時間:2022-09-11 01:43:51
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
在高校概率統(tǒng)計教材中,從數(shù)學(xué)文化的角度對概率統(tǒng)計教學(xué)進行詮釋已經(jīng)得到數(shù)學(xué)教育界的普遍重視,教材在數(shù)學(xué)文化價值教育方面起到至關(guān)重要的作用。高校概率統(tǒng)計教材在數(shù)學(xué)文化教育方面也做了大量的工作,我們以盛驟等人主編的《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》(第四版)、繆全生主編的《概率與統(tǒng)計》(第三版)和同濟大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系主編的《工程數(shù)學(xué)—概率統(tǒng)計簡明教程》三本教材(后文中分別以教材一、教材二、教材三稱之)作為例子,它們在數(shù)學(xué)文化滲透方面的特點體現(xiàn)在:
(1)教材設(shè)計更注重生活和技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域背景的滲透
在內(nèi)容編排方面,每個知識點都能注意以生活實際或當前的技術(shù)應(yīng)用問題作為背景予以介紹,強調(diào)知識的直觀性和應(yīng)用背景,強調(diào)實際問題的解決,使得學(xué)生有比較直觀的認識,能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。如在介紹條件概率的定義時,教材幾乎都能從擲硬幣、擲骰子等簡單的生活實際出發(fā),從特殊到普遍地引出條件概率的定義。內(nèi)容背景涉及較多的是產(chǎn)品質(zhì)量分析模型(如質(zhì)量、壽命、含量、誤差等方面),教材一和教材三比教材二涉及應(yīng)用背景的面更加廣泛、量更大。在例題和習(xí)題設(shè)計方面,教材注重以解決有經(jīng)濟、社會、工程技術(shù)等方面實際背景的問題為主,旨在提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力。在所統(tǒng)計的三本教材中,具有應(yīng)用背景的例題占總的例題數(shù)超過了50%,習(xí)題中有應(yīng)用背景的題目在50%左右,特別是以自然科學(xué)為應(yīng)用背景的題目占了絕大多數(shù)
(2)緊密結(jié)合信息技術(shù)的發(fā)展,提高統(tǒng)計計算能力的培養(yǎng)
加強數(shù)理統(tǒng)計的內(nèi)容,注重統(tǒng)計方法在實際工作中的應(yīng)用。如增加了假設(shè)檢驗問題中的P值檢驗法和一些統(tǒng)計圖的應(yīng)用,還介紹了bootstrap方法在數(shù)據(jù)處理方面的應(yīng)用。增加Excel軟件和“宏”數(shù)據(jù)分析工具的使用。信息技術(shù)的發(fā)展給概率統(tǒng)計的研究賦予更強大的工具,沒有現(xiàn)代的專業(yè)統(tǒng)計分析軟件作為研究工具,概率統(tǒng)計問題的研究是不可想像的,在概率統(tǒng)計教材中適當引入統(tǒng)計軟件的運用是必要的。雖然現(xiàn)在統(tǒng)計分析軟件的功能很強大,但需要經(jīng)過專業(yè)的學(xué)習(xí)才能掌握,為適應(yīng)概率統(tǒng)計的入門使用,盛驟等人主編的《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》(第四版)中就增加了Ex-cel軟件和“宏”數(shù)據(jù)分析工具在概率統(tǒng)計中的應(yīng)用,特別是在數(shù)理統(tǒng)計方面的運用,這對沒有經(jīng)過專業(yè)統(tǒng)計軟件學(xué)習(xí)的學(xué)生和使用者有很大的幫助。
2.高校概率統(tǒng)計教材數(shù)學(xué)文化元素滲透中存在的問題
