2019-2020年高中數(shù)學(xué) 回歸分析的初步應(yīng)用教案 新人教A版必修2.doc
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2019-2020年高中數(shù)學(xué) 回歸分析的初步應(yīng)用教案 新人教A版必修2 一、教學(xué)目標(biāo) a) 知識(shí)與技能 *能根據(jù)散點(diǎn)分布特點(diǎn),建立不同的回歸模型。 *知道有些非線性模型通過(guò)變換可以轉(zhuǎn)化為線性回歸模型。 *通過(guò)散點(diǎn)圖及相關(guān)指數(shù)比較體驗(yàn)不同模型的擬合效果。 b) 過(guò)程與方法 *通過(guò)將非線性模型轉(zhuǎn)化為線性回歸模型,使學(xué)生體會(huì)“轉(zhuǎn)化”的思想。 *讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)據(jù)處理的過(guò)程,培養(yǎng)他們對(duì)數(shù)據(jù)的直觀感覺,體會(huì)統(tǒng)計(jì)方法的特點(diǎn),認(rèn)識(shí)統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用。 *通過(guò)使用轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù),利用計(jì)算器求相關(guān)指數(shù),使學(xué)生體會(huì)使用計(jì)算器處理數(shù)據(jù)的方法。 c) 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 *從實(shí)際問題中發(fā)現(xiàn)已有知識(shí)不足,激發(fā)好奇心、求知欲。 *通過(guò)尋求有效的數(shù)據(jù)處理方法,開闊學(xué)生的思路,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和轉(zhuǎn)化能力。 *通過(guò)案例的分析,使學(xué)生了解回歸分析在生活實(shí)際中的應(yīng)用,增強(qiáng)數(shù)學(xué)“取之生活,用于生活”的意識(shí),提高學(xué)習(xí)興趣。 二.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) *重點(diǎn):通過(guò)探究使學(xué)生體會(huì)有些非線性模型運(yùn)用等量變換、對(duì)數(shù)變換可以轉(zhuǎn)化為線性回歸模型。 *難點(diǎn):如何啟發(fā)學(xué)生“對(duì)變量作適當(dāng)?shù)淖儞Q(等量變換、對(duì)數(shù)變換)”,變非線性為線性,建立線性回歸模型。 三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 項(xiàng) 目 內(nèi) 容 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 教 學(xué) 過(guò) 程 分 析 一、 創(chuàng) 設(shè) 情 境 1、你能回憶一下建立回歸模型的基本步驟嗎? 師:提出問題,引導(dǎo)學(xué)生回憶建立回歸模型的基本步驟(選變量、畫散點(diǎn)圖、選模型、估計(jì)參數(shù)、分析和預(yù)測(cè))。 生:回憶、敘述建立回歸模型的基本步驟。 復(fù)習(xí)建立線性回歸模型的基本步驟,為建議非線性模型做準(zhǔn)備。 2、背景介紹: 紅鈴蟲喜高溫高濕,適宜各蟲態(tài)發(fā)育的溫度為 25一32C,相對(duì)濕度為80%一100%,低于 20C和高于35C卵不能孵化,相對(duì)濕度60% 以下成蟲不產(chǎn)卵。冬季月平均氣溫低于一4.8 ℃時(shí),紅鈴蟲就不能越冬而被凍死。 師:通過(guò)“紅鈴蟲”的背景介紹,指出其發(fā)生受溫度的影響,為采取有效防治方法,有必要研究紅鈴蟲的產(chǎn)卵數(shù)和溫度之間的關(guān)系,揭示課題。 生:閱讀材料,了解紅鈴蟲,以及其產(chǎn)卵數(shù)和溫度有關(guān)系。 通過(guò)背景材料,加深學(xué)生對(duì)問題的理解,并明白“為什么要學(xué)”。體會(huì)問題產(chǎn)生于生活。同時(shí)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)的積極性。 二、 探 索 新 知 二、 探 索 新 知 1、例2.現(xiàn)收集了一只紅鈴蟲的產(chǎn)卵數(shù)y和溫度x之間的7組觀測(cè)數(shù)據(jù)列于下表: 溫度xoC 21 23 25 27 29 32 35 產(chǎn)卵數(shù)y/個(gè) 7 11 21 24 66 115 325 (1)試建立y與x之間的回歸方程;并預(yù)測(cè)溫度為28oC時(shí)產(chǎn)卵數(shù)目。 (2)你所建立的模型中溫度在多大程度上解釋了產(chǎn)卵數(shù)的變化? 探究: 方案1(學(xué)生實(shí)施): (1)選擇變量,畫散點(diǎn)圖。 (2)通過(guò)計(jì)算器求得線性回歸方程:=19.87x-463.73 (3)進(jìn)行回歸分析和預(yù)測(cè): R2=r2≈0.8642=0.7464 預(yù)測(cè)當(dāng)氣溫為28 時(shí),產(chǎn)卵數(shù)為92個(gè)。這個(gè)線性回歸模型中溫度解釋了74.64%產(chǎn)卵數(shù)的變化。 困惑:隨著自變量的增加,因變量也隨之增加,氣溫為28 時(shí),估計(jì)產(chǎn)卵數(shù)應(yīng)該低于66個(gè),但是從推算的結(jié)果來(lái)看92個(gè)比66個(gè)卻多了26個(gè),是什么原因造成的呢? 