Grafiken Was sind die Vor- und Nachteile der Programme Excel, Mondrian und R beim Einsatz von Grafiken im Unterricht? Datum: 11.12.06 Referentin: Maria.

Präsentation zum Thema: "Grafiken Was sind die Vor- und Nachteile der Programme Excel, Mondrian und R beim Einsatz von Grafiken im Unterricht? Datum: 11.12.06 Referentin: Maria."—  Präsentation transkript:

1 Grafiken Was sind die Vor- und Nachteile der Programme Excel, Mondrian und R beim Einsatz von Grafiken im Unterricht? Datum: Referentin: Maria Arzberger Seminar: „Statistische Software in der Lehre“ Professor: Unwin Lehrstuhl: für Rechnerorientierte Statistik und Datenanalyse

2 Gliederung 1. Lehrplan 2. Datensätze
3. Erstellen von Grafiken in Excel 4. Arbeiten mit Grafiken in Mondrian 5. Einsatz von Grafiken aus R im Unterricht 6. Didaktischer Vergleich der drei Programme

3 1. Lehrplan 6.Klasse: Relative Häufigkeit (6Std.)
7.Klasse: Mathematik im Alltag: Daten, Diagramme und Prozentrechnung (11Std.) 8. Klasse: Stochastik: Laplace-Experimente (12Std.) 9.Klasse: Stochastik: Zusammengesetzte Zufallsexperimente (11Std.) 10Klasse: Stochastik: Zusammengesetzte Zufallsexperimente (10Std.) 11.Klasse: Wahrscheinlichkeitsbegriff (13Std.) 12.Klasse: Stochastik: Binomialverteilung und ihre Anwendung in der beurteilenden Statistik (23Std.)

4 2.1. Datensatz der DNNB-Umfrage
Amerikanische DNNB – Umfrage von 1998 Religiosität von Personen verschiedener Schichten Kategorien: Häufigkeit der Kirchenbesuche Fundamentalismus als größere Gefahr heute Bedeutung von Religion im eigenen Leben Alter Kinder Stadt – Land Bildung Bildung des Ehepartners Region der Umfrage Einkommen

5 2.2. SMSA Datensatz Stadt Sterberate Bevölkerungsdichte
SMSA Erhebung in Amerika: Kategorien: Stadt Sterberate Bevölkerungsdichte Nichtweisse in % Einkommen Stickoxidbelastung Niederschlag

6 3. Erstellen von Grafiken in Excel

7 3.1. Säulendiagramme in Excel

8 Arbeitslose in Österreich nach Altersgruppen
Vorteile: liefert Legende mit Leicht zu beschriften Sehr anschaulich Nachteile: Achsenbeschriftung Beschriftung muss man von Hand erstellen nimmt ansonsten automatisch y-Achse als Überschrift

9 Säulendiagramm von AGE
Nachteil: zu viele Daten unübersichtlich X-Achsen-beschriftung unpassend teilt Alter nicht automatisch in Klassen ein, sondern „plottet“ jeden Eintrag

10 man müsste eine Häufigkeitstabelle von Excel erstellen lassen
Lösung: man müsste eine Häufigkeitstabelle von Excel erstellen lassen des weiteren eine neue Tabelle mit Intervallgrenzen anfertigen diese in ein neues Format bringen -> Klassen kompliziert

11 3.2. Liniendiagramm in Excel

12 Liniendiagramm vom Durchschnittseinkommen im Jahr in den verschiedenen Städten
Vorteile: viele Vorführeffekte wie in Word und Power Point gleiche Handhabung anschaulich Schülerfreundlich

13 3.3. Kreisdiagramm in Excel

14 Kreisdiagramm von der Häufigkeit der Kirchenbesuche
Vorteile: bunt anschaulich Nachteile: Excel schafft es nicht alle in „Klasse 1“ sich befindenden Daten in einem Kreissegment anzuordnen und prozentual darzustellen!

15 3.4. Punktdiagramm in Excel

16 Punktdiagramm Sterberate/Stickoxid-belastung (SMSA)
Problem: Vertauschung der Achsen

17 Punktdiagramm AGE/PERINCOM (DNNB-Umfrage)
Punktdiagramm City/Einkommen (SMSA) ???

18 4. Arbeiten mit Grafiken in MONDRIAN

19 Bei der DNNB-Umfrage wurde das Einkommen bereits im Datensatz in Klassen eingeteilt.

20 4.1. Daten in Mondrian Kategorieelle, qualitative Daten
Nominaldaten: Verschiedenartigkeit; z.B. Farben Ordinaldaten: Rangordnung; z.B. die Sterne bei den Hotels Stetige, metrische, quantitative Daten (gleichmäßige Abstände)

21 Stetige Daten Kategorieelle Daten

22 4.2. Missing value plot

23 4.3. Barcharts Vorteil: Reihenfolge der Barcharts lässt sich sehr einfach ändern

