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无处不在的统计学
来源: 中学生报  2017-07-07  责任编辑:关云风  www.k618.cn
内容提要:生活中我们常常提出疑问,比如:我们的主要出行方式是什么?水资源都用在何处?每天睡眠时间是多久?中学生排解不快的方式有哪些?当你取得相应数据后,想要分析蕴含在数据中的信息,以获取...
  生活中我们常常提出疑问,比如:我们的主要出行方式是什么?水资源都用在何处?每天睡眠时间是多久?中学生排解不快的方式有哪些?当你取得相应数据后,想要分析蕴含在数据中的信息,以获取问题的可靠答案,就必须运用统计学知识。我们多数人对生活中的不确定因素都泰然处之,但对于不确定因素所导致结果的随机性认识不足。统计学的独特之处在于:它能通过观测数据对随机性进行量化估计,以帮助我们更好地决策。也许你觉得统计学离你很遥远,其实,当同学们在学校进行研究性学习,需要进行调研时,你便在不知不觉中和统计学邂逅了。那么,无所不在的统计学,它有哪些玄妙之处?就让北京师范大学的李勇教授为大家一一道来。
有数据就有统计学
  早在公元前3000年前,巴比伦人开始使用粘土制成写字板,记录农产品的产量和货物买卖的情况。公元前594年,古希腊人用人口普查的数据作为征税的依据。公元31世纪,埃及人在修建金字塔之前,就已经学会分析国家的人口、财富情况。可见,简单形式的统计在几千年前已初露端倪。但这是人们为了达到某种目的进行简单形式的记账,统计学不仅仅是记录,而是要把数据提炼、化简、分析,以更好地认识隐藏在数据中的事物本质,为决策提供依据。
  《不列颠百科全书》对统计学是这样解释的:统计学是收集和分析数据的科学和艺术。李勇教授解释道,统计学是依据观测数据探索未知的科学,在探索中的收集数据阶段,要依据问题的背景用科学的方法收集数据。在分析数据阶段,要依据问题的背景和数据收集的方法建立恰当的统计模型,以获取更可靠的分析结果。在整个探索未知的过程中,要“艺术”地根据问题背景灵活应用统计学的基本思想,设计收集数据和分析数据的方法,而不是以教条僵化的态度简单套用统计学公式。如果收集数据的方法和所使用的数据分析方法不匹配,则会使得出的结论更容易产生偏差。比如,在1936年美国总统选举前,一份颇有名气的杂志《Literary Digest》的工作人员,通过电话簿和车辆登记簿上的名单给一大批人发了调查表,调查谁将当选下一届总统。通过分析收回的调查表,显示兰顿(A.Landon,当时任堪萨斯州州长)非常受欢迎,于是此杂志预测兰顿将在选举中获胜。但实际结果恰恰相反,是罗斯福(F.D.Roosevelt,当时美国总统)获胜。在1936年电话和汽车只有少数富人拥有,因此调查数据中的获胜率仅仅代表了富人的观点,而在选举中富人只占少数票。
  李勇教授解释到,统计学是通过观测数据研究未知现象的一门科学,所以它非常实用且受欢迎。从应用范围来讲,统计学包容的方面很广,包括自然科学和社会科学的各个研究领域。只要有数据,统计学就能派上用场,在未知现象的研究中统计学是一种不可缺少的研究工具。
善用统计学这把利器
  统计学能帮助我们解决哪些问题呢?李勇教授告诉我们,任何未知现象都可以通过统计学来研究。例如,我们想要知道是否可以通过某种方法来提高彩票的中奖率,按照统计学的思维方式,首先需要进行问题的背景分析。因为各次摇奖都是独立进行的,历史的获奖号码记录不会影响下一次摇奖的结果。因此,没有一种方法可以提高彩票中奖率,包括统计学方法,所以想要依靠统计学知识投机取巧中彩票是不可能的。
  但是买彩票和赛马又有所不同,在赛马这项运动中,参赛骑手和马匹的历史成绩数据蕴含着他们的实力信息,可以应用统计学知识挖掘这些信息,以提高预测比赛结果的估计精度。如:在赛马中(让赛),人们会根据参赛马匹的评分为马匹配重。在了解参赛选手和马匹的相关历史数据的情况下,可以考虑建模,分析哪匹马获胜的概率更高,以提高赛马中奖的概率。
  运用统计学知识,我们也可以了解父母挣钱不易。可以做这样一个调查,调查父母现在的职位需要花多长时间在上班的路上?每天工作多久?工作强度多大?挣多少钱?这些钱有多少会用在子女身上?家里吃饭、生活各用了多少?有了系统的统计数据后,就可以通过数据分析来回答许多问题。如父母的工作效率(单位时间的收入)是高还是低,子女支出占家庭收入的比率是否合理,是否应该缩短父母上班路途的时间,是否应该减少家庭的生活支出等。这些问题的解答又可以引出一些新的问题,如父母的学历和工作效率的关系是什么,同学们应该采取什么样的行动才有望为社会做出更大贡献等。李勇教授说:“这样做也许会对大家有一定的触动作用,能让同学们了解到父母挣钱不易,打消学生之间的攀比心理,明白当前学习的重要性,树立正确的学习态度,为以后工作与生活打下良好的基础。”

统计学研究未知现象流程图

  这里特别要指出,当我们通过统计模型得到统计推断结果之后,不能骄傲自满,一定要用实践检验推断结果,在统计思想的指导下寻找其中的缺陷与不足及其形成的原因,为进一步改进收集和分析数据的方法、更加深入地认识未知现象做准备。认识未知现象的过程,就是重复上述流程(见统计学研究未知现象的流程图)的过程。每一次重复都会对未知现象的认识加深一步,人们就是这样逐步认识未知现象的。
统计学无处不在
  统计学在生活中虽然无影无形,却无处不在。有些商家为了达到自己的经济目的,利用虚假数据造假。在电视广告中,我们有时会看到某广告宣传自己的产品“百分百有效”。这便牵涉到有效的定义是什么?数据是怎样收集的?怎样得到分析结果?通常产品是否有效是一种随机现象,从统计学上来讲,这种“百分百有效”的宣传口号是不可能做到的,这也从侧面说明了统计学知识对于现代人的重要性。
  “只要有数据的行业,都需要统计学。比如说统计学可以应用于环境科学,研究温室效应气体二氧化碳排放的问题;应用于医药研究领域,出现了生物统计学研究方向;应用于地震研究领域,出现了统计地震学研究方向……”李勇教授也说到,统计学主要分为理论统计和应用统计两个方向,理论统计重点是探讨新的统计学方法与理论,而应用统计的重点,一是探讨如何有效地利用现有统计学方法解决实际问题。理论统计的就业渠道往往是研究单位和高等院校。应用统计则和许多行业挂钩,当同学们有了一定的统计学知识后,补充一点行业(如工业、农业、林业、金融、生物、医药、管理、网络、电力、电讯、气象等)知识,就可胜任相应行业的工作,并利用自己的统计学特长创造好业绩。
  统计学就好像是我们“最熟悉的陌生人”,说起来觉得生僻,待娓娓道来,你便能发现,它贯穿在生活的诸多环节,真正是无处不在。
【本文责辑:关云风】
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