第六章 资料的整理与分析(教育统计测量法).ppt
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1、教育统计与测量,赖燕玲赣南师院教育科学学院18979744169,第七讲 教育统计测量在教育科研中的运用,第一节、教育统计测量的基本含义第二节、教育统计法的基本内容第三节、教育测量法的基本内容,第一节、教育统计测量的基本含义,1.教育统计主要研究如何收集、整理、分析由教育调查和教育实验所获得的数据资料,并以此为依据进行科学推断,揭示教育现象所蕴涵的客观规律。2.教育测量就是对教育领域内的事物或现象,根据一定的客观标准,作缜密地考核,并依一定的规则将考核的结果予以数量描述。如对学生的思想品德、健康状况、学业成绩等的测量。,3.教育统计与测量在教育科研中的作用把统计与测量用于教育科研内容的分类整理
2、、编制试卷或统计各种图表,进行变量之间关系的定量分析或由样本推论总体等,形成教育现象的量化描述,将会大大增强教育问题解释的科学性和有效性。例如,我们可以用标准差S这个统计学的差异量数更准确地表示某个群体考试成绩的离散程度;用标准分Z更可靠地定位个体在群体中的水平,并可以把不同学科无相加性的原始分数转化为Z分数求代数和,用以说明个体的综合学习成绩;还可以用查关量数科学地判断两个变量共同变化的伴随关系 等等。,表一:高一(2)班30名学生语文、数学、英语期末考试成绩(三科成绩均服从正态分布)问题:如何整理这些数据资料,从而以方便进一步的分析研究?,例如,某校初一共有3个班,某次语文测验中,一班50
3、人均分为68,二班45人均分为75,三班40人均分为80,问全校初一语文的平均成绩?例如:某市近几年来高中毕业生人数如下表,试求平均增长率;照此速度增长,到1995年预计有多少高中毕业生?又如:某班甲乙两组在一次测验中的成绩分别为65,68,71,72,74(均分为70分)和 30,50,86,90,94(均分为70分)。如何评价两组的学习情况?再如某一统一考试中,学生甲语文得67.2分,数学得61分,则其两科原始分数相加共128.2分;学生乙语文得 75分,数学得50.5分,则其两原始分相加共125.5分。那么到底谁的成绩更优秀一些?假如一次考试要录取百分之二十的人,那么录取分数线如何确定?
4、,从体育达标测验的学生中随机抽取60人,其中男、女达标情况见下表,问本次达标测验是否与性别有关?为调查小学生对两种不同教学法的识字情况,随机抽取了10名小学生记录下旧教学法与新教学法的识字得分如下,问两种教学方法是否一样?(附表数据)你想自己编制一套测验,如何编制?测验的信度、效度如何?项目的难度和区分度怎么样?等等。碰到这样的问题你该如何解决?(学习教育统计学可以帮助你科学合理的解决上述问题。),第二节、教育统计基本方法介绍,一、描述统计法-研究如何对客观现象的数量特征进行计量、观察、概括和表述。二、推断统计法-据数据所提供信息对数据所来自的总体(母体)的性质作推断。,描述统计的主要方法,描
5、述统计方法,集中量数:描述集中趋势,差异量数:描述离散程度,相关系数:描述关系程度,偏态系数,峰态系数,特征值,单向次数分布表,双向次数分布表列联表(交叉表),统计图,次数分布图,如直方图,发展趋势折线图,相关散点图,描述数据的正态程度,目的:对总体特征作出推断。内容:,推断统计,推断统计,参数估计,假设检验,点估计,区间估计,均数差异显著性检验,次数分布差异显著性检验,比例数差异显著性检验,变量间关系显著性检验,一、描述统计法(一):统计表,构成:统计表一般由标题、表号、标目、表注等构成。,表的标题?,注脚:说明资料来源等 X X X,统计表基本格式,编制统计表的要求,()表的结构要简单明了
6、,层次清楚。()表的标题要简明扼要地、确切地反映表的内容,写在表的上端的中央位置。()表的标目有横、纵标目之分。一般将统计表所要叙述的主要对象放在横标目上,而将用以叙述的统计指标在纵标目上。()表内数据排列要整齐,小数点位置要对齐,缺数据格或无数据格要划斜线。()表的标题、标目或数字有未尽之意的地方,应加脚注说明,表中资料的来源应在底线下加以注明。,简单表,表2 重庆2中各年高考录取人数,复合表,表2。4 某高级中学各年级文理科男女学生人数,频数分布表,对于一组大小不同的数据划出等距的分组区间称为组距(i),然后将数据按其数值大小列入各个相应的组别内,便可以出现一个有规律的表式。这种统计表又称
