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統(tǒng)計(jì)概率與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)
《全日制義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)驗(yàn)稿)中較大幅度地增加了“統(tǒng)計(jì)與概率”的內(nèi)容。因?yàn)樵谛畔⑸鐣?huì)，收集、整理、描述、展示和解釋數(shù)據(jù)，根據(jù)情報(bào)作出決定和預(yù)測(cè)，已成為公民日益重要的技能。因此小學(xué)數(shù)學(xué)加入這部分內(nèi)容是完全必要的，本文將探討的問題是小學(xué)教師應(yīng)明確哪些基本概念，使教學(xué)既具有科學(xué)性同時(shí)又符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)；如何使學(xué)生在形成和解決現(xiàn)實(shí)世界問題的過程中，發(fā)展統(tǒng)計(jì)意識(shí)、發(fā)展用統(tǒng)計(jì)的方法解釋數(shù)據(jù)、表達(dá)及交流信息的能力，以及用多種方式來收集、整理和展示他們的思考的能力；統(tǒng)計(jì)與概率與小學(xué)其它部分的內(nèi)容是如何聯(lián)系的。
一、基本概念
1．描述統(tǒng)計(jì)。
通過調(diào)查、試驗(yàn)獲得大量數(shù)據(jù)，用歸組、制表、繪圖等統(tǒng)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行歸納、整理，以直觀形象的形式反映其分布特征的方法，如：小學(xué)數(shù)學(xué)中的制表、條形統(tǒng)計(jì)圖、折線統(tǒng)計(jì)圖、扇形統(tǒng)計(jì)圖等都是描述統(tǒng)計(jì)。另外計(jì)算集中量所反映的一組數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)，如算術(shù)平均數(shù)、中位數(shù)、總數(shù)、加權(quán)算術(shù)平均數(shù)等，也屬于描述統(tǒng)計(jì)的范圍。其目的是將大量零散的、雜亂無序的數(shù)字資料進(jìn)行整理、歸納、簡(jiǎn)縮、概括，使事物的全貌及其分布特征清晰、明確地顯現(xiàn)出來。
2．概率的統(tǒng)計(jì)定義。
人們?cè)趻仈S一枚硬幣時(shí)，究竟會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果事先是不能確定的，但是當(dāng)我們?cè)谙嗤臈l件下，大量重復(fù)地拋擲同一枚均勻硬幣時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)“出現(xiàn)正面”或“出現(xiàn)反面”的次數(shù)大約各占總拋擲次數(shù)的：左右。這里的“大量重復(fù)”是指多少次呢?歷史上不少統(tǒng)計(jì)學(xué)家，例如皮爾遜等人作過成千上萬次拋擲硬幣的試驗(yàn)，其試驗(yàn)記錄如下：
可以看出，隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，出現(xiàn)正面的頻率波動(dòng)越來越小，頻率在0．5這個(gè)定值附近擺動(dòng)的性質(zhì)是出現(xiàn)正面這一現(xiàn)象的內(nèi)在必然性規(guī)律的表現(xiàn)，0．5恰恰就是刻畫出現(xiàn)正面可能性大小的數(shù)值，0．5就是拋擲硬幣時(shí)出現(xiàn)正面的概率。這就是概率統(tǒng)計(jì)定義的思想，這一思想也給出了在實(shí)際問題中估算概率的近似值的方法，當(dāng)試驗(yàn)次數(shù)足夠大時(shí)，可將頻率作為概率的近似值。
例如100粒種子平均來說大約有90粒種子發(fā)芽，則我們說種子的發(fā)芽率為90％；
某類產(chǎn)品平均每1000件產(chǎn)品中大約有10件廢品，則我們說該產(chǎn)品的廢品率為1％。在小學(xué)數(shù)學(xué)中用概率的統(tǒng)計(jì)定義，一般求得的是概率的近似值，特別是次數(shù)不夠大時(shí)，這個(gè)概率的近似值存在著一定的誤差。例如：某地區(qū)30年來的10月6日的天氣記錄里有25次是秋高氣爽、晴空萬里，問下一年的10月6日是晴天的概率是多少?