(1)教材中數(shù)學(xué)史的呈現(xiàn)太少
呈現(xiàn)方式不明朗數(shù)學(xué)史的學(xué)習(xí),能使學(xué)生了解數(shù)學(xué)在推動社會發(fā)展方面和社會發(fā)展之間的相互作用,能使學(xué)生了解數(shù)學(xué)科學(xué)的思想體系、數(shù)學(xué)的美學(xué)價值和數(shù)學(xué)家的創(chuàng)新精神等因素。教材中的定義、定理、法則和公式都是數(shù)學(xué)家們經(jīng)過上百年甚至上千年的歷史錘煉后的完美邏輯體系,這種完美的形式忽略了曲折復(fù)雜的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)過程,但正是這種過程隱含著豐富的數(shù)學(xué)文化元素。如對概率定義的引入,三本概率統(tǒng)計教材幾乎都是這樣表達“歷史上有人做過……其結(jié)果如表……”,然后在表格中列出歷史上的幾個有關(guān)頻率的試驗,甚至有些教材只是用簡短的語言一帶而過,然后給出概率的統(tǒng)計定義,緊接著就給出概率的其他定義。這樣的表達,學(xué)生缺乏對概率定義公理化過程的認識,也失去了一次培養(yǎng)學(xué)生提高學(xué)習(xí)概率統(tǒng)計興趣與熱情的機會。更重要的是,概率定義的形成本身就是數(shù)學(xué)抽象化過程的典型例子,在這個過程中,學(xué)生可以體會到數(shù)學(xué)的抽象特性和方法。遺憾的是,目前高校概率統(tǒng)計教材中出現(xiàn)數(shù)學(xué)史的地方實在太少了。據(jù)統(tǒng)計,教材一、教材二和教材三中出現(xiàn)數(shù)學(xué)史的地方僅有頻率的定義中提到的德摩根、蒲豐和皮爾遜等人拋硬幣試驗的介紹或一些試驗數(shù)據(jù);教材二在引言中則對概率論的發(fā)展歷史作了一個簡介。三本教材中對數(shù)理統(tǒng)計的歷史介紹等于0,其實概率統(tǒng)計教材中能出現(xiàn)數(shù)學(xué)史的地方比比皆是,教材可以充分利用這些素材進行呈現(xiàn)。
(2)應(yīng)用背景相對薄弱
概率統(tǒng)計是一門實踐性強、應(yīng)用性廣的學(xué)科,當前高校教材都注重生活和技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域背景的滲透,社會科學(xué)的應(yīng)用背景相對薄弱。這樣的知識呈現(xiàn)方式,對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和應(yīng)用意識都有很大的幫助。但數(shù)學(xué)文化背景的方式是多樣,如重要數(shù)學(xué)名人物傳、數(shù)學(xué)發(fā)展事件記、重要數(shù)學(xué)成果和概率統(tǒng)計在社會科學(xué)方面的應(yīng)用等內(nèi)容,這是體現(xiàn)數(shù)學(xué)文化價值的一種有效方式,也是學(xué)生從中獲取數(shù)學(xué)思想方法、體會數(shù)學(xué)精神和體驗數(shù)學(xué)美的重要途徑,遺憾的是當前高校概率統(tǒng)計教材在這方面還比較缺乏。
(3)多元文化缺失
概率統(tǒng)計已經(jīng)成為現(xiàn)代社會、經(jīng)濟、管理等學(xué)科的重要工具,高校概率統(tǒng)計教材在體現(xiàn)這些領(lǐng)域的應(yīng)用方面有較大的篇幅,但與學(xué)生相關(guān)生活文化背景的聯(lián)接方面顯得不夠,這容易導(dǎo)致學(xué)生認為很多概率統(tǒng)計的知識與他們生活或工作相隔遙遠甚至沒有關(guān)聯(lián),嚴重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)概率統(tǒng)計的興趣和態(tài)度。
二、概率統(tǒng)計教材設(shè)計
