王淼生 周翔
【摘 要】 通過對近年尤其近三年高考概率與統(tǒng)計試題的分析,對比新舊版教材(人教A版)相關(guān)內(nèi)容的增減與編排次序,揭示概率與統(tǒng)計試題的命制特點(diǎn),預(yù)測2022年高考試題的側(cè)重點(diǎn),提出2022年高三復(fù)習(xí)與備考建議.
【關(guān)鍵詞】 試題分析;教材對比;命題特點(diǎn);復(fù)習(xí)建議
《中國高考評價體系》是一個以價值為引領(lǐng)的、系統(tǒng)的、科學(xué)的評價體系,創(chuàng)造性地提出“一核四層四翼”,借以評價與檢測考試目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的程度及考試要求達(dá)成的幅度.《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將概率統(tǒng)計作為四大主線之一,凸顯概率統(tǒng)計在高中數(shù)學(xué)課程中的地位與價值.尤其2021年的全國高考試題,緊緊圍繞《中國高考評價體系》的精髓與《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》要求,實(shí)現(xiàn)“知識立意”到“能力立意”再到“價值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識為基”轉(zhuǎn)變,落實(shí)“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”的目標(biāo).本文通過對近三年全國卷概率統(tǒng)計試題的綜述及新舊版教材的對比,預(yù)測未來命題側(cè)重點(diǎn),為2022年高三復(fù)習(xí)備考提出一些建議.
1 近三年概率統(tǒng)計高考試題分析
1.1 全國卷概率統(tǒng)計試題綜述及分布
《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》指出,概率統(tǒng)計主要內(nèi)容包括:隨機(jī)事件與概率、隨機(jī)事件的獨(dú)立性、獲取數(shù)據(jù)的基本途徑及相關(guān)概念、抽樣、統(tǒng)計圖表、用樣本估計總體.概率統(tǒng)計(含排列組合)一直是高考的重點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)容,一般以“二小一大”三道試題呈現(xiàn)(具體分布情況見表1).其中,隨機(jī)變量的分布、期望、樣本分析、統(tǒng)計圖表及與其他知識的綜合交匯成為熱點(diǎn).從新高考全國卷來看,2021年Ⅰ卷以考查獨(dú)立性理解和運(yùn)用獨(dú)立性進(jìn)行決策為主,Ⅱ卷推陳出新,借助導(dǎo)數(shù)工具研究概率取值范圍,彰顯《中國高考評價體系》中“四翼”要求——學(xué)科知識的綜合性與交匯性,而舊高考模式的甲卷、乙卷,為了實(shí)現(xiàn)新舊高考順利交接,整體呈現(xiàn)文理趨同,重心向統(tǒng)計傾斜.
1.2 全國卷概率統(tǒng)計高考試題命制特點(diǎn)
(1)重視相關(guān)核心概念的辨析考查
題1 (2021·全國新高考18)有6個相同的球,分別標(biāo)有數(shù)字1,2,3,4,5,6,從中有放回的隨機(jī)取兩次,每次取1個球,甲表示事件“第一次取出的球的數(shù)字是1”,乙表示事件“第二次取出的球的數(shù)字是2”,丙表示事件“兩次取出的球的數(shù)字之和是8”,丁表示事件“兩次取出的球的數(shù)字之和是7”,則(? ).
A.甲與丙相互獨(dú)立B.甲與丁相互獨(dú)立
C.乙與丙相互獨(dú)立 D.丙與丁相互獨(dú)立
題2 (2021·全國甲卷理10)將4個1和2個0隨機(jī)排成一行,則2個0不相鄰的概率為(? ).A.13?? B.25?? C.23?? D.45
評注 題1考查事件獨(dú)立性的概念,得分率較低.失分原因在于考生對獨(dú)立性概念理解不夠深刻,難以辨析獨(dú)立性概念與條件概率之間的聯(lián)系與區(qū)別.題2涉及古典概型,求解關(guān)鍵是將問題轉(zhuǎn)化為兩組相同元素的排列計數(shù)問題.
