譚宏杰
摘? 要:2020年全國各地區(qū)中考“事件的概率”相關(guān)試題穩(wěn)中求新、“活”而不難,從題量、題型、思想、素養(yǎng)、深度與難度出發(fā)展開命題分析,在數(shù)學基礎、數(shù)學價值、數(shù)學素養(yǎng)的角度提出概率模塊知識點的應對復習、知識體系的完整復習,以及與其他知識同步開展的融合復習等復習建議.
關(guān)鍵詞:事件的概率;命題分析;復習建議
“概率”是初中數(shù)學四個課程內(nèi)容之一的“統(tǒng)計與概率”知識的組成模塊,主要內(nèi)容包括了解必然事件、不可能事件、隨機事件及其概率的有關(guān)概念,理解用列舉法(枚舉法、列表法和畫樹狀圖法)求簡單隨機試驗中事件的概率,利用頻率估計概率.“概率”也是歷年中考的??純?nèi)容之一. 筆者對2020年全國各地區(qū)98份中考試卷進行整理、剖析、歸納,對其中“事件的概率”試題的命題分析如下.
一、考查內(nèi)容分析
2020年中考數(shù)學“事件的概率”命題以《義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)》(以下簡稱《標準》)為依據(jù),其對“事件的概率”教學與考查的要求是:(1)能通過列表、畫樹狀圖等方法列出簡單隨機事件所有可能的結(jié)果,以及指定事件發(fā)生的所有可能結(jié)果,了解事件的概率;(2)知道通過大量地重復試驗,可以用頻率來估計概率. 整理的98份中考試卷都是嚴格按照《標準》要求進行命題的.
1. 考查的題量與題型
2020年全國大部分地區(qū)的中考試卷對概率的考查題量一般是1道題(76份試卷)或2道題(16份試卷),但也存在如廣東卷、江蘇南京卷、山東聊城卷、山東淄博卷、四川宜賓卷、浙江嘉興卷中將統(tǒng)計與概率作為一個整體考查,命制了統(tǒng)計部分的試題,沒有單獨考查概率的情況.
整理的98份中考試卷中共有108道概率相關(guān)的試題,其在各份試卷中分布較廣,在選擇題、填空題與解答題中均有涉及. 其中,解答題占比最大,接近半數(shù);純概率知識的試題和概率與其他知識復合的試題各占一半,客觀題中仍是純概率知識題占據(jù)主流,而解答題除了河北卷第25題外,都是由概率與統(tǒng)計知識復合而成.
2. 考查的知識與思想
在知識層面,以判斷命題的形式考查學生對隨機事件的認識,對必然事件、不可能事件及其概率的理解;以主觀題考查利用試驗的頻率估計事件發(fā)生的概率;以選擇題、填空題或解答題的形式考查列表或畫樹狀圖求隨機事件的概率.
在思想層面,以“摸球”過程中“放回”與“不放回”為基本數(shù)學模型,考查學生的建模思想和分類討論思想;以概率的古典定義公式[PA=mn](其中,[PA]為簡單隨機事件[A]的概率,n為列出所有可能的結(jié)果,m為指定事件發(fā)生的所有可能結(jié)果)考查學生的化歸思想.
3. 考查的深度與難度
《標準》雖然沒有明確說明“事件的概率”教學要求是“了解”“理解”還是“應用”,但從表述中可知概率的概念是“了解”層面,頻率估計概率是“理解”層面,求簡單隨機事件的概率是“應用”層面. 從考查的概率知識來看,試題對概率知識命題判斷、一次試驗概率、二次試驗概率、頻率估計概率分別以不同的數(shù)學或生活情境進行考查,考查的深度適中,沒有涉及偏、難、怪題,但難度有所差異,差異的根源在于試題中復合的其他知識的考查難度不同.
二、命題思路分析
從“事件的概率”考查的內(nèi)容分析,我們可以初步揣度命題者的命題思路:(1)命題者開始衡量統(tǒng)計知識和概率知識哪個現(xiàn)實價值更大,是否必須考查概率知識;(2)從概率知識的內(nèi)涵及應用角度看,概率依舊是初中數(shù)學知識體系中的重要內(nèi)容,是承接初中學業(yè)水平檢測及高中選拔考試良好的知識載體,同時也是拓展、復合其他知識的良好命題載體;(3)概率知識能很好地反映學生的數(shù)感、符號意識、數(shù)據(jù)分析觀念、運算能力、推理能力、模型思想、應用意識、創(chuàng)新意識;(4)概率知識的考查可以基于社會熱點、時事問題等現(xiàn)實生活情境,能有效引導教師在日常教學中踐行“立德樹人”的教育根本任務.