中凸顯數(shù)學(xué)文化的思考現(xiàn)行的概率統(tǒng)計教材的知識系統(tǒng)邏輯體系已經(jīng)經(jīng)過多年的驗證,證明是可行的。數(shù)學(xué)文化視野下的教材設(shè)計目的是,如何在現(xiàn)行教材的知識體系中體現(xiàn)數(shù)學(xué)文化的元素,數(shù)學(xué)文化很大一部分是內(nèi)隱的,這就要求我們不能單純把數(shù)學(xué)文化內(nèi)隱的知識部分相關(guān)內(nèi)容簡單地累加到教材里面去,而應(yīng)該有機地結(jié)合在概率統(tǒng)計外顯的知識內(nèi)容中去。下面談幾點構(gòu)想。
1.關(guān)注數(shù)學(xué)史在教材中的作用
概率統(tǒng)計教材的內(nèi)容安排要適當兼顧知識發(fā)現(xiàn)的歷史,使學(xué)生能夠領(lǐng)略到數(shù)學(xué)內(nèi)容發(fā)現(xiàn)的過程,體會到數(shù)學(xué)知識發(fā)現(xiàn)過程所蘊含的數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)精神,有利于學(xué)生數(shù)學(xué)知識體系的建構(gòu)和優(yōu)秀品質(zhì)的形成。如在介紹“概率”的定義時,教材的編排最好能介紹概率定義形成的三個歷史階段:概率的統(tǒng)計定義、古典定義和公理化定義。使學(xué)生在學(xué)習(xí)概率的定義時能了解概率定義形成的歷史,了解貝朗特悖論的意義,得到數(shù)學(xué)螺旋上升抽象過程的感悟,掌握數(shù)學(xué)思維的方法,從而學(xué)會批判、質(zhì)疑、獨立和嚴謹?shù)乃季S品質(zhì)。在學(xué)習(xí)DeMoivre-Laplace定理時可以介紹DeMoivre等人在二項分布正態(tài)逼近的研究工作,這項研究是數(shù)理統(tǒng)計學(xué)的基礎(chǔ),也是概率統(tǒng)計思想的重要體現(xiàn),重溫這段歷史可以啟迪學(xué)生的思維、激發(fā)學(xué)生的興趣?;貧w與相關(guān)分析的發(fā)現(xiàn)對數(shù)理統(tǒng)計學(xué)發(fā)展的影響是極其重大的,這個統(tǒng)計模型的應(yīng)用,使統(tǒng)計學(xué)由統(tǒng)計描述時期進入了統(tǒng)計推斷的時期,它促使一個嚴謹?shù)慕y(tǒng)計學(xué)框架的形成,學(xué)習(xí)該知識點內(nèi)容時,很有必要向?qū)W生介紹回歸與相關(guān)分析的產(chǎn)生歷程。其實,概率統(tǒng)計中還有很多地方可以進行數(shù)學(xué)史介紹的,學(xué)生在了解這些知識產(chǎn)生的過程中將會得到濃厚的數(shù)學(xué)思維熏陶。
2.強調(diào)知識與文化的有機融合
概率統(tǒng)計的數(shù)學(xué)文化部分呈現(xiàn)要以導(dǎo)引的形式出現(xiàn),而不能把相關(guān)內(nèi)容簡單地累加到教材中去,從而保護學(xué)生自我探索熱情,使數(shù)學(xué)文化真正植根于學(xué)生的知識建構(gòu)中去。如在“概率的基本概念”部分,有必要介紹概率定義形成的三個歷史階段,但在具體的教材呈現(xiàn)中,沒有必要把這些歷史材料詳細地羅列到教材中去,如果只是簡單地把數(shù)學(xué)史料添加到教材里面去,只能增加教材的容量,導(dǎo)致教材臃腫,變成數(shù)學(xué)史的堆積而已。而應(yīng)該是在循序漸進介紹概率定義的同時,適當采用簡潔和引導(dǎo)性的語言,營造一種寬松的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會自己查找相關(guān)學(xué)習(xí)資源,讓學(xué)生既能感受到概率定義的發(fā)展歷史,也能掌握如何通過查找資料來進一步驗證和了解這種發(fā)展的詳細情況的能力。又如,在“假設(shè)檢驗”這一章,可以介紹歷史上威爾登檢驗骰子是否均勻的試驗,但沒必要陳述這個試驗的詳細過程,可以以問題的形式把威爾登與皮爾遜對試驗結(jié)果的爭論呈現(xiàn)出來,使學(xué)生既能了解假設(shè)檢驗產(chǎn)生的這段歷史,也可以重溫探索科學(xué)的過程。
