统计的“科学”与“艺术”——数据展示的三个层次

统计不仅是科学,更是艺术。而统计的艺术性很大程度上就是体现在数据的展示上。






今天就写一篇有关统计的小短文吧,其实也是早就想写的。

 1  | 统计与统计教学的核心数据



关于统计教学的要点,这里不再展开了,史宁中在两篇《课程·教材·教法》里的两篇文章其实已经说得很到位了。

统计教育价值的核心在于逐步养成尊重事实、通过数据来分析问题的习惯,培养理解和把握随机现象的能力。中小学统计课程设计、教学设计的主线应该是,体现从收集数据到统计推断的全过程,建立统计直观。————《中小学统计及其课程教学建议》(《课程·教材·教法》2005年第6期)。

义务教育阶段统计教学关键是发展他们的数据分析观念,使他们想到用数据,愿意用数据,能从数据中提取一些信息。——《“数据分析观念”的内涵及教学建议》(《课程·教材·教法》2008年第6期)

从这两段描述来看,很明显可以看出关键词是“数据”,这也是2011年版课标里把“统计观念”改成“数据分析观念”的一个重要原因。就是要突出对“数据”的重视程度。这肯定是统计教学里要着重突出的。因为对统计的权威定义就是这样的:

统计是一门收集数据、分析数据并根据数据进行推断的艺术和科学。最初与政府收集的数据有关,现在则包括了范围广泛的方法和理论。——《大英百科全书》

统计学是一门科学,它研究怎样以有效的方式收集、整理、分析带有随机性的数据,并在此基础上对所研究的问题作出统计性推断,直至对可作出的决策提供依据或建议。 ——《中国百科全书·数学卷》

再简单讲,统计其实就是收集数据、处理数据、分析数据、展示数据,以及基于数据做出推断与预测的学科。那么,我们的统计教学当然就要突出这几个方面。在课堂上必然要围绕“数据”,然后突出收集、处理、分析、展示、预测里面的一个或者几个。

不久前,有一个地方的团队赛课的内容是有关统计的,就是下面这张图,有好几个老师问我,这个内容该怎么上,似乎上不出新意。



其实我觉得,上课首先要考虑的不应该是新意,而是这个内容到底要上什么。拿到这一页内容,你能很快准确定位,这节课上的数学内容是什么吗?当然了,标题写的是统计,那么,是统计里的什么呢?

有的老师会说,这个内容我太熟悉了,条形统计图吗?小学里要学三种统计图,在表示数据的时候各有优势。其中条形统计图是能直观地看出数量并且能比较出不同数据的差异;扇形统计图能清楚地看出所占比例;而折线统计图则能更好地看出发展的趋势。

能有这样的认识当然很好,相信有这样的认识之后,上课也基本不会偏的。但是,还可以有更深的思考吗?比如,很显然,这是属于数据展示的内容,那么在数据展示的时候,可以有哪几个层次呢?


 2   | 数据展示的三个层次



数据展示的第一个层次,当然是客观准确,这也是数据展示的基本要求。

这也是这一节课教学的第一个环节,就是要能准确地读出数据,有多少种不同的天气,每种天气各有几天。然后要把读到的这个数据客观地展示出来,教材中提供了三种不同的方式:表格、圆圈图、条形图。应该说,教材提供的这三种方式是精心设计的,刚好突出了条形图的两个优点,表格是能准确读出每一种天气的数量,圆圈图是看出不同天气之间的差别,而条形图刚好是结合了两者的优点。

一般而言,老师们的教学也都是从这个角度出发,最后跟学生说明条形统计图在展示数据的时候有这样两个优点。这节课似乎只能这样了,这大概也是老师们说的没有新意的意思吧。

但,老师们可否想过,在这里展示数据的时候,学生是否有一定要突出“准确看出天数”还有“直观看出差距”这两个点的需求呢?或者说,有没有可能,有学生其实并不想从这些数据里看出这两个信息呢?那么,对于老师直接就来讲条形统计图的这两个优势,是不是有点一脸懵圈呢?也就是说,多数老师在这里其实对于数据展示的第二个层次的需求是忽视的。那么数据展示的第二个层次是什么呢?

数据展示的第二个层次是,在准确客观的基础上,要能让“数据更有效地说话”。

能让数据说话,这才是体现数据的力量的时候。比如,学生已经准确客观地表达出了这一个月的数据。是不是应该有一个讨论的大活动,即,你想让别人从你给出的数据里看到什么?经过这一环节的讨论,首先学生才能真正体会,我们展示数据的目的是要让别人看到些什么。

其次,更重要的是,要怎么让别人看到我想让他们看到的东西,是有讲究的。比如,在这个例子中,我相信讨论的多数结果就是上面提到的两点,一是要能看出各种天气分别有几天;二是哪种天气最多哪种天气最少,分别差多少。

那么,有了这样的讨论结果,再让学生来思考,那么你觉得从读者的角度,这些展示的方式,哪种方式是最容易让别人看到上面的这两点。这个时候,学生选择条形统计图就是水到渠成的。而且是从设想怎么展示再到设计展示方式一脉相承的。

中间多一个“你想让别人从这些数据里看到什么”这样的一个讨论,是不是可以让学生更能体会数据的力量?是不是可以使得这节课更有“统计味”?而且,新意是不是自然就来了?一般来说,这节课到这个层次就已经够了。

但从数据展示本身来说,其实还有第三个层次,就是让“数据更有利地替我说话”。

请注意,让数据替我说话是个比让数据说话更高的层次哦。前面大英百科全书里对统计的说法是“科学”和“艺术”。前面两个层次,都还停留在科学的阶段,而这个层次,则是艺术。现代社会,到处充斥着各种数据,怎么样在准确科学的基础上,“艺术”地展示“数据”,将会成为决定统计素养的关键要素。

比如,张奠宙先生曾经据过的一个想过90年代教科书就有的一个例子“公说公有理,婆说婆有理”:某企业有5个股东,100名工人,年底公布经营业绩,如下表所示:



完全一样的数据,股东、工会主席还有工人这三方分别是怎么展示的呢?


如图1,老板选择展示股东红利总额、工人工资总额与时间的函数关系。怎么样,这是不是业界良心?完全是可以领中国好老板奖状的。



如图2,工会主席选择股东红利增长率、工人工资总额增长率与时间的函数关系。怎么样,是不是一排和谐气象?这是你好我好大家好。



那么,工人呢?如图3,选择了股东人均红利、工人人均工资总额与时间的函数关系。怎么样,是不是万恶的资本主义老板吃人不吐骨头的形象跃然纸上?

简单讲,数据的展示有三个层次,第一个层次是准确客观,这是基本要求;第二个层次是要让“数据说话”,要思考通过这些数据,我想让别人得到什么信息,这是核心要求;第三个层次,是要让“数据替我说话”,这是艺术性要求。

所以,正如大不列颠大辞典里说的,统计不仅是科学,更是艺术。而统计的艺术性很大程度上就是体现在数据的展示上。如果明白了这一点,那么简单的一页条形统计图的内容,是不是可以上出很多好玩的“新意”来呢?



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