方案2: (1)找到變量t=x 2,將y=bx2+a轉(zhuǎn)化成y=bt+a; (2)利用計(jì)算器計(jì)算出y和t的線性回歸方程:y=0.367t-202.54 (3)轉(zhuǎn)換回y和x的模型: y=0.367x2 -202.54 (4)計(jì)算相關(guān)指數(shù)R2≈0.802這個(gè)回歸模型中溫度解釋了80.2%產(chǎn)卵數(shù)的變化。 預(yù)測(cè):當(dāng)氣溫為28 時(shí),產(chǎn)卵數(shù)為85個(gè)。 困惑:比66還多19個(gè),是否還有更適合的模型呢? 方案3: (1)作變換z=lgy,將轉(zhuǎn)化成z=c2x+lgc1(線性模型)。 (2)利用計(jì)算器計(jì)算出z和x的線性回歸方程: z=0.118x-1.672 (3)轉(zhuǎn)換回y和x的模型: (4)計(jì)算相關(guān)指數(shù)R2≈0.985這個(gè)回歸模型中溫度解釋了98.5%產(chǎn)卵數(shù)的變化。 預(yù)測(cè):當(dāng)氣溫為28 時(shí),產(chǎn)卵數(shù)為4 2個(gè)。 師:給出數(shù)據(jù),讓學(xué)生分析兩個(gè)變量的關(guān)系。 生:類比前面所學(xué)過(guò)的建立線性回歸模型的步驟,動(dòng)手實(shí)施方案1。 師:引導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)問題。 生:檢查結(jié)果,聯(lián)系實(shí)際發(fā)現(xiàn)問題。 探究一: 師:引導(dǎo)學(xué)生將所得散點(diǎn)圖和學(xué)過(guò)的函數(shù)圖像比較,猜想產(chǎn)卵數(shù)y和溫度x的可以用什么函數(shù)擬合? 生:通過(guò)比較,發(fā)現(xiàn)接近于指數(shù)關(guān)系,也像二次函數(shù)關(guān)系。 師:通過(guò)計(jì)算機(jī)擬合,直觀判斷所選模型。鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)探索。 生:經(jīng)過(guò)討論建立模型: y=bx2+a, 探究二(方案2): 師:提出問題“如何求參數(shù)a、b?”可引導(dǎo)學(xué)生觀察、比較表達(dá)式y(tǒng)=bx2+a和y=bx+a。 生:通過(guò)比較,發(fā)現(xiàn)可利用 t=x2,將y=bx2+a(二次函數(shù))轉(zhuǎn)化成y=bt+a(一次函數(shù))。 師:提醒學(xué)生再檢查結(jié)果。 生:產(chǎn)生新的問題。 探究三(方案3): 師:提出問題“如果選用指數(shù)模型,是否也能轉(zhuǎn)換成線性模型,如何轉(zhuǎn)化?”(1)利用對(duì)數(shù)降冪法(教師可啟發(fā)學(xué)生思考“冪指數(shù)中的自變量如何轉(zhuǎn)化為自變量的一次冪?”可引導(dǎo)學(xué)生回憶對(duì)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì)以及指對(duì)數(shù)關(guān)系。)。 (2)在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)只有以10或e為底,才能直接運(yùn)用計(jì)算器。 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,從而發(fā)現(xiàn)已有知識(shí)不足,激發(fā)好奇心、求知欲。同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問題的洞悉能力,增強(qiáng)對(duì)結(jié)果的敏感自檢能力。 通過(guò)聯(lián)想、比較,運(yùn)用已有知識(shí)尋找解決問題的方法。 二次函數(shù)和一次函數(shù)比較接近,所以先建立二次函數(shù)模型。 通過(guò)比較,尋找轉(zhuǎn)化的途徑,突破難點(diǎn)。 步步推進(jìn),引發(fā)另一高潮。 再次體會(huì)“轉(zhuǎn)化” 課堂上選用以10為底,讓學(xué)生親自體會(huì)可以選用不同的底。 經(jīng)歷動(dòng)手體驗(yàn),感受“轉(zhuǎn)化”以及使用統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù)的過(guò)程。能利用計(jì)算器熟練進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 2、比較例2的三個(gè)模型。 師:以上三個(gè)模型,哪個(gè)能更好的刻畫紅鈴蟲的產(chǎn)卵數(shù)y 和溫度x的關(guān)系?(可引導(dǎo)學(xué)生從散點(diǎn)圖、相關(guān)指數(shù)兩種方法進(jìn)行比較。) 生:進(jìn)行比較后獲得指數(shù)模型更好。 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行不同模型的比較。體會(huì)“雖然任意兩個(gè)變量的觀測(cè)數(shù)據(jù)都可以用線性回歸模型來(lái)擬合,但不能保證這種模型對(duì)數(shù)據(jù)的擬合效果最好,為更好的刻畫兩個(gè)變量之間的關(guān)系,要根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)來(lái)選擇回歸模型” 三、練 習(xí) 選修1-2:P13 3 或選修2-3: P104 3 生:自主思考,探究解題思路。 師:針對(duì)學(xué)生的解答強(qiáng)化或給予肯定。 