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摘要:根據應用型大學轉型的需求,創新人才培養目標,結合課堂中發現的概率統計教學存在的問題,從學習趣味性、知識應用性、創新實踐性三方面闡述概率統計教學改革方法,為培養應用型人才教學改革提供參考。
關鍵詞:概率統計;應用轉型;教學對策
概率統計是一門十分重要的具有很強應用性的課程,它主要研究自然界和人類社會中隨機現象的統計規律[1]。事實上,它也是一門重要的數據分析工具,在金融保險、醫藥、建筑工程、人工智能和網絡通信等領域都有廣泛應用。
1概率統計教學中存在的問題
1.1教學內容抽象,學生難以理解概率統計是學完高等數學后開設的一門課程,內容抽象,邏輯性強。目前大部分概率統計教材的主要內容是隨機事件、隨機變量、多維隨機變量、隨機變量的數字特征、大數定律與中心極限定理、抽樣分布、參數估計和假設檢驗八個部分。但是由于課時數較少,大部分老師無法完成教學任務,就導致在課堂上出現一種“緊張趕課”狀態,只將時間用于概念講解、公式推導及習題演練等,不涉及知識的背景與應用,使學生學起來既困難又枯燥,十分吃力,難以培養學生應用所學知識解決實際問題的能力。同時,大部分課時都用在講解概率論內容上,對實際應用性較強的數理統計知識只涉及基本概念,學生學完后無法與具體實際產生聯系。
1.2教學形式單調,學生毫無興趣數學類課程一般都采用“一支粉筆,一塊黑板”這種傳統的教學方式,概率統計課程也不例外。這樣就使得原本抽象的知識更加晦澀難懂,學生在學習過程中也是被動地接受知識,根本無法發揮主體作用,沒有自己的思考與實踐,對知識點的理解停留在表面層次。學生喪失學習的信心,久而久之,會形成一種惡性循環———概率統計難學難懂在學生的思想里根深蒂固。
1.3學生基礎改變,教學大綱不變隨著概率統計的廣泛應用,高中階段也加入了不少概率統計的內容,高中教材中涉及隨機事件、古典概型、二項分布、離散型隨機變量、期望及方差等內容[2]。這些本來是大學課程中的知識,現在放到高中教材中,使知識的學習出現了重復,但這種重復不是簡單的相同,在教學內容及教學方法上都有明顯區別。大部分教師仍采用原有的教學大綱,假設學生概率統計基礎為零,不能做到高中與大學很好地銜接。而若在大綱中簡單地將重復內容刪除也顯不妥,因為在教學側重點上高中與大學是不同的。教學目的上,高中重數據重模型,而大學是重基本知識,重實際應用;教學方法上,高中在整個事件中呈現概率統計思想,而大學是在邏輯推導與推理過程中學習概率統計。大學教學大綱內容如何適應中學知識基礎,又是呈現出來的新問題。
2應用型人才培養方式下的教學改革策略
2.1引入知識背景,增加學習趣味性概率統計教材中大部分內容都是對數學概念或定理的總結,語言簡練,雖然教師講解容易,可學生卻難以理解,不好把握知識的來龍去脈。在講授知識的同時,增加數學文化的內容,介紹知識點的發展歷史,講解相關人物故事,能夠有效調動學生學習的積極性,讓學生印象深刻,提高學習效率。學生對課程有了興趣并且產生好奇心,對其自主學習能力的提高都會產生幫助。比如在講解概率起源時,可以講述著名的賭博問題。17世紀,法國數學家巴斯卡與費爾馬就賭博中的數學問題展開討論,甲與乙進行賭博同時規定為五戰三勝制,若當甲贏兩盤,乙贏一盤也就是比賽進行三盤后因故而終止,那么賭本該如何分配?這時候調動起學生學習的積極性,教師讓學生說明賭本分配的比例及原因,有的說是2∶1,有的說是3∶1,同時闡述自己的理由,這樣在討論、思考中鍛煉學生數學思維能力。講解概率統計的重要作用時,法國數學家拉普拉斯曾經提到一個有趣的故事。1814年,他統計倫敦、巴黎、彼得堡、柏林男嬰和女嬰的出生比率是22∶21,也就是男孩多一點,女孩少一點。但是當統計到巴黎1745-1784這40年間男嬰與女嬰的比例是25∶24,有人說這個比例差不多,但是人口是一個很大的基數,差一點就會差很多。為什么這個比例到巴黎就不對了呢?這時候學生們會展開想象與猜測,大部分同學都會各抒己見,最后老師揭曉答案,巴黎有遺棄男嬰的陋習,學生們哄堂大笑的同時在具體背景故事中對知識體會更加深刻,將注意力完全集中到課堂學習中,激發學習概率統計的興趣,意識到生活中概率統計學習的重要性。
2.2與實際相聯系,增強應用性應用型人才不僅需要具有扎實的理論知識,還可以將所學到的知識應用到實際生活中解決具體問題。概率統計中很多內容都與生活實際聯系緊密,在教學過程中引入案例,讓學生體會到概率統計的實際應用價值,進而對教師進行模仿,提高其發現問題解決問題的能力。因此,在教學內容上教師應安排一些人們關心的實際問題。如擲骰子、人壽保險等,這樣在對問題的解決互動過程中,學生培養了理論聯系實際的能力,增強了創新應用能力。比如在講解正態分布時,用高爾頓板試驗[3]直觀演示正態曲線中間高兩端低的特點,解釋生活中小的賭博游戲:滾釘板。為什么大部分抱有僥幸心理的人最后卻沒有得到大獎,原因就是正態分布原理,大部分小球都集中在了中間,也就是放小獎品的位置,而在兩端放大獎的位置小球比較少。另外,人的身高、體重、學生學習成績、谷物重量等都服從正態分布。這樣學生親自體驗概率統計解決實際問題的過程,形成學以致用的意識。另外,選擇固定的時間將學生送到企業實習,在工作中切身感受知識的價值與重要性,了解自身知識體系的缺乏,反過來回到課堂中去學習,形成良性循環,激發學生自主學習知識的潛力。
2.3結合數學建模,增強實踐性概率統計研究自然界中隨機現象的統計規律,具有較強的應用性。數學建模是根據實際問題,應用數學理論知識,建立相關的數學模型,對學生創新能力、知識應用能力具有很大作用。
3結語
隨著普通高校向應用型本科學校的轉變,培養更多創新應用型人才成為首要任務,而進行教學改革,提升教學質量成為培養應用型人才的重要途徑。概率統計是一門在生活中應用性特別強的學科,在教學課程中占有重要地位,其進行深入研究有很大意義,研究的重要目的就是如何讓學生將所學理論知識與具體生活實際相結合,讓學生樂學、好學,提高課堂效率,增強學生的創新應用能力,努力將廣大學子培養成為適應當地經濟發展需要的創新應用型人才。
作者:鄭淑賢,孟祥菊單位:保定學院