24 4.4. Histogramme Vorteil: X-Achse der Histogramme leicht verschiebbar

25 Klassenbreite der Histogramme ändern

26 Interaktion zwischen Histogrammen und Barcharts:
In welchem Alter gehen die Leute am Wenigsten in die Kirche?

27 4.5. Spinogram Vorteil: Man sieht die Proportionen

28 Wer verdient zwischen 86,000 100,000 $ im Jahr?
4.6. Bloxplot Wer verdient zwischen 86, ,000 $ im Jahr? Nachteil: Median sowohl als auch Quantile erhält man lediglich durch ungefähren Mausklick auf die Striche

29 4.7. Parallel Boxplot

30 4.8. Mosaic Plot Education level of respondent‘s spouse
Level of education completed

31 Level of education completed

32 Mosaic Plot with Fluctuation
Education level of respondent‘s spouse Level of education completed

33 4.9. Scatterplot

34 4.10. Boxplot Y by X Ergebnis: Steigt wenig

35 5. Einsatz von Grafiken aus R im Unterricht

36 JGR Plot (a)

37 5.1. Erstellen von Boxplots mit R

38 Parallel Boxplots: boxplot(SMSA)
Nachteil: Gleiche Skalierung für alle Boxplots erkennt Daten nicht und plottet folglich auch kategorielle Daten

39 Vergleich mit Mondrian
Vorteil: Mondrian „plottet“ nur stetige Daten in einem Boxplot Mondrian skaliert jede Kategorie automatisch individuell

40 Vergleich mit Mondrian

41 names(a) [1] "city" "Mortalitaetsrate" "Bevoelkerungsdichte"
[4] "X.Nichtweisse" "Einkommen" "Stickoxidbelastung" [7] "Niederschlag" c<-Bevoelkerungsdichte boxplot(c)

42 Beschriftung der Boxplots
boxplot(Niederschlag,main="Niederschlag")

43 5.2. Erstellen von Histogrammen mit R

44 hist(AGE)

45 Änderung der Grenzen der X-Achse
hist(AGE,xlim=c(0,100))

46 hist(AGE,breaks=seq(0,100,10))
Festsetzen der Klassenbreiten hist(AGE,breaks=seq(0,100,10)) hist(AGE,breaks= c(0,5,15,25,30,55,65,75,85,95,100)) Vorteil: man kann die Klassen manuell auch in verschiedenen Breiten eingeben

47 hist(CHURCH)

48 5.3. Balkendiagramme in R

49 c<-as.factor(CHURCH)
plot(c)

50 barplot(Stickoxidbelastung)
In Excel Lancaster, PA Nachteil: Es ist nicht mehr nachvollziehbar welcher Balken was ist

51 5.4. Streudiagramme in R

52 plot(CHURCH,RELIGION)

53 b<-Mortalitaetsrate
c<-Bevölkerungsdichte plot(b,c)

54 5.5. Kreisdiagramme in R

55 pie(Stickoxidbelastung)

56 pie(CHURCH) Nachteil:
R nimmt keine lückenhaften Daten an, man muss „no answer“ in eine positive Zahl umschreiben Grafik ist Unsinn

57 5.6. Mosaic Plots in R

58 t<-(table(EDUC,CHURCH))
plot(t)

59 6. Didaktischer Vergleich der drei Programme

60 Didaktischer Vergleich der drei Programme
Eigenschaften Excel Mondrian R Sehr einfach wie in Word Animation/Farben/Pfeile/Interaktion mit anderen Programmen Sehr kompliziert Leicht zu kopieren; jedoch ohne Vorführeffekte nein nein Datenerkennung Unterscheidet kategorieelle von stetigen Daten Interaktion zwischen verschiedenen Plots Sehr gut Keine Keine

61 Didaktischer Vergleich der drei Programme
Eigenschaften Excel Mondrian R Neues Fenster Fensterbeschriftung Achsenbeschriftung Reihenfolge der Barcharts ändern mit dem Befehl auf Eingabe automatisch JavaGD() oder JavaGD(300,400) automatisch automatisch keine Keine, außer beim Ja Säulendiagramm Nicht Immer umschreiben Leicht änderbar auf kompliziert Mausklick

62 Didaktischer Vergleich der drei Programme
Eigenschaften Excel Mondrian R Englischkenntnisse Fazit der Vorteile Nicht erforderlich Geht auch durch Absolut erforderlich rumprobieren um Befehle zu finden Spielerisches Entdecken leicht möglich auch ohne Lehrer Für wissenschaftliches Arbeiten geeignet Vorkenntnisse vorhanden Zusammenhänge werden grafisch sehr anschaulich dargestellt durch Interaktionen Fächerübergreifender Unterricht mit Erdkunde, Biologie usw. leicht möglich

63 Children Education Church