现代心理与教育统计学 第3版

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张厚粲,徐建平
北京师范大学出版社2009/1

48.00

第三节心理与教育统计学的发展

要了解心理与教育统计的历史,首先要对统计学的历史发展有一个大概了解。统计学原理与方法普遍地运用于心理与教育科学研究中,是近百年的事,但统计学整个发展过程则经历了漫长的历史阶段。

一、统计学的发展历程

统计学(statistics)作为一门科学始于19世纪,但统计工作自古就有。统计工作最初是为统治者治理国家的需要而组织的收集资料的工作,迄今已有几千年的历史。早在古埃及时期,国王为修建金字塔征收税款,就曾对全国人口与财产做过调查统计。古希腊及罗马时期,许多国家用统计方法进行人口调查和财产登记,并且从各国统计数字的差别中研究各国的政治经济情况,曾称之为 “政治算术”。中国也曾在大禹治水时,划全国为九州,分田赋为九等,编制枟禹贡九州篇枠作为分配贡赋的依据。

从语源角度看,英语中的 “statistics”一词源自拉丁文 “status”,意思是 “对各种现象或基本情况进行简单的估量”。在拉丁语系中,“统计(statis-tic)”和“国家(state)”出于同一语源。意大利人根据 “status”一词,把它演变成意大利文 “stato”,其含义为 “国家概念,国家机构和国力的总称”。这时的 “stato”与“计量 ”只有隐含的联系。到18世纪,德国人又在 “stato”基础上,把它明确地发展成为德文的 “statistika”,正式命名为 “统计学”,意思是 “国家应该注意的事实学问”,包括国家的组织、人口、军队、国民职业和地上地下资源等。但当时 “统计 ”多用文字表述,极少用数字。直到1749年,德国统计学中的国势学派仍把统计学的目标定为 “国家显著事实的记载”。当时,统计学尚未成为真正的科学。随后,英国数学家配第(William Petty,1623 —1687)把德文的 “statistika”改成英文的 “statistics”,意思是 “专门研究各种数量”,数字是它的专用语言形式,于是人们称之为 “统计学”。现在,英文 “sta-tistics”一词有好几个意思:一个是指这门学科本身,指它的知识总体;第二个是指许多统计测量值组成的一个集合;第三个是指统计技术或统计量。

资料卡1‐2

威廉 ·配第 ———统计学之父

英国数学家,一位多才多艺学识渊博的人。一生有过许多发明,最有名的是复印机,并于1647年获得专利,最著名的著作是他死后才出版的枟政治算术枠(1690)(陈冬野译,商务印书馆,1963年),政治算术亦即用数字表达国情事实。他有一句至今仍流行的名言:“我们用长度和重量来反映一个国家的情况。”

马克思在枟资本论枠中写道,配第是政治经济学之父,在某种程度上也可以说是统计学的创始人。配第在统计方法方面贡献非常杰出,在计量方法、图表方法、分组方法、推算方法等方面都有建树。正如他的长子查理 ·配第(Charles Petty,1673 —1696)在写信给国王威廉三世的呈文中说,“千万人都把先父看做是这一启示方法的发明人。”从统计理论和统计方法来看,配第的贡献已初步地为近代统计学奠定了基础。 

———整理自枟欧美统计学史枠高庆丰编著

北京:中国统计出版社1987版第33~38页

  随着社会的发展和科学技术的进步,统计学的应用范围也日益扩大,由社会经济方面扩展到自然科学技术方面,最后形成了经济统计学与数理统计学两个系统。数理统计的发展又经历了两个阶段:描述统计学与推论统计学。在这一发展历程中,出现了一些影响统计学科产生发展的重大事件和里程碑式的人物。

(一)统计学的理论基础 ———概率论与正态分布曲线方程的产生

16世纪,伽利略为解答赌徒们提出的问题提出了概率论的基本理论。17世纪中期,法国数学家帕斯卡(Blaise Pascal,1623 —1662)和费马(Pierre de Fermat,1601 —1665)在讨论解决赌博难题中,创立了概率论,为统计学的发展奠定了重要理论基础。

17世纪末18世纪初,瑞士数学家贝努里(Jakob Bernoulli,1654 —1705)创立了贝努里定理,并提出概率论可应用于社会、伦理及经济事务的见解。贝努里定理的产生,为发现正态概率分布创造了条件。1733年,棣莫弗(Abraham de Moivre,1667 —1754)提出了正态分布概率和概率的乘法运算法则,推广了贝努里定理,推导出 “正态曲线方程”。几十年后,高斯(Karl Friedrich Gauss,1777 —1855)和拉普拉斯(Pierre Simon de Laplace,1749 —1827)各自独立发现了这个方程。高斯还首次提出了正态分布曲线。到19世纪初期,泊松(Siméon Denis Poisson,1781 —1840)积极推广贝努里定理,提出 “大数定理”。这些数学家为概率论的发展作出了很大贡献,这个时期的概率论称为古典概率论。