數(shù)學(xué)建模主要是借助調(diào)查、數(shù)據(jù)收集、假設(shè)提出,簡化抽象等一系列流程構(gòu)建的反映實際問題數(shù)量關(guān)系的學(xué)科,將數(shù)學(xué)建模思想融入到概率統(tǒng)計教學(xué)中,不僅能夠幫助學(xué)生更好地理解與掌握理論知識,同時對于提高學(xué)生運用數(shù)學(xué)思想解決實際問題的能力大有裨益??梢哉f,概率統(tǒng)計教學(xué)與數(shù)學(xué)建模思想的融入具有重要的理論以及現(xiàn)實意義。
1.教學(xué)內(nèi)容實例的側(cè)重
在大學(xué)數(shù)學(xué)教育體系中最為重要的一個目標就是培養(yǎng)學(xué)生建模、解模的能力,但是在傳統(tǒng)概率統(tǒng)計教學(xué)中,教師大多注重學(xué)生的計算能力訓(xùn)練以及數(shù)學(xué)公式推導(dǎo),而常常忽視利用已學(xué)知識進行實際問題的解決,使得大多數(shù)學(xué)生的應(yīng)用能力無法得到提高。所以,為了能夠在教學(xué)中提高學(xué)生應(yīng)用概率與統(tǒng)計的實際能力,教師應(yīng)在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中吸收與融入與實際問題息息相關(guān)的題目,使學(xué)生在課堂中不僅能夠輕松學(xué)習(xí)概率知識,增加學(xué)習(xí)主動性,同時能夠嘗試到數(shù)學(xué)建模的樂趣,提高自身數(shù)學(xué)素養(yǎng)。例如,在古典型概率問題的教學(xué)中,為了加深學(xué)生對于該部分知識的理解,教師可以引入彩票概率的實際問題,通過引導(dǎo)學(xué)生分析各等獎的中獎概率,使學(xué)生獲得極高的建模、解模能力。
2.在教學(xué)方法中融入數(shù)學(xué)建模思想
在概率統(tǒng)計教學(xué)中,教師還需要在教學(xué)方法中融入數(shù)學(xué)建模思想。首先,采取啟發(fā)式教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識開展認識活動,在問題發(fā)現(xiàn)、分析、解決的一系列鍛煉中獲得概率統(tǒng)計知識的自覺領(lǐng)悟。其次,采取講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法。在課堂中,講授是最為基本的教學(xué)方式,不過單一的講授很可能導(dǎo)致課堂的枯燥,所以課堂中還需要適當穿插一些討論,使學(xué)生在活躍的氛圍中激活思維,延伸知識面。再次,采取案例分析的教學(xué)方法。案例分析是在概率統(tǒng)計教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想的一種有效方法。在教學(xué)中應(yīng)用的案例應(yīng)進行精選,其不僅需要具有典型性,同時還需要具備一定的新穎性以及針對性,通過縮短實際應(yīng)用與數(shù)學(xué)方法間的距離,使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣被大大激發(fā)。最后,采取現(xiàn)代教育技術(shù)的教學(xué)方法。在概率統(tǒng)計的問題中常常需要較大的數(shù)據(jù)處理運算量,所以為了簡化問題,使學(xué)生掌握一定的統(tǒng)計軟件具有重要意義。通過結(jié)合具體的概率統(tǒng)計案例,在學(xué)生面前演示統(tǒng)計軟件中的基本功能,為提高學(xué)生掌握統(tǒng)計方法以及實際操作能力奠定堅實基礎(chǔ)。知識的獲取并不是單純的認識過程,其更應(yīng)偏向于創(chuàng)造,在不斷強調(diào)知識發(fā)現(xiàn)的過程中幫助學(xué)生認識科學(xué)本質(zhì)、掌握學(xué)習(xí)方法。
