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“统计与概率”领域整体建构教学思考

2020-08-11唐小琴

小学教学参考(数学) 2020年9期
关键词:数据分析观念统计与概率

唐小琴

[摘要]“统计与概率”领域教学的实质是对数据进行分析。为了使学生对数据产生亲切感,更好地形成数据分析观念,可以将“统计与概率”领域置于整体建构理念下学习,从全局出发,让学生在活动中尽可能地经历数据的收集、描述、分析和应用的全过程,从而发展学生的数据分析观念,培养学生的整体性思维。

[关键词]统计与概率;整体建构;数据分析观念

[中图分类号]

G623.5

[文献标识码]A

[文章编号] 1007-9068( 2020) 26-0007-03

自2001年《全日制义务教育数学课程标准(实验稿)》将原来的“统计初步知识”调整为“统计与概率”后,该领域的教学一直备受关注。之后,《义务教育数学课程标准(2011年版)》将原来的核心词“统计观念”改为“数据分析观念”。2017年,普通高中数学课程标准修订时,将“数据分析观念”列为数学学科六大核心素养之一,“统计与概率”教学再次成为大家研究的热点。

将现行的苏教版教材中“统计与概率”领域内容与其他领域相比,可以发现,整套教材中“数与代数”领域有90个知识内容,约占比52.9%;“图形与几何”领域有43个知识内容,约占比25.3%;“综合与实践”领域有25个知识内容,约占比14.7%;而“统计与概率”领域只有12个知识内容,仅占比约7.1%,具体内容如下:

一年级上册:分一分

二年级下册:数据的收集和分类整理

三年级下册:数据的汇总和简单分析

四年级上册:数据的分段整理;单式统计表、条形图;简单平均数;可能性及大小(概率)

五年级上册:复式统计表;复式条形图

五年级下册:单式折线图;复式折线图

六年级下册:扇形统计图

从教学实际来看,“统计与概率”领域的内容不多,难度也不算大,但为什么一直能成为大家关注和研究的焦点呢?究其原因,主要是大数据时代的来临,使得生活、学习比过去都更加依赖来自各方面的数据信息,人们根据问题收集数据,从中获取有价值的信息,并做出合理决策的数据分析能力已成为一项基本素养。

总体看来,“统计与概率”领域教学的重点目标是数据分析,也就是说,收集数据、整理数据、表达数据、应用数据是贯穿整个“统计与概率”的主线。具体地讲:

1.统计与概率的核心:用数据来“说话”

统计的核心是数据分析,这不难理解,因为统计的第一步就需要学生收集数据,再把数据按恰当的方式记录和整理出来,找到有价值的信息,然后解决一些问题。整个过程,就是用数据来“说话”。因此,在小学阶段的统计教学都可以出这个课题,只需要副标题不一样。

比如二年级学习统计,课题写成“用数据来‘说话——数据的收集和分类整理”,到六年级学习统计,课题写成“用数据来‘说话——扇形统计图”,这样就抓住了统计学习的核心,突出统计里最核心的——数据。(如图1)

概率的核心为什么也是“数据”呢?现在小学教材里的概率学习不要求学生用数据去描述结果,只要求学生感受可能性的大小。但作为教师,要清楚学生要学的概率就是学会用数据描述可能性的大小。什么叫“一定”?“一定”就是这个事件的可能性是1。什么叫“不可能”?“不可能”就是这个事件的可能性是0,它们都属于确定事件。什么叫“可能”?“可能”就表示这个事件发生的可能性在0和1之间,可以用分数来表示(等可能事件总量做分母,研究的目标量做分子)。当然,在苏教版教材中所涉及的用数据描述概率一般都是抛骰子、扔硬币、转转盘这些等可能事件。北师大版教材的概率教学还涉及非等可能性事件,如“抛啤酒瓶盖”的实验,对于这种非等可能性事件可以通过大数据研究得到一个频率,用频率代替概率,本质上还是数据应用。

2.统计与概率的主线:收集数据、整理数据、表达数据、应用数据

表面上看,统计学习就是通过不同的方式来刻画与描述数据。但是,不管是用哪种方式来描述数据,整个统计学习都是以数据为核心,围绕数据的收集、整理、表达(描述)和应用这条主线展开的。低学段(1-3年级),学生需要经历数据的收集和整理,整理后也会对调查的数据进行简单分析,只不过更侧重于数据的收集和整理。高学段(4-6年级),收集和整理数据后可以把它变成统计表和各种各样的统计图,然后在这些图表的基础上进行分析,这就是数据的表达和应用,高学段更侧重于数据的表达和应用。虽然低、高学段的侧重点不同,但它们是相互渗透、相互交融的,学生在“统计与概率”学习中都会经历数据的收集、整理、表达和应用整个过程,因此它是贯穿整个“统计与概率”的教学主线。

分析了“统计与概率”领域教学的核心和主线,就可以用“整体建构”理念来开展教学。下面结合部分课例,加以说明。

1.尽可能多地经历完整的数据产生过程

良好的开端是成功的一半。重视数据收集的“准备”,实际上就是增强学生发现问题、提出问题的意识。学习“统计与概率”时,很多数据都是直接用教材的,也就是学生在学习过程中没有经历数据的产生过程,只是做了得到数据之后的统计,这样的数据对学生来说是没有温度的,难以产生“共鸣”。学生对统计的数据没有感觉,培养数据分析观念又从何谈起?因此统计学习应该让学生尽可能多地经历完整的数据的产生过程。

