分析框架. 由于初中“統(tǒng)計與概率”中的“概率”內(nèi)容有相對獨立的教學單元,因此將“隨機思想”這一類目進一步擴充,又形成了如表2所示的人教版教材“概率”內(nèi)容的分析框架.

      基于統(tǒng)計活動過程的教材分析框架以統(tǒng)計活動環(huán)節(jié)為主線.

      在“問題與目的”環(huán)節(jié)中,對“統(tǒng)計問題”的界定分為兩方面:一是它必須有“問題”,這個問題是需要實際去解決的“problem”,而不是僅僅需要一個答案的“question”;二是這個問題是“統(tǒng)計的”,即需要通過數(shù)據(jù)收集、整理和分析,才能得以解決. 從解決問題的角度來看,統(tǒng)計調(diào)查的啟動可以出于三類目的,“想知道”“想決定”“想要做”,分別對應(yīng)著認知目的、決策目的和行動目的,根據(jù)其在整個問題情境中提出的位置,分為前置和后置兩種情況. 由于行動目的往往在問題提出時就伴隨其中,所以并未區(qū)分.

      “數(shù)據(jù)收集”環(huán)節(jié)首先考慮數(shù)據(jù)來源,主要是教材提供和自己收集兩大類,隨后在考察對象和收集方法的統(tǒng)計上分開記錄,除了明確的對象和方法類目外,對于教材未明確說明或?qū)W生可以自主選擇方法的題目,也進行標記.

      “數(shù)據(jù)整理和表示”環(huán)節(jié)關(guān)注表示類型(即圖表類型)、表示對象(即數(shù)量)、表示水平. 其中,表示水平分為逐漸升高的三個層次:(1)工具水平,指能看懂、制作各種數(shù)據(jù)表征;(2)概念水平,指理解各種數(shù)據(jù)表征的特點;(3)聯(lián)系水平,指能比較各種數(shù)據(jù)表征并選擇最合適的數(shù)據(jù)表征方式.

      在“數(shù)據(jù)收集”與“數(shù)據(jù)整理”這兩個環(huán)節(jié)中,考慮(蘊含其中的)分類思想的分類層次和分類類型. 按照分類要求從低到高劃分為三個層次:(1)直接給出分類類目;(2)給出分類標準,需要自行確定分類類目;(3)自由分類,需要自行確定分類標準和類目. 分類類型按照分類標準是質(zhì)化或量化的,分為屬性分類和數(shù)量分類.

      “數(shù)據(jù)分析和解釋”環(huán)節(jié)包括統(tǒng)計特征分析和統(tǒng)計推斷分析,其中,統(tǒng)計推斷分析除了推斷整體和推測趨勢外,還有思考緣由,即為什么這樣推斷,以及得到該推斷結(jié)果的原因是什么.

      “判斷和決策”環(huán)節(jié)與統(tǒng)計問題的目的相呼應(yīng),是對解決問題的回應(yīng).

      最后,隨機思想、背景知識、數(shù)據(jù)是在整個統(tǒng)計活動過程中呈現(xiàn)的. 從意識到不確定性,到認識樣本空間,再到判斷可能性的大小,對隨機性的認識不斷深化. 背景知識分為學科背景和社會生活領(lǐng)域兩部分,它指的不僅是統(tǒng)計問題所處的某種情境,有時這種背景知識與問題解決有直接關(guān)系. 數(shù)據(jù)類型分為計數(shù)數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)兩大類,測量數(shù)據(jù)又包含稱名數(shù)據(jù)、順序數(shù)據(jù)、等距數(shù)據(jù)和比率數(shù)據(jù)四類.

      在“概率”內(nèi)容的分析框架中,主要考慮隨機事件及其概率計算,包括基本事件數(shù)目、是否等可能,以及概率模型和技術(shù)方法. 其中,“—”號表示“轉(zhuǎn)化”,即基本事件數(shù)目從無限個轉(zhuǎn)化為有限個,為了應(yīng)用概率模型而將原本非等可能基本事件轉(zhuǎn)化為等可能基本事件空間,以及將幾何概型轉(zhuǎn)化為古典概型.

