摘要:義務教育數(shù)學課程標準修訂的預審稿將“數(shù)據(jù)分析觀念”演化為分小學和初中兩個階段遞進培養(yǎng)的“數(shù)據(jù)意識”和“數(shù)據(jù)觀念”。數(shù)據(jù)意識指的是,面對具體問題時,知道數(shù)據(jù)的價值,形成收集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),得到數(shù)據(jù)中固有和新增的信息及規(guī)律,從而作出判斷和決策的習慣性心理傾向或心理準備狀態(tài)。在小學數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)意識,教師需要設計學生能夠理解、想要解決的真實問題,鼓勵、引導學生探究,產(chǎn)生收集和分析數(shù)據(jù)的需要,進而生成收集和分析數(shù)據(jù)的各種具體方法。
關鍵詞:數(shù)據(jù)意識;小學數(shù)學;問題驅動;統(tǒng)計知識
義務教育數(shù)學課程標準修訂的預審稿將《義務教育數(shù)學課程標準(2011年版)》提出的10個核心詞之一的“數(shù)據(jù)分析觀念”,演化為分小學和初中兩個階段遞進培養(yǎng)的數(shù)學核心素養(yǎng)“數(shù)據(jù)意識”和“數(shù)據(jù)觀念”。本文重點探討作為小學數(shù)學教學目標之一的“數(shù)據(jù)意識”及其培養(yǎng)。
一、“數(shù)據(jù)意識”的內涵
《現(xiàn)代漢語詞典(第7版)》將“數(shù)據(jù)”解釋為“進行各種統(tǒng)計、計算、科學研究或技術設計等所依據(jù)的數(shù)值”。這是從用途(去向)的角度對數(shù)據(jù)作出的解釋。從產(chǎn)生(來源)的角度看,數(shù)據(jù)是事物屬性量化,即度(測)量(包括比較武斷的賦值,比如,在計算機數(shù)學中,將電路通、斷兩種狀態(tài)分別用0、1表示)的產(chǎn)物。徐章韜,席陽.理解心理測量——從數(shù)學與物理測量出發(fā)[J].教育研究與評論(中學教育教學),2017(7):2933。因此,數(shù)據(jù)是一種信息,是事物屬性的一種表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)中蘊含著關于事物屬性的信息,它是數(shù)據(jù)的意義,也是數(shù)據(jù)的本質。周屹,李艷娟.數(shù)據(jù)庫原理及開發(fā)應用(第二版)[M].北京:清華大學出版社,2013:2。因此,通過挖掘和分析(包括各種加工處理)數(shù)據(jù),可以得到數(shù)據(jù)中固有和新增的信息及規(guī)律(知識),從而為主體的判斷和決策提供依據(jù)。
《現(xiàn)代漢語詞典(第7版)》將作為名詞的“意識”解釋為“人的頭腦對于客觀物質世界的反映,是感覺、思維等各種心理過程的總和,其中的思維是人類特有的反映現(xiàn)實的高級形式”;將作為動詞的“意識”解釋為“覺察(常跟‘到’連用)”,并將“察覺”解釋為“發(fā)覺;看出來”。進一步地,從心理學的角度看,廣義的“意識”是指反應客觀現(xiàn)實的主觀現(xiàn)象的總體,或者作為直接經(jīng)驗的心理現(xiàn)象的集合,表現(xiàn)為知、情、意的統(tǒng)一,具有自覺性、目的性與能動性;狹義的“意識”指的是啟動與執(zhí)行某一行為活動的心理傾向性,可以進一步解釋為反應、處置外在信息的一種主觀態(tài)度(從這種態(tài)度中可以生成一種心理傾向)??死灼?,克拉奇菲爾德,利維森,等.心理學綱要(上冊)[M].周先庚,林傳鼎,張述祖,等譯.北京:文化教育出版社,1980:117。綜上,“數(shù)據(jù)意識”中“意識”的含義,以詞典中的名詞解釋和心理學中的廣義解釋為基礎,更多地指向詞典中的動詞解釋和心理學中的狹義解釋。具體地,意識是由經(jīng)驗及其反思形成的采取行為活動的一種心理準備狀態(tài)(也就是人們常說的“意識到了要做某事”)。當主體面對具體問題時,意識透過由大量、多維的經(jīng)歷形成的某方面的經(jīng)驗(作為參照)來確定行為的路線與方向。相對而言,意識主要是指基于經(jīng)驗的感悟,相對模糊,是較弱的心理傾向;觀念主要是指基于概念的理解,相對精確,是較強的心理傾向。因此,意識是觀念的基礎,觀念是意識的發(fā)展——當然,它們不存在絕對的界線。張昆.培養(yǎng)“推理意識”:小學數(shù)學教學的新要求[J].教育研究與評論(小學教育教學),2021(8):2528。
因此,數(shù)據(jù)意識指的是,面對具體問題時,知道數(shù)據(jù)(將事物屬性量化)的價值,形成收集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),得到數(shù)據(jù)中固有和新增的信息及規(guī)律(知識),從而作出判斷和決策的習慣性心理傾向或心理準備狀態(tài)。數(shù)據(jù)意識是數(shù)據(jù)觀念的基礎,可以引導學生發(fā)現(xiàn)和提出問題、分析和解決問題,并由此獲得具體的統(tǒng)計知識和方法(本質上就是數(shù)據(jù)收集和分析的知識和方法)。因此,數(shù)據(jù)意識及數(shù)據(jù)觀念是統(tǒng)計的核心,是上位的“大觀念”和核心素養(yǎng)。