7、之为次数分布表。,编制次数分布表的步骤,(1)求全距。全距指最大数与最小数之间的差距:R=MAX-MIN(2)定组数(K):K=1.87(N-1)2/5(3)定组距(i)-组距是指每一组的间距:i=R/K 取整(4)列出分组区间。分组区间又称为分组阶段。列分组区间要注意以下几点:最高组区间内应能包含最大值的数据,最低组区间应能含最小值的数据。最高组或最低组的下限最好是组距的整数倍。分组区间可写为10一,20一,30一,40一等,但我们必须明确,实际上各组的精确界限应是9.5一19.499(5)求组中值:组中值=(组实上限+组实下限)2(6)登记次数。依次将数据登记到各个相应的组别内,一般用划线
8、记数或写正字的方法。(7)计算各组绝对次数(f)、相对次数(f/n)、累积次数、累积相对资料(累积百分比)。各组的次数计算好后,还要计算总和即总次数(F)。一是为了以后计算的需要,二是为了核对各组总和与数据总数(N)是否相等。(8)抄录新表。登记核实后,重新制表。以前面表一:高一(2)班30名学生语文、数学、英语期末考试成绩中的语文成绩为例,上表中高一(2)班30名学生语文成绩频数分布表数据的初步整理,比整理前的数据更方便进行分析。,累积频数分布表及累积百分比分布表,利用计算机制表常用的计算机软件:Excel,SPSS制表用Excel软件制表,1.统计图的功用所谓统计图就是依据数字资料,应用点
9、、线、面、体、色彩导的描绘制成整齐而又规律,简明而又知其数量的图形。统计图一般采用直角坐标系,横坐标用来表示事物的组别或自变量X,纵坐标常用来表示事物出现的次数或因变量Y.2.统计图的结构与制图要点:图号及图题 图目图形 图注3.统计图的种类:统计图可按形状、数字性质、图的用途等标志分为多种类别。教育统计中常用的统计图可按形状划分为直条图、直方图、曲线图、圆形图、散点图等等。,一、描述统计法(二):统计图,统计图:由标题、图号标目、图注等项构成。单式条形图,第一节 统计表与统计图,复式条形图,圆形图(饼图),圆形图(饼图),折线图,4.线条图,5.频数颁布直方图图.4中考化学统计成绩直方图,6
10、.累积频数图图.5 2004年中考化学抽样得分情况累积频数图,10 20 30 40 50 60 70 80 90 100,图2.6:高一语文,7、面积图,利用计算机制图常用的计算机软件:Excel,SPSS制图用Excel软件制图,Excel,SPSS制图,一、描述统计法(三):特征量,最常用的统计量有三类:一类是代表一组数据典型水平或集中趋势的量,即集中量;另一类是反映一组数据的变异程度或离散程度的量,即差异量第三类是反映数据的相关程度的量,即相关量。,一、集中量,定义:代表一组数据典型水平或集中趋势的量。常用的集中量有平均数、中位数和众数。其中平均数又有以下几中类型,它们分别有着不同作用
11、。算术平均数加权平均数几何平均数,平均数,1、算术平均数2、加权平均数3.几何平均数,1、算术平均数,(1)未分组数据平均数的计算方法(2)数据分组后计算平均数的方法(3)平均数特点(4)平均数的意义与应用,算术平均数:简称为平均数或均数(Mean)。,(1)未分组数据平均数的计算方法(原始数据),当一组数据未进行统计分类时,若想描述其典型情况,找出其代表值,可计算算术平均数,公式为:公式中Xi表示所有数据的和,即Xi=XI+X2+XNN为数据的个数。.,例如,求某小组10个学生的数学测验分数78,79,62,84,90,71,76,83,98,77的平均数。,表一 高一(2)班30名学生语文
12、、数学、英语期末考试成绩(三科成绩均服从正态分布),(2)数据分组后计算平均数的方法(频数分布表),公式为:,表二:高一(2)班30名学生语文成绩频数分布表,(3)平均数特点:,离均差之和等于0。在一组数据中,每一个数都加上一常数c,则所得的平均数为原来的平均数加常数C。在一组数据中,每一个数都乘以一个常数c,则所得的平均数为原来的平均数乘以常数C。,(4)平均数的意义与应用,算术平均数具备一个良好的集中量数应具备的一些条件:反应灵敏。确定严密。简明易解。计算简单。符合代数方法进一步演算。较少受抽变动的影响。,缺点:易受极端数据的影响。若出现模糊不清数据时,无法计算平均数。此外,必要注意,凡不