      研究結(jié)果與分析

      1. 人教版教材內(nèi)容的基本情況

      人教版教材“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容分散在初中的三個不同年級,共有兩個“統(tǒng)計”單元(用表1所示的框架對其進行分析)和一個“概率”單元(用表2所示的框架對其進行分析). 具體的單元內(nèi)容和題量分布參見表3.

      2. 統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)編排的分析

      根據(jù)基于統(tǒng)計活動過程的分析框架就教材內(nèi)容對統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的編排情況進行分析,具體結(jié)果如下詳述.

      (1)問題與目的(見表4).

      用統(tǒng)計活動過程框架分析的99道題目中,“有/無統(tǒng)計問題”的情況幾乎是平分的. “無統(tǒng)計問題”一般涉及數(shù)據(jù),卻無解決問題的目的,表現(xiàn)為作圖、計算、分析數(shù)據(jù)等單一練習. 屬于統(tǒng)計問題的52道題目中,認知目的占六成多,決策目的都是在給定的情境中替他人決策. 令人欣慰的是,目的前置的情況居多,因為問題的提出應(yīng)是由某個目的驅(qū)使的,那些在收集甚至分析完數(shù)據(jù)后再給出認知或決策任務(wù)的題目恰恰倒置了問題意識. 兩個帶有行動目的的問題中,一個以“家庭人均月生活用水量”為主題的課題學習開放性較強,學生甚至可以圍繞主題自己細化統(tǒng)計問題,且具有實際意義;另一個關(guān)于學校購買運動鞋的調(diào)查問題則需要一定的外部支持.

      (2)數(shù)據(jù)收集及其分類思想(見表5).

      在83道涉及數(shù)據(jù)的題目中,83.13%的數(shù)據(jù)是教材直接提供的,表明人教版教材不太關(guān)注學生親歷數(shù)據(jù)收集過程,而且超過半數(shù)的數(shù)據(jù)都無法辨別其考察對象或收集方法. 從標記到明確類目數(shù)量來看,普查和抽樣這兩種方法比較平均,收集方法以調(diào)查為主. 值得注意的是,教材出現(xiàn)了一些關(guān)于調(diào)查問卷的答案設(shè)置、抽樣的代表性等方面的題目,說明教材安排數(shù)據(jù)收集方面的內(nèi)容時并非只是觸及調(diào)查方式的表面,對實際調(diào)查中可能需要注意的問題也有所分析.

      數(shù)據(jù)收集時的分類思想體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的篩選上,所以只要涉及數(shù)據(jù)收集,就定會有分類過程,這里對分類思想的統(tǒng)計,考慮的是那些僅含有分類思想,但并不需要進一步分類整理的題目. 分析結(jié)果表明此階段均為屬性分類,比如各省市的綠地面積、兩名運動員的成績,這些數(shù)據(jù)在收集時本身便帶有類別. 同時,由于學生在數(shù)據(jù)收集上的參與度較低,所以此階段的分類工作幾乎都是教材直接完成的.

      (3)數(shù)據(jù)整理和表示及其分類思想(見表6).

      人教版教材中的統(tǒng)計表出現(xiàn)的次數(shù)相較于統(tǒng)計圖略多,這種差異在八年級“數(shù)據(jù)的分析”單元中更加明顯. 圖表之間的聯(lián)系不強,且同時呈現(xiàn)多個統(tǒng)計圖的情況極少. 圖表的用途除了表征數(shù)據(jù)外,與后續(xù)的數(shù)據(jù)分析也相關(guān),教材還要求學生應(yīng)用頻數(shù)分布表或頻數(shù)分布直方圖來求加權(quán)平均數(shù). 較為特殊的統(tǒng)計圖是在七年級課后習題中出現(xiàn)的堆積條形圖,根據(jù)兩省份農(nóng)村和城鎮(zhèn)在校中學生人數(shù),畫出普通的復(fù)式條形圖與堆積條形圖進行對比,體現(xiàn)兩者分別在各類目比較和總數(shù)比較上的優(yōu)勢. 至于表示對象,教材并未專門講解,11個包含多個對象的題目基本上都是以統(tǒng)計表呈現(xiàn)出來的,幾乎沒有什么復(fù)式統(tǒng)計圖. 表示水平以工具水平,即圖表的填讀為主,沒有單純關(guān)注圖表特點的概念水平的題目,都是直接要求比較不同圖表后選擇最合適的表示類型,除了不同種類圖表之間的比較外,還有同一表征類型內(nèi)不同形式之間的比較,比如頻數(shù)分布表和直方圖在分組方式上的選擇.