3.在概率統(tǒng)計教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想的案例分析
2教學(xué)的生活性
課堂教學(xué)的生活化,即通過生活中具體的實例討論概率的應(yīng)用,建立形象問題和抽象思維之間的聯(lián)系。概率論與數(shù)理統(tǒng)計是一門實用性很強的科學(xué),在具體實際情況和數(shù)學(xué)概念、定理、公式之間建立正確的聯(lián)系,成為現(xiàn)在學(xué)生面臨的主要難題。教師在教學(xué)過程中可以分析一些具體的實例,使學(xué)生了解怎樣應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決實際問題。比如分析問題“根據(jù)以往的臨床記錄,某種診斷癌癥的試驗具有如下的效果:若被診斷者患有癌癥,則試驗反應(yīng)為陽性的試驗反應(yīng)為陽性的概率為0.95,若被診斷者沒有患有癌癥,則試驗反應(yīng)為陰性的概率為0.95,且被試驗的人患有癌癥的概率為0.005,問如果被試驗者反應(yīng)為陽性,他患有癌癥的概率為多大?”這是一個題目很長的實際問題,學(xué)生一般無從下手,解決問題的關(guān)鍵在于了解題目中涉及幾個條件和幾個隨機事件,只要準確描述隨機事件就可以把實際問題轉(zhuǎn)化為概率問題。實際問題的多次訓(xùn)練有助于培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)語言描述實際問題的能力。
3教學(xué)的啟發(fā)性
教學(xué)的啟發(fā)性即給學(xué)生思考的時間,等學(xué)生無法想明白的時候再去開導(dǎo)。具體來說就是老師對上課提出的問題給出學(xué)生思考的時間,在學(xué)生主動思考之后,幫助學(xué)生開啟思路?!疤铠喪健?,“滿堂灌”的教學(xué)方法最容易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣??鬃釉弧安粦嵅粏?,不悱不發(fā)”,說的就是要啟發(fā)學(xué)生思維,引導(dǎo)學(xué)生思路。比如,講授全概率公式之前引入實例:有一批同一型號的產(chǎn)品,已知其中由一廠生產(chǎn)的占30%,二廠生產(chǎn)的占50%,三廠生產(chǎn)的占20%,又知這三個廠的產(chǎn)品次品率分別為2%,1%,1%,問從這批產(chǎn)品中任取一件是次品的概率是多少?撇開概率知識不談,把這個問題純粹看成一個數(shù)學(xué)問題,也可以用中學(xué)知識解決,給學(xué)生幾分鐘思考的時間并適當引導(dǎo)學(xué)生使用數(shù)形結(jié)合的方法討論,我們把產(chǎn)品在三個工廠的生產(chǎn)及次品情況轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品分布圖,學(xué)生就很容易地知道從這批產(chǎn)品中任取一件次品的概率就是黑色橢圓區(qū)域在整個矩形內(nèi)所占的比例,經(jīng)過分析就可以得到全概率公式。該方法不僅能夠加深學(xué)生對該問題的印象,還有助于學(xué)生對復(fù)雜全概率公式的理解。
二、開放學(xué)生思維,明確教學(xué)目的
在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,學(xué)生是是教學(xué)的主體,每個人都有自己的思維能力,所以教師必須明確教學(xué)目的,使學(xué)生的思維得到盡可能的開放,促進學(xué)生探索創(chuàng)新能力的不斷提高。因此,教師在選擇案例時,要綜合評估學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,對概率的概念、公式進行仔細講解,將統(tǒng)計知識點貫穿到整個課堂教學(xué),使案例突出教學(xué)重點,達到知識點融匯教學(xué)的教學(xué)目的。開放課堂教學(xué),不僅可以使學(xué)生掌熟練握更多的概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識點,更能拉近學(xué)生與作者、學(xué)生與自己的師生距離,使師生之間的感情更加融洽,從而大大提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