比如教学“平均数”,课始让学生完成20秒的口算,得出算对的题数,这里并不是简单地练习口算,而是通过口算得到原始数据,让学生真实地经历数据的产生过程。有了这些数据,就可以比较谁的口算水平高,谁的口算水平低,这是用单个数据来“说話”。如果研究“哪一小组口算水平高”,当两组人数相同时,用总数可以比,但是如果两组人数不相同,就要用平均数来“说话”。学生在不断解决认知冲突的过程中,经历数据的分析过程,平均数的重要意义也就自然凸显。当然,收集数据这个过程可能需要花费大量的时间,不过,学生在真实地经历数据的产生过程中,也会感觉到数据的一些基本特性。

(1)数据的真实性

学生只要真实地经历数据的产生过程,他们就能感受到数据就在身边,但在统计过程中有可能也会出错。比如调查学生最喜欢的水果时,全班60人,但汇总后发现少了一个人,这时就要重新进行统计。这个过程给学生渗透的观念就是数据是严谨的,允许有误差但必须真实,不可以人为编造、随意修改数据。

(2)数据的时效性

正因为数据具有时效性,因此制作统计图表时都必须如实填写制表日期,如果学生不明白这一点,就会觉得填写日期是多此一举,以至于经常忘写。但如果教师在学生统计出全班同学身高的数据后追问一句:“你觉得明年咱们班同学的身高的数据还是这样吗?”学生就会感受到数据是会随着时间变化而发生变化的,它具有时效性。

(3)数据的随机性

史宁中教授认为“体验数据的随机性”是数据分析观念的重要部分,它有两个层次的含义:一是对于同样的事情,每次收集到的数据可能是不同的;二是只要有足够的数据就可能从中发现规律。从这两层含义中可以看出,感受数据的随机性不只是针对概率学习,平时的统计教学也要不失时机地渗透数据的随机性。

2.每一节课的学习都置于整体结构中

通过分析发现,虽然低学段和高学段的统计内容各有侧重,但都是围绕数据的收集、整理、表达和应用这条主线展开的。因此教学这一板块内容时要有“长程”眼光,将每一节课的统计学习置于大的背景之下,置于统计与概率这条主线上,从整体上加以观察、研究和把握,而不能只见“珍珠”不见“项链”,否则就会陷入“散点式”“割裂式”的教学困境。

图2是笔者执教三年级“简单的数据汇总”的板书,从中可以看出,虽然是简单的数据汇总,但已把它置于统计学习的整个主线中,使它成为整个链条中不可缺少的一环。当然,除了需要整体把握大背景和结构,也需要关注一节课内在的逻辑和关联。这节课除了需要让学生完整地经历统计过程,还需要让学生体验到按照不同标准分类,可以得到不同的数据信息,不过这与二年级学习的根据事物不同属性(颜色、大小)分类不同,这节课是对同一属性的事物不断汇总,不断升级:首先通过收集原始数据汇总出本班各个月出生的人数,再根据各个月出生的人数汇总出各个季度出生的人数。“如果没有第一张统计表,也能知道各个季度出生的人数吗?”显然,它也可以直接由原始数据进行汇总。通过各个季度出生的人数,又可以汇总出上、下半年的出生人数,这张统計表还可以在各个月份出生人数的基础上进行汇总,也可以直接由学生手中的原始数据进行汇总。通过多个箭头使各个分类标准之间建立关联,学生既可以更好地体会原始数据的重要性,又能领悟到汇总的本质含义。

3.感悟每一种统计方法都是基于不同的需要

统计是人们根据问题背景选择合适的标准分类收集、整理、表达和应用数据,因此不同的分析方法其实没有简单意义上的对与错,只有“好”和“不好”。如何让学生感悟这种具有哲学辩证意味的思想呢?比如“简单的数据汇总”里涉及的“按出生月份”“按出生季度”“按上、下半年”这三种分类标准,在课末可以通过“你觉得哪个更好?”这一问题,引导学生的思维向更深处发展,使得学生感受每一种分类标准都是基于不同的需要,都有其合理性。再比如整个小学阶段中,学生会用不同方式来表达和描述数据,哪种表达方式更好呢?如果要比较各种数据之间的数量关系,用条形统计图比较好;如果要了解数据的变化情况,用折线统计图比较好;如果要表达部分数据在整个数据中所占比例,用扇形统计图比较好。学生站在更上位、更统整的高度比较和辨析,就能感受到每一种统计都是基于不同的需要,“适合的就是最好的”。这种在整体中的对比和感悟,可以更好地促进学生思维品性、思维品质和思维品格的提升。

总而言之,要将“统计与概率”领域置于整体建构理念下学习,从全局出发,让学生在真实的统计过程中亲近数据、感悟数据、描述数据、分析数据,从而有效提升学生数据分析观念,促进学生整体性思维、系统思维的快速发展。

【本文系全国教育科学“十三五”规划2019年度教育部重点课题“指向整体建构的小学数学简约教学资源建设”的阶段研究成果,课题批准号DHA190453。】

(责编金铃)

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