Planowanie i przeprowadzanie prostych badań

około 12 minut
W tej lekcji1/18

Cześć! Do tej pory dostawałeś gotowe dane: tabelę, diagram, listę wyników. A skąd one się właściwie biorą? Ktoś musiał wymyślić pytanie, wybrać, kogo zapytać, zebrać odpowiedzi i policzyć. Dziś staniesz po drugiej stronie — sam zaplanujesz badanie. Przy okazji zrozumiesz, dlaczego niektóre sondaże w internecie nie są warte funta kłaków.

Każde badanie przebiega tak samo

Badanie statystyczne — czy to ankieta w klasie, czy sondaż przed wyborami — przebiega zawsze tak samo. Pięć kroków, zawsze w tej samej kolejności.

Pięć kroków każdego badania

  1. 1

    Krok pierwszy: stawiasz pytanie badawcze. Na przykład: ile czasu dziennie uczniowie 8b spędzają w telefonie.

    pytanie badawcze\text{pytanie badawcze}
  2. 2

    Krok drugi: ustalasz, kogo badasz. Tutaj — wszystkich 25 uczniów klasy 8b.

    25 ucznioˊw klasy 8b\text{25 uczniów klasy 8b}
  3. 3

    Krok trzeci: zbierasz dane. Ankietą, pomiarem albo obserwacją.

    ankieta, pomiar, obserwacja\text{ankieta, pomiar, obserwacja}
  4. 4

    Krok czwarty: porządkujesz dane, czyli układasz je w tabelę liczebności.

    tabela liczebnosˊci\text{tabela liczebności}
  5. 5

    Krok piąty: opracowujesz i wnioskujesz. Rysujesz diagram, liczysz średnią, medianę i dominantę.

    diagram, sˊrednia, mediana, dominanta\text{diagram, średnia, mediana, dominanta}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 5 kroków odsłonięte.

Krok pierwszy jest najważniejszy

Pytanie badawcze musi dać się zmierzyć. „Czy uczniowie lubią telefony?” zmierzyć się nie da, ale „ile godzin dziennie uczniowie spędzają w telefonie?” — owszem.

Populacja i próba

Populacja to wszyscy, o których chcesz coś powiedzieć (na przykład wszyscy uczniowie szkoły). Próba to ci, których faktycznie badasz. Jeśli badasz całą populację, mówimy o badaniu pełnym — tak działa spis powszechny i tak wygląda ankieta w jednej klasie.

Jak zadać dobre pytanie ankietowe

Odpowiedzi są tylko tak dobre, jak pytania. Trzy zasady wystarczą, żeby ankieta nie okazała się bezużyteczna.

Zasada 3: kategorie muszą być wyczerpujące

Każdy musi znaleźć swoją odpowiedź. Jeśli pytasz o ulubiony sport i dajesz cztery opcje, dopisz jeszcze „inny” — inaczej część osób nie odpowie i stracisz dane.

Dane jakościowe: liczebności i dominanta

Uwaga na dane, których nie da się uśrednić. Kolor oczu, ulubiony przedmiot czy nazwa sportu to dane jakościowe — można dla nich policzyć liczebności i dominantę, ale nie średnią ani medianę. Średnią liczysz tylko dla danych liczbowych.

Przeprowadzamy badanie w klasie 8b

  1. 1

    Krok pierwszy: pytanie badawcze. Chcemy wiedzieć, ile godzin dziennie uczniowie klasy 8b spędzają w telefonie. Pytanie jest konkretne i mierzalne.

    ile godzin dziennie?\text{ile godzin dziennie?}
  2. 2

    Krok drugi: kogo badamy. Populacją jest cała klasa 8b, czyli 25 osób — pytamy wszystkich, więc to badanie pełne i nie musimy się martwić o reprezentatywność próby.

    25 uczniow25 \text{ uczniow}
  3. 3

    Krok trzeci: zbieramy dane. Każdy podaje liczbę pełnych godzin. Wychodzą odpowiedzi od 1 do 5 godzin.

    odpowiedzi: 15 h\text{odpowiedzi: } 1 \ldots 5 \text{ h}
  4. 4

    Krok czwarty: porządkujemy dane w tabelę liczebności. Jedną godzinę podały 2 osoby, dwie godziny — 5 osób, trzy — 8 osób, cztery — 6 osób, pięć — 4 osoby.

    2,  5,  8,  6,  42, \; 5, \; 8, \; 6, \; 4
  5. 5

    Natychmiastowa kontrola: liczebności muszą sumować się do liczby zbadanych osób. Jeśli suma się nie zgadza, gdzieś zgubiliśmy albo policzyliśmy podwójnie ankietę.

