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【摘要】随着教育的不断改革,小学数学教材的内容更加明确,小学可能性的教学主要是让学生掌握收集、分析数据的能力,初步体会随机事件的可能性大小。在中小学衔接背景下,如何联系中学概率内容来思考小学可能性的易错问题,本文从中小学“可能性”内容变化及衔接问题、“可能性大小”易错问题的思考这三大方面进行探讨。
【关键词】中小学衔接;可能性;概率;数据分析
在课程标准(2011年版)的“第二学段”中提出:“通过试验、游戏等活动,感受随机现象结果发生的可能性是有大小的,能对一些简单的随机现象发生的可能性大小作出定性描述,并能进行交流。”为了体现课标的要求,在修订后教材中,人教版五年级上册第四单元《可能性》是第二学段的教学内容,也是学生真正意义接触“概率”的知识,第三学段称为“事件的概率”。
一、小学的“可能性”与中学的“概率”内容的变化
义务教育阶段对于概率的需要学习内容并不多,而数学课程标准修订前(实验稿)、后(2011版)关于内容构成的变化如下表1:
从上表可以看出:课标修订后,在第一学段中,删掉了可能性大小的学习,将原内容后移到第二学段,称为“可能性”。原五年级的内容划分到第三学段(九年级上册数学),称为“概率初步”。
二、中小学概率教学的衔接
(一)中学教材中关于概率的两个定义
1.概率的古典定义
在某次试验中:(1)基本事件的总数是有限的,假设有a种结果。
(2)每个事件发生的可能性大小是一样的。
某个事件包含其中的b种结果,那么这个事件发生的概率为,这个就是概率的古典定义。实际上,有一些随机实验结果不是等可能性的,则概率的古典定义不能适用。
2.概率的统计意义
在相同条件下,多次重复随机实验,如果随着实验资料的不断增加,某个事件的频率稳定在常数p,则称这个常数p为这个事件的概率。概率的统计意义并没有要求事件各种结果等可能性,例如,考查某个篮球动员投篮的命中率,在同样的条件,让某个运动员进行数次投篮(投篮总次数用a表示),并统计命中的次数为b,然后计算命中的频率为。如果随着运动员投篮次数的增多,频率越來越趋向于某个常数,那么这个常数就可以被当作投篮的命中率。
中学的概率教学是以上面两个概率定义为起点,然后逐渐过渡到求概率的内容,最终达成以列举法求概率和频率估计概率。而小学人教版书本中“可能性”单元知识内容如下图1:
虽然人教版五年级教材中只有三道例题,却蕴含概率教学中重要的基础点,每道例题具体教学目标不同,包括“做一做”和教材的某些习题也承载着中小衔接的重要桥梁。虽然日常教学中只要求用“一定(肯定)、不可能、可能、经常、偶尔”等词来定性描述事件发生的可能性大小,但是并不意味着只停留在感性认识上,而是让学生站在更高层次上来认识“可能性”,对“可能性”的认识和理解逐渐从定性向定量过渡,也就是为中学系统用分数描述事件发生的概率作好准备。但是,在日常教学当中,往往在“可能性”上出现一些问题,当分析好中小学教材时,也有一种恍然大悟的感觉。
三、例析小学数学“可能性”易错问题
1.等可能性与不等能性混淆
在小学关于可能性大小学习的阶段,并没有对古典概型作定义,但是在练习和课程当中有所渗透,为中学系统地学习概率的知识作铺垫。例如,下面两个例子:
例1: 现有红球、白球各2个,一次摸出2个球,两个都是同色的可能性是多少?
