張 磊
(蕪湖市三汊河初級中學(xué),安徽 蕪湖 241000)
教育部2001年7月頒布了全日制義務(wù)教育《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(實驗稿),2003年3月印發(fā)了《義務(wù)階段數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》,2011年12月頒發(fā)全日制義務(wù)教育《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(修正版),加大了中小學(xué)統(tǒng)計概率的教學(xué)改革的力度,增加了許多統(tǒng)計概率和數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容.現(xiàn)在初中數(shù)學(xué)課程由代數(shù)、幾何、統(tǒng)計與概率、綜合實踐應(yīng)用等四大模塊構(gòu)成, 將統(tǒng)計概率放到與代數(shù)、幾何同等重要地位.而隨著統(tǒng)計概率逐步進(jìn)入初中數(shù)學(xué)課程,必然帶來許多教學(xué)上的問題.
要給學(xué)生一瓢水,那么老師得有一桶水.如果教師自身缺少專業(yè)知識,那么很難想象學(xué)生怎么會學(xué)得好.統(tǒng)計和概率不同于一般的確定性數(shù)學(xué),統(tǒng)計中不僅注重平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)等的分析運用,更重要的是統(tǒng)計意識的培養(yǎng),概率中許多概念是抽象難以理解的,比如隨機(jī)性和確定性、概率與頻率、對立和相容等.從這個角度講,如果教師專業(yè)知識不足,不能深刻理解知識脈絡(luò),教學(xué)抓不住重點,也找不出有效的方法,那么教學(xué)必然會進(jìn)入誤區(qū),學(xué)生學(xué)習(xí)起來當(dāng)然更吃力.
教師專業(yè)知識不足,探究原因有兩點:已有的知識不足、繼續(xù)教育不足.一些歷史原因,教師尤其是農(nóng)村地區(qū)的教師在統(tǒng)計和概率方面的專業(yè)知識掌握的不夠扎實,不能夠進(jìn)行知識的延伸和拓展,而在原有的統(tǒng)計和概率知識水平不高的情況下,教師面臨新課程等一些問題的出現(xiàn),沒有重視繼續(xù)教育,沒有及時的補足知識儲備,使得在統(tǒng)計與概率方面教學(xué)存在諸多誤區(qū)和問題.
誤區(qū)之一:做一個拋硬幣的實驗驗證等可能性
分析拋硬幣確實是一個有助于學(xué)生感受隨機(jī)性的簡便易行的實驗,但將其引進(jìn)課堂卻會適得其反,因為等可能性是思想上的,在實際的實驗中由于各種因素,我們并不能得到預(yù)期的結(jié)果,這恰是隨機(jī)現(xiàn)象的隨機(jī)性和可能性的體現(xiàn).在100次拋硬幣的實驗中想出現(xiàn)50次正面的概率是
這顯然是個小概率事件,同我們的理解“拋一枚硬幣,出現(xiàn)正面的概率為0.5,那么拋100次應(yīng)該有50次正面”相差甚遠(yuǎn),實驗結(jié)束后,學(xué)生反而更糊涂了.
建議教師可以將學(xué)生分為若干小組,各個小組進(jìn)行拋硬幣的實驗,然后把實驗數(shù)據(jù)匯總.最后讓學(xué)生看一下許多數(shù)學(xué)家拋硬幣實驗的結(jié)果,最后總結(jié)出現(xiàn)正面朝上和反面朝上的概率是相同的.面對出現(xiàn)正面和反面向上次數(shù)不同時,教師要從概率和頻率出發(fā)科學(xué)的解釋這種現(xiàn)象,概率是指某隨機(jī)事件發(fā)生可能性大小的數(shù)值度量,它是隨機(jī)事件本身的屬性,是一個客觀存在常數(shù),而頻率是指某隨機(jī)事件在隨機(jī)試驗中實際出現(xiàn)的次數(shù)與隨機(jī)進(jìn)行試驗次數(shù)的比值,是隨機(jī)的,在不同的次實驗中是不一定相同的.頻率是概率的近似值,兩者存在偏差,而且偏差是經(jīng)常的,這就是隨機(jī)現(xiàn)象的特性。
誤區(qū)之二:把統(tǒng)計方法得出的結(jié)論絕對化
師:學(xué)校要開運動會,我們班要派一個人去參加跳繩比賽,這是小紅和小玲跳繩的成績
選手第一次第二次第三次第四次小紅100110126130小玲98122100146
從這個表同學(xué)們得到了什么信息?
生1:小紅的成績很穩(wěn)定,每次都能跳100多個.
生2:跳的最多的是第四次小玲跳的,146個.