1. 立足基礎常規(guī),重視“四基”經(jīng)驗
《標準》對概率內(nèi)容的要求處于初級水平,教學重點在于概率意義的理解和隨機觀念的培養(yǎng). 命題過程中會把握重點和控制難度,不會在概率的深層次理解和應用上做文章,也不會在繁難的計算上做要求,試題中的試驗結(jié)果有限且數(shù)量不多,能通過列舉法(枚舉法、列表法或畫樹狀圖法)或用頻率估計概率能求出事件的概率. 根據(jù)試題中給出的條件,學生能快速從試題中抽取信息,對號入座相關(guān)的初中數(shù)學概率模型,如放回型或不放回型,進而通過熟悉的解決事件的概率方法解答試題. 例如,黑龍江齊齊哈爾卷第4題考查了一次試驗、直接應用概率的古典定義公式[PA=mn.]
例1 (黑龍江·齊齊哈爾卷)一個質(zhì)地均勻的小正方體,六個面分別標有數(shù)字“1”“2”“3”“4”“5”“6”,擲小正方體后,觀察朝上一面的數(shù)字出現(xiàn)偶數(shù)的概率是(? ? ).
(A)[12]? (B)[13] ? (C)[14]? (D)[23]
又如,湖南衡陽卷第20題第(2)小題考查了二次試驗、通過列表法或畫樹狀圖,最后使用概率的古典定義公式求解.
例2 (湖南·衡陽卷)一個不透明的盒子里裝有除顏色外其余均相同的2個黑球和n個白球,攪勻后從盒子里隨機摸出一個球,摸到白球的概率為[13.]
(1)求n的值;
(2)所有球放入盒中,攪勻后隨機從中摸出1個球,放回攪勻,再隨機摸出第2個球,求兩次摸球摸到一個白球和一個黑球的概率.試用畫樹狀圖或列表的方法進行說明.
個別試題考查了“事件的概率”相關(guān)基礎知識、基本技能、基本思想方法、基本活動經(jīng)驗中最質(zhì)樸、最本源的內(nèi)容. 例如,湖南衡陽卷第20題第(1)小題和黑龍江綏化卷第8題,考查學生對概率的古典定義公式中每個變量的理解及應用.
例3 (黑龍江·綏化卷)在一個不透明的袋子中裝有黑球[m]個、白球[n]個、紅球3個,除顏色外無其他差別,任意摸出一個球是紅球的概率是(? ? ).
(A)[3m+n] (B)[3m+n+3]
(C)[m+nm+n+3] (D)[m+n3]
內(nèi)蒙古通遼卷第21題考查三次試驗概率情況,是對二次試驗概率的深刻理解與拓展應用.
例4 (內(nèi)蒙古·通遼卷)甲口袋中裝有2個相同小球,它們分別寫有數(shù)字1,2;乙口袋中裝有3個相同小球,它們分別寫有數(shù)字3,4,5;丙口袋中裝有2個相同小球,它們分別寫有數(shù)字6,7.從三個口袋各隨機取出1個小球.用畫樹狀圖或列表法求:
(1)取出的3個小球上恰好有一個偶數(shù)的概率;
(2)取出的3個小球上全是奇數(shù)的概率.
2020年全國各地區(qū)中考“事件的概率”試題中很多是以上述典型常規(guī)概率試題為命題方向,由于概率知識對學生應用能力要求不高,是定位給大部分學生“摘到果子”之所在. 在今后的中考相關(guān)試題中,這一趨勢應該仍會保持.
2. 凝練生活氣息,體現(xiàn)數(shù)學價值
人教版《義務教育教科書·數(shù)學》九年級上冊第二十五章“概率初步”的教學建議為“概率與現(xiàn)實生活的聯(lián)系非常緊密,這一領(lǐng)域的內(nèi)容對學生來說應該是充滿趣味性和吸引力的……選擇典型的、學生感興趣的和富有時代氣息的現(xiàn)實問題作為例子,在解決這些實際問題的過程中學習計算概率的方法、理解概率的意義”.