错解:课堂上学生基本上认为结果有:两个红球、一红一白、两个白球三种情况,出现同色的结果有两种,一共三种可能的结果,所以摸到两个都是同色的可能性是,如下图2所示:
错因与正解:上述的答案是无意间默认了每种结果的可能性是一样的,利用概率古典定义来解决问题,而上述解法中两个红球、一红一白、两个白球出现的可能性显然不均等,故导致上面的错解。从2个红球、2个白球中一次摸出2个球,会出现:(红1,红2)、(红1,白1)、(红1,白2)、(红2,白1)、(红2,白2)、(白1,白2)共6种,这些结果的出现是等可能的,所以两个都是同色的可能性为。
例2:在意大利曾经发生过这样的赌博:掷两枚骰子,以两枚骰子朝上的点数的和作为赌博的内容。从这内容可以知道:骰子六个面分别是1~6点,两枚骰子朝上的情况共6×6种可能,点数和可以是2~12,共11种,问赌注下在多少点上最有利?其实,这赌博的规则也就是五年级数学“综合与实践”的《掷一掷》一课的内容。在日常教学中,许多老师会根据教材的内容(如下图3、4),进行类似这样的设计:
从上面设计可以看出:学生根据骰子的特点,肯定知道两个点数之和只会出现:{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}共11种结果,且无意识默认了每种结果出现的可能性是相等的,同时认为自己有{2,3,4,10,11,12}6种结果可以赢,而老师只有5种结果可以赢,学生赢的可能性比老师大。但是从下表2来看,和是5,6,7,8,9出现的算式次数共有24次(黄色部分),而和是2,3,4,10,11,12出现的次数只有12次(绿色部分),显然和是5,6,7,8,9出现的可能性要大得多,老师赢的可能性较大。
从数学本质来看,和是{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}这里每种结果出现的可能性是不完全相等,属于不等可能事件,不能随意概括去解决问题。需要说明的是,在小学阶段里,大部分所涉及的随机事件都是等可能性的,所以并不用向学生介绍等可能性的问题,但是为了更好实现中小学可能性知识的衔接,我们在备课时要有所积累,应该对统计与概念领域有整体的把握,让学生更好适应当代下中小学衔接的学习。
2.可能性与频率的混同 从中学角度来看,概率与频率是密切相关的,大量重复实验的时候,频率会稳定在概率,所以做的实验次数比较多的时候,我们会用频率去估计概率。而在小学中,也会出现一些可能性与频率混同的情况,也会让学生糊涂。
例如,人教版五年级数学上册第四单元“可能性”其中的一道“做一做”(如下图5)。题目是一个掷硬币的游戏,教材目的想先通过增加试验的次数,尽量使实验结果接近理论概率,使学生初步感受事件发生的等可能性。
但在日常教学中,老师经常这样处理:掷一枚均匀的硬币,然后提问学生:会出现哪些结果?学生当然知道:会出现正面、反面两种情况。接着,老师会追问:出现正面或反面的可能性是多少?那么根据师生共同分析得到每种面出现的可能性都是,然后再让学生通过实验去验证这个结果。但是,这个是通过概率的定义得到的,而不是通过掷硬币的试验得到的。事实上,学生做了很多次试验也得不到,包括许多的著名数学家做了很多次实验也得不到这个结果,这样反而让学生更加困惑,这也就是“数据随机”的魅力所在。因为学生已经通过分析推理得到正面朝上的概率,他们产生不了做实验的需求,所以无法感受课程标准中提出的这种魅力所在。因此,对于现在的教学现状,我们更愿意看到:用实验和数据来说话,可让学生经过多次掷硬币,计算出现正面的次數,然后计算频率,用频率来估计一下出现正面的可能性大小,如果这个可能性趋向于,就可以推断这个硬币大概是均匀的,这是数据分析观念的思想的体现。
总之,对于“可能性大小”的思考离不开数据的统计与分析,我们要不断研究,站在知识链的高点处,理清知识的纵横向联系,整体把握好可能性的中小联系,这样才能彰显概率论的魅力。
参考文献:
[1]教育部.义务教育数学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012:2-6.
[2]刘圣良.小学数学“可能性”教材分析与实践思考[J].黑龙江教育:小学教学案例与研究,2016(1):69-71.
[3]曹培英.小学数学“统计与概率”教学研究(一)[J].小学数学教育,2019(5):4-8.