(2)強(qiáng)化閱讀理解能力的考查題3 (2021·全國甲卷文2)為了解某地農(nóng)村經(jīng)濟(jì)情況,對該地農(nóng)戶家庭年收入進(jìn)行抽樣調(diào)查,將農(nóng)戶家庭年收入的調(diào)查數(shù)據(jù)整理得到如圖1頻率分布直方圖:
根據(jù)此頻率分布直方圖,下面結(jié)論中不正確的是(? ).
A.該地農(nóng)戶家庭年收入低于4.5萬元的農(nóng)戶比率估計為6%
B.該地農(nóng)戶家庭年收入不低于10.5萬元的農(nóng)戶比率估計為10%
C.估計該地農(nóng)戶家庭年收入的平均值不超過6.5萬元
D.估計該地有一半以上的農(nóng)戶,其家庭年收入介于4.5萬元至8.5萬元之間
題4 (2021·全國乙卷理17)某廠研制了一種生產(chǎn)高精產(chǎn)品的設(shè)備,為檢驗(yàn)新設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的某項(xiàng)指標(biāo)有無提高,用一臺舊設(shè)備和一臺新設(shè)備各生產(chǎn)了10件產(chǎn)品,得到各件產(chǎn)品該項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)如下:
舊設(shè)備和新設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的該項(xiàng)指標(biāo)的樣本平均數(shù)分別記為和,樣本方差分別記為S21和S22.
(1)求,,S21,S22;
(2)判斷新設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的該項(xiàng)指標(biāo)的均值較舊設(shè)備是否有顯著提高(如果-≥2S21+S2210,則認(rèn)為新設(shè)備生產(chǎn)產(chǎn)品的該項(xiàng)指標(biāo)的均值較舊設(shè)備有顯著提高,否則不認(rèn)為有顯著提高).評注 題3通過頻率分布直方圖考查考生對符號語言、圖形語言的閱讀理解能力.題4需要對表格中蘊(yùn)含的信息進(jìn)行提取、加工.考查考生對數(shù)據(jù)的分析處理能力及作出統(tǒng)計推斷的能力.(3)凸顯知識點(diǎn)的綜合性與交匯性考查
題5 (2021·全國Ⅰ卷18)某學(xué)校組織“一帶一路”知識競賽,有A,B兩類問題,每位參加比賽的同學(xué)先在兩類問題中選擇一類并從中隨機(jī)抽取一個問題回答,若回答錯誤則該同學(xué)比賽結(jié)束;若回答正確則從另一類問題中再隨機(jī)抽取一個問題回答,無論回答正確與否,該同學(xué)比賽結(jié)束.A類問題中的每個問題回答正確得20分,否則得0分;B類問題中的每個問題回答正確得80分,否則得0分,己知小明能正確回答A類問題的概率為0.8,能正確回答B(yǎng)類問題的概率為0.6,且能正確回答問題的概率與回答次序無關(guān).
(1)若小明先回答A類問題,記X為小明的累計得分,求X的分布列;
(2)為使累計得分的期望最大,小明應(yīng)選擇先回答哪類問題?并說明理由.
題6 (2021·新高考全國Ⅱ卷21)一種微生物群體可以經(jīng)過自身繁殖不斷生存下來,設(shè)一個這種微生物為第0代,經(jīng)過一次繁殖后為第1代,再經(jīng)過一次繁殖后為第2代……,該微生物每代繁殖的個數(shù)是相互獨(dú)立的且有相同的分布列,設(shè)X表示1個微生物個體繁殖下一代的個數(shù),P(x=i)=pi(i=0,1,2,3).
(1)已知p0=0.4,p1=0.3,p2=0.2,p3=0.1,求E(X);
(2)設(shè)p表示該種微生物經(jīng)過多代繁殖后臨近滅絕的概率,p是關(guān)于x的方程:
p0+p1x+p2x2+p3x3=x的一個最小正實(shí)根,求證:當(dāng)E(X)≤1時,p=1,當(dāng) E(X)>1時,p<1;
(3)根據(jù)你的理解說明(2)問結(jié)論的實(shí)際含義.
