Recent studies in mathematics, science, and statistical reasoning have identified
the existence of two U-M-R cycles operating within the concrete-symbolic mode
(Callingham, 1994; Campbell, Watson, & Collis, 1992; Levins & Pegg, 1993; Pegg,
1992; Pegg & Davey, 1998; Watson, Collis, & Campbell, 1995; Watson, Collis, &
Callingham et al., 1995). More specifically, these researchers have identified two
cycles when students engage in reasoning about fractions, volume measurement, and
higher order statistical thinking. The first of these cycles is associated with the
development of a concept and the second with the consolidation and application of
the concept (Watson, Collis, Callingham et al., p. 250).
At opportune times in later sections of this chapter, we refer to the Biggs and
Collis model in considering various models of development in statistical reasoning.
Other authors in this book (e.g., Reading & Shaughnessy, Chapter 9; Watson,
Chapter 12) will also elaborate on how their research has been situated in the work
of Biggs and Collis.
A HISTORICAL PERSPECTIVE ON MODELS OF DEVELOPMENT IN
STOCHASTICS
Cognitive models of development have frequented the literature on stochastics (a
term commonly used in Europe when referring to both probability and statistics
[Shaughnessy, 1992]) from the time of Piaget and Inhelder’s (1951/1975) seminal
work on probability. As their clinical studies demonstrated, probability concepts are
acquired in stages that are in accord with Piaget’s more general theory of cognitive
development. Since the Piaget and Inhelder studies, there has been a strong focus on
cognitive models in stochastics, most of them focused on probabilistic rather than
statistical reasoning (Fischbein, 1975; Fischbein & Gazit, 1984; Fischbein &
Schnarch, 1997; Green, 1979, 1983; Jones, Langrall, Thornton, & Mogill, 1997;
Olecka, 1983; Polaki, Lefoka, & Jones, 2000; Tarr & Jones, 1997; Watson, Collis,
& Moritz, 1997, Watson & Moritz, 1998). Some of these models on probabilistic
reasoning have been situated in neo-Piagetian theories such as those of Biggs and
Collis (e.g., Jones, Langrall, Thornton, & Mogill; Watson, Collis, & Moritz; Watson
& Moritz) and Case (e.g., Polaki, Lefoka, & Jones). Scholz (1991) presented a
review of psychological research on probability that included developmental models
like those of Piaget and Fischbein. He also described his own information-processing
model of probabilistic thinking that was predicated on giving students time to solve
and reflect on probability tasks. Scholz’s emphasis on reflection rather than on
intuitive probabilistic reasoning seems to have influenced research on probabilistic
reasoning in the latter part of the 1990s, and it may well have influenced the research
on statistical reasoning that we discuss later in this chapter.
One cognitive development model (Shaughnessy, 1992) described stochastic
conceptions in a way that has relevance for both statistical and probabilistic
reasoning. Shaughnessy’s broad characterization identified four types of
conceptions: non-statistical (responses are based on beliefs, deterministic models, or
single-outcome expectations); na๏ve-statistical (nonnormative responses based on
judgmental heuristics or experience that shows little understanding of probability);
emergent-statistical (responses are based on normative mathematical models and
show evidence that the respondent is able to distinguish between intuition and a
model of chance); and pragmatic-statistical (responses reveal an in-depth
understanding of mathematical models and an ability to compare and contrast
different models of chance). Shaughnessy did not claim that these four conceptions
are linearly ordered or mutually exclusive; however, he did see the third and fourth
conceptions resulting from instructional invention, and he noted that few people
reach the pragmatic-statistical stage.
The research on cognitive models in probabilistic reasoning was undoubtedly the
forerunner to research on models of development in statistical reasoning. However,
research endeavors in statistical reasoning have also been stimulated by instructional
models postulating that teachers can facilitate mathematical thinking and learning by
using research-based knowledge of how students think and learn mathematics
(Carpenter, Fennema, Peterson, Chiang, & Loef, 1989). Such instructional models
have led researchers like Cobb et al. (1991) and Resnick (1983) to advocate the need
for detailed cognitive models of students’ reasoning to guide the planning and
development of mathematics instruction. According to Cobb and Resnick, such
cognitive models should incorporate key elements of a content domain and the
processes by which students grow in their understanding of the content within that
domain. Hence, in the case of statistical reasoning, it appears that we should be
focusing on cognitive models that incorporate processes like decision making,
prediction, and inference as they occur when students collect and explore data and
begin to deal with the existence of variation, data reduction through summaries and
displays, population parameters by considering samples, the logic of sampling
processes, estimation and control of errors, and causal factors (Gal & Garfield,
1997).