生3:跳的最低的也是小紅,她成績忽上忽下.
師:那這次學(xué)校的比賽,我們應(yīng)該選誰去呢?為什么呢?
生:小紅,因為盡管跳的最好的那次是小玲跳的,但是她成績不穩(wěn)定,而小紅成績不僅很穩(wěn)定,而且還是逐步上升的.
師:你分析的很對......
分析數(shù)理統(tǒng)計是“歸納”科學(xué),是由“部分推斷整體”,而不是“演繹”科學(xué).因此,統(tǒng)計規(guī)律未必蘊含因果關(guān)系.這里小紅的成績一直呈上升趨勢,這僅僅只是一個歸納性的結(jié)論,是我們由數(shù)據(jù)歸納出來的,并不是必然的結(jié)論,不是說她參加比賽就一定會跳的更好,一定會超過小玲的最高成績.
建議教師在教學(xué)過程應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生體會統(tǒng)計思維,注意到統(tǒng)計結(jié)果的隨機(jī)性,統(tǒng)計結(jié)果有可能是犯錯誤的.統(tǒng)計規(guī)律未必蘊含因果關(guān)系,這是統(tǒng)計方法的本性.統(tǒng)計學(xué)對于結(jié)果的判斷標(biāo)準(zhǔn)是“好”、“壞”,教師在教學(xué)中應(yīng)該把握這個判斷原則,防止給出“對”、“錯”的判斷.不同的情境,應(yīng)該給出不同的選擇.比如,如果參加的是射擊比賽,需要計算每一輪射擊成績的總和,那么可能選擇成績呈上升狀態(tài)的選手;如果參加的是跳繩比賽,需要選擇最好的成績作為結(jié)果,那么可能選擇那位跳出最好成績的選手.
這與教材的內(nèi)容設(shè)計有很大關(guān)系,除了幾個讓學(xué)生統(tǒng)計擲硬幣正反面朝上的次數(shù),使學(xué)生感受不確定現(xiàn)象外,“統(tǒng)計”教學(xué)與“概率”教學(xué)內(nèi)容都是分開的,而且因為教師專業(yè)知識的不足,所以,教師很少能注意到在統(tǒng)計教學(xué)中滲透概率知識的教學(xué).實際上統(tǒng)計與概率是聯(lián)系緊密的,概率是研究大量偶然事件中規(guī)律性的科學(xué),統(tǒng)計是以概率論為基礎(chǔ)的,對統(tǒng)計資料進(jìn)行分析研究并導(dǎo)出其概率規(guī)律性的科學(xué),即通過統(tǒng)計資料研究從一定總體中抽出的樣本的某些數(shù)學(xué)特征所表現(xiàn)的概率規(guī)律性科學(xué)[6].比如,抽樣統(tǒng)計是以隨機(jī)事件為基礎(chǔ)的,又比如,大數(shù)定律中頻率趨近于概率.所以,統(tǒng)計和概率聯(lián)系緊密,將兩者結(jié)合起來教學(xué),更有助于學(xué)生把握整體,從而更好體會統(tǒng)計概率在實際生活中的應(yīng)用.
眾所周知,統(tǒng)計和概率進(jìn)入中學(xué)課本時間不長,雖然以前的教材有存在一些統(tǒng)計和概率的知識,但名存實亡.在新的課程標(biāo)準(zhǔn)下,統(tǒng)計和概率的教學(xué)對于教師而言是一片空白,不少教師在教授統(tǒng)計和概率知識時,雖然知道它的不同于代數(shù)、幾何知識,但是該如何進(jìn)行有效教學(xué),還是沒有摸索出辦法,加之前人對此研究甚少,只能摸著石頭過河.如此教學(xué),必然會出現(xiàn)問題.
例如:師:同學(xué)們,老師這里有一個袋子,袋子里面有5個球,有4個紅色的,1個白色的.同學(xué)們猜猜,如果老師從里面摸一個球出來,會是什么顏色?
生(齊):紅色的.
師:很好,那同學(xué)們猜猜我摸紅色球的概率是多少?
……
建議告訴學(xué)生袋子里有很多球,有白色的,有紅色的,讓他們分小組實驗摸球,記錄每次摸出球的顏色,讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)摸出紅球的次數(shù)比白球多,由此推斷可能紅球的個數(shù)多于白球.實驗次數(shù)足夠多的話,在收集大家的數(shù)據(jù)后,有可能估計出紅球和白球的個數(shù)比例.再告訴袋子里球的個數(shù),那么就差不多知道白球多少個,紅球多少個了.有經(jīng)驗的老師會用適當(dāng)?shù)姆绞阶寣W(xué)生成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者,讓學(xué)生經(jīng)歷探索的過程,由所學(xué)知識來逐步解決面對的未知,逐步形成隨機(jī)觀念和統(tǒng)計思想,漸漸在實際生活中運用這些知識,獲得本領(lǐng).
