时间:2022-04-06 18:43:08
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二、教学方法得以改进,促进开放式学习方式的形成
(一)改变传统教学模式,探索新型教育方式通过实践证明,传统的教学模式与方式无法适应社会的需要,不能满足现代化的教学要求,因此无法在传统教育模式中取得满意的教学效果。通过将数学建模融入到数学概率统计之中,可以在传统的教学模式中融入新鲜元素,并且结合相关案例,采用启发式教学模式进行教学,实现由浅入深、由难到易,使学生掌握数学概率统计的基本概念以及相关方法,从而对数学学习产生兴趣,变被动学习为主动学习,从根本上加深学生对数学概率统计知识与建模思想的认识与理解。
(二)改变传统学习方式,建立开放型学习形式在数学概率统计的教学内容上,认可教师不可以按照传统的教学模式作为基本模式,不能按照教科书进行照本宣科。众所周知,数学建模是没有固定模式的,在进行数学建模时,要积极利用各种方式、各种技巧,因此,教师在对学生传授相关知识的同时,要积极引导学生如何学习,如何正确的使用建模技巧,并且要让学生对问题发生的背景以及过程进行探索,从根本上提高学生的自主创新能力。除此之外,在对习题进行处理时,学生也不能局限于比较充分的问题上,要不断引用条件不充分的问题进行研究,并且要自己动手对材料、信息,对数据进行分析,建模,并且还要对较为抽象的问题进行具体化,从而增强自身对学习的兴趣与能力。此外,教师要不断开展讨论课,让学生积极发表自己的建议,对问题的见解进行回答,加强与同学之间的交流与学习,从而使学生在开放型学习环境中不断成长。
三、改善教材中的理论学习,加强实践学习
在学生的实践活动之中,为了能够使学生对知识有所了解,那么教材僬侥设计有关学生训练的习题。一般而言,数学概率统计中的教材在教学内容的处理上过于理论化,对习题的次序与搭配却不符合学生的基本特点,甚至有部分教材在设计的习题中难度过高,从而导致学生在学习中遇到困难,对数学概率统计与数学建模失去兴趣。从实际角度而言,数学概率统计作为数学教材,习题是非常重要的,大量的习题可以锻炼学习的逻辑性与思维型,因此,在对数学教材进行编写时要按照由浅入深的基本原则,对练习题进行分门别类的编写,从而满足不同层次与不同对象的基本需求。在现有的数学概率统计习题之中,还需增加比较有趣、与生活有关的系统,并且该类习题要对数学建模的思想进行体现。与此同时,在教材中还应该添加应用性强的概率案件与统计案件,比如像数据的统计、数据的拟合等,让学生能够学会数学建模,在丰富学生课余知识的同时,也在一定程度上提高了学生的应用能力。
二、数学建模思想融入课堂教学
教师在讲授概率论与数理统计课程时,面临着非常重要的任务。如何让学生通过学习增强对本课程的理解,并将知识合理地运用到实践中,是摆在教师面前的问题。教师要将数学建模思想合理地融入到课堂。
(一)课堂教学侧重实例
概率论与数理统计课程是运用性很强的一门课程。因此,将教学内容与实例想结合,可以有效提高学生的理解力,加深学生对知识点的印象。例如,在讲授概率加法公式的时候,可以用“三个臭皮匠问题”作为为实例。“三个臭皮匠赛过诸葛亮”是对多人有效合作的一种赞美,我们可以把这个问题引入到数学中来,从概率的计算方面验证它的正确性。首先可以建立起数学模型,三个臭皮匠能否赛过诸葛亮,主要是看他们解决实际问题的能力是否有差距,归结为概率就是解决问题的概率大小比较。不妨用C表示诸葛亮解决某问题,Ai表示第i个臭皮匠单独解决某问题,其中i=1,2,3,每个臭皮匠解决好某问题的概率是P(A1)=0.45,P(A2)=0.55,P(A3)=0.60,而诸葛亮成功解决问题的概率是P(C)=0.90。那么事件B顺利解决对于诸葛亮的概率是P(B)=P(C)=0.90,而三个臭皮匠解决好B问题的概率可以表示成P(B)=P(A1)+P(A2)+P(A3)。解决此问题的过程中,学生既感受到了数学建模的乐趣,也在轻松的氛围中学习到了概率知识。这种贴近实际生活的教学方式,不但可以提高学生学习概率的积极性,也可以增强教师从事素质教育的理念。
(二)开设数学实验课
数学实验一般要结合数学模型,以数学软件为平台,模拟实验环境进行教学。发展到今天,计算机软件已经很成熟,一般的统计计算都可以由计算机软件来完成。SPSS、SAS、MABTE等软件已经广泛得到了运用,较大数据量的案例,如统计推断、数据模拟技术等方面的问题,都可以用这些软件来处理。通过数学实验,不但可以体现数学建模的全过程,还能增强学生的应用意识,促使他们主动学习概率论与数理统计知识。学生通过软件的学习与运用,增强了动手能力,解决实际问题的能力也会有所增强。
(三)使用新的教学方法
众所周知,传统的填鸭式的教学方法很难取得好的教学效果,已经不适应现代教学的要求。实践证明,结合案例的教学方法可以由浅入深,从直观到抽象,具有一定的启发性。学生可以从中变被动为主动,加深对知识的理解。这种教学方法还能让学生的眼光从课堂上转移到日常生活,进行发散思维,学生会进一步发挥主观能动性,思考如何将实际问题数学化,如何结合概率论与统计知识解决实际问题,等等。在这种情况下,学生的兴趣提高了,教学效率自然也会得到提高。
(四)建立合理的学习方式