COMPREHENSIVE MODELS OF DEVELOPMENT IN STATISTICAL
REASONING
Several researchers have formulated models of cognitive development that
incorporate multiple statistical processes (Jones et al., 2000; Mooney, 2002, Watson,
Collis, Callingham, & Moritz, 1995). Jones et al. (2000) and Mooney (2002)
characterize elementary and middle school students’ statistical reasoning according
to four processes: describing data, organizing and reducing data, representing data,
and analyzing and interpreting data. Watson, Collis, & Callingham et al. (1995)
characterize middle school students’ higher order statistical reasoning as they engage
in a data-card task that incorporated processes like organizing data, seeking
relationships and associations, and making inferences.
Jones et al. and Mooney Models
The related research programs of Jones et al. (2000, 2001) and Mooney (2002)
have produced domain-specific frameworks characterizing the development of
elementary and middle school students’ statistical reasoning from a more
comprehensive perspective. These researchers’ frameworks are grounded in a
twofold theoretical view. First, it is recognized that for students to exhibit statistical
reasoning, they need to understand data-handling concepts that are multifaceted and
develop over time. Second, in accord with the general developmental model of Biggs
and Collis (1991), it is assumed that students’ reasoning can be characterized as
developing across levels that reflect shifts in the complexity of their reasoning. From
this theoretical perspective, Jones et al. and Mooney describe students’ statistical
reasoning with respect to the four statistical processes listed earlier. They assert that
for each of these four processes, students’ reasoning can be characterized as
developing across four levels of reasoning referred to as idiosyncratic, transitional,
quantitative, and analytical.
The four key statistical processes described in the Jones et al. (2000, 2001) and
Mooney (2002) frameworks coincide with elements of data handling identified by
Shaughnessy, Garfield, and Greer (1996) and reflect critical areas of research on
students’ statistical reasoning. These four processes are described as follows.
Describing Data
This process involves the explicit reading of raw data or data presented in tables,
charts, or graphical representations. Curcio (1987) considers “reading the data” as
the initial stage of interpreting and analyzing data. The ability to read data displays
becomes the basis for students to begin making predictions and discovering trends.
Two subprocesses relate to describing data: (a) showing awareness of display
features and (b) identifying units of data values.
Organizing Data
This process involves arranging, categorizing, or consolidating data into a
summary form. As with the ability to describe data displays, the ability to organize
data is vital for learning how to analyze and interpret data. Arranging data in clusters
or groups can illuminate patterns or trends in the data. Measures of center and
dispersion are useful in making comparisons between sets of data. Three
subprocesses pertain to organizing data: (a) grouping data, (b) summarizing data in
terms of center, and (c) describing the spread of data.
Representing Data
This process involves displaying data in a graphical form. Friel, Curcio, and
Bright (2001) stated that the graphical sense involved in representing data “includes
a consideration of what is involved in constructing graphs as tools for structuring
data and, more important, what is the optimal choice for a graph in a given situation”
(p. 145). Representing data, like the previous two processes, is important in
analyzing and interpreting data. The type of display used and how the data are
represented will determine the trends and predictions that can be made. Also,
different data displays can communicate different ideas about the same data. Two
subprocesses underlie representing data: (a) completing or constructing a data
display for a given data set and (b) evaluating the effectiveness of data displays in
representing data.
Analyzing and Interpreting Data
This process constitutes the core of statistical reasoning. It involves recognizing
patterns and trends in the data and making inferences and predictions from data. It
incorporates two subprocesses that Curcio (1987) refers to using the following
descriptors: (a) reading between the data and (b) reading beyond the data. The
former involves using mathematical operations to combine, integrate, and compare
data (interpolative reasoning); the latter requires students to make inferences and
predictions from the data by tapping their existing schema for i
ล่าสุดในการศึกษาคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และการให้เหตุผลทางสถิติได้ระบุ
อยู่สอง u-m-r วงจรปฏิบัติการภายในคอนกรีต
โหมดสัญลักษณ์ ( callingham , 1994 ; Campbell , วัตสัน , &คอลลิส , 1992 ; เลวินส์&เพ็กเพ็ก , 1993 ;
, 1992 ; เพ็ก&เดวี , 2541 , วัตสัน , คัลลิส& , แคมป์เบล 1995 ; วัตสัน คอลลิส&
callingham , et al . , 1995 ) มากขึ้นโดยเฉพาะนักวิจัยเหล่านี้ได้ระบุสอง
รอบเมื่อนักเรียนมีส่วนร่วมในการให้เหตุผลเกี่ยวกับเศษส่วนการวัดปริมาตรและสูงกว่าสถิติ
เพื่อคิด ครั้งแรกของรอบนี้จะเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของแนวคิด และครั้งที่สองกับการรวมและการประยุกต์ใช้
แนวคิด ( วัตสัน คอลลิส callingham , et al . , หน้า 250 ) .