      此環(huán)節(jié)的分類工作有40%左右要求學生自己完成,絕大部分與頻數(shù)分布直方圖有關(guān),根據(jù)是否給定組距,分別歸入“給出標準”“自由分類”兩個層次. 此外,學生自由分類時的分類類型沒有可選擇的空間,這說明題目中的分析對象的指向明確,開放度較低.

      (4)數(shù)據(jù)分析和解釋(見表7).

      在統(tǒng)計特征分析中,分析“整體”是該環(huán)節(jié)的特點,即使在數(shù)據(jù)的集中趨勢和波動程度的正式教學前的七年級也有體現(xiàn):一是從折線圖、散點圖等反映整體數(shù)據(jù)狀況或發(fā)展趨勢的統(tǒng)計圖中獲取信息;二是有簡單滲透樣本統(tǒng)計量估計總體的思想. 進入八年級的統(tǒng)計量學習時,統(tǒng)計特征與統(tǒng)計推斷分析的教學是并行的,用樣本的平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)等估計總體的問題在例題中有詳細講解. 就統(tǒng)計推斷分析的類別而言,“樣本思想”非常突出,體現(xiàn)為大量推斷整體的題目,至于統(tǒng)計數(shù)據(jù)在“預(yù)測”方面的作用,在教材中沒有很好地體現(xiàn)出來. 此外,對于統(tǒng)計量意義的理解,多要求學生直接計算后給出解釋,而不是在問題情境中納入其他因素讓學生判斷,比如為什么不同的人對同一組數(shù)據(jù)的看法會有差異. 這種處理將關(guān)注點聚焦在知識點本身上,可能忽視了數(shù)據(jù)分析中除數(shù)字本身外的因素的影響,弱化了統(tǒng)計問題中“背景”的重要性.

      (5)判斷和決策(見表8).

      判斷和決策意味著問題的解決和目標的達成,一般來說,所有的統(tǒng)計問題都需要在最后做出判斷,而帶有決策目的和行動目的的還需要有進一步的決策. 正常來說,對該環(huán)節(jié)分析得到的數(shù)據(jù)應(yīng)與“問題與目的”相對應(yīng),但發(fā)現(xiàn)有6個統(tǒng)計問題沒有相應(yīng)的判斷和決策,實際上,這6個問題僅涉及統(tǒng)計活動過程的第一個環(huán)節(jié),關(guān)注的是調(diào)查的設(shè)計層面,譬如樣本和調(diào)查方式的選擇,沒有進一步展開.

      (6)貫穿全局(見表9).

      美國統(tǒng)計協(xié)會(ASA)將統(tǒng)計學定義為“是從數(shù)據(jù)中學習、度量、控制和交流不確定性的科學”[5],而統(tǒng)計學真正要解決的問題不僅是純粹的統(tǒng)計問題,(真正)做出決策的學科恰恰是植物學、地理學等(其他學科)[6]. 因此,隨機思想、背景知識和數(shù)據(jù),(應(yīng))貫穿整個統(tǒng)計活動. 57道題目(57.58%)含有隨機思想,這意味著它們至少包含了因收集到的數(shù)據(jù)的參差不齊而產(chǎn)生的不確定;在此基礎(chǔ)上,隨著抽樣方法的學習,其中有半數(shù)題目明確了總體、樣本和個體,反映出樣本空間的思想;僅有一個通過抽樣并標記的方法來估算瓶子中豆子數(shù)量的題目暗含“可能性大小”,即借助概率做估計. “可能性大小”的出現(xiàn)頻次低可能說明統(tǒng)計與概率的聯(lián)系不強,這或許與教材在“統(tǒng)計與概率”內(nèi)容上的整體布局有關(guān),因為“概率”單元位于兩個“統(tǒng)計”單元之后,所以在“統(tǒng)計”部分,“可能性”出現(xiàn)得不多.