    2+5+8+6+4=25  2+5+8+6+4 = 25 \; \checkmark
  6. 6

    Krok piąty: opracowanie. Liczymy łączną liczbę godzin — każdą wartość mnożymy przez jej liczebność.

    12+25+38+46+541 \cdot 2 + 2 \cdot 5 + 3 \cdot 8 + 4 \cdot 6 + 5 \cdot 4
  7. 7

    Sumujemy kolejne iloczyny.

    2+10+24+24+20=80 godzin2 + 10 + 24 + 24 + 20 = 80 \text{ godzin}
  8. 8

    Średnia: dzielimy przez liczbę uczniów.

    8025=3,2 godziny\frac{80}{25} = 3{,}2 \text{ godziny}
  9. 9

    Mediana: uczniów jest 25, czyli nieparzyście wielu — środkowa jest trzynasta odpowiedź. Zliczamy narastająco: 2, potem 7, potem 15. Trzynasta odpowiedź mieści się już w grupie trzech godzin.

    2,  7,  1513. to 3 h2, \; 7, \; 15 \to \text{13. to } 3 \text{ h}
  10. 10

    Dominanta: najliczniejsza odpowiedź to trzy godziny — podało ją osiem osób.

    dominanta=3 h\text{dominanta} = 3 \text{ h}
  11. 11

    Wniosek: typowy uczeń klasy 8b spędza w telefonie około trzech godzin dziennie. Zdanie „uczniowie naszej szkoły spędzają w telefonie 3 godziny dziennie” byłoby już nadużyciem — zbadaliśmy jedną klasę, nie szkołę.

    sr.=3,2,  med.=3,  dom.=3\text{sr.} = 3{,}2, \; \text{med.} = 3, \; \text{dom.} = 3
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 11 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Z tabeli liczebności badania w 8b (1 h — 2 osoby, 2 h — 5, 3 h — 8, 4 h — 6, 5 h — 4): ile procent uczniów spędza w telefonie co najmniej 4 godziny dziennie?

6+425100%\frac{6+4}{25} \cdot 100\%
%

Naprawiamy zepsutą ankietę

  1. 1

    Zadanie: Zosia chce zbadać, jak uczniowie szkoły dojeżdżają na lekcje. Przygotowała ankietę i wybrała, kogo zapyta. Znajdźmy błędy i naprawmy je.

    4 bledy do znalezienia\text{4 bledy do znalezienia}
  2. 2

    Pytanie pierwsze Zosi: „Czy zgadzasz się, że dojazd autobusem jest wygodniejszy niż rower?”. To pytanie sugerujące — samo podpowiada odpowiedź.

    blad: pytanie sugerujace\text{blad: pytanie sugerujace}
  3. 3

    Poprawa: pytamy neutralnie, bez wartościowania. „Czym najczęściej docierasz do szkoły: pieszo, rowerem, autobusem, samochodem?”.

    neutralne pytanie  \text{neutralne pytanie} \; \checkmark
  4. 4

    Pytanie drugie: „Ile czasu zajmuje Ci dojazd? 0–10 min, 10–20 min, 20–30 min”. Kategorie zachodzą na siebie: dojazd dokładnie dziesięciominutowy pasuje do dwóch przedziałów.

    blad: kategorie nierozlaczne\text{blad: kategorie nierozlaczne}
  5. 5

    Poprawa: „mniej niż 10 min, od 10 do 20 min, powyżej 20 min”. Teraz każdy trafia dokładnie do jednej kategorii.

    kategorie rozlaczne  \text{kategorie rozlaczne} \; \checkmark
  6. 6

    Trzeci błąd: w pytaniu o środek transportu Zosia dała tylko cztery opcje. Uczeń dowożony hulajnogą nie ma czego zaznaczyć.

    blad: brak opcji inne\text{blad: brak opcji inne}
  7. 7

    Poprawa: dopisujemy kategorię „inny sposób”. Kategorie stały się wyczerpujące — każdy znajdzie swoją odpowiedź.

    kategorie wyczerpujace  \text{kategorie wyczerpujace} \; \checkmark
  8. 8

    Czwarty błąd, najpoważniejszy: Zosia zamierza zapytać 12 osób stojących rano przy stojaku na rowery, a wniosek wyciągnąć o całej szkole liczącej 400 uczniów.