ที่เป็นใจครั้งในภายหลัง ในส่วนของบทนี้ที่เราอ้างถึง บิ๊กและ
คอลลิสแบบในการพิจารณาแบบต่างๆของการพัฒนาในการให้เหตุผลทางสถิติ .
คนอื่นเขียนในหนังสือเล่มนี้ ( เช่น การอ่าน&ชอนเนสซี่ บทที่ 9 ; วัตสัน
บทที่ 12 ) ก็จะลงรายละเอียดว่างานวิจัยของพวกเขาถูกตั้งอยู่ในการทํางานของ บิ๊ก และ คัลลิส
.
มุมมองประวัติศาสตร์ ในรูปแบบของการพัฒนาใน Stochastics
การคิดรูปแบบการพัฒนามี frequented วรรณกรรม Stochastics (
ในระยะที่ใช้กันทั่วไปในยุโรปเมื่ออ้างอิงทั้งสถิติและความน่าจะเป็น
[ ชอนเนสซี่ , 1992 ) จากเวลาของเพียเจต์ และ inhelder ( 1951 / 2518 ) งานอสุจิ
ในความน่าจะเป็น การศึกษาทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าเป็นแนวคิดความน่าจะเป็นมี
ที่ได้มาในขั้นตอนที่สอดคล้องกับของ Piaget ทฤษฎีพัฒนาการทางสติปัญญาทั่วไป
ตั้งแต่ เพียเจต์ inhelder และการศึกษา มีการมุ่งเน้น
รับรู้รูปแบบ Stochastics , ที่สุดของพวกเขาเน้นความน่าจะเป็นมากกว่า
การให้เหตุผลทางสถิติ ( fischbein 1975 ; fischbein & gazit , 1984 ; fischbein &
schnarch , 1997 ; สีเขียว , 2522 , 2526 ; โจนส์ langrall ธอร์นตัน ,& mogill , 1997 ;
olecka , 1983 ; polaki lefoka & , , โจนส์ , 2000 ; ทาร์&โจนส์ , 1997 ; วัตสัน คอลลิส
& Moritz , 1997 , วัตสัน& Moritz , 1998 ) บางส่วนของโมเดลเหล่านี้ในความน่าจะเป็น
เหตุผลได้ถูกตั้งอยู่ในนีโอ piagetian ทฤษฎี เช่น พวก บิ๊กและ
คอลลิส ( เช่น โจนส์ langrall ธอร์นตัน& mogill ; , วัตสัน , คัลลิส& , มอริทซ์ ; วัตสัน
& Moritz ) และกรณี ( เช่น polaki lefoka , ,&โจนส์ ) โชลส์ ( 1991 ) เสนอ
ทบทวนการวิจัยทางจิตวิทยา เรื่อง ความน่าจะเป็น ที่รวมนางแบบ
เช่นบรรดาของเพียเจต์ fischbein และการพัฒนา นอกจากนี้เขายังอธิบายของเขาเองข้อมูลการประมวลผล
ความคิดแบบความน่าจะเป็นที่ถูกบอกกล่าวให้เวลานักเรียนแก้
และสะท้อนในงานความน่าจะเป็น โชลส์ก็เน้นการสะท้อนมากกว่า
ใช้งานง่าย probabilistic ดูเหมือนว่าเหตุผลที่ได้รับอิทธิพลในการวิจัย
เหตุผลในส่วนหลังของปี 1990 , และมันอาจจะมีอิทธิพลต่อการวิจัย
การให้เหตุผลทางสถิติที่เราหารือในภายหลังในบทนี้ การคิดรูปแบบการพัฒนา
หนึ่ง ( ชอนเนสซี่ , 1992 ) อธิบาย Stochastic
แนวความคิด ในลักษณะที่มีความเกี่ยวข้องทั้งทางสถิติและ ความน่าจะเป็น
เหตุผลชอนเนสซี่หลากหลายคุณสมบัติที่ระบุสี่ประเภทของ
แนวคิด : ไม่มีสถิติ ( คำตอบตามความเชื่อ แบบ deterministic
เดียวหรือความคาดหวังผล ) ; ขี้กลัว ( nonnormative สถิติการตอบสนองตาม
ฮิวริสติก judgmental หรือประสบการณ์ที่แสดงให้เห็นถึงความเข้าใจน้อยของความน่าจะเป็น ) ;