評注 題5考查分布列、期望并通過期望作出科學(xué)決策.題6的難點(diǎn)在于信息的讀取和加工.先構(gòu)造函數(shù)f(X)=p0+p1x+p2x2+p3x3-x,發(fā)現(xiàn)f(1)=0及導(dǎo)函數(shù)對應(yīng)方程的判別式大于零(存在兩個異號根).E(X)≤1與E(X)>1的本質(zhì)反映了導(dǎo)函數(shù)在x=1處的符號特征.再結(jié)合圖象,借助函數(shù)單調(diào)性解決問題.題6具有較強(qiáng)的綜合性與交匯性,有利于考生展示才華,落實(shí)立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)的目標(biāo).
2 概率統(tǒng)計知識在新舊版教材中的對比
概率統(tǒng)計知識已經(jīng)成為公民的必備常識.隨著大數(shù)據(jù)時代的到來,統(tǒng)計與概率地位得到進(jìn)一步提升.在高三復(fù)習(xí)中,要密切關(guān)注、仔細(xì)對照新舊版本教材在內(nèi)容增減及編排次序等方面的差異.比如,最新版教材將概率統(tǒng)計作為高中數(shù)學(xué)四大主線之一,貫穿于必修、選擇性必修和選修課程之中;將數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)文化滲透在在整個高中數(shù)學(xué)之中.以人教A版為例,增加了分層隨機(jī)抽樣的樣本均值和樣本方差;百分位數(shù);樣本點(diǎn),有限樣本空間;乘法公式,全概率公式等內(nèi)容.刪減了統(tǒng)計中的系統(tǒng)抽樣、變量的相關(guān)性;概率中的幾何概型;計數(shù)原理中的計數(shù)原理解決簡單的實(shí)際問題等內(nèi)容.降低了概率中的超幾何分布及計數(shù)原理等內(nèi)容的考查要求.調(diào)整了一些內(nèi)容的編排次序,比如對事件的獨(dú)立性與條件概率等概念,人教A版新教材將“相互獨(dú)立事件”概念安排在普通高中教科書數(shù)學(xué)必修第二冊第十章“概率”第10.2“事件的相互獨(dú)立性”中;將“條件概率”編排在普通高中教科書數(shù)學(xué)選擇性必修第三冊第七章“隨機(jī)變量及其分布”第7.1“條件概率與全概率公式”中.人教A版舊教材將獨(dú)立事件安排在條件概率之后,而人教A版新教材將獨(dú)立事件安排在條件概率之前,這是人教A版新舊教科書在“獨(dú)立事件”編排上最為顯著的變化.借此警醒一線教師對比教材、研究教材,密切關(guān)注教材內(nèi)容編排次序的變化.這正是高考命題專家命制上述題1的緣由(詳見文[1]).3 對2022年全國高考概率統(tǒng)計的預(yù)測
預(yù)計2022年高考對概率統(tǒng)計的考查主要聚焦基本概念、基本公式的理解、應(yīng)用以及運(yùn)算求解能力和數(shù)據(jù)處理能力. 考點(diǎn)主要有兩大類:一類是以排列組合、二項(xiàng)式定理、古典概型、離散型隨機(jī)變量的分布列及數(shù)學(xué)期望的概率計算問題. 另一類是以抽樣方法、樣本的頻率分布、樣本數(shù)字特征、統(tǒng)計圖表、回歸方程、獨(dú)立性檢驗(yàn)為主的統(tǒng)計案例問題. 選擇題、填空題預(yù)計仍以考查核心概念為主,難度適中;解答題未必固定在第19題的位置,可能后移至20或21題,加大綜合考查力度,需要引起重視.
