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理解平均数的意义

(2007-05-14 16:15:42)
     一、加权平均数

    有些测量中所得数据,其单位权重并不相等。这时若要计算平均数,就不能用算术平均数,而应该使用加权平均数计算公式如下:

Mw = (W1X1 + W2X2 + …… + WnXn) / (W1+W2+……+Wn) = (∑WiMi) / ∑Wi

    式中Wi为权数,所谓权数是指各变量在构成总体中的相对重要性,每个变量的权数大小,由观测者依据一定的理论或实践经验而定,虽然是可变的,但绝不是没有根据的。

    教育工作中,我们时常遇到对测量数据进行加权的情况。例如,在考试时教师共出10道考题。由于各题的大小不同,难易程度不同,在满分为100的条件下,绝不能每题都以10分以满分,而是有的题5分,有的10分、20分,甚至30分。再如高校入学考试共包括语文、政治、外语、数学、物理、化学及生物等科,而计算总分时并不是各科平等,在语文、政治等科都以100为满分的情况下,数学定120分,生物定50分,也是考虑到各门学科的相对重要性而进行加权的结果。加权的道理不难理解,但有时却容易被人忽略。例如,有人在研究学生的思惟能力时,用一些几何题目测验学生,指标是每题用一个解法作出就给一分,用两个解法作出来就再加一分,给两分,如此类推。然后用每个学生得分多少比较各人的差异。这里就产生了一个问题;这些分数是等距的吗?譬如有一个学生对很多题目作不出,但对于某些题目却能用多种方法作出,远远地超过他人,从得分总数看,虽然可能仍低于他人,但你能据此说他思惟能力不如别人吗?显然不能。这里的问题就在于每使用一种解题方法,不应该得相同的分数,而是应该考虑加权。但权数是多少?那要根据经验或理论进行分析。类似的情况还有很多。例如,用同一道题目测不同年龄的儿童,其得分不应相同;对难易度不同的几次考试,不应在计算总平均数时,使用相同的权重等等。

    由各小组平均数计算总平均数是应用加权平均数的一个特例。在心理与教育研究中,经常会遇到由各个平均数计算总平均数这类实际的统计计算问题。在这个问题中,可以把各小组的平均分数,视为该小组每个个体的分数,而把每个小组的人数,视为权数。例如下表的结果。用加权平均数公式计算总平均数的方法如下:

    某年级各班期末语文考试成绩

班   

人   

平均成绩

1

2

3

4

5

6

7

8

53

47

49

51

50

50

52

48

91.06

91.06

89.00

85.80

85.80

84.69

86.52

87.13

总数    400

 

          例1、Xw = (53*91.06+47*91.06+49*89+……+48*87.13) /(53+47+49+……+48)

= 35048.52 / 400 = 87.62145

如果将各小组的平均数记为Xi,各小组人数记为ni,总平均数记为XT,那么,可根据加权平均数,将由各小组的平均数求总平均数公式改写如下:

     = (∑ni ) / ∑ni            (2—8)

公式(2—8)就是由小组平均数计算总平均数的公式。

    二、几何平均数

    (一)几何平均数(geometric mean)符号记作Mg,有时又称对数平均数。

    (二)几何平均数的应用

    在心理和教育科学研究的数据处理过程中,应用几何平均数表示集中趋势,有两种情形。

    1.直接应用基本公式计算几何平均数。属于这种情况是:一组实验数据中有少数数据偏大或偏小,数据的分布呈偏态。这时若计算算术平均数也会出现偏大或偏小,平均数就不能很好地反映一组数据的典型情况。而用几何平均数作为集中趋势的代表,就比算术平均数优越。在心理与教育实验中,有部分数据变异较大的情况经常出现,这种场合除应用中数或众数外,时常应用几何平均数。而在心理物理学的等距与等比量表实验中,只能用几何平均数。

    2. 应用几何平均数的变式计算。属于这种情况有:一组数据彼此间变异较大,几乎是按一定的比例关系变化。如教育经费的逐年增加数,学习、阅读的进步数,以及学生人数的增加数等等。在上述所举的几方面研究中,一般不求平均数,而是求平均增长的比率,如教育经费的平均年增长率,学校人数的年增长率,学习的平均进步率,阅读速度的平均增加率等等。这时都要用几何平均数计算平均比率,而不用算术平均数计算。

    三、调和平均数

    调和平均数(harmonic mean)用符号MH表示。因在计算中先将各数据取倒数平均,然后再取倒数,故又称倒数平均数。

    倒数平均数在心理与教育研究方面的应用。主要是用以描述学习速度方面的问题。调和平均数作为集中量数之一,在描述速度方面的集中趋势时,优于其他集中量数。 

    在有关研究学习速度的实验设计中,一般常取两种形式:一是工作量固定,记录各被试完成相同工作所用的时间。二是学习的时间一定。记录一定时间内务被试所完成的工作量。由于反应的指标不同,在计算学习速度时也不一样,这是应用调和平均数要特别注意的地方。

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