不單單是統(tǒng)計和概率,在整個數(shù)學(xué)的教學(xué)中普遍存在這個問題.到底該如何去教?現(xiàn)在一些統(tǒng)計課變成統(tǒng)計圖的簡單繪制,概率課變成排列組合的計算,學(xué)生學(xué)會了統(tǒng)計卻不知道統(tǒng)計到底有什么用,學(xué)會了概率而不懂得如何運用概率來指導(dǎo)生活中的一些決定.主要原因還是教師在專業(yè)知識方面和教學(xué)經(jīng)驗上面的欠缺,老師自身并沒有清楚教學(xué)的目的,沒有在教學(xué)中滲透統(tǒng)計和概率的精髓,強(qiáng)調(diào)計算偏離了統(tǒng)計和概率的真正意義.
例如:平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)的教學(xué)
分析在平均數(shù)教學(xué)上,教師往往習(xí)慣于引導(dǎo)學(xué)生列式計算,總結(jié)出數(shù)量關(guān)系:平均數(shù)等于總數(shù)除以總份數(shù).然后就通過大量習(xí)題來鞏固這個數(shù)量關(guān)系,忽視了概念的理解和統(tǒng)計的理解.統(tǒng)計教學(xué)的重要目標(biāo)是鼓勵學(xué)生從數(shù)據(jù)中提取有效信息,體會數(shù)據(jù)中蘊涵著的信息,因此,應(yīng)該注重對數(shù)據(jù)整理、描述、分析方法的理解,而不只是單純的計算.
建議理解平均數(shù)有三個角度:算法理解、概念理解、統(tǒng)計理解.教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生再觀察分析數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在例題中的公司里大多數(shù)人的工資水平低于平均數(shù),得出結(jié)論,在一些案例中平均數(shù)并不能很好的反映總體.在平均數(shù)教學(xué)過程中,教師應(yīng)該多舉例幫助學(xué)生體會平均數(shù)的意義,而不是僅僅練習(xí)總結(jié)出來的數(shù)量關(guān)系公式.教師應(yīng)該告訴學(xué)生平均數(shù)、眾數(shù)、中位數(shù)都可以表示一組數(shù)據(jù)的平均水平,雖然平均數(shù)在生活中比較常用,但是容易受到極端數(shù)據(jù)的影響.眾數(shù)不受極端數(shù)據(jù)的影響,但可靠性比較差.中位數(shù)計算簡單,且不受極端數(shù)據(jù)的影響,但不能充分利用所有數(shù)據(jù)的信息.在具體的情況下,應(yīng)考慮用哪種數(shù)據(jù)表示平均情況更為合理。
進(jìn)行多媒體教學(xué),是教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié),探究其原因,有:學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施和教學(xué)設(shè)備比較欠缺和落后;由于統(tǒng)計和概率學(xué)科的特點,對于課件制作水平要求比較高,而教師不具備這樣的課件制作水平;一塊黑板一只粉筆的傳統(tǒng)教學(xué)方式影響著教師,還沒有形成用多媒體教學(xué)的習(xí)慣.然而《課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》指出:“把現(xiàn)代信息技術(shù)作為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和解決問題的有力工具,有效地改進(jìn)教與學(xué)的方式,使學(xué)生樂意并有可能投入到現(xiàn)實的、探索性的數(shù)學(xué)活動中去”.利用多媒體進(jìn)行概率論中的隨機(jī)事件的模擬、統(tǒng)計學(xué)中的各種統(tǒng)計圖的展示對于學(xué)生自主學(xué)習(xí)有極大裨益.多媒體展示的課件圖文并茂、豐富多彩,不僅有利于學(xué)生通過觀察、實驗、探究、猜想、驗證、推理與交流,而且也為教師節(jié)約了不少課堂時間.但是教師需要注意在多媒體教學(xué)中課件的播放速度要適宜學(xué)生進(jìn)行記錄,多媒體只是教師上課的輔助工具,切不可讓眼花繚亂的課件完全吸引學(xué)生的注意而忽視上課內(nèi)容.