很多試題素材來源于生活,在看似平凡的問題中體現(xiàn)概率最基本的知識原理和思想方法,培養(yǎng)學生用數(shù)學眼光觀察世界、理解世界,解決生活中的實際問題. 例如,廣西玉林卷第16題考查紅綠燈時車輛通行的隨機事件及其某一事件發(fā)生的可能性.
例5 (廣西·玉林卷)經(jīng)過人民中路十字路口紅綠燈處的兩輛汽車,可能直行,也可能向左轉(zhuǎn),如果這兩種可能性大小相同,則至少有一輛向左轉(zhuǎn)的概率是 ? ? ? ? .
又如,湖北恩施卷第6題以選粽子為背景命制試題,體現(xiàn)了濃濃的生活氣息.
例6 (湖北·恩施卷)“彩縷碧筠粽,香粳白玉團”.端午佳節(jié),小明媽媽準備了豆沙粽2個、紅棗粽4個、臘肉粽3個、白米粽2個,其中豆沙粽和紅棗粽是甜粽.小明任意選取一個,選到甜粽的概率是(? ? ).
(A)[211]? (B)[411]? (C)[511]? (D)[611]
在調(diào)查的98份2020年全國各地區(qū)中考試題中,有11道“事件的概率”試題以“新冠肺炎疫情”這一熱點問題作為情境展開命題,如江蘇徐州卷第21題.
例7 (江蘇·徐州卷)小紅的爸爸積極參加社區(qū)抗疫志愿服務工作.根據(jù)社區(qū)的安排,志愿者被隨機分到A組(體溫檢測)、B組(便民代購)、C組(環(huán)境消殺).
(1)小紅的爸爸被分到B組的概率是 ? ? ;
(2)某中學王老師也參加了該社區(qū)的志愿者隊伍,他和小紅爸爸被分到同一組的概率是多少?(試用畫樹狀圖或列表的方法寫出分析過程.)
此題除了一次試驗和二次試驗求概率這一知識性考查外,還有在知識外的命制目的,即讓學生銘記我國抗擊“新冠肺炎疫情”的艱辛,以及對志愿者在抗疫期間的付出的認可,傳遞著一心為公、有所擔當?shù)牡掠?,這是初中數(shù)學學科德育的呈現(xiàn)方式之一. 同時也向初中數(shù)學教師傳遞了“數(shù)學教學”向“數(shù)學教育”轉(zhuǎn)化的要求,提醒教師在教學概率知識時要注重選取與生活密切聯(lián)系的素材.
3. 知識復合考查,凸顯學科素養(yǎng)
在近幾年的中考中,將統(tǒng)計與概率知識復合在同一道試題中進行考查成為常態(tài),嚴格來說是概率借助統(tǒng)計考查試題的現(xiàn)實情境,是對統(tǒng)計知識考查結(jié)果的拓展,是相對比較松散的知識復合考查. 這種考查方式在2020年中考中仍然普遍存在,知識復合概率將是未來中考考查的重點方向之一.
知識復合概率考查的試題根據(jù)知識復合程度分三種類型.
第一種:涇渭分明型,即概率知識和其他知識涇渭分明,可以先完成其他知識再根據(jù)結(jié)果完成概率的內(nèi)容. 例如,內(nèi)蒙古通遼卷第10題先讓學生根據(jù)無理數(shù)概念、因式分解、正方體的性質(zhì)、扇形弧長及面積公式判斷命題的正確與否,再通過概率公式求出最后結(jié)果,兩者雖有正確解題的相互支撐,但又在解題過程中相對獨立.
例8 (內(nèi)蒙古·通遼卷)從下列命題中,隨機抽取一個是真命題的概率是(? ? ).
(1)無理數(shù)都是無限小數(shù);
(2)因式分解[ax2-a=ax+1x-1;]
(3)棱長是1 cm的正方體的表面展開圖的周長一定是14 cm;
(4)弧長是20π cm,面積是240π cm2的扇形的圓心角是120°.