[4]人民教育出版社,课程教材研究所,小学数学课程教材研究开发中心.数学教师用书五年级上册[M].人民教育出版社:北京,2014:100.
【关键词】中小学衔接;可能性;概率;数据分析
在课程标准(2011年版)的“第二学段”中提出:“通过试验、游戏等活动,感受随机现象结果发生的可能性是有大小的,能对一些简单的随机现象发生的可能性大小作出定性描述,并能进行交流。”为了体现课标的要求,在修订后教材中,人教版五年级上册第四单元《可能性》是第二学段的教学内容,也是学生真正意义接触“概率”的知识,第三学段称为“事件的概率”。
一、小学的“可能性”与中学的“概率”内容的变化
义务教育阶段对于概率的需要学习内容并不多,而数学课程标准修订前(实验稿)、后(2011版)关于内容构成的变化如下表1:
从上表可以看出:课标修订后,在第一学段中,删掉了可能性大小的学习,将原内容后移到第二学段,称为“可能性”。原五年级的内容划分到第三学段(九年级上册数学),称为“概率初步”。
二、中小学概率教学的衔接
(一)中学教材中关于概率的两个定义
1.概率的古典定义
在某次试验中:(1)基本事件的总数是有限的,假设有a种结果。
(2)每个事件发生的可能性大小是一样的。
某个事件包含其中的b种结果,那么这个事件发生的概率为,这个就是概率的古典定义。实际上,有一些随机实验结果不是等可能性的,则概率的古典定义不能适用。
2.概率的统计意义
在相同条件下,多次重复随机实验,如果随着实验资料的不断增加,某个事件的频率稳定在常数p,则称这个常数p为这个事件的概率。概率的统计意义并没有要求事件各种结果等可能性,例如,考查某个篮球动员投篮的命中率,在同样的条件,让某个运动员进行数次投篮(投篮总次数用a表示),并统计命中的次数为b,然后计算命中的频率为。如果随着运动员投篮次数的增多,频率越來越趋向于某个常数,那么这个常数就可以被当作投篮的命中率。
中学的概率教学是以上面两个概率定义为起点,然后逐渐过渡到求概率的内容,最终达成以列举法求概率和频率估计概率。而小学人教版书本中“可能性”单元知识内容如下图1:
虽然人教版五年级教材中只有三道例题,却蕴含概率教学中重要的基础点,每道例题具体教学目标不同,包括“做一做”和教材的某些习题也承载着中小衔接的重要桥梁。虽然日常教学中只要求用“一定(肯定)、不可能、可能、经常、偶尔”等词来定性描述事件发生的可能性大小,但是并不意味着只停留在感性认识上,而是让学生站在更高层次上来认识“可能性”,对“可能性”的认识和理解逐渐从定性向定量过渡,也就是为中学系统用分数描述事件发生的概率作好准备。但是,在日常教学当中,往往在“可能性”上出现一些问题,当分析好中小学教材时,也有一种恍然大悟的感觉。
三、例析小学数学“可能性”易错问题
1.等可能性与不等能性混淆
在小学关于可能性大小学习的阶段,并没有对古典概型作定义,但是在练习和课程当中有所渗透,为中学系统地学习概率的知识作铺垫。例如,下面两个例子:
例1: 现有红球、白球各2个,一次摸出2个球,两个都是同色的可能性是多少?