      八成題目有其背景知識,且與社會生活的聯(lián)系更大. 學科背景主要與統(tǒng)計本身有關(guān),比如圓心角大小與數(shù)據(jù)占比的關(guān)系等,幾乎不涉及其他專業(yè)學科領(lǐng)域. 社會生活方面的問題覆蓋面很廣,除了與學校生活有關(guān)的考試成績、運動會等場景外,還包括交通、氣候、環(huán)境等與學生日常生活息息相關(guān)的方面,甚至銷售、生產(chǎn)等簡單的商業(yè)問題亦在其中. 豐富的背景可以讓學生體會到統(tǒng)計的廣泛用途,還能引發(fā)學生思考,譬如通過分析水資源分布數(shù)據(jù)來判斷是否會發(fā)生用水危機.

      從數(shù)據(jù)類型來看,計數(shù)數(shù)據(jù)、等距數(shù)據(jù)和比率數(shù)據(jù)居多,是題目中需要直接處理的對象,這或許體現(xiàn)了該環(huán)節(jié)對統(tǒng)計量計算的學習要求.稱名數(shù)據(jù)一般用于分類,進而產(chǎn)生不同類目之間的比較,而順序數(shù)據(jù)相對較少.

      3. 統(tǒng)計活動過程的教材呈現(xiàn)度和學生參與度的情況

      本節(jié)在上一節(jié)的分析基礎(chǔ)上,從教材呈現(xiàn)情況和學生參與情況兩方面進一步考慮99個題目中每一個統(tǒng)計活動的完整程度(如圖2所示).

      從教材中統(tǒng)計活動過程的呈現(xiàn)度來看,不到三分之一的題目有完整環(huán)節(jié),結(jié)合雷達圖,可以看見缺席的環(huán)節(jié)通常是“問題與目的”及其對應(yīng)的“判斷和決策”,以及“數(shù)據(jù)收集”(數(shù)據(jù)收集階段依據(jù)問題中是否明確考察對象或收集方法進行判別). 一方面,初中階段的統(tǒng)計學習主要是數(shù)據(jù)的收集、整理與描述,以及分析,這可以從課程標準和教材單元的標題中看出來. 另外,“數(shù)據(jù)收集”的內(nèi)容所占篇幅較小. 另一方面,首尾兩環(huán)節(jié)的弱化可能是各版本教材都有的特點,因為從學習目標及其評價來說,統(tǒng)計技術(shù)或許是重點.

      學生參與的環(huán)節(jié)集中在一至兩個,“問題與目的”和“數(shù)據(jù)收集”這兩個環(huán)節(jié)的參與度非常低,這與其在課堂上比較耗費時間有關(guān). 需要學生自己提出統(tǒng)計問題并展開一系列活動的題目僅有四個,而且都是給定主題的題目,降低了提問難度;“數(shù)據(jù)收集”只重視方法的掌握和辨別,不強調(diào)親身實踐. “數(shù)據(jù)整理和表示”的參與度只有教材呈現(xiàn)度的一半不到,這是因為圖表的“讀取”重于“制作”,這其實屬于數(shù)據(jù)分析的范疇.

      4. “概率”內(nèi)容的編排分析

      基于隨機思想分析框架的人教版教材“概率”內(nèi)容(共61道題目)的編排情況如表10所示.

      人教版教材僅設(shè)置一個“概率”單元,從隨機事件引入,先介紹理論概率和概率模型,再以頻率估計概率收尾. “基本事件”概念在該學段不要求學生掌握,但這是概率學習中的基礎(chǔ)概念,教材將其處理為“試驗中可能出現(xiàn)的結(jié)果”,對其“不可再分解性”是規(guī)避的. 譬如,同時拋擲兩枚質(zhì)地均勻的硬幣,因硬幣的不可區(qū)分,實際上只有三個非等可能的基本事件“正正”“一正一反”“反反”,但是實際教學中要求學生探討區(qū)分兩枚硬幣,將“正反”“反正”兩種試驗結(jié)果分別列出,從而體會用古典定義求概率時每種結(jié)果等可能的重要性[7]. 從基本事件的數(shù)目和對應(yīng)的概率模型來看,有限事件和古典概型是重點內(nèi)容,兩個純幾何概型的問題是以實驗和活動形式出現(xiàn)的. 人教版教材的概率內(nèi)容看似精簡,但是有兩個細節(jié)值得關(guān)注,一是除了給定模型求概率外,還有逆向的即給定概率構(gòu)造模型的題目;二是隱含了條件概率的問題,先轉(zhuǎn)化為頻數(shù),再由頻率估計概率來直觀求解.