(二)数理统计的产生与发展 ———描述统计学与推论统计学

数理统计学的奠基人是比利时的统计学家凯特勒(Lambert Adolphe Jacques Quételet,1796 —1874),他首先提出要把统计学与数学中的概率论相结合,以概率论为理论基础确立统计研究方法。1867年,德国的韦特斯坦(T畅 Wittstein)第一次提出 “数理统计 ”一词,以后又发展为数理统计学派。数理统计的发展经历了两个阶段:描述统计学与推论统计学。描述统计学产生于20世纪20年代之前,以高尔顿(Francis Galton,1822 —1911)和皮尔逊(Karl Pearson,1857 —1936)为代表。推论统计学产生于20年代之后,以费舍(Ronald Aylmer Fisher,1890 —1962)为代表。这两个阶段是渐进发展的,在时间上并无明显的分界。

19世纪末期,在生物学、优生学、心理学的研究中,高尔顿努力探索简化数据的途径和方法,提出了中位数、百分位数、四分差等描述统计学的重要概念。在与他的学生皮尔逊研究人类智力与体力的遗传等问题时,提出了相关与回归概念,相关与回归系数的计算方法。皮尔逊发表了频率曲线理论,提出直线相关系数的计算方法。1900年,皮尔逊推导并系统地阐明了配合度检验方法,并将相关与回归理论扩展到许多领域,为大样本理论奠定了基础。他的贡献,为推论统计学的发展准备了一定的条件。

1908年,英国数理统计学家格赛特(William Sealy Gosset,1876 —1937)有感于大样本理论的限制,开始建立小样本理论,提出了一种根据样本资料估计均数的检验方法,即 t分布理论,从而开辟了在样本数目较小的情况下进行统计推论的新途径,但这一工作未能得到老师皮尔逊的重视。直到1923年经费舍数理论证,指出其应用价值后,这种小样本技术才得到广泛承认。 t检验也成为今天应用得非常广泛的统计检验方法之一。

推论统计真正的创始者是英国的费舍,他是20世纪初对统计学作出最大贡献的科学家。他将皮尔逊及格赛特的工作发扬光大,对 t分布给出理论论证,最先提出 F分布理论,后被命名为 F分布,使方差分析系统化。第一次世界大战后,他在农业试验中首倡 “实验设计”,提出了随机化概念,建立了点估计与区间估计理论,发展并确立了推论统计思想,使统计方法的应用范围更为广泛。1925年,他出版了数理统计名著枟研究工作者用统计方法枠一书,对促进推论统计学的发展影响很大。1938年他与耶茨(Frank Yates,1902 —1994)合编枟供生物、农业与医学研究用统计表枠,1956年出版了枟统计方法与科学推论枠。二战以后,非参数方法、序列分析、随机过程的研究、小样本分布这些都逐渐被认识和应用。而且随着一元统计方法的逐步完善与拓宽,多元统计理论与方法也被应用到各种实际研究中去。数理统计由此产生了许多应用分支学科,为工农业生产及科学研究开辟了广阔的应用前景。同时,实践的发展又为数理统计的发展提出了很多新课题。

二、统计在心理与教育研究中的应用

19世纪中期,凯特勒在发展与运用概率统计方法时,提出大量与人有关的量数,如身高、体重等非常近似地遵循正态分布曲线。并且,他将统计方法应用于教育学和社会学的研究。这表明,在一个研究领域中发展起来的统计技术可以应用于其他很多领域。他是第一位提出这一思想的统计学家。自此,正态分布理论开始在各学科领域中得以广泛应用,也为以后在教育、心理统计和测量方面的应用开辟了广阔的道路。以后,教育学家就根据这一理论,不断地把统计理论作为教育科学的研究方法之一,终于形成为一门科学的教育统计学。19世纪末,随着心理科学的独立,教育学与心理学已脱离了传统上的主观判断,而注重以数据进行分析和推论,奠定了注重数据研究方法的方向。

