统计思维总有一天会像读与写一样,成为一个有效率公民的必备能力。
——英国作家威尔斯(H. G. Wells)
经过多年的努力和广泛合作,我们深感荣幸地向统计和数学教育界介绍第一本《施普林格国际统计教育研究手册》[(以)达尼·本−兹维(Dani Ben-Zvi),(澳)凯蒂·马卡尔(Katie Makar),(美)琼·加菲尔德(Joan Garfield)主编;徐文彬等译. 北京:科学出版社,2024.6]。我们几十年来的努力都致力于提高这门支持统计学教与学的重要学科的知名度和可信度。本手册建立在我们过去十年的承诺之上。这个承诺就是探索理解并培养学生的统计素养、统计推理和统计思维的方式。尽管来自三个不同的国家,我们仍然一起合作并通过 Skype 沟通,以撰写这本反映当代统计教育的知识和思想的研究手册。
《施普林格国际统计教育研究手册》旨在为统计教育研究奠定坚实基础。与统计学本身一样,统计教育研究在本质上也是跨学科的,其实践和原理都源自许多不同的领域。此外,在不断变化的世界中,当前的统计实践问题和方法需要分享给教育实践者们。
本手册所介绍的知识体系和研究成果主要基于三个领域,并以三位对此做出主要贡献的杰出人物的成果为代表,他们是约翰·图基(John Tukey,1915—2000 年)、阿莫斯·特沃斯基(Amos Tversky,1937—1996 年)和让·皮亚杰(Jean Piaget,1886—1980 年)。
图基推动统计学实践进入探索数据的新时代
20 世纪 70 年代,统计学被重新划分为探索性数据分析(exploratory data analysis,EDA)和验证性数据分析[confirmatory data analysis,CDA;即推断统计(inferential statistics)]两个相互独立的实践领域,这种分类使数据分析从概率模型的束缚中解放出来,因而数据分析开始获得其作为一个独立智力活动的地位。简单数据工具如茎叶图(stem and leaf plot)和箱线图(boxplot)的引入,为各级各类学生做交互式数据分析铺平了道路,他们不必在基础理论、计算和复杂步骤上花费太多时间。图基和他同事的研究成果被推广至各级各类学生,并推动了中小学新课程的开设。随后,计算机和新教学法将完成统计教育领域的“数据革命”。
特沃斯基研究并启迪了人们的思考与推理方式
他记录了人们误解随机性和概率的频率,而这势必会导致人们使用错误的探索方法做出样本推断。特沃斯基和他同事(如 Kahneman,Slovic,& Tversky,1982)的研究成果使人们认识在已有基础上构建学习轨迹(learning trajectories,LTs)的新方法,通过模拟和可视化探索来挑战启发法错误(faulty heuristics)和偏差(biases)的方法,以及严谨地评价推理与思考的方法。
皮亚杰等提供了一个模型
皮亚杰等的成果(如 Inhelder & Piaget,1958;Piaget & Inhelder,1962)提供了一个模型,说明如何仔细研究儿童理解世界的过程,以及儿童是如何做出关于机会和可能性的推断的(Piaget & Inhelder,1975)。他对学生进行深入研究的方法为当代研究人员观察和研究儿童的思维方式铺平了道路,包括研究儿童是如何看待推断和随机事件的。
虽然他们的研究是在 20 世纪发展起来的,但我们相信当前大多数统计教育研究是建立在这三位才华横溢的思想家的独特见解与知识之上的。统计教育研究包括以下几个方面:人们是如何看待数据和机会的、人们系统地犯了哪些影响推理和判断的错误,新工具和学习环境的使用与影响,以及通过观察、访谈和教学实验对丰富的定性数据的使用。