错解:课堂上学生基本上认为结果有:两个红球、一红一白、两个白球三种情况,出现同色的结果有两种,一共三种可能的结果,所以摸到两个都是同色的可能性是,如下图2所示:
错因与正解:上述的答案是无意间默认了每种结果的可能性是一样的,利用概率古典定义来解决问题,而上述解法中两个红球、一红一白、两个白球出现的可能性显然不均等,故导致上面的错解。从2个红球、2个白球中一次摸出2个球,会出现:(红1,红2)、(红1,白1)、(红1,白2)、(红2,白1)、(红2,白2)、(白1,白2)共6种,这些结果的出现是等可能的,所以两个都是同色的可能性为。
例2:在意大利曾经发生过这样的赌博:掷两枚骰子,以两枚骰子朝上的点数的和作为赌博的内容。从这内容可以知道:骰子六个面分别是1~6点,两枚骰子朝上的情况共6×6种可能,点数和可以是2~12,共11种,问赌注下在多少点上最有利?其实,这赌博的规则也就是五年级数学“综合与实践”的《掷一掷》一课的内容。在日常教学中,许多老师会根据教材的内容(如下图3、4),进行类似这样的设计:
从上面设计可以看出:学生根据骰子的特点,肯定知道两个点数之和只会出现:{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}共11种结果,且无意识默认了每种结果出现的可能性是相等的,同时认为自己有{2,3,4,10,11,12}6种结果可以赢,而老师只有5种结果可以赢,学生赢的可能性比老师大。但是从下表2来看,和是5,6,7,8,9出现的算式次数共有24次(黄色部分),而和是2,3,4,10,11,12出现的次数只有12次(绿色部分),显然和是5,6,7,8,9出现的可能性要大得多,老师赢的可能性较大。
从数学本质来看,和是{2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12}这里每种结果出现的可能性是不完全相等,属于不等可能事件,不能随意概括去解决问题。需要说明的是,在小学阶段里,大部分所涉及的随机事件都是等可能性的,所以并不用向学生介绍等可能性的问题,但是为了更好实现中小学可能性知识的衔接,我们在备课时要有所积累,应该对统计与概念领域有整体的把握,让学生更好适应当代下中小学衔接的学习。
2.可能性与频率的混同 从中学角度来看,概率与频率是密切相关的,大量重复实验的时候,频率会稳定在概率,所以做的实验次数比较多的时候,我们会用频率去估计概率。而在小学中,也会出现一些可能性与频率混同的情况,也会让学生糊涂。
例如,人教版五年级数学上册第四单元“可能性”其中的一道“做一做”(如下图5)。题目是一个掷硬币的游戏,教材目的想先通过增加试验的次数,尽量使实验结果接近理论概率,使学生初步感受事件发生的等可能性。
但在日常教学中,老师经常这样处理:掷一枚均匀的硬币,然后提问学生:会出现哪些结果?学生当然知道:会出现正面、反面两种情况。接着,老师会追问:出现正面或反面的可能性是多少?那么根据师生共同分析得到每种面出现的可能性都是,然后再让学生通过实验去验证这个结果。但是,这个是通过概率的定义得到的,而不是通过掷硬币的试验得到的。事实上,学生做了很多次试验也得不到,包括许多的著名数学家做了很多次实验也得不到这个结果,这样反而让学生更加困惑,这也就是“数据随机”的魅力所在。因为学生已经通过分析推理得到正面朝上的概率,他们产生不了做实验的需求,所以无法感受课程标准中提出的这种魅力所在。因此,对于现在的教学现状,我们更愿意看到:用实验和数据来说话,可让学生经过多次掷硬币,计算出现正面的次數,然后计算频率,用频率来估计一下出现正面的可能性大小,如果这个可能性趋向于,就可以推断这个硬币大概是均匀的,这是数据分析观念的思想的体现。
总之,对于“可能性大小”的思考离不开数据的统计与分析,我们要不断研究,站在知识链的高点处,理清知识的纵横向联系,整体把握好可能性的中小联系,这样才能彰显概率论的魅力。
参考文献:
[1]教育部.义务教育数学课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012:2-6.
[2]刘圣良.小学数学“可能性”教材分析与实践思考[J].黑龙江教育:小学教学案例与研究,2016(1):69-71.
[3]曹培英.小学数学“统计与概率”教学研究(一)[J].小学数学教育,2019(5):4-8.
[4]人民教育出版社,课程教材研究所,小学数学课程教材研究开发中心.数学教师用书五年级上册[M].人民教育出版社:北京,2014:100.