作为一门应用统计分支学科,心理与教育统计基本上是随着数理统计的发展而发展的。但也有个别情况与数理统计发展配合并进,心理学研究对统计技术的强烈需要,在某种意义上推动了统计学的发展。例如,因子分析源出于心理学,χ2理论来自社会科学的研究。最早将统计方法应用于心理学研究始于英国的高尔顿,他把高斯的误差理论推广到人类行为的测量中,首创回归原理。他的学生皮尔逊也将相关系数及 χ2检验等应用于心理与教育研究中。同时期英国的心理学家斯皮尔曼(Charles Edward Spearman,1863 —1945)对心理统计的发展做了很多工作,延伸了相关系数的概念,导出等级相关系数的计算方法。1904年,又提出因子分析的思想,用统计方法处理心理实验结果。20世纪初,欧洲各国很多从事心理学研究的人,都在研究中应用了统计方法。此后,美国布朗大学的韦兰、密歇根大学的安吉尔、哈佛大学的埃利奥特和哥伦比亚大学的巴纳德等美国心理学家,相继创设各种与心理学有关的研究中心,致力于统计方法的应用。贡献较大的有卡特尔、桑代克、瑟斯顿等人。1904年,桑代克出版枟心理与社会测量枠一书,极力提倡以心理学与统计学为工具而研究教育学,推广运用统计方法研究心理与教育方面的实验结果。20世纪20年代,瑟斯顿等人对因素分析在心理学研究中的广泛应用也作了很大贡献。

统计学作为一门课程讲授是在20世纪初,美国人在经济学科中开设了几门统计学专题课程,正式实施统计学教育。第一次世界大战后,各种社会调查增多,统计学全方位进入人类各个知识领域,成为有力的研究方法与工具。到了30年代,在心理科学研究中才开始强调利用统计学的重要性,心理与教育统计专著也开始出版,高等院校有关学科开设了心理与教育统计课程,40年代较普遍地应用于研究心理与教育问题。当时,有关教材只是讲授小样本理论、实验设计、方差分析、回归分析等主要内容。目前,在国外大学,统计学作为一门方法学课程,几乎每个专业的大学生都要学习。

三、心理与教育统计在中国的发展与应用

在我国,统计方法是在辛亥革命以后随着欧美各国的科学技术成就一起被介绍进来的。20世纪20年代以后,曾有不少关于心理与教育统计方面的译著和专著出版发行,这对介绍、传播、普及统计思想和技术起到了重要作用。如薛鸿志著枟教育统计法枠(1925年),周调阳著枟教育统计学枠(1925年),朱君毅著枟教育统计学枠(1930年),沈有乾著枟教育统计学讲话枠(1946年)、枟实验设计与统计方法枠(1947年),艾伟著枟高级统计学枠(1933年),王书林著枟教育测验与统计枠(1935年)、枟心理与教育测量枠(1935年)等。翻译的作品有麦柯尔的枟教育实验法枠(薛鸿志译,1925年),瑟斯顿的枟教育统计学纲要枠(朱君毅译,1933年),葛雷德的枟心理与教育之统计法枠(朱君毅译,1934年)等。当时的教育统计、心理统计与测量都作为高等和中等师范的必修课程,一大批学者从事这门课程的讲授工作,因而心理与教育统计得到一定程度的普及和应用。

20世纪50年代以后,心理学受挫,教育工作只重视理论探讨,量化研究不被重视,高等院校停开了心理与教育统计课程,严重地影响了心理与教育科学研究的开展与提高。

20世纪80年代初期,心理学恢复新生,心理与教育统计学也开始复苏,为了满足各高校相关课程的教学需求,国内出版了一些有代表性的著作和教材,较有影响的如:枟心理与教育统计枠(张厚粲、孟庆茂著,1982年),枟教育统计学枠(叶佩华等编著,1982年),枟教育与心理统计枠(郝德元编著,1982年),枟教育与心理统计枠(左任侠编著,1982年),枟教育与心理统计方法入门枠(周淮水著,1983年)。到了80年代末期,各师范院校相继恢复开设了 “教育统计学 ”和“心理统计学 ”课程,该学科的教学和研究进入发展阶段,并再次出版了一批教材,如枟心理统计枠(车宏生,朱敏主编,1987年)、枟心理与教育统计学枠(张厚粲主编,1988年)、枟教育统计学枠(杨宗义主编,1990)、枟心理与教育统计学枠(张敏强,1992年)、枟教育统计学枠(王孝玲编著,1993年)等。到了90年代末期,紧密结合计算机科学的发展,紧随该学科国际发展前沿动态,新出版的有关著作中开始结合实际的心理与教育研究,重视计算机在统计中的应用,介绍 SPSS、SAS、Minitab、STATISTICA等有关统计软件包的应用。另外,一些新的统计技术和方法,如结构方程模型(SEM),以及进行模型建构与分析的软件,如 LISERL、Amos,EQS等也开始在心理与教育研究中被应用。总的来说,在这二十年间,我国的心理与教育统计学科在教学、研究、培养人才等各个方面,取得了非常丰硕的成果。目前,心理与教育统计的教学和研究进入稳步快速发展时期。