《施普林格国际统计教育研究手册》所做的工作代表了来自全世界的前沿教育者、研究人员和统计学者等专业人士的合作。我们的目标是为当前和未来所面临的挑战提供一种将统计实践和统计学教与学相联结的资源。正如统计教育学科是建立在不同学科领域基础之上一样,本手册的作者来自统计学、数学教育、心理学和技术教育等领域,在某些情况下,本手册的作者还来自统计教育的新项目。
本手册包括三个部分,涵盖了教育各层次水平及其场域的统计学教与学的研究。因此,作者和编者竭力合作,将所要表达的各种观点贯穿到本手册的三部分之中。
▋第一部分 统计学、统计教育和统计教育研究
贝丝·钱斯 艾伦·罗斯曼
该部分描述了统计学、统计教育和统计教育研究及其之间的相互作用。
第1章 什么是统计学
克里斯托弗·J. 怀尔德
杰茜卡·M. 厄茨 尼古拉斯·J. 霍顿
第2章 什么是统计教育
安德鲁·齐夫勒 琼·加菲尔德 伊丽莎白·弗赖伊
第3章 统计教育研究
彼得·派特茨 安娜·里德 伊多·贾勒
▋第二部分 统计教育研究的主要贡献
玛克辛·普凡库赫 罗贝尔·戴尔马
该部分主要关注统计教育研究在教统计学、学统计学和理解统计学方面做出的主要贡献,包括对传统和当代成果的总结,以呈现主要议题的发展和不同观点。与此同时,该部分也指出了现有研究的不足之处。
第4章 统计实践
简·沃森 诺莱内·菲查伦
吉尔·菲尔丁−韦尔斯 桑德拉·马登
第5章 关于数据的推理
罗尔夫·比勒尔 丹尼尔·弗里舍梅尔
克里斯·雷丁 J. 迈克尔·肖内西
第6章 关于不确定性的研究
戴夫·普拉特 西贝尔·卡扎克
第7章 向儿童介绍关于变异性的建模
理查德·莱勒 林恩·英格利希
第8章 学习统计推断
凯蒂·马卡尔 安蒂·鲁宾
第9章 统计学的学习轨迹
皮普·阿诺德 杰雷·康弗里 瑞安·塞思·琼斯
霍利琳内·S. 李 玛克辛·普凡库赫
第10章 统计学教师的认知与情感特征研究
兰德尔·格罗思 玛丽亚·梅莱蒂乌−马夫罗瑟里斯
▋第三部分 统计学教与学研究的当代议题和新兴方向
珍妮特·安利 戴夫·普拉特
该部分主要展望和研究统计教育的新兴领域及其预期结果,大部分内容是理论性的探讨而不是经验性的发现,因为关于这些主题还没有很多已发表或是可被预期为“即将出现”的研究成果。
第11章 统计教育理论的性质和运用
佩尔·尼尔森 麦可·申德勒 阿瑟·巴克
第12章 重构课程模式
玛克辛·普凡库赫
第13章 对既有课程的挑战:若干反思
罗伯特·古尔德 罗杰·D. 彭 弗劳克·克罗伊特尔
兰德尔·普鲁姆 杰夫·威特默 乔治·W. 科布
第14章 统计学教师的教育能力建构
若昂·佩德罗·达蓬特 珍妮弗·诺尔
第15章 统计学教与学的变革:若干反思
罗伯特·古尔德 克里斯托弗·J. 怀尔德 雅姆·巴格兰
阿梅莉亚·麦克纳马拉 吉姆·里奇韦 凯文·麦康韦
第16章 统计学学习环境的设计
达尼·本−兹维 科恩诺·格雷夫迈耶 珍妮特·安利
本手册可供所有对最新的统计学教与学的国际研究感兴趣的人参考。我们很荣幸成为这门新学科的一员,也期待看到各层次水平学生在统计学教与学方面取得新进展。
(以)达尼·本−兹维(Dani Ben-Zvi)
(澳)凯蒂·马卡尔(Katie Makar)
(美)琼·加菲尔德(Joan Garfield)
本文摘编自《施普林格国际统计教育研究手册》 [(以)达尼·本−兹维(Dani Ben-Zvi),(澳)凯蒂·马卡尔(Katie Makar),(美)琼·加菲尔德(Joan Garfield)主编;徐文彬等译. 北京:科学出版社,2024.6]一书“前言”“引言”“译者序”“序一”“序二”,有删减修改,标题为编者所加。
International Handbook of Research
in Statistics Education
ISBN 978-7-03-076557-4
责任编辑:朱丽娜
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