三、有效組織教學(xué),提高綜合能力
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是整個過程中,打好基礎(chǔ)是非重要的,因此,在概率論與數(shù)理統(tǒng)計的教學(xué)中運用案例教學(xué),教師要有效組織教學(xué),促進學(xué)生綜合能力的提高。針對概率論與數(shù)理統(tǒng)計的難點和易點,循序漸進的提升難度,讓學(xué)生熟練掌握每個知識點,培養(yǎng)學(xué)生敏捷的數(shù)學(xué)思維能力,不斷開闊學(xué)生的視野,使學(xué)生的概率論與數(shù)理統(tǒng)計分析能力變得更強,從而達到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。例如:針對籃球投籃問題,根據(jù)球隊人數(shù)的變化來計算投籃的概率,從最簡單的計算開始,隨著人數(shù)的變化,計算復(fù)雜程度也變得越來越高。這就是一個概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識點逐漸加深的案例,通過這個案例教學(xué),學(xué)生的思維能力可以不斷增強,綜合能力也會得到不斷提高。
四、課后教學(xué)總結(jié),不斷改革創(chuàng)新
概率論與數(shù)理統(tǒng)計的教學(xué)中,案例教學(xué)方法應(yīng)用的課后總結(jié),是教師對課堂教學(xué)不足的完善,可以有效保證案例教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,不斷創(chuàng)新教學(xué)方法和模式,同時促進教師自我的不斷提升。課后總結(jié),分為學(xué)生的總結(jié)和教師的總結(jié),學(xué)生通過總結(jié),可以對案例教學(xué)進行仔細的分析,培養(yǎng)學(xué)生處理問題和解決問題的思路,提升學(xué)生實踐動手能力;教師總結(jié)時,對重點知識進行再度印象加深,促進學(xué)生不斷探索和創(chuàng)新,從而促進教師教學(xué)的不斷創(chuàng)新。
縱觀新課標人教版初中數(shù)學(xué)統(tǒng)計與概率章節(jié),筆者始終感覺用鍵盤問題做數(shù)學(xué)模擬實驗的教學(xué)載體,學(xué)生探究熱情低調(diào),究其原因主要是缺乏農(nóng)村學(xué)生數(shù)學(xué)生活化的體驗。通過幾年嘗試教學(xué)與改進,我們發(fā)現(xiàn)初中數(shù)學(xué)模擬實驗求概率的設(shè)計與應(yīng)用可從以下角度思考和探索。
一、初中數(shù)學(xué)模擬實驗設(shè)計原則。
1、生活性。試驗內(nèi)容要貼近學(xué)生生活,有利于學(xué)生經(jīng)驗思考與探索,內(nèi)容的組織要處理好過程與結(jié)果的關(guān)系,直觀與抽象的關(guān)系,生活化、情景化與知識化的關(guān)系.課程內(nèi)容的呈現(xiàn)應(yīng)注意層次化和多樣化,以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需要.[1]
2、廣泛性。避免以點代面,全盤考慮初中數(shù)學(xué)論文初中數(shù)學(xué)論文,分點試驗。讓抽樣結(jié)果盡可能反映是按研究對象的共性特征。
3、隨意性。每次實驗方案的實施不提前預(yù)設(shè),圍繞方案任意活動,并直接獲得需要的數(shù)據(jù)。
