زهره پندی

مسئله «اشتراک مجله»

۱۵

چکیده

این طرح، یکی از مجموعه طرح‌های یادگیری است که به مدل‌سازی مفاهیم مرتبط با احتمال می‌پردازند. موضوع این طرح «تصادفی بودن» (Randomness) است. تصادفی بودن برای اجتناب از سوگیری (Bias) در احتمال ضروری است و یکی از ویژگی‌های اساسی هر آزمایش واقعی است.

نتایج یک قرعه‌کشی برای اهدای جوایز در یک مدرسه را در جدول می‌بینید.

آیا اهدای جوایز به نظر شما منصفانه بوده است یا نه؟ چرا؟

اشتراک مجله
شرح فعالیت

کاربرگ مسئله «اشتراک مجله» را به دانش‌آموزان بدهید و از آن‌ها بخواهید به صورت انفرادی به آن فکر کنند.

سپس از دانش‌آموزان بخواهید تا در گروه‌های دو یا سه‌نفره قرار بگیرند و باهم گفت‌وگو کنند و نتایج گفت‌وگوهایشان را در پاسخ به سوال مطرح شده، بنویسند. در هنگام کار گروه‌ها، به آن‌ها سر بزنید و پاسخ‌ها را بررسی و در صورت لزوم گروه‌ها را راهنمایی کنید تا توضیحاتشان را شفاف‌تر کنند.

در پایان از گروه‌ها دعوت کنید تا پاسخ خود را در کلاس ارائه کنند.

نمونه‌هایی از پاسخ‌های دانش‌آموزان

راه‌حل اولین گروه، درک بسیار ابتدایی از مسئله را نشان می‌دهد و در قالب مدلی ساده بیان شده است. با این حال، مدل‌های ساده می‌توانند نقش آموزشی مهمی داشته باشند، زیرا به‌راحتی قابل تفسیر هستند.
در این مدل، دانش‌آموزان مسئله درصد برندگان هر کلاس را بررسی کرده‌اند و دریافته‌اند که برندگان به‌صورت یکنواخت میان کلاس‌ها پخش نشده‌اند.
به بیان دیگر، نوعی درک مقدماتی از «ارزش مورد انتظار» در پاسخ‌ها دیده می‌شود؛ زیرا دانش‌آموزان متوجه شده‌اند که حدود ۱۳ کلاس وجود دارد و ۱۰ جایزه باید میان آن‌ها تقسیم شود.

حتی بدون انجام هیچ محاسبه‌ای می‌توان حدس زد که تقریباً همه کلاس‌ها باید تقریباً یک جایزه دریافت کنند.
اما با مشاهده داده‌ها مشخص است که فقط پنج کلاس میان برندگان حضور دارند.
همین محاسبه‌ی ساده می‌تواند به حل‌کنندگان مسئله کمک کند تا رابطه میان تصادفی بودن واقعی و ارزش مورد انتظار را درک کنند.

به عبارت دیگر، حتی اگر نتوان دقیقاً تعداد برندگان هر کلاس را محاسبه کرد، عجیب به نظر می‌رسد اگر هیچ جایزه‌ای در برخی پایه‌ها یا کلاس‌ها نباشد.
در عین حال، باید دانست که در فرایندهای تصادفی، تکرار هم ممکن است اتفاق بیفتد، اما تکرارهای مکرر (مثلاً چند برنده از یک کلاس) ممکن است تردیدهایی درباره تصادفی بودن واقعی ایجاد کند.

راه‌حل دومین گروه اندکی پیچیده‌تر از گروه اول است و در درک «تصادفی بودن» و «ارزش مورد انتظار» دقیق‌تر است.
در این مدل، درصد برندگان هر کلاس و پایه محاسبه شده و با ارزش مورد انتظار برندگان مقایسه شده و برای این منظور نمودارهایی رسم شده است.

یکی از نمودارها ارزش‌های مورد انتظار را نشان می‌دهد و دیگری داده‌های واقعی را.
در داده‌های واقعی، الگوی توزیع با الگوی مورد انتظار هماهنگ نیست.

انتظار ما
آنچه اتفاق افتاد


تفاوت اصلی این مدل با مدل اول در این است که در اینجا دانش‌آموزان مسئله نمودارهایی برای نشان دادن تفاوت میان داده‌های نظری و واقعی ترسیم کرده‌اند.

