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Shamos（1995）提出：科学素养可以被三个循序渐进的层次描述。最基本的层次是“文化”的科学素养，即指掌握常用的基本术语。接下来是“功能性”科学素养，在具备第一个层次的基础上，能够读写连贯，并能进行科学性的交谈，应用科学知识。最后一个层次是“真正的”科学素养，要达到这个层次，人们需要认识、运用一些关键的概念性方案，使用正确的科学的调查过程和问题解决方法，能得到问题解决的结果，并能将结果展示给公众，和他人共同讨论。根据Shamos的理论，综合并参照国内外学者的理论，本研究构建出统计素养框架，分为三个要素：统计知识、统计活动、统计观念。
其中，统计知识是基本的，可以理解为统计识字能力。它的范围很广，包括掌握基本的统计概念、符号，如平均值、频数、百分比、方差、统计图表等等，除这些之外，还要求理解概率的不确定性。第二，统计知识包括了解数据收集的过程与方法，如如何选择样本等等。在收集数据之后，还需要掌握处理数据的基本方法。
统计活动是统计素养的关键，是将理论知识广泛运用于实践之中。统计活动的一般步骤为：发现实际问题→确定调查对象→收集并整理数据→分析数据→得出结论→回顾反思→体会统计的意义。
统计观念是每一个人都必须具备的，一方面指能够理解为什么和如何进行统计调查，能够了解并解释统计过程，充分解释统计结果，批判和评估统计研究的结果是否与预想的一致，以及是否解决了问题。另一方面指的是，结合具体情境背景，使用统计知识的积极的情感态度、价值观等等，将统计正确运用于生活中。
1.2 统计课程的教育价值
（一） 帮助学生适应信息社会发展的需要
世界经济和科学技术的飞速发展要求国民必须具备相当程度的统计素养，统计知识出现在生活中的方方面面，如买彩票、保险、犯罪率、人口增长、疾病蔓延，工业生产效率、教育成就、就业趋势等。因此，作为信息时代的公民，人们需要具备一定的收集、整理、分析数据，判断结果的能力。