二、“數(shù)據(jù)意識”的培養(yǎng)策略
如何在小學數(shù)學教學中培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)意識?根據(jù)數(shù)據(jù)意識的內涵,關鍵不是讓學生掌握“統(tǒng)計與概率”領域的具體知識(比如總體、樣本、眾數(shù)、中位數(shù)、均值、方差等概念)與方法(比如各種統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖等),而是讓學生在面對與數(shù)據(jù)有關的具體問題時,萌生收集數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù),得到信息與規(guī)律(知識),作出判斷與決策的心理意向,從而為后續(xù)進一步形成收集與分析數(shù)據(jù)的具體知識與方法以及定型數(shù)據(jù)觀念做好準備。這樣的教學同時具有問題驅動性和整體綜合性。
因此,教師需要基于學生的生活現(xiàn)實和數(shù)學現(xiàn)實,設計學生深有感觸(能夠理解、想要解決)的真實問題,鼓勵、引導學生探究,產(chǎn)生收集和分析數(shù)據(jù)的需要。這樣的問題首先應該是真實的,真實的問題才能引導學生充分感受到收集和分析數(shù)據(jù)的意義和價值,認識到所收集和分析的數(shù)據(jù)也必須是真實的。這樣的問題還應該是學生能夠理解、想要解決的,否則,教學效果將大打折扣。例如,有教師要求小學生統(tǒng)計傍晚放學時某高架橋上的車流量,這是小學生不太理解、不想解決的問題,因此,大多數(shù)學生以事不關己的態(tài)度、敷衍了事的方式編造假數(shù)據(jù),向教師交差。
舉一個正面的例子。在還沒有學習數(shù)據(jù)分析的四年級上學期,元旦來臨前,為了營造節(jié)日氛圍,學生準備美化教室,全班集體決定購買250只氣球布置教室。基于這個真實情境,教師讓學生利用課外活動時間探究一個真實問題:了解學校附近的商店中有哪些顏色的氣球,然后決定每種顏色的氣球應該各買多少只。
這是學生能夠理解、想要解決的真實問題。解決這個問題時,學生首先了解到氣球有白、藍、橙、黃、紅五種顏色,然后對各種顏色的氣球應該各買多少只產(chǎn)生了爭執(zhí),因為不同的學生喜歡不同顏色的氣球,每一個學生都希望多買一些自己喜歡的顏色的氣球。為了得到盡可能公平(讓每一個學生都滿意)的結果,從而平息爭執(zhí),有學生想到了“統(tǒng)計”的方法:首先確定喜歡不同顏色氣球的學生人數(shù),然后按人數(shù)比分配不同顏色氣球的數(shù)量。經(jīng)過討論,學生一致認為,這個方法很公平、合理。于是,學生進一步討論并確定了收集數(shù)據(jù)的方法:不需要像選班干部那樣,先進行無記名投票,再通過畫“正”字計數(shù),而可以直接在舉手表決的基礎上點數(shù)。由此,學生通過“喜歡某種顏色氣球的學生人數(shù)除以班級總人數(shù),再乘氣球總數(shù)250,最后四舍五入取整”的計算,得到了每種顏色的氣球各買多少只的結果。
在解決這個問題的過程中,學生首先認識到,“用數(shù)據(jù)說話”所得的結論非??煽浚龅臎Q定非常合理,能夠平息爭執(zhí),讓大家心悅誠服;其次感受到,數(shù)據(jù)需要經(jīng)過調查統(tǒng)計(或試驗統(tǒng)計)才能得到(確定);再次感受到,收集(統(tǒng)計)數(shù)據(jù)有一定的方法并且方法不唯一,分析(處理)數(shù)據(jù)的方法要根據(jù)數(shù)據(jù)的意義、運算的知識以及解決問題的需要而定??傊?,學生經(jīng)歷了利用數(shù)據(jù)解決真實問題的過程,發(fā)展了數(shù)據(jù)意識。
此外,教師設計的真實問題,還要能讓學生深入本質,自然生成收集和分析數(shù)據(jù)的各種具體方法,即蘊含一定的統(tǒng)計知識,從而為學生完成相關統(tǒng)計知識的學習,進一步定型數(shù)據(jù)觀念奠定基礎。例如,上述購買氣球的問題就蘊含統(tǒng)計表和統(tǒng)計圖的知識:學生在解決問題的過程中能夠發(fā)現(xiàn),使用條形統(tǒng)計圖表示喜歡不同顏色氣球的學生人數(shù)具有一目了然的效果,而使用扇形統(tǒng)計圖表示還能一下看出比例關系。
可見,由真實問題驅動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)意識是具體統(tǒng)計知識的“綱”“領”(具有整體綜合性),在“統(tǒng)計與概率”內容的教學中培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)意識,就是“提綱挈領”,因而,不可能一蹴而就,必須通過上述教學策略長期滲透,使得學生“習慣成自然”。