概率论与数理统计教学不能一味地照本宣科。数学建模并无固定模式,它需要的更多是技能的综合。教师在实际教学过程中,不应该以课本为标准,而应该多引导学生自主解决实际问题,让学生去查阅相关背景资料,以提高其自学能力。教师可以适当补充一些前言的数学知识,让一些新观念和新方法开阔学生的视野。在处理习题问题上,教师要适当引入一些不充分的问题,而不是仅仅局限于条件比较充分的问题上,要让学生自己动手分析数据、建立模型。教师应该经常开展专题讨论,引导学生勇于提出自己的见解,加强学生间的交流与互助。例如,在讲授二项分布知识时,为了加深学生对知识的领悟,教师可以用“盥洗室问题”为实例来讲授二项式的实际运用。问题:宿舍楼内的盥洗室处于用水高峰时,经常要排队等待,学生对此意见很大。学校领导决定把它当作一道数学题来解答,希望学生能从理论上给出合理的解决方法。分析:首先收集基本的资料,盥洗室有50个水龙头,宿舍楼内有500个学生,用水高峰期为2小时(120分钟),平均每个学生用水时间为12分钟,等待时间一般不超过12分钟,但经常等待会让学生失去耐心。学生希望100次用水中等待的次数不超过10次。解决方法:设X为某时刻用水的学生人数,先找到X服从什么分布。500个学生中,每个学生的用水概率是0.1,现在X人用水,与独立实验序列类似,比较适合用二项分布,因此设X服从二项分布,n=500,p=0.1,用概率公式表示为P(X=K)=CKnPK(1-P)n-K。接下来计算概率,主要关注不需要等待的概率(即X<50),P(X<50)=∑49K=0CKnPK(1-P)n-K,这个二项式分布是一个初步的模型,可按二项分布来计算。由于n较大(n=500),直接用二项分布计算过于复杂,我们可以利用两种简化近似公式来计算(泊松分布和正态分布)。经过查正态分布表,我们可以算出x=58,这说明水龙头的个数在59~62这个范围时,学生等待的时间概率比较合理。
三、课后练习反馈数学建模思想
数学课程离不开课后练习,课后作业是其重要的组成部分,对于巩固课堂知识、进一步理解所学理论具有重要作用。因此,教师要把握好课后练习环节。概率论与数理统计这门课涉及到很多随机试验,一般的统计规律都需要在随机试验中找到结果。例如通过投掷骰子或硬币可以理解频率与概率的关系,通过双色球的抽样可以理解随机事件中的相互独立性,统计一本书上的错别字可以判断其是否符合泊松分布等。通过亲自做实验,学生们不但能探求到随机现象的规律性,还能进一步巩固所学的统计理论。除了一般的练习题以外,教师可以适当增加一些与日常生活密切相关的概率统计题目,这些题目往往趣味性较强。例如,在知道彩票的抽奖方法和中奖规则后,可以明确三个问题:(1)摸彩票的次序与中奖概率是否相关?(2)假如彩票的总量是100万张,则一、二等奖的中奖概率是多少?(3)一个人打算买彩票,在何种情况下中奖概率大一些?这种课后练习对于学生趣味的提高很有帮助。
四、考核方式折射数学建模思想
作为一门课程,肯定需要考核,这是教学过程中的一个必然环节。课程考核是评估教学质量的重要方式。概率论与数理统计课程传统的考试一般采用期末闭卷考试,教师通常按固定的内容出题。这种情况下,学生为了应付考试,会把很多精力都用在背诵公式和概念上面,从而会忽视知识的实际运用。学生的综合成绩虽然也包括平时成绩,但期末闭卷考试往往占据很大比例。就是是平时成绩,其主要还是考核学生课后的习题完成情况。因此,考核实际就成了习题考试。对于学生在课后的实验,考核中往往很少涉及。这会导致学生逐渐脱离日常实际,更注重课堂考勤和作业。要改变这种情况,有必要改变传统的考核方式。灵活多变的考核方式才更有利于调动学生的积极性,激发他们各方面的潜能。考核可以适当增加平时成绩所占的比重,比如,平时成绩可以占总成绩的30%以上。平时成绩主要采用开放性考核,由课后实验或课外实践组成。教师可以提出一些实践问题,让学生自主去解决。学生可以单独完成任务,也可以组队进行,最后提交一份研究报告,教师在此基础上进行评定。
2教学的生活性
课堂教学的生活化,即通过生活中具体的实例讨论概率的应用,建立形象问题和抽象思维之间的联系。概率论与数理统计是一门实用性很强的科学,在具体实际情况和数学概念、定理、公式之间建立正确的联系,成为现在学生面临的主要难题。教师在教学过程中可以分析一些具体的实例,使学生了解怎样应用数学知识解决实际问题。比如分析问题“根据以往的临床记录,某种诊断癌症的试验具有如下的效果:若被诊断者患有癌症,则试验反应为阳性的试验反应为阳性的概率为0.95,若被诊断者没有患有癌症,则试验反应为阴性的概率为0.95,且被试验的人患有癌症的概率为0.005,问如果被试验者反应为阳性,他患有癌症的概率为多大?”这是一个题目很长的实际问题,学生一般无从下手,解决问题的关键在于了解题目中涉及几个条件和几个随机事件,只要准确描述随机事件就可以把实际问题转化为概率问题。实际问题的多次训练有助于培养学生用数学语言描述实际问题的能力。
3教学的启发性
教学的启发性即给学生思考的时间,等学生无法想明白的时候再去开导。具体来说就是老师对上课提出的问题给出学生思考的时间,在学生主动思考之后,帮助学生开启思路。“填鸭式”,“满堂灌”的教学方法最容易使学生失去学习兴趣。孔子曰“不愤不启,不悱不发”,说的就是要启发学生思维,引导学生思路。比如,讲授全概率公式之前引入实例:有一批同一型号的产品,已知其中由一厂生产的占30%,二厂生产的占50%,三厂生产的占20%,又知这三个厂的产品次品率分别为2%,1%,1%,问从这批产品中任取一件是次品的概率是多少?撇开概率知识不谈,把这个问题纯粹看成一个数学问题,也可以用中学知识解决,给学生几分钟思考的时间并适当引导学生使用数形结合的方法讨论,我们把产品在三个工厂的生产及次品情况转化为产品分布图,学生就很容易地知道从这批产品中任取一件次品的概率就是黑色椭圆区域在整个矩形内所占的比例,经过分析就可以得到全概率公式。该方法不仅能够加深学生对该问题的印象,还有助于学生对复杂全概率公式的理解。