在統(tǒng)計概率的教學(xué)中,大量隨機(jī)事件的發(fā)生,大量的數(shù)據(jù)處理,計算機(jī)和計算器就能幫上很大的忙.在人教版的數(shù)學(xué)教材中很好的滲透了信息技術(shù)的使用,附有計算器計算的一些使用方法,這樣學(xué)生能夠利用計算器的使用,減少計算的時間,體會到信息技術(shù)與人類生活的息息相關(guān).在計算過程中應(yīng)滲透這些計算工具的使用,使得學(xué)生學(xué)會充分利用工具,更好統(tǒng)計規(guī)律性.
1.6.1 教材內(nèi)容與城市生活聯(lián)系密切,農(nóng)村教師教學(xué)有困難
統(tǒng)計和概率與實際生活聯(lián)系緊密,比如家庭每月用水量,NBA球員身高,沙塵暴天氣次數(shù)變化等,教材的編者沒有注意到這些研究調(diào)查的對象對于農(nóng)村孩子來說是比較陌生的,教師在教學(xué)時需要改造調(diào)查的對象,使得學(xué)生易于采集信息、數(shù)據(jù)整理,進(jìn)行分析,而這又增大了農(nóng)村教師的教學(xué)難度,但若不花大力氣進(jìn)行改造,學(xué)生學(xué)起來體會不到統(tǒng)計和概率與他們自身生活的聯(lián)系,更談不上培養(yǎng)用統(tǒng)計和概率解決實際問題的意識了.教材的活動和調(diào)查內(nèi)容應(yīng)該更加大眾化,一點一滴將統(tǒng)計概率的思想和方法滲透到生活中.
1.6.2 培養(yǎng)學(xué)生動手能力方面欠缺
有研究表明:在與美國的統(tǒng)計和概率課程的比較中,很容易發(fā)現(xiàn)西方國家對于學(xué)生的實際動手能力有很高的要求,而我國學(xué)生動手能力較差,包括學(xué)生對于數(shù)據(jù)的收集,一些數(shù)學(xué)實驗的開展.
圖1 中美初中數(shù)學(xué)統(tǒng)計和概率習(xí)題在探究上的水平折線圖
從圖中可以看出,美國的數(shù)學(xué)教材在統(tǒng)計和概率上要求識記的同時,注重理解和探究,而我國在統(tǒng)計和概率的內(nèi)容上有失偏頗,比較注重識記,而不注意理解,忽視探究部分.其中識記水平的特點是機(jī)械性,缺少聯(lián)系;理解水平的特點是常規(guī)性和封閉性;探究水平的特點是非常規(guī)性,開放性和探究性.習(xí)題是例題、練習(xí)題、習(xí)題及復(fù)習(xí)題等的總稱.
紙上得來終覺淺,尤其是偏于調(diào)查探究的統(tǒng)計和概率學(xué)科上,動手探究是不可或缺的.紙上談兵學(xué)不會統(tǒng)計和概率.
教師是知識的傳播者,應(yīng)該注重知識的延伸和拓展.俗語說:活到老,學(xué)到老.教師的專業(yè)知識是教學(xué)的基礎(chǔ),只有在不斷的學(xué)習(xí)中,才能解決出現(xiàn)的新的教學(xué)問題,迎刃有余的教學(xué).
概率教學(xué)的重點是使學(xué)生掌握概率的基本思想和方法,強(qiáng)化應(yīng)用性,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的意識和能力.
現(xiàn)代信息技術(shù)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的運用已經(jīng)成為社會發(fā)展的要求了.電子表格對數(shù)據(jù)處理的功能非常強(qiáng)大;隨機(jī)思想是統(tǒng)計概率的靈魂,隨機(jī)模擬對隨機(jī)概率事件的模擬非常有效,網(wǎng)絡(luò)使數(shù)據(jù)收集變得很便捷.計算器、計算機(jī)的運用使得學(xué)生更加有效的學(xué)習(xí)統(tǒng)計和概率成為可能.
統(tǒng)計和概率在實際生活中有著廣泛的應(yīng)用.只有讓學(xué)生參與進(jìn)來,動手收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù),才能夠更深刻地體會到統(tǒng)計與概率的魅力.
[1] 中華人民共和國教育部制訂.全日制義務(wù)教育教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2001.
[2] 中華人民共和國教育部制訂.全日制義務(wù)教育教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗稿)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2003.
[3] 黃岳俊.高師《中學(xué)統(tǒng)計概率教學(xué)與研究》課程體系建構(gòu)[J].欽州學(xué)院學(xué)報,2008,(3):62-63.
[4] 裘紅明,王培,周穎嫻.美英澳三國初中統(tǒng)計概率課程對我國的啟示[J].中學(xué)數(shù)學(xué)雜志,2008,(6):1-3.