همچنین، داده‌ها به‌صورت عددی مشخص محاسبه شده‌اند، نه صرفاً به‌صورت توصیفی.
در نمودار نشان داده شده است که هر کلاس باید تقریباً یک برنده داشته باشد (تقریباً ۱۰/۱۳ از یک برنده، که البته در توضیح دانش‌آموزان به‌صراحت بیان نشده است).
اما نمودار دیگر نشان می‌دهد که واقعیت کاملاً متفاوت است؛ توزیع برندگان با انتظار نظری هم‌خوانی ندارد.

گروه سوم ستونی به جدول اضافه کرده‌اند و ایده‌ای جدید مطرح کرده‌اند!

نام کلاسمعلم اصلیتعداد دانش‌آموزانتعداد برندگان قرعه‌کشی
هفتم الفخانم۲۷ 
هفتم بخانم۲۹ 
هفتم جخانم۲۷۲
هفتم دخانم۲۶ 
هشتم الفخانم۲۸ 
هشتم بخانم۲۸ 
هشتم جخانم۳۰ 
هشتم دخانم۲۷۲
نهم الفآقا۲۵ 
نهم بآقا۲۴۲
نهم جآقا۲۳۱
نهم دآقا۲۴۳
نهم هـآقا۲۵ 

آن‌ها مشاهده کردند که از ۱۳ کلاس، معلم اصلی ۸ کلاس خانم و معلم اصلی ۵ کلاس آقا هستند.

آن‌ها انتظار خود و اتفاقی که افتاده را در جدول زیر مرتب کردند:

معلم اصلیتعداد کلاس‌هانسبت تقریبی تعداد کلاس‌هاانتظار مااتفاقی که افتاده
خانم۸۰٫۶۶ جایزه۴ جایزه
آقا۵۰٫۴۴ جایزه۶ جایزه
مجموع۱۳

آن‌ها فکر می‌کنند که آقا بودن معلم‌ها در این نتیجه تأثیر داشته است. البته حدس دیگری هم دارند و آن این است که نمایندگانی از دانش‌آموزان نهم، قرعه‌کشی را انجام داده‌اند و داده‌ها را به نفع این پایه تغییر داده‌اند.

معلم اصلیتعداد کلاس‌هانسبت تقریبی تعداد کلاس‌هاانتظار مااتفاقی که افتاده
هفتم۴۰٫۳۳ جایزه۲ جایزه
هشتم۴۰٫۳۳ جایزه۲ جایزه
نهم۵۰٫۴۴ جایزه۶ جایزه
مجموع۱۳

گروه چهارم، راه حل گروه سوم را دیدند و تصمیم گرفتند آن را دقیق‌تر کنند و انتظار خود را نه بر اساس تعداد کلاس‌ها، بلکه بر اساس تعداد دانش‌آموزان، محاسبه کنند.

آن‌ها دو جدول زیر را تهیه کرده‌اند و انتظار خود و اتفاقی که افتاده را در جدول‌ها مرتب کردند:

معلم اصلیتعداد دانش‌آموزاننسبت تقریبی تعداد دانش‌آموزانانتظار مااتفاقی که افتاده
خانم۲۲۲۰٫۶۵۶ یا ۷ جایزه۴ جایزه
آقا۱۲۱۰٫۳۵۳ یا ۴ جایزه۶ جایزه
مجموع۳۴۳
معلم اصلیتعداد دانش‌آموزاننسبت تقریبی تعداد دانش‌آموزانانتظار مااتفاقی که افتاده
هفتم۱۰۹۰٫۳۲۳ یا ۴ جایزه۲ جایزه
هشتم۱۱۳۰٫۳۳۳ یا ۴ جایزه۲ جایزه
نهم۱۲۱۰٫۳۵۳ یا ۴ جایزه۶ جایزه
مجموع۳۴۳

آن‌ها هم فکر می‌کنند که ممکن است آقا بودن معلم‌ها یا کلاس نهمی بودن دانش‌آموزان در این نتیجه تأثیرگذار بوده باشد.

  • پیشنهاد می‌شود نوشته‌ی «چند تا طرح برای مدل‌سازی مفاهیم مرتبط با احتمال» در قسمت نوشته‌های این وبسایت را مطالعه کنید.
منابع آموزشی مربوط به این طرح درس

  • کاربرگ
    مسئله «اشتراک مجله»
    زهره پندی
    مسئله «اشتراک مجله»

    این کاربرگ که در یک طرح یادگیری به همین نام استفاده شده است، به موضوع «تصادفی بودن» (Randomness) می‌پردازد که یکی از مفاهیم مهم در درک احتمال است. تصادفی بودن…

دیدگاه‌ها

دیدگاهتان را بنویسید