因?yàn)榍?0年出現(xiàn)晴天的頻率為0．83，所以概率大約是0．83。
3．概率的古典定義。
對(duì)某一類特殊的試驗(yàn)，還可以從另一個(gè)角度求它的概率。拋擲一枚硬幣時(shí)，試驗(yàn)的結(jié)果有2種：出現(xiàn)正面、出現(xiàn)反面；由于硬幣是均勻的，通過直觀分析可以看出出現(xiàn)正面和反面的可能性相同，都是。進(jìn)一步研究：
某試驗(yàn)具有以下性質(zhì)
(1)試驗(yàn)的結(jié)果是有限個(gè)(n個(gè))
(2)每個(gè)結(jié)果出現(xiàn)的可能性是相同的 (硬幣、骰子是均勻的，拋擲時(shí)出現(xiàn)每一面的可能性都相同)
如果事件A是由上述n個(gè)結(jié)果中的m個(gè)組成，則稱事件A發(fā)生的概率為m／n。
例：擲一顆均勻的骰子，求出現(xiàn)2點(diǎn)的概率。
由于這個(gè)試驗(yàn)滿足概率的古典定義的兩個(gè)條件，且n=6，m=1，∴出現(xiàn)2點(diǎn)的概率是。
又：求出現(xiàn)偶數(shù)點(diǎn)的概率?出現(xiàn)偶數(shù)點(diǎn)這一事件包含3個(gè)結(jié)果，2點(diǎn)、 4點(diǎn)、6點(diǎn)。m=3
出現(xiàn)偶數(shù)點(diǎn)的概率是，即。
概率的古典定義不用大量地去試驗(yàn)，只要試驗(yàn)的結(jié)果為等可能的有限個(gè)的情況，通過分析找出m、n，其概率就可以求出了，其優(yōu)點(diǎn)是便于計(jì)算，但概率的古典定義不如概率的統(tǒng)計(jì)定義適用面廣，如拋擲一個(gè)酒瓶蓋子時(shí)，就不滿足出現(xiàn)每一面的可能性都相同的條件，因此出現(xiàn)正面的概率就不能用概率的古典定義去求，而要用統(tǒng)計(jì)定義去近似地求它的概率。
在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中，根據(jù)小學(xué)生的認(rèn)知水平，應(yīng)避免學(xué)習(xí)過多或艱深的術(shù)語，從小學(xué)低年級(jí)開始應(yīng)該非形式地介紹概率思想，而非嚴(yán)格的定義、單純的計(jì)算，因此，在小學(xué)經(jīng)常用“可能性”來代替“概率”這個(gè)概念。但作為教師應(yīng)該懂得它的意義，否則就會(huì)出笑話。有的教師讓學(xué)生在課上做 20次拋擲硬幣的試驗(yàn)，希望學(xué)生能得到出現(xiàn)正面的可能性是，因?yàn)閽仈S的次數(shù)少，所以要得出10次正面，是很難做到的，概率的統(tǒng)計(jì)定義一般得出的是概率的近似值。
二、在學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)與概率的過程中發(fā)展學(xué)生的能力
統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容是用數(shù)字描述和解釋我們周圍的世界，應(yīng)結(jié)合學(xué)生生活的實(shí)際，如：可以設(shè)計(jì)成一個(gè)活動(dòng)，使學(xué)生主動(dòng)地投入其中；提出關(guān)鍵的問題；搜集和整理數(shù)據(jù)；應(yīng)用圖表來表示數(shù)據(jù)；分析數(shù)據(jù)；作出推測(cè)，并用一種別人信服的方式交流信息。同時(shí)體會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的收集、處理會(huì)獲得某些新的信息。
例如：組織一次班會(huì)活動(dòng)，目的是增進(jìn)同學(xué)之間的互相了解和交流。首先讓學(xué)生們自己選題，希望了解哪些信息：“同學(xué)們每天怎么來上學(xué)?”；“每個(gè)月都有多少同學(xué)過生日?”；“同學(xué)們喜歡讀哪類圖書?”；“同學(xué)們的愛好是什么?”；“我們最喜愛的運(yùn)動(dòng)”；“我們最喜愛的動(dòng)物”…然后學(xué)生們分組去調(diào)查收集數(shù)據(jù)，用表格歸納整理，并且制成各種統(tǒng)計(jì)圖：如：
從統(tǒng)計(jì)圖可以知道，喜歡動(dòng)物故事的同學(xué)最多，根據(jù)這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，班里可以組織一個(gè)動(dòng)物研究會(huì)，辦一個(gè)動(dòng)物圖片展覽，到野生動(dòng)物園去參觀等。全班同學(xué)還可以把各種圖表制成墻報(bào)、手抄報(bào)把自己的班級(jí)介紹給全校其他同學(xué)等。
三、統(tǒng)計(jì)、概率與小學(xué)其它內(nèi)容的聯(lián)系
例1
上面各圖中表示黑色區(qū)域的分?jǐn)?shù)分別為；；；，小學(xué)生即使沒有學(xué)習(xí)幾何圖形的概念也可以通過分?jǐn)?shù)的意義知道2號(hào)黑色區(qū)域最容易投中，因?yàn)楦鶕?jù)分?jǐn)?shù)的意義它占總面積的比最大，為。
例2
從紅球所占的比例來看，1號(hào)袋為； 2號(hào)袋為；3號(hào)袋為擊，因此相比之下，1號(hào)袋最容易抽出紅球。
例3下面是用扇形統(tǒng)計(jì)圖統(tǒng)計(jì)的資料
對(duì)小學(xué)生來講，扇形統(tǒng)計(jì)圖的難點(diǎn)在于不同的圓心角所代表的部分的百分?jǐn)?shù)表示及百分?jǐn)?shù)表示的圓心角的度數(shù)，而對(duì)于—上面圖中有特殊圓心角時(shí)，可避開圓心角，用分?jǐn)?shù)、百分?jǐn)?shù)的意義得出喜歡英語課的，科學(xué)課的，數(shù)學(xué)課的；參加球類興趣小組的有50％；參加樂隊(duì)的18％。
從上面的例子可以看出，統(tǒng)計(jì)與概率可以為發(fā)展和運(yùn)用比、分?jǐn)?shù)、百分?jǐn)?shù)和小數(shù)這些概念提供背景。因此我們可以用建構(gòu)的方式，建立這部分內(nèi)容與小學(xué)其它知識(shí)的聯(lián)系和建構(gòu)有意義的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而更深入、更靈活地學(xué)習(xí)。
總之，在小學(xué)，統(tǒng)計(jì)與概率的教學(xué)既要具有科學(xué)性又要符合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，同時(shí)，它還是解決問題的有力工具，它也是架起與其它內(nèi)容之間的橋梁。
