張正德

在一些中學(xué)生物探究課中，特別是生物實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐課，恰當(dāng)?shù)?、巧妙地使用各種抽樣方法，獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)用于進(jìn)行分析處理，不僅省時(shí)、高效，而且對(duì)于正確解釋生物學(xué)現(xiàn)象和原理，揭示生物學(xué)規(guī)律，有著重要的作用。但在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)抽樣調(diào)查方法不是很熟悉，應(yīng)用起來(lái)有問(wèn)題，這給教與學(xué)造成了困難。

如何在生物課中正確地使用各種抽樣調(diào)查方法，解決生物學(xué)問(wèn)題，筆者在教學(xué)中進(jìn)行了嘗試，以下是幾個(gè)具體案例，供同行參考，有不妥之處，請(qǐng)各位同仁指教。

1簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的應(yīng)用

1．1原理

簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣是概率抽樣當(dāng)中最正式的抽樣調(diào)查方式。如果總體中每個(gè)個(gè)體被抽到的機(jī)會(huì)是均等的(即抽樣的隨機(jī)性)，而且在抽樣取走一個(gè)個(gè)體之后總體內(nèi)成分不變(即抽樣的獨(dú)立性)，這種抽樣方式稱(chēng)為簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣。

即總體中的每一個(gè)個(gè)體被抽取的概率為P=n／N，n——樣本容量，N——總體容量。

具體抽樣方法有3種：抽簽法、查表法、計(jì)算器造數(shù)法。

1．2特點(diǎn)

總體較小，從總體中逐個(gè)抽取，簡(jiǎn)單容易操作，適用于總體單位數(shù)較少，范圍也很有限的情形，在中學(xué)生物課中經(jīng)常用到。

1．3應(yīng)用舉例

如探究花生果實(shí)大小的變異，取甲乙2個(gè)品種的花生果實(shí)各0.5 kg，給每個(gè)果實(shí)編上號(hào)，如1、2、3、4……然后，采用抽簽法抽取30粒就可以了。也可以要求學(xué)生用計(jì)算器(每個(gè)學(xué)生都有)產(chǎn)生的隨機(jī)整數(shù)，如1到100之間的隨機(jī)整數(shù)，用隨機(jī)數(shù)字法抽取樣本。具體方法是要先使計(jì)算器進(jìn)入產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的模式，再輸入要產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的范圍，反復(fù)按動(dòng)有關(guān)鍵就可以了。如果使用計(jì)算機(jī)不僅可以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)并能按設(shè)定程序統(tǒng)計(jì)計(jì)算，效率高，效果好。

1．4適用范圍

總體容量N一般不超過(guò)100，n為30左右。如種群密度的調(diào)查中樣方的隨機(jī)選取，研究人群中某種遺傳病的發(fā)病率等適合采用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣法。

2系統(tǒng)抽樣的應(yīng)用

2．1原理

當(dāng)總體較大時(shí)，把總體的所有個(gè)體一一羅列非常困難，可將總體均分成幾部分，按事先確定的規(guī)則分別在各部分中抽取。這種抽樣方式稱(chēng)為系統(tǒng)抽樣。在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過(guò)程中，經(jīng)常要用系統(tǒng)抽樣來(lái)取代簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣。將總體按照某一因素排列，以固定的間隔，間隔k(抽樣距離)=N(總體規(guī)模)，n(樣本規(guī)模)，每隔若干個(gè)個(gè)體就抽出一個(gè)，從而構(gòu)成樣本。

2．2特點(diǎn)

將總體均分成幾部分，按事先確定的規(guī)則分別在各部分中抽取，簡(jiǎn)化隨機(jī)抽樣過(guò)程。

2．3應(yīng)用舉例

如測(cè)定種子的發(fā)芽率實(shí)驗(yàn)，其抽樣方法直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)抽樣的步驟為：

(1)隨機(jī)從待測(cè)水稻種子里取出種子2000粒。采用隨機(jī)方式進(jìn)行編號(hào)為1，2，3，…，2000。

(2)將整個(gè)的編號(hào)分段(即分成幾個(gè)部分)，本實(shí)驗(yàn)抽樣可分成100個(gè)部分，確定分段的間隔k為20，這里分段確定k值，可能出現(xiàn)兩種情況，當(dāng)N／n是整數(shù)時(shí)，k=N／n；當(dāng)N／n不是整數(shù)時(shí)，隨機(jī)剔除一些，使剩下的個(gè)體數(shù)N'能被n整除，這時(shí)的k=N'／n。

(3)在第1段用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣確定起始的個(gè)體編號(hào)1，即在第一部分的個(gè)體編號(hào)1，2，3，…，20中，利用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣抽取1個(gè)號(hào)碼，如18，確定其為起始個(gè)體編號(hào)1。

