六、教學設計題(本大題1小題,30分)
17.某位教師設計高中數學必修內容“分層抽樣”的教學目標為:
①通過實例,了解分層抽樣的特點、適用范圍及分層抽樣的必要性,掌握分層抽樣的操作步驟;
②體會分層抽樣、簡單隨機抽樣及系統抽樣的區別和聯系,提升整體把握知識的能力。
基于上述內容,完成下列任務:
(1)基于教學目標①,設計一個實例,總結分層抽樣的步驟,并說明設計意圖;(21分)
(2)基于教學目標②,簡要說明隨機抽樣、系統抽樣以及分層抽樣各自的特點及適用范圍。(9分)
(1)實例:假設某地區高中生2400人,初中生10900人,小學生11000人。此地區教育部為了了解本地區中小學生的近視情況及其形成原因,要從本地區的中小學生中抽取1%的學生進行調查。你認為應當怎樣抽取樣本?分層抽樣的實施步驟如下:
①根據已經掌握的信息,將總體分成互不相交的層;
②根據總體中的個數N和樣本容量n計算抽樣
③確定第i層應該抽取的個體數目。
④按步驟③中確定的數目在各層中隨機抽取個體,合在一起得到容量為n的樣本。
設計意圖:通過對實例的探究引導學生體會:
①不同的年齡階段影響近視的因素是不一樣的,利用簡單的隨機抽樣不具有代表性。所以調查者應利用事先掌握好的各種信息對總體進行分層,這可以保證每一層一定有個體被抽到,從而使樣本更具有代表性。②對小學、初中、高中抽樣個數的探究,體會含有個體多的層在樣本中的代表也應該多,即樣本從該層中取的個體數也應該多。該樣的樣本才更具有代表性。在整個探究過程中,根據簡單隨機抽樣和系統抽樣的基礎,提升學生對分層抽樣的理解。感受分層抽樣的必要性以及它的特點。通過實例以及問題的引導,提高學生對分層抽樣步驟的理解,提升對分層抽樣適用范圍的理解。
(2)①簡單隨機抽樣。優點:操作簡單易行。缺點:適合總體個數較少,當總體個數較多時,不快捷。“攪拌均勻”也比較困難,容易導致樣本的代表性差。適用范圍:總體的個數不多時。
②系統抽樣。優點:簡單易行;當對總體結構有了一定的了解時,充分利用已有信息對總體中的個體進行排隊后再抽樣,可提高抽樣效率;當總體中的個體存在一種自然編號(如生產線上產品的質量監控)時,便于實行系統抽樣法。缺點:在不了解樣本總體的情況下,所抽出的樣本可能有一定的偏差。適用范圍:總體個數較多時。
③分層抽樣。優點:根據總體幾個部分的明顯差異,按照比例進行抽取樣本,樣本的代表性高。
缺點:總體的幾個部分差異不明顯時不適合使用分層抽樣。分層抽樣需要和簡單隨機抽樣或系統抽樣方法結合使用。適用范圍:總體是由差異明顯的幾個部分組成時,往往選用分層抽樣的方法。
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