课题:统计学入门——读懂数据话语!

同学们好!欢迎来到刺激有趣的统计学世界!你可能会想:“统计学?不就是一堆沉闷的数字和图表吗?”当然不是!统计学就像侦探工作一样。它是一门收集、整理和理解信息(我们称之为数据)的学问,目的就是揭开隐藏的秘密、发现趋势,并作出明智的决策。

在这个课题里,我们会学习如何收集信息、如何整理信息让它变得有意义,以及如何使用简洁的图表将它视觉化地呈现出来。准备好了吗?我们开始吧!


第一部分:收集与整理线索——数据的收集与分类

在侦探解开谜团之前,他们需要先收集线索。在统计学中,我们的线索就叫做数据。数据只是一堆事实、数字或测量结果的集合。

统计探究的阶段

进行一项统计研究包含四个主要步骤:


1. 拟定问题:决定你想解答的问题。
2. 收集数据:收集有助于回答问题的信息。
3. 整理和展示数据:将数据整理成图表。
4. 分析和解释:根据你的发现得出结论并作出决策。

我们如何收集数据?

根据我们的目标,我们可以使用不同的方法来收集数据:


第一手数据(初级数据):由你自己直接收集的数据。例子包括进行问卷调查、进行实验或进行直接观察
第二手数据(次级数据):由其他人收集并由你使用的数据。例子包括查阅政府人口普查记录、香港天文台的天气报告,或来自已出版书籍和网站的信息。

我们会接触到哪些数据类型?

数据通常分为两大类。了解它们之间的区别非常重要!

1. 离散数据

这类数据可以用整数来数算。中间不能包含其他数值。


例子:你拥有的宠物数量(你可以有2只猫,但不能有2.5只猫)。
例子:你的鞋码(例如:7、7.5、8——它们是固定的数值,中间并没有无限多的数值)。
例子:掷骰子时的点数(1、2、3、4、5或6)。
2. 连续数据

这类数据是用仪器量度出来的。它可以在某个范围内取任何数值。


例子:你的身高(你可以是150厘米、150.1厘米、150.11厘米……)。
例子:跑100米所需的时间(例如:15.2秒、15.25秒……)。
例子:房间的温度。

快速复习区

离散数据 = 可数算(就像篮子里的苹果)
连续数据 = 可量度(就像苹果的重量)


整理数据:频数分布表

想象一下,你问了20位朋友他们有多少兄弟姐妹。你得到了这份清单:1, 2, 1, 0, 3, 1, 2, 4, 0, 1, 2, 2, 1, 1, 3, 0, 2, 1, 2, 1。这堆数据乱七八糟的!一个频数分布表可以帮助我们整齐地整理这些杂乱的数据。

频数的意思就是“某件事发生了多少次”。

对于未分组数据:

我们列出每个可能的值,并使用划记数算它出现了多少次。

兄弟姐妹数量 | 划记 | 频数
-----------------|-----------|--------------
0 | III | 3
1 | IIII III | 8
2 | IIII I | 6
3 | II | 2
4 | I | 1
-----------------|-----------|--------------
总计 | | 20

你看,是不是更容易阅读了呢!我们可以迅速发现,拥有1个兄弟姐妹是最普遍的情况。

对于已分组数据(当你的数值范围很广时):

如果我们量度20位学生的身高(厘米)呢?最好将它们分组到组区间

例子数据(身高,单位:厘米):155, 161, 173, 158, 163, 168, 175, 159, 165, 164, 171, 178, 166, 169, 157, 160, 164, 170, 174, 167

身高(厘米) | 划记 | 频数
-----------------|-----------|--------------
155 - 159 | IIII | 4
160 - 164 | IIII | 5
165 - 169 | IIII | 5
170 - 174 | IIII | 4
175 - 179 | II | 2
-----------------|-----------|--------------
总计 | | 20
第一部分重点总结

统计学始于定义问题,并通过第一手或第二手方法收集数据。我们将数据分类为离散数据(可数算的)或连续数据(可量度的),并使用频数分布表来整理它们。


第二部分:绘制图表——数据的视觉呈现

一图胜千言……或者说,一图胜千数!统计图表能帮助我们即时看出数据中的模式和趋势。你们已经认识一些简单的图表,例如条形图、饼图和折线图。接下来,我们来看看在初中阶段更多有用的图表吧!

茎叶图

茎叶图是一种巧妙的方法,可以整齐、有条理地展示所有数据值,同时保留原始数字。“茎”代表首位数字,而“叶”代表最后的个位数字。

如何绘制茎叶图:

让我们使用以下测验分数:75, 81, 94, 62, 88, 79, 81, 95, 75, 67

步骤1:找出最低和最高分数,以确定你需要哪些“茎”(分数从60多到90多,所以茎是6、7、8、9)。

步骤2:在垂直线的左侧垂直写下“茎”。

步骤3:将每片“叶”(最后一个数字)放在右侧相应的“茎”行中。

步骤4:将“叶”从左到右按数值顺序排列,并务必加上图例

测验分数
|
-----|----------
6 | 2 7
7 | 5 5 9
8 | 1 1 8
9 | 4 5
-----|----------
图例:6 | 2 代表 62

我们能立刻看出分数大部分集中在70多分和80多分,而且没有遗失任何原始数据值!

散点图

有时我们会从每个人或项目收集两组相关的数据(称为双变量数据),例如学生的学习时数与其考试分数。散点图将这些数值对绘制成坐标平面上的点,以观察这两个变量之间是否存在任何关系。

散点图中的关系类型:

正相关(正关系):当一个变量增加时,另一个变量往往也会增加(数据点由左至右向上分布)。例子:身高与鞋码。
负相关(负关系):当一个变量增加时,另一个变量往往会减少(数据点由左至右向下分布)。例子:玩电子游戏的时间与睡眠时间。
没有关系:数据点随机散布,没有明显的向上或向下规律。例子:鞋码与数学考试分数。

小心!图表的应用与滥用

统计图表的绘制方式有时可能会误导读者。务必仔细观察:


折断的轴线 / 截断的轴线:如果垂直轴不是从0开始(或在未有注明下使用折断线),微小的差异可能会被大幅夸大。
不均匀的刻度:当轴线上的区间间距不均匀时,呈现出来的趋势会被扭曲。
误导性象形图:使用二维图片或三维物体代替简单的条形可能会误导读者,因为将高度增加一倍会使面积或体积看起来大4倍或8倍!
第二部分重点总结

统计图表帮助我们清晰地可视化数据。茎叶图显示个别数值和分布,而散点图则让我们探究两个变量之间的关系。务必以批判性思维检查坐标轴和刻度,以找出具有误导性的图表!