3.1 考查傳統(tǒng)文化背景下的樣本點(diǎn)分析
題7 (2019·全國Ⅰ理6)我國古代典籍《周易》用“卦”描述萬物的變化.每一“重卦”由從下到上排列的6個爻組成,爻分為陽爻“——”和陰爻“— —”,
如圖2就是一重卦.在所有重卦中隨機(jī)取一重卦,則該重卦恰有3個陽爻的概率是(? ).
A.516??? B.1132
C.2132??? D.1116
評注 弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化、革命文化和社會主義先進(jìn)文化是新高考落實(shí)立德樹人的重要載體.近年來以傳統(tǒng)優(yōu)秀文化為背景的概率統(tǒng)計試題屢見不鮮. 題7就是從我國古代典籍《周易》中的“卦”演變而來,需要考生認(rèn)真審題,重視閱讀,快速抓住概率實(shí)質(zhì),準(zhǔn)確設(shè)定有限樣本空間,列出樣本點(diǎn),運(yùn)用古典概型公式快速求解.3.2 考查時代熱點(diǎn)下的數(shù)據(jù)加工與處理能力
題8 (2018·全國Ⅰ卷理3)某地區(qū)經(jīng)過一年的新農(nóng)村建設(shè),農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入增加了一倍,實(shí)現(xiàn)翻番,為更好地了解該地區(qū)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入變化情況,統(tǒng)計了該地區(qū)新農(nóng)村建設(shè)前后農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)收入構(gòu)成比例,得到如下餅圖:
則下面結(jié)論中不正確的是(? ).
A.新農(nóng)村建設(shè)后,種植收入減少
B.新農(nóng)村建設(shè)后,其他收入增加了一倍以上
C.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入增加了一倍
D.新農(nóng)村建設(shè)后,養(yǎng)殖收入與第三產(chǎn)業(yè)收入的總和超過了經(jīng)濟(jì)收入的一半
評注 概率統(tǒng)計源自生產(chǎn)、生活,同時又解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題.新高考尤其關(guān)注時代熱點(diǎn),比如新農(nóng)村建設(shè)、醫(yī)療衛(wèi)生、藥品安全、環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)量檢測等.題8就是典型的新時代新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)問題,要求考生對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,從而得出結(jié)論.
3.3 考查運(yùn)算靈活性及思維敏捷性
題9 (2017·新課標(biāo)Ⅰ卷理19)為了監(jiān)控某種零件的一條生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程,檢驗(yàn)員每天從該生產(chǎn)線上隨機(jī)抽取16個零件,并測量其尺寸(單位:cm).根據(jù)長期生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),可以認(rèn)為這條生產(chǎn)線正常狀態(tài)下生產(chǎn)的零件的尺寸服從正態(tài)分布N(μ,σ2).
(1)假設(shè)生產(chǎn)狀態(tài)正常,記X表示一天內(nèi)抽取的16個零件中其尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件數(shù),求P(X≥1)及X的數(shù)學(xué)期望;
(2)一天內(nèi)抽檢零件中,如果出現(xiàn)了尺寸在(μ-3σ,μ+3σ)之外的零件,就認(rèn)為這條生產(chǎn)線在這一天的生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)了異常情況,需對當(dāng)天的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查.
(?。┰囌f明上述監(jiān)控生產(chǎn)過程方法的合理性;
(ⅱ)下面是檢驗(yàn)員在一天內(nèi)抽取的16個零件的尺寸:
9.9510.129.969.9610.019.929.9810.04
10.269.9110.1310.029.2210.0410.059.95
經(jīng)計算得=116∑16i=1xi=9.97,s=116∑16i=1(xi-)2=116(∑16i=1x2i-162)≈0.212,其中xi為抽取的第i個零件的尺寸,i=1,2,…,16.
用樣本平均數(shù)作為μ的估計值,用樣本標(biāo)準(zhǔn)差s作為σ的估計值,利用估計值判斷是否需對當(dāng)天的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查?剔除(-3,+3)之外的數(shù)據(jù),用剩下的數(shù)據(jù)估計μ和σ (精確到0.01).