13、同质的数据不能计算平均数。,2、加权平均数,(1)加权平均数的概念加权平均数是不同比重数据(平均数),W表示各观察值的权数;X表示具有不同比重的观察值。,例:某校初一共有3个班,某次语文测验中,一班50人均分为68,二班45人均分为75,三班40人均分为80,问全校初一语文的平均成绩?,不能用:(68+75+80)/3=74.33,3.几何平均数,(1)什么情况下要用几何平均数?当一组数据中任何两个相邻数据之比接近常数,即数据按一定的比例关系变化时,在教育与心理研究中,如求平均增长率或对心理物理学中的等距与等比量表实验数据的处理均应使用几何平均数。当一组数据中存在极端数据,分布呈偏态时,算术平
14、均数不能很好地反映数据的典型情况,此时应用几何平均数或其他集中数据(如中数、众数)来反映数据的典型情况。,(2)几何平均数的基本公式,例如:某市近几年来高中毕业生人数如下表,试求平均增长率;照此速度增长,到1995年预计有多少高中毕业生?,1.先根据公式求平均变化率:,2.从而平均增长率:1.0954-1=0.954,3.四年后该市的高中毕业生预计为:,4.根据前面两个步骤,我们可以推导出平均变化率的变式:,5.在EXCEL中如何实现:,二、差异量数,1.全距:最大值与最小值之差:,2.平均差:平均差是根据分布中每一个观测值计算求得的,它较好地代表了数据分布的离散程度,但由于取绝对值,不利于做
15、统计分析,是一种低效差异量数。,3.方差(Varance)也称变异数、均方。作为统计量,常用符号S2,x2表示,作为总体参数,常用符号2表示。,4.标准差(Srandard deviation)即方差的平方根,常用S或SDx表示。若用表示,则是指总体的标准差。,例,方差与标准差的意义,返回前面提出的问题通过SPSS解决,例:有5名被试的错觉实验数据如下,求其平均差。,总体和样本的方差与标准差的计算公式,方差与标准差的意义,方差与标准差是表示一组数据离散程度的最好指标,其值越大,说明离散程度大,其值小,说明数据比较集中,它是统计描述与统计分析中最常应用的差异量数。它基本具备一个良好的差异量数应具
16、备的条件:(1)反应灵敏;(2)有一定的计算公式严密确定;(3)容易计算;(4)适合代数运算;(5)受抽样变动的影响小,即不同样本的标准差或方差比较稳定;(6)简单明了;(7)具有可加性。,又如:某某研究者对实验班用计算机辅助教学,而对照班仍用传统的讲授方式进行教学,期末进行统一测试,两班学生的成绩如下,试比较两种授课方式产生的效果有何不同?,总平均数=81.81,差异系数,当所观测的样本水平比较接近,而且是对同一个特质使用同一种测量工具进行测量时,要比较不同样本之间离散程度的大小,一般可直接比较标准差或方庆功的大小。标准差的单位与原数据的单位相同,有时称它为绝对差异量。差异系数,又称变异系数
17、、相对标准差等,它是一种相对差异量,通常用符号CV表示,其计算公式如下:(1)同一团体不同观测值的离散程度的比较;(2)对于水平相差较大,但进行的是同一观测的各种团体,进行观测值离散程度的比较。,例题:某校期末考试语文平均成绩为69.3分,标准差为11.2分;英语平均成绩为94.8,标准差为13.8分。问哪一学科离散程度大?,例题:设某考区已录取高中学生语文平均分为69分,标准差为12.5分,而未录取高中的学生语文平均分为40分,标准差为12.5分。比较他们语文成绩的离散程度。CV1=12.5/69*100%=18.12%;CV2=12.5/40*100%=31.25%。未录取学生的离散程度大
18、。,相关量:用于描述两个或多个变量间关联程度的量。相关关系相关系数:用来描述两个变量相互之间变化方向及密切程度的数字特征量称为相关系数。积差相关等级相关点二列相关 相关,三、相关量,数学与物理、物理与英语相关性比较,相关系数与相关程度表一览表,相关关系,正相关,相关关系,零相关,负相关,积差相关系数,积差相关两组(N30)的正态、且呈线性关系的连续变量之间的相关。,积差相关系数的定义公式:,积差相关系数的定义,用原始数据计算:用特征量计算:例:P46 back,等级相关系数,等级相关系数以等级次序排列或以等级次序表示的变量之间的相关Spearman 二列等级相关:N不一定必须大于30,例:10
19、个学生数学和物理成绩的等级相关分析(P47),点二列相关,在来自总体的两个变量中,一个变量是连续变量,另一个变量是两分变量(男、女;对、错;及格、不及格),点二列相关研究这样两个变量之间的相关关系。,相关系数,p、q两类变量的平均值,连续变量的标准差,另一类别频数的比例,一类别频数的比例,例:某班期末语文考试,从全体考生中随机抽取15名学生的考试成绩,见下表。问该次考试成绩是否与性别有关?P48,例题:下表为某一测验中10名考生的卷面总分和一道选择题的得分,试求该选择题的区分度.(与部分的相关),相关,两个变量都是二分变量,或者可以人为地分为二分变量时,使用 相关分析其相关程度。,例:从体育达
