1.2 独立性检验的基本思想及其初步应用PPT配套优秀教学设计内容

1.2独立性检验的基本思想及其初步应用

一、教材分析

在《数学3（必修）》概率统计内容的基础上，通过典型案例介绍独立性检验的基本思想、方法及其初步应用，使学生认识统计方法在决策中的作用。

章引言首先提出了现实中经常遇到的问题，比如肺癌是严重威胁人类生命的一种疾病，吸烟与患肺癌有关系吗？等等。现实中类似的问题大量存在，如何得出准确的推断，这就需要科学的方法，独立性检验就是其中一种常用的统计方法。

教科书通过探究“吸烟是否与患肺癌有关系”引出了独立性检验的问题，并借助样本数据的列联表和等高条形图展示在吸烟人中患肺癌的比例比不吸烟人中患肺癌的比例要高，使学生直观感觉到吸烟和患肺癌可能有关系。“吸烟与患肺癌有关”这一直觉来自于观测数据，即样本。问题是这种来自于样本的印象能够在多大程度上代表总体？来自于样本的结论“吸烟与患肺癌有关”能够推广到总体吗？为了回答这个问题，就必须借助于统计理论来分析。在统计学中，独立性检验就是检验两个分类变量是否有关系的一种统计方法。

二、学情分析

在独立性检验中，教科书通过典型案例“吸烟是否与患肺癌有关系”的研究，介绍了独立性检验的基本思想、方法和初步应用。独立性检验的步骤是固定的，仿照教科书的例题，学生不难完成习题，但独立性检验的思想对学生来说是比较难理解的，教学中如何结合例子介绍独立性检验的思想，才能使得学生很好的理解是一个教学难点。那么，在教学过程中，采用了与反证法做类比，帮助学生理解独立性检验的思想。两者都是先假设结论不成立，然后根据是否能够推出“矛盾”来断定结论是否成立。但二者“矛盾”的含义不同，反证法中的“矛盾”是指一种不符合逻辑事情的发生；而独立性检验中的“矛盾”是指一种不符合逻辑的小概率事件的发生，即在结论不成立的假设下，推出有利于结论成立的小概率事件发生。我们知道，小概率事件在一次试验中通常是不会发生的，因此认为结论在很大的程度上是成立的。这样做了类比后，可以很好的帮助理解独立性检验的基本思想。

三、教学目标分析

【知识与技能】

1、了解独立性检验的基本思想、方法及初步应用。

2、会从列联表（只要求22列联表）、等高条形图直观分析两个分类变量是否有关。

3、会用K公式判断两个分类变量在某种可信程度上的相关性。

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【过程与方法】

运用数形结合的方法，借助对典型案例的探究，来了解独立性检验的基本思想，总结独立性检验的基本步骤。

【情感、态度与价值观】

1、通过本节课的学习，让学生感受数学与现实生活的联系，体会独立性检验的基本思想在解决日常生活问题中的作用。

2、培养学生运用所学知识，依据独立性检验的思想作出合理推断的实事求是的好习惯。

四、教学过程

1. 相关概念：

①

分类变量：变量的不同“值”表示个体所属的不同类别的变量称为分类变量. ②

列联表：分类变量的汇总统计表（频数表）. 一般我们只研究每个分类变量只取两个值，这样的列联表称为22. 如吸烟与患肺癌的列联表：

③

等高条形图：展示列联表数据的频率特征. 2. 独立性检验的基本思想：

①

独立性检验的必要性：列联表中的数据是样本数据，它只是总体的代表，具有随机性，故需要用列联表检验的方法确认所得结论在多大程度上适用于总体. ②

独立性检验的原理与反证法类似：

反证法

要证明结论A 在A不成立的前提下进行推理

推出矛盾，意味着结论A成立

推出有利于H1成立的小概率事件（概率不超过的事件）发生，意味着H1成立的可能性（可能性为（1－））很大

没有找到矛盾，不能对A下任何结论，即反证法不成功

③

上例的解决步骤

第一步：提出假设检验问题

H0：吸烟与患肺癌没有关系 H1：吸烟与患肺癌有关系

推出有利于H1成立的小概率事件不发生，接受原假设

假设检验

设H1:有关系

在H1不成立的条件下，即H0成立的条件下进行推理

不吸烟

吸

烟

总

计

不患肺癌

患肺癌

总计

7775

2099

9874

42

49

91 7817 2148 9965 n(adbc)2第二步：选择检验的指标

K（它越小，原假设“H0：吸烟与患肺(ab)(cd)(ac)(bd)2癌没有关系”成立的可能性越大；它越大，备择假设“H1：吸烟与患肺癌有关系”成立的可能性越大. 第三步：查表得出结论

2

P(k2>k) 0.50 k

0.40 0.25 0.15 0.10 0.05 0.025 0.010 0.005 0.001 0.455 0.708 1.323 2.072 2.706 3.84 5.024 6.635 7.879 10.83

3.例题讲解

例1 在某医院，因为患心脏病而住院的665名男性病人中，有214人秃顶；而另外772名不是因为患心脏病而住院的男性病人中有175名秃顶. 分别利用图形和独立性检验方法判断秃顶与患心脏病是否有关系？你所得的结论在什么范围内有效？

①

第一步：教师引导学生作出列联表，并分析列联表，引导学生得出“秃顶与患心脏病有关”的结论；

第二步：教师演示等高条形图，进一步向学生解释所得到的统计结果；

第三步：由学生计算出K的值；

第四步：解释结果的含义. ②

通过第2个问题，向学生强调“样本只能代表相应总体”，这里的数据来自于医院的住院病人，因此题目中的结论能够很好地适用于住院的病人群体，而把这个结论推广到其他群体则可能会出现错误，除非有其它的证据表明可以进行这种推广. 4. 练习 为考察高中生的性别与是否喜欢数学课程之间的关系，在某城市的某校高中生中随机抽取300名学生，得到如下列联表：

男

女

总

计

喜欢数学课程

37

35

72 不喜欢数学课程

85

143

228

总

计

122

178

300 22由表中数据计算得到K的观察值k4.513. 在多大程度上可以认为高中生的性别与是否数学课程之间有关系？为什么？

（学生自练，教师总结）

2强调：①使得P(K3.841)0.05成立的前提是假设“性别与是否喜欢数学课程之间没有关系”.如果这个前提不成立，上面的概率估计式就不一定正确；

②结论有95%的把握认为“性别与喜欢数学课程之间有关系”的含义；

③在熟练掌握了两个分类变量的独立性检验方法之后，可直接计算K的值解决实际问题，而没有必要画相应的图形，但是图形的直观性也不可忽视. 5. 巩固练习：课本练习

五、课堂小结，感悟提高

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3

学生进行思考后，对本节课所学知识进行梳理，教师再进行补充概括。让本节课所学的知识在学生的感悟中得以升华。

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