教学研究概率论和数理统计是教育领域中的两个不可或缺的学科,而这两者都有着较为抽象的特征,这就意味着学生在学习时难免会遇到这样或那样的困难。倘若无法正确认识相关概念,那么在今后的深入学习中便会遇到更多的难题。在很多情况下,日常练习与考试中出现的大部分错误主要就是因为学生未对概念有正确的认识,更不用说知识拓展了。这就要求教师在包括课前、课上以及课后的教学过程中考虑怎样设置教学才可以使学生愿学,好学以及学好。笔者将从以下几个方面分析概率论与数理统计教学优化的对策。
1以课程发展历史切入,激发学生兴趣
数学学科中涉及到的理论、思想以及思维等都是社会得以进步的关键,同时还是衡量人类发展水平的标尺。不管是学习个体,还是全人类,其发展均离不开数学的辅助。数学并不单单是一门课程,同时还是一类文化。不仅如此,它还是人们得以进步的重要手段与思想理念。数学中蕴含的意义不受时间和空间的限制,它存在于人们发展的各个时期。西方数学家早已明确提出,多种学科,包括心理学,语言学等,都和数学之间有着千丝万缕的联系。所以,在教学过程中,教师可以向学生讲述概率论与数理统计和其他学科间的关系及其发展历史,以此来激发学生的学习兴趣。只要学生对学习产生了兴趣与热情,那么概率论与数理统计教学质量必将会得到有效提升。
2弥补传统教学中的不足
从整体上看,《概率论与数理统计学》课本本身十分重视与概率论有关的理论知识。相比之下,数理统计的实践知识所占比例则要稍显偏少。笔者通过深入研究分析后发现,教材所关注的更多的是概率论知识理论层面上的传授,而对于数理统计在实践中的应用则涉猎的非常有限,也没有进行具体的分析。例如,数理统计一般都只讲解到区间估计与假设检验两个环节就停止,造成学生无法真正掌握并运用有着良好实用特征的回归与方差分析方法。而在一些其他的部分,也仅仅介绍了概率论,没有突出数理统计,学生尽管掌握了概率论的率计算法则,却并没有真正掌握这一方法的实际运用。通常情况下都是在学习了理论知识后便快速遗忘,其最终结果就是学生虽然拿到了实践数据,但并未掌握具有较强实用性的分析方法。这种现象不利于学生实用能力的有效提升,也背离了应用型本科院校重视提升学生应用型能力的教育思想。
3揉合数学建模实现应用能力的提升
人们都知道,学习数学学科的最有效方法就是“学以致用”。就现阶段的教育现状而言,学生从最初接触数学开始,对数学的认识就仅限于能够解题,获得高分。无可厚非,这是一种衡量学生知识掌握情况的重要标准,但绝不是仅有的标准。尽管学生拥有牢固的理论基础,但如果无法将所学应用到生活实践中,那么整个学习过程将毫无意义。在计算机水平持续提升的阶段,概率统计软件层出不穷,且使用规模也在不断扩大,这为学生的实际应用创造了难得的机遇。数学建模实际上就是以社会生活中的某些生产与生活现象为基础,借助数学方法来获取缓解或解决对策,这需要学生有较强的实践能力。对学生的数学建模思想进行针对性的提升不仅能够提升学生应用概率论与数理统计学理论的实践能力,还可以有效提高学生的问题分析技巧。所以,教师在教学过程中应做好对学生数学建模思想的渗透工作,融入到实践性较强的案例中,从而使学生可以在不断的分析与研究过程中领悟应变能力与问题解决能力的重要性。
4改进教学方法和教学手段
现实案例和学生的生活环境有着密切的联系。学生对所处环境进行评价与研究,从而透彻的理解各个案例,探寻问题的根源,最终联系所学的概率论与数理统计知识来获得问题的解决办法。这一教学方式和生活息息相关,能够在很大程度上刺激学生的主动探索热情,增强他们的实践观念,帮助他们获得学以致用的成就感。就拿二项分布与正态分布而言,它们就能够解释多种生活实践中的现象,包括硬币的抛掷概率等,有着非常强的现实意义。这些案例能够激发学生主动投入到实践探索过程中去,在翻阅资料,搜集信息,并结合概率论与数理统计有关理论的过程中透析案例并寻求解决办法。不仅如此,保险理赔、公交车是否准时以及商业用电等都是学生在生活工作中随处可见的实际案例,学生通过了解、分析这些问题,探析其本质,从而逐渐增强自身的概率论与数理统计应用观念,并提升数学能力。
5完善考核方式
考核在整个教学环节中扮演着不可或缺的角色。它不仅能够用于了解学生学习过程中存在的问题,还能够对教师的教学水平进行一定的评价。概率论与数理统计课程是考试课程,所以不应完全根据期末成绩占总分70%,平时成绩占30%的计算方法得出学生的最终文化分。而是应把考核体制中的成绩评估进行进一步细化,这不仅可以提升学生的学习主动性,还可以突出学生在应用概率论与数理统计知识方面的技能与水平。在这样一种详细的考核机制中,学生的实践能力才可以得到最终的提升。因此,概率论与数理统计教学必须要完善考核方式。
6总结
总而言之,概率论与数理统计教学过程中,教师不应将教学目标定位使学生掌握有限的概率论与数理统计解题方法,而应考虑帮助学生在学习这一学科的各个环节中开拓学生的思考方式与视野。同时,还要使学生感受到这一学科在实践当中的使用价值,从而有效增强学生分析与解决问题的技能。只要教师在教学中实施精心教育,那么学生的自身素质必然会有所提高,也会为学生的就业打下良好的基础。
作者:王晓敏 单位:西安外事学院工学院
在互联时代下的今天,学习越来越社会化,新的学习方法和技术手段的引入使得高等教育正面临着前所未有的变革,“自主学习”作为主体性教育的基础,已逐渐深入各学科教育领域.数学知识的获得,数学能力的形成,渗透了许多自主学习的因素.概率论与数理统计是众多专业的基础类必修课程之一,在高等教育这个水平上倡导自学这门课程,是为学习专业课程和储备数学知识奠定基础.因此,从当前的教育实际出发,分析和研究影响概率论与数理统计自主学习的因素,构建以提高学生自主学习能力为目的的概率论与数理统计教学策略尤其重要.