20、标测验的学生中随机抽取60人,其中男、女达标情况见下表,问本次达标测验是否与性别有关?,(一)统计检验的基本问题,1.假设与假设检验假设一般专指用统计学术语对总体参数所做的假定性说明。假设检验:通过样本统计量得出的差异作出一般性结论,判断总体参数之间是否存在差异,这种推论过程称做假设检验.2.一般原理:根据概率论中“小概率事件实际上不可能发生”这一原理。一般小于0.05或0.01的概率称这小概率。0.05或0.01也称为显著性水平,小概率值越小显著性水平越高。因而在一次观察中,小概率事件居然发生了,就有充分理由怀疑某事件是小概率事件的假设前提是不正确的,就可以推翻原假设。,二、推断统计法:双总
21、体平均数差异显著性检验法,(二)假设检验的步骤,1.建立原假设与备择假设,双侧检验的原假设和备择假设为:H。:=。H1:。;单侧检验的原假设和备择假设为:H。:。,H1:。或H。:。,H1:。,这种只强调差异而不强调方向性的检验叫双侧检验。,这种强调某一方向的检验叫单侧检验。通常适用于检验某一参数是否大于或优于、快于及小于、劣于、慢于另一参数等一类问题。,2.在H。成立的前提下,寻找和决定合适的统计量及其抽样分布(常见的抽样分布有正态分布和t 分布及F分布;对应的检验方法称为Z检验、t检验和F检验。),并计算出统计量的值。3.选定显著性水平,查相应的分布表来确定临界值,从而确定出H。的拒绝区间
22、或接受区间。4.对H。作出判断和解释。即把临界值与统计量值相比较,若统计量值勤落在H。拒绝区间中,则拒绝H。;若统计量值落在H。接受区间中,则接受H。,两个总体都是正态分布、两个总体方差都已知,独立大样本n30,进行Z检验。,当总体正态分布、总体方差未知时,独立小样本或相关样本要用t检验来检验差异。,两独立样本时,两相关样本时,返回前面提出的问题,正态,负偏态,正偏态,教育测量篇,教育测量概述测验的信度测验的效度题目的难度题目的区分度教育测验的编制与实施,测量是根据法则给事物赋予数量。测量的三要素(参照点、单位、量具)参照点:为测定事物的量,事先确定的计量起点绝对零点:计量起点在内容丝毫不存在
23、一点量相对零点:共同约定的零点作为测量的起点(不存在倍数关系)单位:实施测量必须有统一的单位具有明确的意义,即:大家对同一个单位的理解一致测量过程中单位“距离”的不变性,即:单位的实际价值处处相同量具:测量工具具有准确性具备操作的简约性教育测量工具:试卷 测试题 重视命题的研究量表:根据测量目的所设计的测试项目和赋值规则,第一节、教育测量的概述,教育测量,教育测量就是对教育领域内的事物或现象,根据一定的客观标准,作缜密地考核,并依一定的规则将考核的结果予以数量描述。如对学生的思想品德、健康状况、学业成绩等的测量。特点:间接性和推断性测量对象的模糊性和测量误差的不可避免性量表的多样性,结果具有相
24、对抽象性,量表的类型,1.称名量表类别量表,最低层次的量表,用于分类,表示事物的不同类别和性质用数字表示每一个研究个体:学号、准考证号用数字代表事物的类别:“1”、“0”表示“好”、“坏”2.顺序量表也称位次量表,根据事物的特性和设定的法则在分类的基础上确定同类客体中各元素之间的相对顺序只关心研究对象的顺序,不问津间距是否一致合格与否、优良中差等3.等距量表间距量表,在赋值时有相等的度量单位,采用相对零点,被测所对应的测量值由明确的距离关系原始测验分数经过统计处理后推导出一种新的量表分数,此分数的“零点”是一个相对零点4.比率量表具有等距量表的一切性质,采用绝对零点。针对总体而不是样本不但能确
25、定一个被测比另一个被测大(小)多少,而且还能得出其间的倍数关系,有关量表水平的说明,事物的复杂性决定测量量表的不同层次和水平四种量表的测量水平由前往后逐渐提高,信息量不断增大,前一种量表的特点和功能蕴涵于后一种量表之中。(定性、定量)不可过分苛求测量的高层次不能把低层次量表的数据按高层次量表的意义理解或作统计处理教育测量是在顺序量表上进行的,但需要用等距量表报告分数加强命题的研究把原始分数转换到一个有相等单位的量表上,通常转化为标准分,教育测量的种类,一、按测评在教学中运用的时机分类,1、形成性测验在教学过程中经常实施的,在性质上大致相当于现在的中小学单元测验。形成性测验对于教师以及学生的作用
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