附:若隨機(jī)變量Z服從正態(tài)分布N(μ,σ2),則P(μ-3σ<Z<μ+3σ)=0.9974,0.997416≈0.9592,0.008≈0.09.
評注 深入分析近年來的高考試題,不難發(fā)現(xiàn)高考對統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析和處理要求明顯提高.題9需要考生理解運(yùn)算對象,掌握運(yùn)算法則,借助已有數(shù)據(jù),實(shí)施局部調(diào)整,探究運(yùn)算方向,選擇運(yùn)算方法,優(yōu)化思維品質(zhì),提升學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算素養(yǎng).3.4 考查獨(dú)立性檢驗(yàn)中的小概率思想
題10 (2020·全國Ⅲ文18、理18)某學(xué)生興趣小組隨機(jī)調(diào)查了某市100天中每天的空氣質(zhì)量等級和當(dāng)天到某公園鍛煉的人次,整理數(shù)據(jù)得到下表(單位:天):
鍛煉人次空氣質(zhì)量等級??????? [0,200](200,400](400,600]
1(優(yōu))216252(良)510123(輕度污染)678
4(中度污染)720
(1)分別估計該市一天的空氣質(zhì)量等級為1,2,3,4的概率;
(2)求一天中到該公園鍛煉的平均人次的估計值(同一組中的數(shù)據(jù)用該組區(qū)間的中點(diǎn)值為代表);
(3)若某天的空氣質(zhì)量等級為1或2,則稱這天“空氣質(zhì)量好”;若某天的空氣質(zhì)量等級為3或4,則稱這天“空氣質(zhì)量不好”.根據(jù)所給數(shù)據(jù),完成下面的2×2列聯(lián)表,并根據(jù)列聯(lián)表,判斷是否有95%的把握認(rèn)為一天中到該公園鍛煉的人次與該市當(dāng)天的空氣質(zhì)量有關(guān)?
人次≤400人次>400空氣質(zhì)量好空氣質(zhì)量不好
附:K2=n(ad-bc)2(a+b)(c+d)(a+c)(b+d),
P(K2≥k)0.0500.0100.001k3.8416.63510.828
評注 值得關(guān)注的是文科卷已經(jīng)連續(xù)多年考查獨(dú)立性檢驗(yàn)問題,題10就是其中經(jīng)典案例之一.這類試題通過對收集數(shù)據(jù)的分類變量分析,進(jìn)行獨(dú)立性檢驗(yàn),輔助統(tǒng)計推斷.通常第(1)問考查頻率估計概率的思想方法,用樣本估計總體;第(2)問考查利用2×2列聯(lián)表進(jìn)行獨(dú)立性檢驗(yàn)的思想方法,即小概率反證法思想,屬于統(tǒng)計推斷.3.5 考查開放性情境中的科學(xué)決策能力
題11 (2018·全國卷Ⅱ理18)圖3是某地區(qū)2000年至2016年環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額y(單位:億元)的折線圖.
為了預(yù)測該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額,建立了y與時間變量t的兩個線性回歸模型.根據(jù)2000年至2016年的數(shù)據(jù)(時間變量t的值依次為1,2,…,17)建立模型①:=-30.4+13.5t;根據(jù)2010年至2016年的數(shù)據(jù)(時間變量t的值依次為1,2,…,7)建立模型②:y=99+17.5t.
(1)分別利用這兩個模型,求該地區(qū)2018年的環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施投資額的預(yù)測值;
(2)你認(rèn)為用哪個模型得到的預(yù)測值更可靠?并說明理由.