一、什么是自主学习
自主学习是指学生个体在学习过程中的一种主动而积极自觉的学习行为,它是建立在学生自己“想学,会学,坚持学”的基础之上的.国内外对自主学习的研究大致可分为三个阶段:自主学习思想的提出,自主学习的实验以及自主学习的系统研究.20世纪70年代末,国内学者对自主学习的理论与实践进行了较多研究,出现了11项以指导学生自主学习为目标的教学实验,并把相关的教学实验结果以理论形式总结了出来.此外我国的心理学者在借鉴国外自主学习研究成果的基础上开展了一些自主学习的心理学研究.至此,我国的自主学习研究进入了系统化阶段.
二、目前概率论与数理统计自主学习的现状
尽管目前国内的自主学习研究已经取得了较多的研究成果,但也存在一些问题和不足,主要有以下几个方面:研究对象多为中小学生,对大学生的自主学习研究较少;研究涉及的学科领域较单一;研究内容多侧重于有利于学生自主学习的教学模式.
概率论与数理统计知识体系既来源于自然世界,又与学生在现实生活中不断的积累有关.但是,在学生的长期学习过程中,由于教师教学方式缺乏灵活性和数学知识结构自身的复杂性与延伸性,往往使得学生对自主学习产生了畏惧心理,自主学习意识淡薄,自主学习能力急待提高.
通过文献资料法和访谈法对目前学生的概率论与数理统计自主学习的现状进行了调查,得出如下结论:
(一)概率论与数理统计自主学习水平整体一般
以课程代码为04183的全国高等教育自学考试中概率论与数理统计课程内容和考核要求为例,该门课程考核的知识点共34个,又分为识记、领会、简单应用、综合应用四个认知层次.对于前期微积分课程基础较好的同学而言,自主学习该门课程中的大数定理与数理统计内容也较困难,总体自主学习水平一般.
(二)女同学自主学习水平的宽度和深度均高于男同学
女同学在自主学习的目标、方法与学习管理上都比男同学较好,女同学认真仔细的性格特征能使她们更快地适应自主学习的学习氛围,也能较好地对自己的自主学习过程进行监控管理.
(三)随着多媒体工具的介入,自主学水平急待提升
到了大学阶段,随着认知能力的提高和社会经验的丰富,学生们更趋向于选择灵活便捷的学习方式,幕课与微课的出现为自主学习提供了一定的辅助作用.但是,学生自主学习的积极性、主动性和自主学习的方法、策略都有待提高.
三、改进概率论与数理统计自主学习策略
综上可知,影响概率论与数理统计自主学习的因素主要有学生已有的数学必备知识、学生自主学习的主动性、已掌握的数学学习方法与技能、具体学习内容的难易程度等等.
由此,对概率论与数理统计自主学习提出一些建议:
(一)进一步培养学生对概率论与数理统计课程自主学习的主动性与积极性
在数学课堂教学过程中,教师的主要目的在于构建学生主体,创设学生自主学习的环境,提供学生自主学习的机会.通过引导学生意识到课程的重要性,帮助学生设置合理的学习目标,实施多种教学方式,创设问题情景等方法,不断提升学生的主体性意识,真正发挥学生的创造性思维.
(二)指导对概率论与数理统计课程自主学习的方法和策略
数学是高度概括抽象的理论科学,在其中使用了大量形式化、符号化的语言,因此数学自主学习更需要讲方法和策略.分层次学习法,专题学习法,小组探讨研究法等学习方法的指导,能进一步提升自主学习的效率.
(三)提倡学生采用多种类移动在线学习方式,全面辅助提高自主学习的效果
在互联网技术高速发展下的今天,知识的传播速度大大提高.作为更容易对新生事物产生兴趣并接受它的新时代大学生,在概率论与数理统计的自主学习过程中可合理采用微课、慕课等学习方式,以达到预期的学习效果.
(四)建立适当的学习效果评价模式,促进学生自主学习的深入进行
评价模式的建立是为了促进学生自主学习的发展,科学的评价与及时的反馈是概率论与数理统计课程自主学习的推动剂.在实施中,要遵循定性与定量相结合、过程与结果相结合、个体与全面相结合的原则,重视个体差异,注重鼓励性评价.
总之,学生自主学习能力的培养需要长期的积累,学生主体能力的发挥更多地依赖于教师的引导和学生的主动参与.实现自主学习是新时期素质教育的要求,也是学生全面发展的需要.
