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  • 人教版高中数学必修三(教案)2.1 随机抽样(3课时)

    2021-02-09 高二上册数学人教版

    第一课时 2.1.1简单随机抽样
    教学要求:正确理解随机抽样的必要性和重要性,掌握简单随机抽样的两种方法(抽签法和随机数法)的一般步骤,能从生活实际中提出一定价值的统计问题.
    教学重点:掌握抽签法和随机数表法的一般步骤.
    教学难点:正确理解样本的随机性,合理选择抽签法与随机数法.
    教学过程:
    一、复习准备:
    1、讨论:如何对一批袋装牛奶质量进行检查? (普查的弱点;抽样省时、省力→抽样必要性)
    2、讨论:什么是总体与样本?怎样获取样本呢?什么样的样本是一个好的样本?
    如何通过一勺汤的味道来判断一锅汤的味道?(关键在于将总体“搅拌均匀”)
    阅读著名的统计调查失败的案例,思考美国总统选举的民意测验与实际选举结果为何相反?
    二、讲授新课:
    1、教学简单随机抽样的概念:
    ① 思考:如要在我们班选出五个人去参加劳动, 应当怎样选呢? 怎样选才是最公平的呢?
    ② 简单随机数法的概念: 一般地,设一个总体有N个个体, 从中逐个不放回地抽取n个个体作为样本(n≤N), 如果每次抽取时总体内的各个个体被抽到的机会都相等, 就把这种抽样方法叫做简随机抽样. 有抽签法与随机数法两种方法.
    强调三点: 不放回的抽取;样本个数n小于等于总数N;抽到的机会相等.
    ③练习:下列抽样的方式是否属于简单随机抽样?为什么?
    A.从无限多个个体中抽取50个个体作为样本. B.箱子里共有100个零件,从中选出10个零件进行质量检验,在抽样操作中,从中任意取出一个零件进行质量检验后,再把它放回箱子.
    2、教学抽签法和随机数法
    ① 抽签法也叫抓阄法:一般地,抽签法就是把总体中的N个个体编号,把号码写在号签上,将号签放在一个容器中,搅拌均匀后,每次从中抽取一个号签,连续抽取n次,就得到一个容量为n的样本.
    ② 游戏: 给班上的每位同学编上号码,然后让同学用小纸条把号码写下来放在粉笔盒里,我把小纸条搅拌均匀,随机的抽出五个号码,被抽到的同学会有奖品.
    在这个游戏结束以后,由同学来总结抽签法的步骤:
    给个体编号 → 在不透明的容器里搅拌均匀 → 要不放回随机的抽取.
    ③讨论:抽签法的优点和缺点?(优点:简单易行,当总体个数不多的时候搅拌均匀很容易,个体有均等的机会被抽中,从而能保证样本的代表性.
    缺点:当总体个数较多时很难搅拌均匀,使样本代表性差的可能性很大. )
    ④ 随机数法:利用随机数表、随机数骰子或计算机产生的随机数进行抽样,叫随机数表法.
    ⑤ 出示例:从800袋牛奶种抽取出60袋看一看质量是否达标.
    给每一袋牛奶编号. → 在随机数表中任选一个数(表略),在这个向右读(也可向左),连取三位,包含它本身,比如785,因为对应的编号785<800,说明这个号码在总体内所以将它取出. 然后继续向右读916 ,因为916>800,所以舍去. 然后到末行的时候可以向上也可以向下读,直到取够60个为止. (▲带领同学反复练习,使同学学会如何使用随机数表. )
    ⑥讨论:随机数法的优点和缺点? (优点:当个体数量较多时,个体有均等的机会被抽中.
    缺点:个体数量很多时,对个体编号的工作量太大;“搅拌均匀”也比较困难. )
    3、小结:简单随机抽样两种方法操作步骤及优、缺点. (优点:对个体数量较少时,抽取样本简便易行. 缺点:当个体数量较多时,对个体编号的工作量太大,使操作不快捷. )
    三、巩固练习:1、P47-1,2,3,4 2、作业:从100件产品中抽10件,试写两种操作步骤. 读报.