評注 題11是基于真實(shí)情境的開放性問題,答案并不唯一.可以從圖形(折線圖趨勢)視角,也可以從代數(shù)(計算結(jié)果)層面來判定模型②預(yù)測值更加可靠.題11賦予考生更大自主決策空間,鼓勵考生多角度地獨(dú)立解決問題,體現(xiàn)新高考命題的開放性與創(chuàng)新性. 3.6 考查分析和解決問題的綜合能力
題12 (2018·新課標(biāo)1卷理20)某工廠的某種產(chǎn)品成箱包裝,每箱200件,每一箱產(chǎn)品在交付用戶之前要對產(chǎn)品作檢驗(yàn),如檢驗(yàn)出不合格品,則更換為合格品.檢驗(yàn)時,先從這箱產(chǎn)品中任取20件作檢驗(yàn),再根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果決定是否對余下的所有產(chǎn)品作檢驗(yàn),設(shè)每件產(chǎn)品為不合格品的概率都為p(0<p<1),且各件產(chǎn)品是否為不合格品相互獨(dú)立.
(1)記20件產(chǎn)品中恰有2件不合格品的概率為f(p),求f(p)的最大值點(diǎn)p0;
(2)現(xiàn)對一箱產(chǎn)品檢驗(yàn)了20件,結(jié)果恰有2件不合格品,以(1)中確定的p0作為p的值.已知每件產(chǎn)品的檢驗(yàn)費(fèi)用為2元,若有不合格品進(jìn)入用戶手中,則工廠要對每件不合格品支付25元的賠償費(fèi)用.
(?。┤舨粚υ撓溆嘞碌漠a(chǎn)品作檢驗(yàn),這一箱產(chǎn)品的檢驗(yàn)費(fèi)用與賠償費(fèi)用的和記為X,求EX;
(ⅱ)以檢驗(yàn)費(fèi)用與賠償費(fèi)用和的期望值為決策依據(jù),是否該對這箱余下的所有產(chǎn)品作檢驗(yàn)?
評注 題12與函數(shù)、導(dǎo)數(shù)等知識交匯,考查學(xué)科知識綜合應(yīng)用的力.需要考生構(gòu)建函數(shù)關(guān)系式,運(yùn)用導(dǎo)數(shù)作為工具來確定最大值點(diǎn)p0.可以預(yù)見未來這類試題出現(xiàn)的概率較大, 凸顯中國高考評價體系中“四翼”明確提出的應(yīng)用性與綜合性.還必須指出的是,概率統(tǒng)計不等同于數(shù)學(xué),教學(xué)中要重視培養(yǎng)統(tǒng)計意識.要求考生立足統(tǒng)計視角,借助數(shù)學(xué)工具來處理問題,這正是題12失分的主要原因,也是當(dāng)年高考后對本題爭論不休的緣由.
4 對2022年概率統(tǒng)計備考建議
4.1 重視核心概念,提升學(xué)生理解、辨析數(shù)學(xué)概念的根本能力
概念是數(shù)學(xué)的細(xì)胞,是思維的載體,是創(chuàng)新的源泉. 數(shù)學(xué)教學(xué)中最困難、最棘手的就是概念,因此學(xué)術(shù)界將數(shù)學(xué)概念譽(yù)為“冰冷的美麗”.概念教學(xué)是數(shù)學(xué)教學(xué)的核心環(huán)節(jié),整個數(shù)學(xué)知識體系是建立在概念基礎(chǔ)之上. 長期以來,數(shù)學(xué)教師重解題技巧,輕概念生成,追求概念教學(xué)最小化和習(xí)題講解最大化,導(dǎo)致學(xué)生對概率統(tǒng)計基本概念死記硬背、機(jī)械記憶.章建躍指出,目前概念教學(xué)陷入“一個定義、二項(xiàng)注意、三個例題、N個強(qiáng)化訓(xùn)練題”怪圈,這與立德樹人背道而馳,不利于核心素養(yǎng)的培養(yǎng),制約學(xué)生能力發(fā)展,這是目前中學(xué)數(shù)學(xué)教育中最緊迫、最值得關(guān)注的課題.在概率統(tǒng)計復(fù)習(xí)中,針對核心概念(比如基本事件個數(shù)、條件概率、事件的獨(dú)立性等)要舍得花時間與精力,既要采取“正面突破”,又要輔以“事后補(bǔ)救”等策略[2],通過正面與反面經(jīng)典案例來辨析概念,進(jìn)而鞏固概念、精致概念,悟透概念的本質(zhì)[3].