      研究結(jié)論與問題探討

      基于上述分析結(jié)果,可以得出如下一些研究結(jié)論,并結(jié)合2022年版課標,對“統(tǒng)計與概率”部分的教材編寫與實施展開探討.

      1. 研究結(jié)論

      (1)統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的內(nèi)容編排較好地貼合了2011年版課標的要求,知識目標明確但有些局限. 就統(tǒng)計活動過程的每一個環(huán)節(jié)而言,對于2011年版課標提出的課程內(nèi)容都能完整且明確地編排,凸顯出了“抽樣”“統(tǒng)計圖”“集中趨勢和離散程度”“樣本與總體的關(guān)系”這些第三學段(在2022年版課標中為第四學段)的學習重點. 但是,這種處理從實際的例題、習題上反映出的內(nèi)容深度可能還不夠,且存在局限性.

      譬如,對直方圖分組及其與數(shù)據(jù)分析的聯(lián)系的講授較多,但是不怎么提及學過的折線圖和條形圖等,在同版本的小學教材中對條形圖坐標刻度的作圖規(guī)范沒有在初中進一步延伸到對數(shù)據(jù)的質(zhì)疑意識,即探討數(shù)據(jù)表征可能帶來視覺誤導. 此外,過于聚焦樣本到總體的推斷,忽視了統(tǒng)計數(shù)據(jù)的預(yù)測作用.

      (2)統(tǒng)計活動過程的教材呈現(xiàn)度和學生參與度一般,輕視數(shù)據(jù)收集和表示. 就教材呈現(xiàn)而言,涵蓋三個環(huán)節(jié)及以上的題目過半,還算可觀,畢竟初中階段的統(tǒng)計內(nèi)容是從數(shù)據(jù)收集、表示進入分析的,所以無法要求前期問題體現(xiàn)出完整的統(tǒng)計過程. 但學生的參與度一般,可以看出教材有明顯的環(huán)節(jié)偏向.

      正如上文所述,人教版教材對課程標準要求的內(nèi)容都有明確的編排,這導致初中階段的統(tǒng)計內(nèi)容的特點尤其突出,即偏重數(shù)據(jù)分析——即使數(shù)據(jù)表征常常為數(shù)據(jù)分析服務(wù),也沒有關(guān)注表征本身.

      (3)統(tǒng)計與概率分開編排,以“用頻率估計概率”簡單融合收尾. 在概率教學中,人教版教材先對概率進行理論分析,然后介紹兩種概率模型,所以從這一點來說,概率與統(tǒng)計相脫離,只是在“隨機性”這一點上相通.

      將“頻率估計概率”的內(nèi)容放在整個概率學習的最后,既希望學生學完古典概型定義后能從隨機試驗的角度來看待頻數(shù)以及其隨機性和規(guī)律性,又希望學生能跳脫等可能的限制,讓學生知道此種方法使得可求概率的隨機事件的范圍有所擴大. 此外,在依概率構(gòu)造模型的這類問題上,體現(xiàn)出了教材對內(nèi)容設(shè)置的靈活性.

      (4)對教學實踐可能產(chǎn)生的影響. 就教師教學而言,一是影響教師對統(tǒng)計與概率內(nèi)容的理解. 首先是對內(nèi)容本身的理解. 教材(包括教師用書)可能對某些概念的處理沒有達到專業(yè)的統(tǒng)計學水平,導致教師的理解不足. 譬如簡單隨機抽樣,當不放回抽樣的樣本量和總體之比小于0.1時才能近似于放回抽樣. 其次是對統(tǒng)計與概率的關(guān)系的理解. 人教版教材呈現(xiàn)理論概率后回到頻率和概率的關(guān)系上,只是淺在地感受兩者的關(guān)系,可能造成教師對該部分內(nèi)容的忽視.