纵观新课标人教版初中数学统计与概率章节,笔者始终感觉用键盘问题做数学模拟实验的教学载体,学生探究热情低调,究其原因主要是缺乏农村学生数学生活化的体验。通过几年尝试教学与改进,我们发现初中数学模拟实验求概率的设计与应用可从以下角度思考和探索。
一、初中数学模拟实验设计原则。
1、生活性。试验内容要贴近学生生活,有利于学生经验思考与探索,内容的组织要处理好过程与结果的关系,直观与抽象的关系,生活化、情景化与知识化的关系.课程内容的呈现应注意层次化和多样化,以满足学生的不同学习需要.[1]
2、广泛性。避免以点代面,全盘考虑初中数学论文初中数学论文,分点试验。让抽样结果尽可能反映是按研究对象的共性特征。
3、随意性。每次实验方案的实施不提前预设,围绕方案任意活动,并直接获得需要的数据。
4、活动性。有效的数学教学活动是教师教与学生学的统一,学生是数学活动的主体,教师是数学活动的组织者与引导者,通过活动“致力于改变学生学习方式,使学生乐意并有更多精力投入到现实的、探索性的数学活动中去”,才能还学习真正动机――因活动而快乐,因快乐而学习.[2]
二、初中数学模拟实验的适用条件。
由于随机事件的结果具有不可预测性,往往解决相关实际问题难以从根本上把握。分清初中数学模拟实验的适用条件,是进行有效设计和准确应用的关键毕业论文格式范文期刊网。
通过对模拟实验相关事件的综合分析,以及与列举法求概率相关事件的对比,我们不难发现模拟实验求事件的概率适用条件包括每次实验的所有可能结果不是有限个或每次实验的各种结果发生的可能性不相等。[3]
三、初中数学模拟实验的设计程序[4]与过程
1、确定设计方案(如投飞镖、做记号、数数量、抛硬币、掷骰子、转转盘、等)。
2、拟定统计栏目(总数、频数、频率)。
3、统计相关数据, 计算频率与数据规律分析。
2.改进了概率统计的教学方法
目前高师概率统计的课堂教学仍在采用传统的“满堂灌”的教学方法,无视学生的表现和教学效果,教学的目的往往只针对最后的统一考试,教学过程中只是简单地把知识灌输给学生,强调对解题能力的训练,忽视了学生对知识理解和应用的掌握,忽视了对学生创新能力的培养。因此,我们改进了概率统计的教学方法,首先在概率统计课堂教学中突出了的数学思想的教学。概率统计中的数学思想的教学主要有随机思想、统计调查思想、统计描述思想、统计推断思想等。在概率统计教学过程中,我们注重了数学思想方法的教学,注意了各种统计方法的使用条件及注意事项,而且分析它们与一般的数学思想方法的异同,突出概率统计思想方法的特点。其次在概率统计教学中采用了类比方法进行教学。类比是一种从特殊到特殊的推理,具有推理的猜测性、联系的广泛性、探索性等特点。概率统计中有许多内容可以作类比教学,例如,多维随机变量的教学可与一维随机变量的进行类比,连续型随机变量的教学与离散型随机变量进行类比。
3.加强了现代信息技术与课程内容的整合
现代信息技术的发展对数学教育的影响是不言而喻的。在实际课堂教学中,教师们充分利用计算机的优势,使得概率统计这门学科学生学起来更便利,使得课堂更加多样和丰富多彩,现在在我们这个学科的课堂上,计算机已经成为了学习的有力工具。对于概率统计的教学,除了采用多媒体教学之外,还让学生通过数学软件或统计软件,如MatLab、SAS等上机操作实验,体验概率统计的思想,如概率中的蒲丰投针问题、冯-诺依曼用数学程序在计算机上模拟等给我们上机操作提供了有趣的题材。我们在概率统计课堂教学中强调了学生动手能力的培养,在教师指导下运用所学的知识和计算机技术,分析解决一些实际问题,写出分析报告。例如,在回归分析这部分内容的学习过程中,通过让学生收集本校大学生学习投入与学业成绩的相关数据,指导学生运用统计软件,建立大学生学习投入与学业成绩之间关系的回归模型。这样做大大提高了实践教学的效果,在实验中,通过动手能帮助学生理解该课程中一些抽象概念和理论,同时利用所学的方法和技巧,让学生独立完成研究型的小课题,从而培养学生的创新精神和实践能力。
4.改革了考核方法
课程的考核方法是教学中重要的一个环节。现在该课程的考核方式与其他课程基本上类似,期末考试成绩占80%(或70%),平时成绩占20%(或30%)。现行的考核方式不尽合理,不能全面的评价学生的整体成绩,所以我们进行了改进。我们在实际工作中采取了灵活多样的多种方式相结合的考核方法。就是将传统的单一闭卷考试方式改为闭卷与开卷相结合、平时考核与期末考试相结合的灵活多样的考核方法。闭卷考试主要考查学生对概率统计概念、理论的掌握程度;开卷考试主要考查学生对概率统计方法的掌握程度,通过设计一些与教学相关的、应用性的综合型案例,采用数学建模的形式,让学生完全自主的运用所学方法去分析、讨论和解决实际问题。平时考核的方式采取多种形式,包括平时的作业训练、学习小结及撰写课题小论文等。课题小论文是教师在教学过程中设计一些小课题,通过学生对这些课题的分析、讨论、总结及撰写论文的过程,达到了调动学生学习主动性、促进了自主学习的目的。多样的考核形式,既增强了教师教学的灵活性,又让学生真正体会到学习的乐趣,增加学习的积极性,真正培养了学生的应用能力和创新思维,达到了明显的教学效果。