4.2 重視閱讀理解,提升學(xué)生在實(shí)際問題中抽象數(shù)學(xué)關(guān)系的建模能力
近年來,回歸分析、殘差分析等成為熱點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn),并有逐年加大考查力度的趨勢.這類試題文字篇幅較長、信息含量較大、符號圖表密集、運(yùn)算過程復(fù)雜、參考數(shù)據(jù)冗長、涉及公式較多.正如文[4]指出學(xué)生讀不懂題意是造成概率統(tǒng)計試題失分的主要原因之一,因此加強(qiáng)閱讀能力的培養(yǎng)是解決問題的關(guān)鍵.通過閱讀發(fā)現(xiàn)和提出概率統(tǒng)計問題.利用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的應(yīng)用性.
4.3 重視決策表述,提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的綜合能力
文[5]認(rèn)為基于決策提供情境而命制的情境化試題,不僅能在應(yīng)用性和綜合性上考查“四層”的相關(guān)內(nèi)容,還可以幫助學(xué)生通過相應(yīng)的情境活動堅定數(shù)學(xué)的價值認(rèn)同.比如,2017年全國Ⅰ卷理科20題概率統(tǒng)計與函數(shù)導(dǎo)數(shù)交匯、2019年全國Ⅰ卷理科概率與數(shù)列交匯、2021年全國新高考Ⅱ卷的概率與函數(shù)、方程交匯等,上述試題均對知識遷移提出較高要求.教學(xué)中要重視概率統(tǒng)計語言的準(zhǔn)確闡述,感受統(tǒng)計意義和價值,培養(yǎng)學(xué)生的統(tǒng)計意識.再如,在投資收益類問題中,一般以期望作為決策的標(biāo)準(zhǔn);在沒有明確指明決策標(biāo)準(zhǔn)時,概率、期望和方差都可以作為決策依據(jù).意味著答案可能不唯一,只要言之有理都可以得分.可以預(yù)計開放式試題在高考中出現(xiàn)的頻率越來越多.
4.4 重視公式結(jié)論,提升學(xué)生在數(shù)字特征分析和應(yīng)用中的推理能力
相比于舊版教材,新版教材對一些公式、結(jié)論給出較為詳細(xì)的闡述.教師不僅要重視這些結(jié)論:E(X+Y)=E(X)+E(Y),D(X)=E(X2)-[E(X)]2,更要展示它們的推理論證過程:=∑ni=1(xi-)(yi-)∑ni=1(xi-)2=∑ni=1xiyi-n∑ni=1x2i-n2,以便考生得心應(yīng)手、運(yùn)用自如.