    (将100件编号为00,01,…99,在随机数表中选定一个起始位置,如取第21行第1个数开始,选取10个为68,34,30,13,70,55,74,77,40,44,这10件即为所要抽取的样本.)
    第二课时 2.1.2系统抽样
    教学要求:正确理解系统抽样的概念;掌握系统抽样的步骤;正确理解系统抽样与简单随机抽样的关系;掌握系统抽样的优点和缺点.
    教学重点:掌握系统抽样的步骤.
    教学难点:系统抽样时,当分段间隔k不是整数的时候怎么办.
    教学过程:
    一、复习准备:
    1. 提问:简单随机抽样应注意几点?有哪几种方法?每种方法的优点和缺点是什么?
    2. 分别用两种方法设计从本班学生53人中抽取5人进行调查的抽样方案.
    3. 引入:当个体的数量较多的时候,为了使个体的被抽中的机会均等,要用随机数法.
    可是数量太多,编号的工作量又太大,也很难搅拌均匀. 面对这种情况,我们今天来学一种新的抽样方法——系统抽样.
    二、讲授新课:
    1、教学系统抽样的概念及步骤:
    ① 系统抽样概念:当总体中的个体数较多时,将总体的每个个体进行编号,并根据样本数对编号进行分段,然后按照预先定出的规则,从每一部分抽取1个个体,得到所需样本的抽样方法.
    ② 进行系统抽样的步骤:
    (1)先将总体的N个个体编号. 有时可直接利用个体自身所带的号码,如学号、准考证号、门牌号等;
    (2)确定分段间隔k,对编号进行分段.当N/n(n是样本容量)是整数时,取k=N/n;
    (3)在第一段用简单随机抽样确定第一个个体编号l(l≤k);
    (4)按照一定的规则抽取样本. 通常是将l加上间隔k得到第2个个体编号(l+k),再加得到第3个个体编号(l+2k),依次进行下去,直到获取整个样本.
    ③ 注意:分段间隔k的确定. 当总体个数N恰好是样本容量n的整数倍时,取;若不是整数时,可以先从总体中随机地剔除几个个体,使得总体中剩余的个体数能被样本容量n整除. 每个个体被剔除的机会相等,从而使整个抽样过程中每个个体被抽取的机会仍然相等.
    2、教学例题:
    ① 出示例:我校为了了解高一年级学生对教师教学的意见,打算从高一年级的500名学生中抽取50名进行调查. 用系统抽样的方法,你怎样进行操作呢?
    解:第一步,编号,给500名同学编号.(注意和随机数法不同,500人、编号不一定是三位数. 如1,2,3. . . ) ; 第二步,分段,确定分段间隔k=500/50=10.(把500人分成了10段); 第三步,确定起始号,在第一段1~10里随机的选一个数(抽签法)比如6;第四步,抽取样本,每隔10个号码抽取一个,要选的50个数的编号是6、16、26、36、46. . . . . . . . . 496(如果第三步选的是10,则他们的编号是10、20、30. . . . 500)
    ② 思考:当第二步的k不是整数的时候怎么办呢? 例题变式502人. (先随机剔除几个个体)
    ③ 练习:在2003名同学间选出100人进行有关视力的问卷调查,你怎样选取样本呢?
    分析:我们知道2003/100不是整数,这时我们就要随机的选出3名同学(用什么方法?)
    然后再重新进行编号,步骤就和能整除的时候一样了.
    3、小结:由同学来总结系统抽样有那些优点和缺点. (优点:可以利用个体自身的编号,对数量较多的个体操作比较便捷. 缺点:当对总体情况不是很了解的情况下,样本的代表性较差. )
    注意:在使用抽样方法时,总体的数量较多,但必须要对总体有个大概了解的前提下.