因此,在课程设置上,不能只局限于一套指定的教材,应该在一个统一的教学基本要求的基础上,教材建设应向着一纲多本和立体化建设的方向发展。在教学进度表中应明确规定该门课程的讲授时数、实验时数、讨论时数、自学时数(在以前基础上适当增加学时数),这样分配教学时间,旨在突出学生的主体地位,促使学生主动参与,积极思考。
2教学形式
1)开设数学实验课教学时可以采用以下几个实验:在校门口,观察每30s钟通过汽车的数量,检验其是否服从Poisson分布;统计每学期各课程考试成绩,看是否符合正态分布,并标准化而后排出名次;调查某个院里的同学每月生活费用的分布情况,给出一定置信水平的置信区间;随机数的生成等等。通过开设实验课,可以使学生深刻理解数学的本质和原貌,体味生活中的数学,增强学生兴趣,培养学生的实际操作能力和应用能力。
2)引进多媒体教学多媒体教学与传统的教学法相比有着不可比拟的优势。一方面,多媒体的动画演示,生动形象,可以将一些抽象的内容直观地反映出来,使学生更容易理解,同时增强了教学趣味性。如在学习正态分布时,可以指导学生运用Matlab软件编写程序,在图形窗口观察正态分布的概率密度函数和概率分布函数随参数变化的规律,从而得出正态分布的性质。另一方面,由于概率统计例题字数较多,抄题很费时间。制作多媒体课件,教师有更多的精力对内容进行详细地分析和讲解,增加与学生的互动,增加课堂信息量。对于教材中的重点、难点、复习课、习题课等都可制作成多媒体课件形式,配以适当的粉笔教学,这样既能延续一贯的听课方式,发挥教师的主导作用,又能充分体现学生的认知主体作用。比如在概率部分,把几个重要的离散型随机变量、连续型随机变量的分布率、概率密度、期望、方差等列成表格;在统计部分,将正态总体均值和方差的置信区间,假设检验问题的拒绝域列成表格形式,其中所涉及到的重要统计量的分布密度函数用图形表示出来。这样,学生觉得一目了然,通过让学生先了解图形的特点,再结合分位数的有关知识,找出其中的规律,理解它们的含义及联系,加深了学生对概念的理解及方法的运用,以便更容易记住和求出置信区间和假设检验问题的拒绝域。这样,不仅使学生对概念的理解更深刻、透彻,也培养了学生运用计算机解决实际问题的能力。
3)案例教学,重视理论联系实际《概率论与数理统计》是从实际生产中产生的一门应用性学科,它来源于实际又服务于实际。因此,采取案例教学法,重视理论联系实际,可以使教学过程充满活力,学生在课堂上能接触到大量的实际问题,可以提高学生综合分析和解决实际问题的能力。如讲授随机现象时,用抛硬币、元件寿命、某时段内经过某路口的车辆数等例来说明它们所共同具有的特点;讲数学期望概念时,用常见的街头用随机摸球为例,提出如果多次重复地摸球,决定成败的关键是什么,它的规律性是什么等问题,然后再讲数学期望概念在产品检验及保险行业的应用,就能使学生真正理解数学期望的概念并能自觉运用到生活中去;又如讲授正态分布时,先举例说明正态分布在考试、教育评估、企业质量管理等方面的应用,然后结合概率密度图形讲正态分布的特点和性质,让同学们总结实际中什么样的现象可以用正态分布来描述,这样能使学生认识到正态分布的重要性及其应用的广泛性,从而提高学生的学习积极性,强化学生的应用意识。
另外,也可选择一些具有实际背景的典型的案例,例如概率与密码问题、敏感问题的调查、血液检验问题等等。通过对典型案例的处理,使学生经历较系统的数据处理全过程,在此过程中学习一些数据处理的方法,并运用所学知识和方法去解决实际问题。
3考核方法
考试是一种教学评价手段。现在学生把考试本身当作追求的目标,而放弃了自身的发展愿望,出现了教学中“教”和“学”的目的似乎是为了“考”的奇怪现象。有些院校概率统计课程只有理论课,没有实验课,其考试形式是期末一张试卷定乾坤,虽然有平时成绩,主要以作业和考勤为主,占的比率比较小(一般占2O),并且学生的作业并不能真实地反映学生学习的好坏,使得教师无法真正地了解每个学生的学习情况,公平合理地给出平时成绩。而这种单一的闭卷考试也很难反映出学生的真实水平。
所以,我们首先要加强平时考查和考试,每次课后要留有作业、思考题,学完每一章后要安排小测验,在概率论部分学完后进行一次大测验。其次注重科学研究,每个学生都要有平时论文,学期论文,以此来检查学生掌握知识情况和应用能力.此外还有实验成绩。最后是期末考试,以A、B卷方式,采取闭卷形式进行考试。将这4个方面给予适当的权重,以均分作为学生该门课程的成绩。成绩不及格者.学习态度好的可以允许补考。否则予以重修。分数统计完后,对成绩分布情况进行分析,通过总体分布符合正态分布程度和方差大小判断班级的总体水平,并对每道题的得分情况进行分析,评价学生对每个知识点的掌握情况和运用能力,找出薄弱环节,以便对原教学计划进行调整和改进。总之,通过科学的考核评价和反馈,促进教学质黾不断改进和提高。
[参考文献]
[1]茆诗松.概率论与数理统计[M].北京:高等教育出版社,2006.