    12 z 40012 \text{ z } 400
  9. 9

    Próba jest jednocześnie za mała i dobrana tak, że wynik jest z góry przesądzony — przy stojaku stoją głównie rowerzyści. Poprawa: losujemy po kilka osób z każdej klasy, na przykład 40 uczniów z różnych roczników.

    proba reprezentatywna  \text{proba reprezentatywna} \; \checkmark
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 9 kroków odsłonięte.

Pułapka! Dane prawdziwe, wniosek fałszywy

Błąd pierwszy: wniosek szerszy niż badanie. To najczęstszy błąd w całej statystyce. Zbadałeś jedną klasę — mówisz o klasie. Zbadałeś klasę, a piszesz „uczniowie naszej szkoły” albo „nastolatki w Polsce”? Wniosek nieuprawniony, nawet jeśli wszystkie obliczenia są bezbłędne.

Pułapka! Próba dobrana wygodnie

Błąd drugi: próba dobrana wygodnie. Ankieta o sporcie przeprowadzona wśród kolegów z drużyny, sondaż o ulubionym przedmiocie zrobiony na kółku matematycznym, pytanie o dojazd zadane przy stojaku rowerowym — wynik znasz, zanim zapytasz. Próba reprezentatywna oznacza losowy wybór z całej populacji.

Błąd trzeci: za mała próba

  1. 1

    Wśród 4 zapytanych osób jedna lubi matematykę. Czy to znaczy, że w szkole lubi ją 25 procent uczniów?

    14=25%\frac{1}{4} = 25\%
  2. 2

    Wystarczy, żeby jedna osoba odpowiedziała inaczej, a wynik skacze o 25 punktów procentowych.

    24=50%\frac{2}{4} = 50\%
  3. 3

    W próbie 40-osobowej jedna odpowiedź waży już tylko dwa i pół punktu. Im mniejsza próba, tym większy wpływ przypadku.

    140=2,5%\frac{1}{40} = 2{,}5\%
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 3 kroków odsłonięte.

Pułapka! Średnia to nie mediana

Błąd czwarty: mylenie średniej z medianą przy opisie wyników. Średnia 3,2 godziny w naszym badaniu nie znaczy, że połowa klasy spędza w telefonie więcej niż 3,2 godziny — o połowie mówi mediana, która wyniosła 3. Nie znaczy też, że ktokolwiek spędza dokładnie 3,2 godziny; średnia w ogóle nie musi być jedną z zebranych odpowiedzi.

Pułapka! Średnia z danych jakościowych

Błąd piąty: liczenie średniej z danych jakościowych. Nie istnieje średni ulubiony przedmiot ani średni kolor oczu. Dla takich danych podajesz liczebności i dominantę — i tyle.

Twoja kolej

W ankiecie o ulubionym sporcie odpowiedzi rozłożyły się tak: piłka nożna 9 osób, siatkówka 7, koszykówka 5, pływanie 3, inny 6. Ilu uczniów wzięło udział w badaniu?

9+7+5+3+69 + 7 + 5 + 3 + 6

Ściąga do zapamiętania

Badanie statystyczne — pięć kroków i co potrafi zepsuć wynik?

• Kroki: 1) mierzalne pytanie badawcze, 2) kogo badasz (populacja czy próba), 3) zbieranie danych, 4) tabela liczebności, 5) opracowanie i wniosek
Próba reprezentatywna jest losowa i podobna do całej populacji; próba dobrana dla wygody zafałszuje wynik
• Dobre pytanie jest neutralne, a kategorie rozłączne i wyczerpujące (dopisz „inne”)
• Kontrola: liczebności muszą sumować się do liczby zbadanych osób
• Dla danych jakościowych (sport, kolor) liczysz tylko liczebności i dominantę — średniej nie ma
• Najważniejsze: wniosek nie może być szerszy niż zbadana grupa

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 6 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Które pytanie ankietowe jest sformułowane poprawnie?

2

Co jest nie tak z kategoriami odpowiedzi: „0–2 godziny, 2–4 godziny, 4–6 godzin”?

3

Ile wynosi średnia liczba godzin spędzanych dziennie w telefonie?

4

Dla tych samych danych (25 uczniów, liczebności 2, 5, 8, 6, 4): ile wynosi mediana?

5

Uczeń zapytał 12 osób stojących przy szkolnym stojaku na rowery, jak docierają do szkoły. Dlaczego wynik nie opisze całej szkoły?

6

Zebrano dane o ulubionym sporcie uczniów. Której miary NIE da się dla nich policzyć?

Następny temat
Jak wygląda egzamin ósmoklasisty z matematyki