4.5 重視核心素養(yǎng),提升學(xué)生在處理概率統(tǒng)計問題中的關(guān)鍵能力
統(tǒng)計是一門處理數(shù)據(jù)的科學(xué).統(tǒng)計學(xué)是研究如何收集、整理、分析數(shù)據(jù)以及由數(shù)據(jù)分析結(jié)果作出科學(xué)決策.概率論是研究隨機(jī)現(xiàn)象規(guī)律的科學(xué).概率是一種度量,刻畫隨機(jī)事件發(fā)生可能性大小.在解決概率統(tǒng)計問題過程中,把實(shí)際問題抽象為數(shù)學(xué)問題,形成數(shù)學(xué)的研究對象(培養(yǎng)抽象素養(yǎng));通過邏輯論證,促進(jìn)數(shù)學(xué)內(nèi)部和諧的發(fā)展(培養(yǎng)邏輯素養(yǎng));通過構(gòu)建模型,構(gòu)建數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的橋梁(培養(yǎng)建模素養(yǎng));通過圖形、表格,將文字、圖表、數(shù)據(jù)、參考公式等融為一體(培養(yǎng)直觀素養(yǎng));通過優(yōu)化計算,求得運(yùn)算結(jié)果(培養(yǎng)運(yùn)算素養(yǎng));通過數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,作出決策(培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析素養(yǎng)).由此可知概率統(tǒng)計問題囊括六大核心素養(yǎng),這正是彰顯新高考導(dǎo)向下的命題理念的最佳素材.5 結(jié)束語
概率統(tǒng)計問題聚焦六大核心素養(yǎng),是綜合考查學(xué)生用數(shù)學(xué)眼光觀察問題、用數(shù)學(xué)思維分析問題、用數(shù)學(xué)語言表達(dá)問題、用數(shù)學(xué)知識解決問題的有效途徑,是全面落實(shí)立德樹人、發(fā)展素質(zhì)教育的重要載體,是優(yōu)化思維品質(zhì)、培養(yǎng)核心素養(yǎng)的經(jīng)典范例,這也正是近年來概率統(tǒng)計試題成為高考熱點(diǎn)、重點(diǎn)的緣由,更是逐年加大考查力度的依據(jù).然而,必須承認(rèn)概率統(tǒng)計是高中數(shù)學(xué)較為棘手的內(nèi)容,這也是導(dǎo)致考生心理畏懼概率統(tǒng)計試題的因素.難怪概率統(tǒng)計學(xué)家Kapadia與Borovcnik感嘆:“概率是一個難教又難學(xué)的內(nèi)容……,在概率統(tǒng)計中,無論是其非常核心的部分,還是它的概念及其比較簡單的應(yīng)用,到處都有似是而非和違背直覺的說法.”教師要努力提升自身的業(yè)務(wù)水平與專業(yè)素養(yǎng).正如文[6]警示:“通過調(diào)查研究以及收集的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果表明,縱使是處于金字塔頂部的重點(diǎn)高中數(shù)學(xué)教師,他們的概率統(tǒng)計知識儲備嚴(yán)重不足,80%以上的教師對大部分概率統(tǒng)計基本概念的認(rèn)識都處于模糊狀態(tài),理解深度不夠,缺乏用這些概念答疑解惑的能力,影響概率統(tǒng)計知識的教學(xué)效果.”這就說明2022年及未來高考,一方面進(jìn)一步加大概率統(tǒng)計考查力度,另一方面考查難度與力度依然是一個緩慢提升的過程.如同文[7]指出,在高三復(fù)習(xí)備考過程中,教師要重視回歸教材、精致概念、強(qiáng)化閱讀、落實(shí)細(xì)節(jié)、滲透思想、培養(yǎng)素養(yǎng)等下功夫,以不變應(yīng)萬變.
參考文獻(xiàn)
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[6] 李勇,章建躍,張淑梅,劉文慧.全國重點(diǎn)高中數(shù)學(xué)教師概率統(tǒng)計知識儲備現(xiàn)狀調(diào)查[J].數(shù)學(xué)通報,2016(09):19.
[7] 王淼生.統(tǒng)計試題得分低的原因及應(yīng)對策略——以“2020年福建省質(zhì)檢理科第20題”為例[J] .福建基礎(chǔ)教育研究,2020(08):6468.
作者簡介 王淼生(1966—),男,正高級教師,特級教師,“蘇步青數(shù)學(xué)教育獎”一等獎獲得者,第六屆全國教育科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎二等獎獲得者,“福建省基礎(chǔ)教學(xué)成果獎”特等獎獲得者,中國數(shù)學(xué)奧林匹克高級教練,福建省高層次人才,廈門市拔尖人才,廈門市首屆名師工作室領(lǐng)銜人,廈門市卓越教師,廈門市專家型教師,廈門市杰出教師.
周翔(1979—),男,高級教師,廈門市數(shù)學(xué)學(xué)科帶頭人,福建省第二屆教學(xué)技能大賽一等獎獲得者,廈門市中小學(xué)技能大賽一等獎獲得者,廈門市課堂教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎獲得者.