使學(xué)生掌握解決這類問題的方法。 四、 小 結(jié) (1)如何發(fā)現(xiàn)兩個(gè)變量的關(guān)系? (2)當(dāng)選用非線性回歸模型時(shí),如何建立模型? (3)如何比較不同模型的擬合效果? 師:提出問題,引導(dǎo)學(xué)生回顧例2的思路。 生:獨(dú)立思考,總結(jié)從例2中獲得的啟發(fā):可以從散點(diǎn)圖直觀發(fā)現(xiàn)關(guān)系;選用非線性回歸模型時(shí),往往要用“等量變換、對(duì)數(shù)變換”等方法,轉(zhuǎn)化成線性回歸模型;可以利用相關(guān)指數(shù)比較模型。 讓學(xué)生整理建立非線性回歸模型的思路。 五、作業(yè) 1、某種書每?jī)?cè)的成本費(fèi)y(元)與印刷冊(cè)數(shù)x(千冊(cè))有關(guān),經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)如下: x 1 2 3 4 5 y 10.15 5.52 4.08 2.85 2.11 x 6 7 8 9 10 y 1.62 1.41 1.30 1.21 1.15 (1)畫出散點(diǎn)圖; (2)求成本費(fèi)y(元)與印刷冊(cè)數(shù)x(千冊(cè))的回歸方程。 2、通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)收集1993年至xx年每年中國(guó)人口總數(shù)的數(shù)據(jù),建立人口與年份的關(guān)系,預(yù)測(cè)xx和xx年的人口總數(shù),并計(jì)算與實(shí)際數(shù)據(jù)的誤差。 生:自己收集資料,自主完成作業(yè)。 使學(xué)生“學(xué)以致用”利用已有知識(shí)解決實(shí)際問題,增強(qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣 四、教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明: 高中新課程中增加了有關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)初步的內(nèi)容,先后出現(xiàn)在必修3和選修1-2(文科)、選修2-3(理科)?!稊?shù)學(xué)3》中的“統(tǒng)計(jì)”一章,給出了運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法解決問題的思路?!熬€性回歸分析”是其介紹的一種分析整理數(shù)據(jù)的方法。在這一章中,學(xué)習(xí)了如何畫散點(diǎn)圖、利用最小二乘法的思想利用計(jì)算器求回歸直線方程、利用回歸直線方程進(jìn)行預(yù)報(bào)等內(nèi)容。然而在大量的實(shí)際問題中,兩個(gè)變量不一定都呈線性相關(guān)關(guān)系,他們可能呈指數(shù)關(guān)系或?qū)?shù)關(guān)系等非線性關(guān)系,本課時(shí)就是在學(xué)習(xí)了如何建立線性回歸模型的基礎(chǔ)上,探索如何建立非線性關(guān)系的回歸模型。 這個(gè)內(nèi)容在人教A版教材中只安排了一道關(guān)于“紅鈴蟲”的例題,但是它卻代表了一種“回歸分析”的類型。如何利用這道例題使學(xué)生掌握這類問題的解決方法呢?為此,我設(shè)計(jì)了“引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)、合作探究”的教學(xué)方法。首先展示“紅鈴蟲”的背景資料來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;鼓勵(lì)學(xué)生用已有知識(shí)解決問題,引導(dǎo)學(xué)生檢查結(jié)果從而發(fā)現(xiàn)新問題;通過(guò)分組合作來(lái)對(duì)不同方案進(jìn)行探索;使學(xué)生在合作探索的過(guò)程中體會(huì)“選擇模型——將非線性轉(zhuǎn)化成線性……”方法,體會(huì)“化未知為已知、用已知探索未知”思想,同時(shí)認(rèn)識(shí)不同模型的效果。培養(yǎng)學(xué)生觀察、類比聯(lián)想,以及分析問題的能力。在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生自主探索、動(dòng)手實(shí)踐,養(yǎng)成獨(dú)立思考、積極探索的習(xí)慣。 在“選模型”這個(gè)環(huán)節(jié)中,我引導(dǎo)將散點(diǎn)分布和已學(xué)函數(shù)圖像進(jìn)行比較,從而發(fā)現(xiàn)二次函數(shù)和指數(shù)函數(shù)模型。在“轉(zhuǎn)化”這個(gè)環(huán)節(jié)中,通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生觀察所選模型,聯(lián)系已學(xué)知識(shí)選擇“等量變換和對(duì)數(shù)變換”,從而找到轉(zhuǎn)化的途徑。在運(yùn)算過(guò)程中,如求“相關(guān)指數(shù)”我引導(dǎo)學(xué)生使用轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù),利用計(jì)算器求其相關(guān)系數(shù)即為相關(guān)指數(shù),使學(xué)生體會(huì)使用計(jì)算器處理數(shù)據(jù)的方法和技能。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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