    三、巩固练习:
    1、练习:P49-1,2,3;读报(第30期第1版文);阅读:广告数据的可靠性. 2、作业:P54-6.
    第三课时 2.1.3分层抽样
    教学要求:使学生掌握分层抽样的方法,并能结合以前学过的知识对三种抽样方法进行比较,活学活用,并能把三种抽样方法融会贯通处理一些复杂的问题,使样本有更好的代表性.
    教学重点:运用分层抽样的方法抽取样本.
    教学难点:恰当选用三种抽样方法解决实际问题.
    教学过程:
    一、复习准备:
    1、提问:一般在什么条件下使用系统抽样?系统抽样都有那些步骤?当分段间隔不是整数的时候怎么办?
    2、试设计从高一学生804人中抽取40人进行调查的抽样方案.
    变式:学校高一学生800人,高二640人,高三560人,从全校抽取100人,如何抽样?
    3、引入:当对总体情况不是很了解的情况下用系统抽样,样本的代表性可能会很差,比如抽取的可能都是男生,或都是女生. 而且有时一些问题农村和城市,老人和孩子等都有很大的差异,当总体存在很大的差异时,我们怎么办呢,今天我们来学习第三种抽样方法分层抽样.
    二、讲授新课:
    1、教学分层抽样概念及步骤:
    ① 定义:一般地,在抽样时,将总体分成互不交叉的层,然后按照一定的比例,从各层独立地抽取一定数量的个体,将各层取出的个体合在一起作为样本,这种抽样方法叫分层抽样.
    ② 步骤:根据已掌握的信息,将总体分成互不相交的层;根据总体中的个体数N和样本容量n计算抽样比k=;确定第i层应该抽取的个体数目ni≈Ni×k(Ni为第i层所包含的个体数),使得诸ni之和为n;在各个层中,按第三步中确定的数目在各层中随机抽取个体,合在一起得到容量为n的样本.
    ③ 出示例:一支田径队有男运动员56人,女运动员42人,用分层抽样的方法从全体运动员中抽出一个容量为28的样本.
    分析:因为有男,女两个互不交叉的层,所以选用分层抽样. 因为总体的个数是56+42=98,样本容量为28,一定的比例对该题而言样本容量除以总体的个数为28/98=2/7,那么在男队员中应选取的人数为56*2/7=16人,女队员中应选取的人数为42*2/7=12人.
    解:田径队共有人数56+42=98人,样本容量为28人,则总数与样本容量的比是28:98=2:7,
    男队员中应选取的人数为56*2/7=16人,女队员中应选取的人数为42*2/7=12人.
    ④ 练习:某地区想调查中小学学生的近视情况,已知高中生有2400人,初中生有10900人,小学生有11000人,如果要从本地区的中小学生中抽取1%的学生进行调查,你认为应当怎样抽取样本?
    分析:因为被调查的总体有很明显的差异,所以要使用分层抽样,找到样本容量与总体个数的比例,再和每个层的个体数相乘,得到的样本数量之和就是应抽取的人数.
    解:因为要抽取1%,所以样本容量与总体个数的比例为1:100,则高中应抽取人数为2400*1/100=24,初中应抽取人数为10900*1/100=109,小学应抽取人数为11000*1/100=110
    思考:如何在2400中抽取24人呢?
    2、比较三种抽样方法:
    ① 简单随机抽样是最简单、最基本的抽样方法,其他两种抽样方法都建立在此基础上. 在系统抽样的各段抽样、分层抽样的各层抽样,都需简单随机抽样来实现.
    ② 分析与比较三种抽样方法的要点、共同点、不同点、联系、适应范围.(见报第30期第1版)
    三、巩固练习:
    1、练习:教材P52第1、2、3题. 2、作业:教材P54 第5题;读报(《数学周报》第30期).
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