统计 · 数据的收集、整理与描述

怎样收集数据?

上一节我们说了:做决定要靠数据,不能只靠"我觉得"。但紧接着就有一个新问题——

数据从哪儿来?

先做个小测试:如果要知道"全国初中生每天睡几小时",你是挨个问遍每一个人,还是只问一部分?大多数人会本能地说"问一部分就够了"。可紧跟着问题就来了:问谁?问多少?怎么问才不偏心?这一节,我们就把这几个"问号"一个个拉直。

你可以随口说"我觉得",但"数据"不能凭空编。这一节,我们就来解决:怎样把真实的世界,变成可靠的、能用来做判断的数据。

一个让人犯难的任务是

假设你是班长,老师说:"下个月要组织一次课外活动,你想知道全班同学最喜欢哪种活动:看电影、去博物馆、还是户外拓展?"

你面前有两种做法。

做法一:问全班每一个人。

班长站在讲台上,挨个点名:"张三,你选哪个?李四?王五?……"直到 4040 个人全问完,把结果记在一张表上。

做法二:只问一部分人。

班长想:全班 4040 人,我随便找 1010 个人问问,应该也差不多吧?于是问了 1010 个好朋友,记下了他们的选择。

这两种做法,得到的都是"数据",但可靠程度可不一样。我们先给它们起名字。

两种收集方式

普查(全面调查)

普查也叫全面调查,就是把要研究的所有对象一个不落地调查一遍。上面"做法一"问了全班 4040 人,就是一次小型普查。

抽样调查

抽样调查是从所有对象中,只抽取一部分来调查,然后用这部分的结果,去推测整体。上面"做法二"只问了 1010 个人,就是抽样调查。

那么,到底该用哪种?这要看情况。

  • 如果要调查的范围不大、也不麻烦,普查最准。比如你们班只有 4040 人,全部问一遍很简单,结果也最可靠。
  • 但如果范围很大,普查就做不到了。
为什么不能每次都普查

我国每十年做一次"人口普查",要统计十几亿人的情况。这要调动大量人力,花很多钱,所以不可能每年都做。

再比如:工厂生产了一批灯泡,想知道它们的平均寿命。如果做普查,就得把每一个灯泡都点亮,一直用到坏——可这样一来,所有灯泡都坏了,还卖给谁呢?这种"一查就毁掉"的情况,只能抽样。

抽样调查的关键:样本要"像"总体

抽样调查省事,但它有个大隐患:抽出来的那部分人,能不能代表全体?

回到刚才班长的例子。"做法二"只问了 1010 个好朋友——可好朋友的喜好往往和你差不多,未必能代表全班。这样的样本,就叫"有偏差的样本",用它推测全班,很容易出错。

所以抽样要想靠谱,关键要做到:

  • 随机:每个对象都有被抽到的机会,不能只挑"顺眼的"。
  • 够多:样本太小(比如只问 22 个人)结论不稳。
  • 有代表性:样本的结构要接近总体,比如男女比例、各年龄段比例大致相当。
随机抽样长什么样

想调查全校 12001200 名学生爱看什么书,可以这样做:给每个人编个号,从 1112001200,然后用抽签或电脑随机生成 120120 个号码,只问这 120120 人。这样每个人被抽中的机会一样,结果就比"只问好朋友"可靠得多。

被抽出来调查的那部分,叫做样本;样本里的人数,叫做样本容量(比如上面抽了 120120 人,样本容量就是 120120)。

收集数据时最常用的工具:调查问卷

无论是普查还是抽样,经常要用到调查问卷——就是一张写满问题、让大家勾选或填写的纸(或电子表单)。

设计一份好问卷,有几点要注意:

  • 问题要清楚,不绕弯。问"你每周读几小时书?"比问"你对阅读的态度如何?"更容易得到有用的数字。
  • 不要带引导性。如果写"大家都觉得阅读很重要,你每周读几小时?"——前面那句就在暗示对方"应该多读",答案就失真了。
  • 选项要互斥、要覆盖全。比如问"你最喜欢的科目",选项里不能既出现"数学"又出现"理科",也不能漏掉"其他"这种兜底项。
  • 尽量匿名。匿名时大家更敢说真话,数据才更真实。
一道好题 vs 一道坏题

坏题:"你觉得我们学校的食堂是不是很好吃?(是 / 否)"——"是不是很好吃"带着夸食堂的暗示。 好题:"你给学校食堂的饭菜打几分?(1155 分,越高越好)"——中性、可量化,还能算平均分。

几个绕不开的名词

聊抽样时,有几对名词经常成对出现,先认个脸:

总体与个体

总体是我们要研究的全体对象;总体里的每一个对象,叫个体。比如调查全校学生爱看什么书,全校 12001200 名学生就是总体,每个学生是一个个体。

样本与样本容量

从总体里抽出来的那部分,叫样本;样本里个体的数目,叫样本容量。前面抽了 120120 人,这 120120 人就是样本,样本容量是 120120(注意:样本容量只是一个数,后面不带"人"字)。

一套说全了

想了解本市初中生每天睡几个小时:

  • 总体:本市所有初中生;
  • 个体:本市的每一个初中生;
  • 样本:实际被调查的那 300300 名初中生;
  • 样本容量:300300
样本容量太小会闹笑话

只问 22 个同学就宣布"全校最爱篮球",万一这 22 个恰好都爱篮球,结论就完全偏了。样本太小,运气成分太大,结论经不起复查。

设计一份调查的小清单

把前面说的串起来,真要你动手收集一次数据,可以照着这张清单走:

  1. 先定总体:我想研究谁?(范围别含糊)
  2. 选普查还是抽样:范围小、不怕毁就普查;范围大或一查就坏就抽样。
  3. 抽样要随机、够多、有代表性:别只问好朋友。
  4. 问卷要清楚、不引导、选项互斥且全覆盖
  5. 记好来源:多少人、什么时间、什么方式——方便别人判断可信度。

顺带提醒:收集数据时,诚实比技巧更重要。改数据、只留好看的数字,得到的是"漂亮的错误",比没有数据还糟。

照着走一遍,你收集到的就不只是"一些数字",而是能站得住脚的证据

回过头看

这节课我们学了收集数据的两条主路:

  • 普查:查全体,最准但最费劲,适合范围小或不怕"查坏"的情况。
  • 抽样调查:查一部分,省事但要小心样本有偏差;抽得随机、抽得够多、抽得有代表性,结论才站得住。

我们还顺带认识了问卷这个最常用的收集工具,以及设计它时的几条规矩。

收集好数据,下一步就是把它整理清楚、让人一看就懂——那是下一节怎样整理和描述数据?的内容。

信息

本节课你应该能回答的问题

  1. 普查和抽样调查有什么区别?各举一个生活中的例子。
  2. 为什么"只问 1010 个好朋友"得出的结论可能不可靠?样本要满足哪三个条件才比较可信?
  3. 调查问卷里,"带引导性"的问题长什么样?为什么它要不得?
  4. 有一种商品,一检测就损坏,该用普查还是抽样?为什么?