      二是影響教師對教學重點、難點的把握. 人教版教材內(nèi)容精簡,在單個知識點的編排上突出重點,這容易讓教師抓住教學要點,但是可能讓教師失去整體視角,即統(tǒng)計活動過程以及統(tǒng)計與概率的關(guān)系的視角.

      三是影響教師的教學設(shè)計思路. 基于上述兩個方面,教師對某些統(tǒng)計概念的理解可能不夠深刻,因此在教學中無法講透,雖然對短期的教與學的評價無礙,但可能對學生的后續(xù)學習產(chǎn)生負面影響. 同時,教師設(shè)計思路的焦點化或許會讓統(tǒng)計學習分塊呈現(xiàn),缺乏整體性和連貫性.

      2. 問題探討

      “統(tǒng)計與概率”內(nèi)容的編寫與實施,首先要兼顧完整的統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié). 在5個環(huán)節(jié)中,看似與問題解決直接相關(guān)的數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)確實受到了重視,但是數(shù)據(jù)收集和可視化表征的重要性不可弱化. 根據(jù)新一輪課改對初中“數(shù)據(jù)觀念”內(nèi)涵的界定,學生要感知大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)分析的重要性,并養(yǎng)成重證據(jù)、講道理的科學態(tài)度[8]. 前者要求教師應(yīng)置于時代背景中,認識大數(shù)據(jù)所具有的大量(Volume)、高速(Velocity)、多樣(Variety)、低價值密度(Value)和真實(Veracity)“5V”特點. 后者則不僅要體現(xiàn)統(tǒng)計論證時的有理有據(jù),還包括統(tǒng)計調(diào)查過程各階段對數(shù)據(jù)可靠性、表征客觀性等的正確態(tài)度. 人教版教材關(guān)注樣本在整個統(tǒng)計調(diào)查中的基礎(chǔ)地位,但是過于向?qū)W生提供給定的數(shù)據(jù),會讓他們?nèi)狈Y選數(shù)據(jù)的能力,而能否對大量數(shù)據(jù)進行辨別和選用也是學生后續(xù)良好分析的重要前提. 至于數(shù)據(jù)表征,某些形式會擾亂思維,而另一些則能培養(yǎng)洞察力[9],教材可以在可能擾亂思維的表征形式上進一步探討,讓學生加強對混亂的或有失公正的統(tǒng)計圖的辨別力.

      其次,要加強統(tǒng)計與概率之間的聯(lián)系. 概率的古典定義和頻率定義是初中階段的學習重點,而頻率定義又與統(tǒng)計試驗直接相關(guān). 然而研究發(fā)現(xiàn),對于可計算的概率題目,學生還是傾向于計算而非試驗后估計,甚至認為重復(fù)試驗無益[10]. 人教版教材并未從頻率定義引入概率,而是在最后將其作為理論概率的檢驗方式以及概率計算方法的延伸,此種安排能否避免學生偏好計算的先入為主,還值得商榷.

      最后,要把握統(tǒng)計學習的核心,即統(tǒng)計推斷,而這也是實現(xiàn)統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣的關(guān)鍵. 統(tǒng)計推斷提供了一種學習統(tǒng)計的全面方法,可以為統(tǒng)計概念學習的排序和構(gòu)建提供依據(jù),從而提高教與學的連貫性,更早提供獲取統(tǒng)計能力的途徑[11]. 在這一點上,人教版教材能重點講解樣本與總體的關(guān)系,意識到了推斷思想的重要性,但是在推斷的類型上可以進一步拓展,而且可以融合更多學科知識,體現(xiàn)統(tǒng)計在專業(yè)領(lǐng)域中的作用. 除了順向分析和推斷外,還應(yīng)加強審視推斷的結(jié)果,培養(yǎng)學生對給定分析做出評判的能力,這可能是在日常生活中更應(yīng)具備的一種能力.

      總之,人教版教材在整體篇幅不多且題目精簡的情況下能較好地滿足2011年版課標的要求,避免了重復(fù)的機械式練習,不過在統(tǒng)計活動過程各環(huán)節(jié)的結(jié)合、統(tǒng)計與概率的銜接,以及統(tǒng)計素養(yǎng)的培養(yǎng)上仍有較大的改進空間,教師也需要結(jié)合2022年版課標的變化,更好地把握教材的實際教學呈現(xiàn)方式.

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