概率论与数理统计是定量研究随机现象规律性的数学学科。随着科学技术的发展,概率论与数理统计已广泛引用于农业院校各专业的科学研究中。目前中国的农业院校都开设了概率论与数理统计,虽然课程概念比较抽象,计算繁杂,学起来较困难,但这是应用性最强的大学数学课程之一。不过近年来,伴随着高校课程改革,高等农林院校本科生教学计划中概率论与数理统计课程的教学学时不断减少,所以必须对此课程的教学方式和方法进行改革。
全国大学生数学建模本文由收集整理竞赛创办于1992年,每年一届,目前已成为全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。随着竞赛的推广,数学建模被越来越多的教师与学生所熟悉。所谓数学模型,是指现实世界中的实际问题用数学语言表达出来,即建立数学模型,然后求解,以此解决现实问题的数学知识应用过程。将数学建模运用于数学教学有利于培养学生的洞察能力、联想能力、数学语言翻译能力、综合应用分析能力和创新能力,此教学模式的运用切合新时代培养通专并用,全面发展的高素质人才的需要。笔者认为,在当前的概率论和数理统计课程中可适当增加数学建模思想,培养学生的创新能力和应用能力,激发学生的学习兴趣,这也是本论文的切入点。
二 农业院校概率论与数理统计教学中存在的问题
1.中学与大学数学教育内容的脱节
中学课改后的毕业生开始进入大学,课程改革中对数学课程的知识范围和要求改动了很多,学生们已经学习过部分概率论的知识,但中学时学习概率的思维方式与大学数学不同,很多学生依旧用中学的学习方式学习概率论与数理统计,造成了他们学习上产生挫败感。
2.教师的教育观念缺乏与时俱进
大部分大学数学教师并没有意识到中学课程改革对这门课程和学生们的影响,依旧按照传统教学方式讲授,注重定理、推论、证明、计算,而新一代的大学生很难快速适应新的学习方式,所以增加了学生的学习难度。
3.教学内容缺乏应用性
概率论和数理统计的教学过于强调基本理论,缺乏对农业科学的交叉性应用研究。农科专业的学生普遍感觉学数学对将来的生活工作没有用处,所以导致学生缺乏学习的动力和兴趣,只是为了通过考试而学习。
4.考核方式过于死板
多年来,概率论和数理统计的考核方式始终一成不变,偏重于期末的闭卷考试,试卷主要考查计算和一些固定模式的应用题型,导致学生死记硬背、应付考试,不利于激发学生的创新兴趣。
三 建模思想在概率论和数理统计课程上的应用
针对以上问题,建议改革教学方式,通过引入数学建模思想激发学生的创新思维。
1.改变教学内容,增加应用型教学的引入
首先,提倡教师了解中学课改中影响概率论与数理统计的内容,充分利用学生已学过的概率论知识,避免重复教学,但要强调中学数学与大学数学不同的思考方式。在教学内容中吸收和融入与实际农业科学研究问题有关的应用性题目。历年全国大学生数学建模竞赛题目中不乏农科专业相关的题目,如“作物生长的施肥效果问题”(1992年a题)、“dna序列的分类问题”(2000年a题)、“葡萄酒的评价”(2012年a题)等。这些题目都与现实农业生产生活密切相关,在解决这些问题过程中能很好地锻炼学生自主地、能动地认识、理解问题的能力。
但是,如果直接把数学建模的题引入日常教学中,将面临下列问题:(1)数学建模竞赛的题目一般是涉及面很广,需要很多专业知识和良好的数学功底,而农科院校的学生的数学基础薄弱,在没经过培训的情况下解决竞赛题目困难较大;(2)要较好地解决建模题目需要大量的时间,这在课时有限的概率论与统计课程中不可能实现。
上述两个问题的解决思路:(1)如果直接运用竞赛原题,可以把重点放在(1)(2)两个比较简单的问题上,删除题目中与这两个问题没有关系的条件,或简化题目背景以适应课堂教学;(2)引入一些数学建模集训小题目,这些题目类似于课后习题,但实用性更强,甚至可以留作课后作业,引导学生分组讨论,学生共同完成。
2.改变教学方法,引入相关教学统计软件
教学方法方面,重心不能一味地放在定理、证明、计算上,应抛弃“满堂灌”的教学方法,采用启发、归纳的教学模式,通过建模思想的引入,使学生由浅入深、由直观到抽象地认识概率论和数理统计在实践中的应用,真正掌握数学概念和方法,并从中获得学习上的乐趣。
数学实验课在农业院校中开展的相对较少,大多以选修课的形式出现,笔者建议在概率论与数理统计课程中安排1~2次实验课,讲授统计软件的应用。随着近代计算机技术的迅速发展,软件技术日益成熟,概率论与数理统计中很多计算问题都可以借助于软件操作。农科高校的学生普遍计算能力不强,尤其是建模例子中的数据样本量比较大,计算过程复杂,学生手算起来比较困难。现有的统计软件,如sas、spss等世界通用的软件,可以解决较大数据量的概率与统计方面的题目,如数据处理、数据拟合、参数估计、假设检验、方差分析、回归分析等问题,而且一般的菜单操作就可以解决这类问题。学生学习一些简单的软件应用,可以增强他们的应用意识和动手解决实际问题的能力,反过来促使学生主动学好概率论与数理统计的理论知识。
3.改变学习观念,提高学生的学习兴趣
建模思路的引入,能有效改变大学生的“数学无用论”。作为教师,我们应根据课程的主要知识点,与相关专业教师加强交流合作,搜集整理大量的农科专业问题,并用建模的方法进行解决。当然,课程的教学不一定都需要完整地解决一类问题,只要题目背景来自农科专业或采用农科数据,就能在很大程度上调动学生的学习积极性,让他们知道将来的学习和生活中确实能用到概率论与数理统计的相关知识。
4.改变考核方式和方法
概率论和数理统计是一门实用性较强的学科,特别是数理统计方面的题目,若采用传统的阅卷考核方式考查,只会导致学生用死记硬背、题海战术等方法应付考试,导致学生被动学习,缺乏学习的兴趣。
《概率论与数理统计》是研究随机现象客观规律的一门学科,是全国高等院校数学以及各工科专业的一门重要的基础课程,也是全国硕士研究生入学数学考试的一个重要组成部分。该课程处理问题的思想方法与学生已学过的其他数学课程有很大的差异,因而学生学起来感到难以掌握。大多数学生感到基本概念难懂,易混淆、内容抽象复杂,难以理解、解题不得法、不善于利用所学的数学知识和数学方法分析解决实际问题。为此,笔者从教学安排、教学内容、教学形式和考核方法4个方面对《概率论与数理统计》的教学进行了研究和探讨。