ฉุกเฉินทางสถิติ ( การตอบสนองจะขึ้นอยู่กับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และเชิงบรรทัดฐาน
แสดงหลักฐานว่า ผู้ถูกกล่าวหาสามารถแยกแยะระหว่างสัญชาตญาณกับ
รูปแบบโอกาส ) ; และปฏิบัติ ( การเปิดเผยข้อมูลในเชิงลึก
เข้าใจแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และความสามารถในการเปรียบเทียบและความคมชัด
รุ่นที่แตกต่างกันของโอกาส ) ชอนเนสซี่ไม่ได้อ้างว่าเหล่านี้สี่ความคิด
เป็นเส้นตรงหรือสั่งพิเศษร่วมกัน อย่างไรก็ตาม เขาไม่ได้ดู
ที่สามและสี่มโนทัศน์ที่เกิดจากการประดิษฐ์ การสอน และเขากล่าวว่าไม่กี่คน
ถึงขั้นสถิติในทางปฏิบัติ วิจัยในรูปแบบการคิด
เหตุผลคือไม่ต้องสงสัยในการเป็นเอกสารวิจัยรูปแบบการพัฒนาในการให้เหตุผลทางสถิติ อย่างไรก็ตาม ความพยายามในการให้เหตุผลทางสถิติวิจัย
ยังได้รับการกระตุ้นโดยรุ่น postulating ที่ครูสามารถอำนวยความสะดวกในการคิดเชิงคณิตศาสตร์และการเรียนรู้ของนักเรียน โดยการใช้ความรู้เป็น
วิธีคิดและเรียนรู้คณิตศาสตร์
( ช่างไม้ , fennema Peterson , เชียงใหม่ , & loef , 1989 ) เช่นรูปแบบการเรียนการสอน
ได้นำนักวิจัยชอบคอบ et al . ( 1991 ) และเรสนิค ( 1983 ) เพื่อสนับสนุนความต้องการ
สำหรับรายละเอียดการคิดรูปแบบของการให้เหตุผลของนักเรียนเพื่อเป็นแนวทางในการวางแผนและการพัฒนาการเรียนการสอนคณิตศาสตร์ ตามรูปแบบการคิด และ เรสนิค Cobb , เช่น
ควรรวมองค์ประกอบหลักของโดเมนที่เนื้อหาและกระบวนการ
ซึ่งนักเรียนเติบโตในความเข้าใจเนื้อหาภายในโดเมนนั้น
ดังนั้น ในกรณีของการให้เหตุผลทางสถิติ ปรากฏว่า เราควรจะ
เน้นการคิดโมเดลที่รวมกระบวนการเช่นการตัดสินใจ
การพยากรณ์ และการอนุมานตามที่พวกเขาเกิดขึ้นเมื่อนักเรียนรวบรวมและศึกษาข้อมูลและ
เริ่มต้นที่จะจัดการกับการเปลี่ยนแปลง การลดข้อมูลโดยสรุปและ
แสดงพารามิเตอร์โดยพิจารณาจากประชากรตัวอย่าง ตรรกะของ
กระบวนการตัวอย่าง , การประมาณค่าและควบคุมข้อผิดพลาดและปัจจัยเชิงสาเหตุ ( Gal & Garfield
( 2540 ) รูปแบบการพัฒนาในการให้เหตุผลทางสถิติ
หลายนักวิจัยได้กำหนดรูปแบบของการพัฒนาทางปัญญาที่
รวมกระบวนการสถิติหลาย ( Jones et al . , 2000 ; Mooney , 2002 , วัตสัน , คัลลิส callingham
, , & Moritz , 1995 ) Jones et al . ( 2000 ) และ มูนี่ ( 2002 )
ลักษณะเบื้องต้นและกลางโรงเรียนของนักเรียนตามกระบวนการทางสถิติการใช้เหตุผล
4 : อธิบายข้อมูล การจัดระเบียบข้อมูล และการแทนข้อมูลและการวิเคราะห์และการตีความข้อมูล
. วัตสัน , คัลลิส& callingham , et al . ( 1995 ) ลักษณะของนักเรียนโรงเรียนกลางสูง
เหตุผลที่พวกเขาต่อสู้เพื่อสถิติ
การแปล กรุณารอสักครู่..