(A)[14]? (B)[12]? (C)[34]? (D)1
第二種:知識融合型,即從概率角度入手必須使用其他知識解題,從其他知識角度入手也是概率解題的必要步驟,特別是面積類求概率的試題. 例如,湖北隨州卷第14題.
例9 (湖北·隨州卷)如圖1,△ABC中,點D,E,F(xiàn)分別為AB,AC,BC的中點,點P,M,N分別為DE,DF,EF的中點,若隨機向△ABC內(nèi)投一粒米,則米粒落在圖中陰影部分的概率為 ? ? ?.
第三種:綠葉參與型,即當完成其他知識的考查后,試題的概率結(jié)果已經(jīng)顯而易見了. 例如,山東濱州卷第17題.
例10 (山東·濱州卷)現(xiàn)有下列長度的五根木棒:3,5,8,10,13,從中任取三根,可以組成三角形的概率為 ? ? ? .
隨著知識復合考查概率的試題增多,概率試題將出現(xiàn)“新”的命題趨勢. 此“新”更多的是指概率題將復合不同的知識及知識要點,實現(xiàn)對學生綜合能力和學科素養(yǎng)的考查.
三、復習教學建議
根據(jù)穩(wěn)中求新的“事件的概率”知識模塊命題思想,復習的教學思想應該遵循常規(guī)基礎復習為主、適度前瞻滾動、動態(tài)分層提升的策略.
1. 檢測選拔的目標背景下,概率模塊應對復習
為實現(xiàn)初中學業(yè)水平檢測和高中入學選拔的雙重目標,讓學生“做對題”是考試最“社會化”的要求. 在此背景下,要從歷年中考試題中“事件的概率”及其趨勢所考查的題型、難度入手,依標據(jù)本,選取難度適當?shù)念}目,分門別類進行系統(tǒng)訓練與鞏固,應對中考常規(guī)試題展開復習. 筆者在“事件的概率”專題復習中常以一個題干(摸球模型)將初中階段需要掌握的概率知識命題判斷、一次試驗概率典型題、二次試驗概率典型題、使用頻率估計概率、三次試驗概率典型題、概率應用能力題整合在一起復習(詳見下文模擬套題).
2. 思維素養(yǎng)的考查背景下,概率模塊完整復習
“事件的概率”知識模塊命題將考查基礎知識、基本能力、基本素養(yǎng),側(cè)重數(shù)學思維、實踐應用、創(chuàng)新融合,兼顧知識的“生長點”和“延伸點”.
在思維素養(yǎng)的考查背景下,對概率模塊的復習需要有完整的初中數(shù)學概率知識框架(如圖2),對框架中的數(shù)學知識、數(shù)學思想與數(shù)學方法要做到胸有成竹.
3.“活”而不難的命題背景下,概率模塊融合復習
“事件的概率”中考試題以常規(guī)考查為主,同時也存在創(chuàng)新命題,集中在試題的情境及復合其他基礎知識. 因此,對概率的復習不必過于刻板和集中,可以采取“cháng”備考復習策略——拉“長”概率部分備考復習時長;“?!本毾嚓P(guān)難點、易錯題型,在其他知識模塊的備考復習過程中融合概率知識的復習. 概率模塊與其他知識模塊進行融合復習的設計,有助于實現(xiàn)復習過程中知識間的咬合、滾動與不斷夯實鞏固.
4.“培養(yǎng)人”的教育背景下,善于命題指引復習
2019年3月18日,習近平主持召開學校思想政治理論課教師座談會并發(fā)表重要講話,最根本的是要全面貫徹黨的教育方針,解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這個根本問題. 正如《標準》的要求,數(shù)學教育既要使學生掌握現(xiàn)代生活和學習中所需要的數(shù)學知識與技能,更要發(fā)揮數(shù)學在培養(yǎng)人的理性思維和創(chuàng)新能力方面不可替代的作用. 中考試題是引導教師“教”與學生“學”的指揮棒,教師應該與時俱進,提升自身的命題能力,緊握這根指揮棒,實現(xiàn)知識技能、數(shù)學思考、問題解決和情感態(tài)度的教學總體目標.