1 教学内容和安排
《概率论与数理统计》的内容以及教师授课一般都存在着重理论轻实践、重知识轻能力的倾向,缺少该课程本身的特色及特有的思想方法,课程的内容长期不变,课程设置简单,一般只局限于一套指定的教材。《概率论与数理统计》课程 内容主要包括 3大类 :①理论知识 。也就是构成本学科理论体系的最基本 、最关键的知识,主要包括随机事件及其运算、条件概率、随机变量、数字特征、极限定理、抽样分布 、参数估计 、假设检验等理论知识,这些是学 习该课程必须要掌握的最重要 的理论知识。②思维方法 。指的是该学科研究的基本方法,主要包括不确定性分析、条件分析、公理推断、统计分析、相关分析 、方差分析与回归分析等方法 ,这些大多蕴涵在学科理论体系中,过去往往不被重视,但实际上对于学生知识的转化与整合具有十分重要的作用。③应用方面。《概率论与数理统计》在社会生活各个领域应用十分广泛,有大量的成功实例 。
因此,在课程设置上,不能只局限于一套指定的教材,应该在一个统一 的教学基本要求 的基础上 ,教材建设应向着一纲多本和立体化建设的方向发展 。在教学进度表中应明确规定该 门课程的讲授时数 、实验时数、讨论时数、自学时数 (在以前基础上适 当增加学时数),这样分配教学时间,旨在突 出学生的主体地位,促使学生主动参与,积极思考。
2 教学形式
1)开设数学实验课教学时可以采用 以下几个实验 :在校门 口,观察每 30s钟通过汽车的数量,检验其是否服从 Poisson分布;统计每学期各课程考试成绩,看是否符合正态分布,并标准化而后排 出名次;调查某个院里的同学每月生活费用的分布情况 ,给出一定置信水平的置信区间;随机数的生成等等。通过开设实验课 ,可以使学生深刻理解数学的本质和原貌 ,体味生活中的数学 ,增强学生兴趣 ,培养学生的实际操作能力和应用能力。
2)引进 多媒体教学多媒体教学与传统的教学法相比有着不可比拟的优势。一方面,多媒体的动画演示 ,生动形象,可以将一些抽象的内容直观地反映出来,使学生更容易理解,同时增强了教学趣味性。如在学习正态分布时,可以指导学生运用 Matlab软件编写程序,在图形窗 口观察正态分布的概率密度函数和概率分布函数随参数变化的规律 ,从而得出正态分布的性质。另一方面,由于概率统计例题字数较多,抄题很费时间。制作多媒体课件,教师有更多的精力对内容进行详细地分析和讲解,增加与学生的互动,增加课堂信息量。对于教材中的重点、难点、复习课 、习题课等都可制作成多媒体课件形式,配以适当的粉笔教学,这样既能延续一贯的听课方式,发挥教师的主导作用,又能充分体现学生的认知主体作用。比如在概率部分 ,把几个重要的离散型随机变量、连续型随机变量的分布率、概率密度、期望、方差等列成表格;在统计部分 ,将正态总体均值和方差的置信区间,假设检验问题的拒绝域列成表格形式,其中所涉及到的重要统计量的分布密度 函数用 图形表示 出来。这样,学生觉得一目了然,通过让学生先了解图形的特点,再结合分位数的有关知识,找出其中的规律,理解它们的含义及联系,加深了学生对概念的理解及方法的运用,以便更容易记住和求出置信 区间和假设检验问题的拒绝域。这样,不仅使学生对概念的理解更深刻、透彻,也培养了学生运用计算机解决实际问题的能力。
3)案例教学,重视理论联系实际 《概率论与数理统计》是从实际生产中产生的一门应用性学科,它来源于实际又服务于实际。因此,采取案例教学法,重视理论联系实际,可以使教学过程充满活力,学生在课堂上能接触到大量的实际问题,可以提高学生综合分析和解决实际问题的能力。如讲授随机现象时,用抛硬币、元件寿命、某时段内经过某路口的车辆数等例来说明它们所共同具有的特点;讲数学期望概念时,用常见的街头用随机摸球为例,提出如果多次重复地摸球,决定成败的关键是什么,它的规律性是什么等问题,然后再讲数学期望概念在产品检验及保险行业的应用,就能使学生真正理解数学期望的概念并能自觉运用到生活中去;又如讲授正态分布时,先举例说明正态分布在考试、教育评估、企业质量管理等方面的应用 ,然后结合概率密度图形讲正态分布的特点和性质,让同学们总结实际中什么样的现象可以用正态分布来描述 ,这样能使学生认识到正态分布的重要性及其应用的广泛性,从而提高学生的学习积极性,强化学生的应用意识。
另外,也可选择一些具有实际背景的典型的案例,例如概率与密码问题、敏感问题的调查、血液检验问题等等。通过对典型案例的处理,使学生经历较系统的数据处理全过程,在此过程中学习一些数据处理的方法,并运用所学知识和方法去解决实际问题。
3 考核方法
考试是一种教学评价手段。现在学生把考试本身当作追求的目标,而放弃了自身的发展愿望,出现了教学中“教”和“学”的目的似乎是为了“考”的奇怪现象。有些院校概率统计课程只有理论课,没有实验课,其考试形式是期末一张试卷定乾坤,虽然有平时成绩,主要以作业和考勤为主,占的比率比较小 (一般占2O),并且学生的作业并不能真实地反映学生学习的好坏,使得教师无法真正地了解每个学生的学习情况,公平合理地给出平时成绩。而这种单一的闭卷考试也很难反映出学生的真实水平。
所以,我们首先要加强平时考查和考试,每次课后要留有作业、思考题,学完每一章后要安排小测验,在概率论部分学完后进行一次大测验 。其次注重科学研究,每个学生都要有平时论文,学期论文,以此来检查学生掌握知识情况和应用能力.此外还有实验成绩。最后是期末考试,以 A、B卷方式,采取闭卷形式进行考试。将这 4个方面给予适 当的权重,以均分作为学生该门课程的成绩。成绩不及格者.学习态度好的可以允许补考。否则予以重修。分数统计完后,对成绩分布情况进行分析,通过总体分布符合正态分布程度和方差大小判断班级的总体水平,并对每道题的得分情况进行分析,评价学生对每个知识点的掌握情况和运用能力,找出薄弱环节,以便对原教学计划进行调整和改进。总之,通过科学的考核评价和反馈,促进教学质黾不断改进和提高。