(4)按照事先確定的規(guī)則(常按1+k)抽取樣本：1，1+k，1+2k，…，1+(n-1)k依次得到第2個(gè)編號(hào)，第3個(gè)編號(hào)，這樣繼續(xù)下去，直到獲取整個(gè)樣本，如18，38，58，…，1978，1998。

這樣，以18為起始號(hào)碼，每間隔20抽取一個(gè)號(hào)碼，得到一個(gè)容量為100的樣本，如果需要設(shè)置4次重復(fù)，就用同樣方法抽樣4次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2．4適用范圍

系統(tǒng)抽樣適用于總體中的個(gè)體數(shù)較多，而且個(gè)體差異不明顯樣本，當(dāng)N等于或大于1 000，n等于或大于100時(shí)適用。如一定區(qū)域內(nèi)生物生長(zhǎng)情況的調(diào)查，人群中年齡性別組成的調(diào)查等。

3分層抽樣的應(yīng)用

3．1原理

分層抽樣是將總體的N個(gè)單位按某個(gè)特征(一般為品質(zhì)標(biāo)志)分成若干沒(méi)有重疊的層，獨(dú)立地從每一層中抽取若干個(gè)單位，由各層抽取的樣本組成總樣本，用來(lái)推斷總體目標(biāo)量的一種方法。當(dāng)已知總體由差異明顯的幾部分組成時(shí)，為了使樣本更充分地反映總體的情況，要將總體分成幾部分，然后按照各部分所占的比例進(jìn)行抽樣，這種抽樣叫做分層抽樣，所分成的部分叫做層。

3．2特點(diǎn)

將總體分成幾層，分層進(jìn)行抽取，層內(nèi)差異小，而層間差異大，且互不重疊，代表性強(qiáng)，并且抽樣過(guò)程中可綜合選用各種抽樣方法。

3．3應(yīng)用舉例

如對(duì)本地區(qū)中小學(xué)的近視情況及其形成原因進(jìn)行調(diào)查。先統(tǒng)計(jì)本地區(qū)中小學(xué)學(xué)生人數(shù)，有高中生2 600人，初中生12 900人，小學(xué)生18 000人；然后，可從本地區(qū)的中小學(xué)生中抽取1％的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，本例適合分層抽取。

分層抽樣的步驟：

(1)分層：將總體N按學(xué)段分為R組，本例中R=3，即高中段、初中段、小學(xué)段；

(2)按比例確定每層抽取個(gè)體的個(gè)數(shù)，抽樣比K=n／N,本例各層中的抽樣比例為1％；

(3)各層分別按簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣抽取，各層抽取的個(gè)數(shù)ni≈NixK,即高中段抽取26人，初中段抽取129人，小學(xué)段抽取180人；

(4)綜合每層抽樣，組成樣本n=26+129+180'。

3．4適用范圍

總體由差異明顯的幾部分組成，如中小學(xué)生身高體重的調(diào)查，研究血型與色弱的關(guān)系抽樣等。

4滾雪球抽樣的應(yīng)用

4．1原理

先找到最初的樣本，再?gòu)倪@些樣本出發(fā)找到有關(guān)聯(lián)的其他樣本。在滾雪球抽樣中，通常是隨機(jī)地選取一組調(diào)查對(duì)象，訪問(wèn)這些被調(diào)查者之后，再請(qǐng)他們提供另外一些屬于所研究的目標(biāo)總體的調(diào)查對(duì)象，根據(jù)所提供的線索，選擇此后的調(diào)查對(duì)象。將這一過(guò)程繼續(xù)下去，形成滾雪球的效果。

4．2特點(diǎn)

用于樣本特性較為罕有不容易采集，或者觀察性研究的情況，利用人際關(guān)系的輻射力，達(dá)到抽樣的目的。這種抽樣方法增加了接觸總體中所需群體的可能性，但由于有些樣本最后仍無(wú)法找到，有些樣本被提供者疏漏而不提，可能造成誤差。本抽樣方法屬非概率抽樣，樣本為非概率樣本。

4．3應(yīng)用舉例

如追蹤艾滋病(AIDS)患者的抽樣調(diào)查，可先隨機(jī)找到一位艾滋病(AIDS)患者為初始樣本，然后再進(jìn)一步找其性伴侶，如此循環(huán)下去，樣本由小變大，滾雪球般抽樣，找出所有樣本。

4．4適用范圍

多用于特殊群體的抽樣調(diào)查，如調(diào)查淋病、非典型性肺炎(SARS)、急性出血性結(jié)膜炎等傳染病的感染人群等。