四、模擬題欣賞
筆者編制了一組“模擬套題”,是以“不放回摸球模型”為背景,圍繞《標準》要求命制的符合“了解概率概念、理解頻率表示概率、應用樹狀圖或列表解決概率問題”的基礎題目,能夠讓學生更好地感受隨機事件、概率內(nèi)涵及應用. 其中,問題6增加了題目情境和開放性的設計,既考查學生對概率知識的深層次認知,又能讓學生感受到概率知識的實用價值、感悟數(shù)學的思維與嚴謹. 這6個問題以適當?shù)奶荻日归_,對學生的知識及其他層面的素養(yǎng)要求有著由淺入深的考查,可以為學生不斷進步鋪設階梯,讓不同的人在數(shù)學上得到不同的發(fā)展.
題目? 在一個不透明的口袋中有四個完全相同的小球,把它們分別標號為1,2,3,4.
問題1:(概率知識命題判斷)以下說法錯誤的是(? ? ).
(A)摸出標號為6的小球是不可能事件
(B)摸出的小球標號都小于6是必然事件
(C)摸一次球,摸出標號分別為1,2,3,4的小球雖然是隨機的,但可能性是不一樣的
(D)摸出標號為5的小球的概率是0
參考答案:C.
問題2:(一次試驗概率典型題)若隨機摸出一個小球,則摸出標號為3的概率是(? ? ).
(A)[14]? ?(B)[13]? ?(C)[12] ? (D)[34]
參考答案:A.
問題3:(二次試驗概率典型題)若隨機摸出一個小球后不放回,再隨機摸出一個小球.試用樹狀圖或列表求兩次取出小球標號的和等于5的概率.
解:依題意可得樹狀圖如圖3所示.
[7][開始][第一次][第二次][和][1][2][3][4][5][6][2][3][4][1][3][4][1][2][4][1][2][3] [3][4][3][5][4][5][5][6][7][圖3]
所有等可能的情況有12種,其中兩次取出的小球的標號的和等5的情況是4種,
所以[P和為5=412=13.]
問題4:(使用頻率估計概率)在口袋中再放入若干個完全相同但沒有標號的白色小球,某學習小組做摸球試驗:將球攪勻后從中任意摸出1個球,摸到白色小球打“√”,摸到標號小球打“○”,之后放回、攪勻,不斷重復這個過程,獲得數(shù)據(jù)如下表所示.
[摸球的次數(shù) 200 300 400 1 000 1 600 2 000 打“√”的頻數(shù) 72 93 130 334 532 667 打“√”的頻率 0.360 0 0.310 0 0.325 0 0.334 0 0.332 5 0.333 5 ]
估計該學習小組摸一次球,摸到白球的概率是? ? ? ? .(精確到0.01),由此估出白球的個數(shù)為? ? ?.
參考答案:0.33,2.
問題5:(三次試驗概率典型題)若隨機摸出一個小球后不放回,再隨機摸出一個小球后仍不放回,第三次隨機摸出一個小球. 試用樹狀圖或列表求三次取出小球標號的和等于6的概率.
解:依題意可得樹狀圖如圖4所示.
[開始][第一次][第二次][和][1][2][3][4][2][3][4][1][3][4][1][2][4][1][2][3] [3][4][2][4][2][3][3][4][1][4][1][3][2][4][1][4][1][2][2][3][1][3][1][2] [6][7][6][8][7][8][6][7][6][9][7][9][6][8][6][9][8][9][7][8][7][9][8][9][圖4]
所有等可能的情況有24種,其中三次取出的小球的標號的和等6的情況是6種,
所以[P和為6=624=14.]
問題6:(概率應用能力題)小明和小亮都想去觀看電影,但必須有一個人留在家里等候簽收重要快遞,于是他們設計了一個“摸球”游戲:若隨機摸出一個小球后記下標號但不放回,再隨機摸出一個小球也記下標號. 試補充完整、公平的“摸球”游戲規(guī)則,并說明其公平性.
解:游戲規(guī)則如下:第一次摸出小球標號大于第二次摸出的小球標號,則小明勝;反之,則小亮勝.
畫樹狀圖如圖5所示.
[開始][第一次][第二次][1][2][3][4][2][3][4][1][3][4][1][2][4][1][2][3] [圖5]
因為[P小明勝=P小亮勝=612=12,]
所以這樣的游戲規(guī)則公平.
參考文獻:
[1]中華人民共和國教育部制定. 義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)[M]. 北京:北京師范大學出版社,2012.