4、活動性。有效的數(shù)學(xué)教學(xué)活動是教師教與學(xué)生學(xué)的統(tǒng)一,學(xué)生是數(shù)學(xué)活動的主體,教師是數(shù)學(xué)活動的組織者與引導(dǎo)者,通過活動“致力于改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生樂意并有更多精力投入到現(xiàn)實的、探索性的數(shù)學(xué)活動中去”,才能還學(xué)習(xí)真正動機――因活動而快樂,因快樂而學(xué)習(xí).[2]
二、初中數(shù)學(xué)模擬實驗的適用條件。
由于隨機事件的結(jié)果具有不可預(yù)測性,往往解決相關(guān)實際問題難以從根本上把握。分清初中數(shù)學(xué)模擬實驗的適用條件,是進行有效設(shè)計和準確應(yīng)用的關(guān)鍵畢業(yè)論文格式范文期刊網(wǎng)。
通過對模擬實驗相關(guān)事件的綜合分析,以及與列舉法求概率相關(guān)事件的對比,我們不難發(fā)現(xiàn)模擬實驗求事件的概率適用條件包括每次實驗的所有可能結(jié)果不是有限個或每次實驗的各種結(jié)果發(fā)生的可能性不相等。[3]
三、初中數(shù)學(xué)模擬實驗的設(shè)計程序[4]與過程
1、確定設(shè)計方案(如投飛鏢、做記號、數(shù)數(shù)量、拋硬幣、擲骰子、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、等)。
2、擬定統(tǒng)計欄目(總數(shù)、頻數(shù)、頻率)。
3、統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù), 計算頻率與數(shù)據(jù)規(guī)律分析。
在做大量重復(fù)試驗時,可事先根據(jù)概率要達到的精確度確定數(shù)據(jù)表中頻率保留的數(shù)位。計算頻率一般保留兩位或三位小數(shù)。
4、估計事件概率,獲得最有價值的數(shù)據(jù)(用頻率估計概率)。
通常用頻率估計出來的概率要比數(shù)據(jù)表中的頻率保留的數(shù)位要少,一般要求的概率精度達到一位小數(shù)就可以了。
四、初中數(shù)學(xué)模擬實驗的應(yīng)用拓展(舉例)
例1求不規(guī)則物體的面積。(投飛鏢)
設(shè)計方案:小明在操場上做游戲,他發(fā)現(xiàn)地上有一個不規(guī)則的封閉圖形ABC,為了知道它的面積,小明在封閉圖形內(nèi)畫出了一個半徑為1米的圓,在不遠處向圈內(nèi)擲飛標初中數(shù)學(xué)論文初中數(shù)學(xué)論文,[5]且記錄如下:
統(tǒng)計圖表:
投飛鏢總次數(shù)
50
100
150
200
300
投中物體次數(shù)
投中物體頻率
縱觀新課標人教版初中數(shù)學(xué)統(tǒng)計與概率章節(jié),筆者始終感覺用鍵盤問題做數(shù)學(xué)模擬實驗的教學(xué)載體,學(xué)生探究熱情低調(diào),究其原因主要是缺乏農(nóng)村學(xué)生數(shù)學(xué)生活化的體驗。通過幾年嘗試教學(xué)與改進,我們發(fā)現(xiàn)初中數(shù)學(xué)模擬實驗求概率的設(shè)計與應(yīng)用可從以下角度思考和探索。
一、初中數(shù)學(xué)模擬實驗設(shè)計原則。
1、生活性。試驗內(nèi)容要貼近學(xué)生生活,有利于學(xué)生經(jīng)驗思考與探索,內(nèi)容的組織要處理好過程與結(jié)果的關(guān)系,直觀與抽象的關(guān)系,生活化、情景化與知識化的關(guān)系.課程內(nèi)容的呈現(xiàn)應(yīng)注意層次化和多樣化,以滿足學(xué)生的不同學(xué)習(xí)需要.[1]
2、廣泛性。避免以點代面,全盤考慮初中數(shù)學(xué)論文初中數(shù)學(xué)論文,分點試驗。讓抽樣結(jié)果盡可能反映是按研究對象的共性特征。
3、隨意性。每次實驗方案的實施不提前預(yù)設(shè),圍繞方案任意活動,并直接獲得需要的數(shù)據(jù)。
4、活動性。有效的數(shù)學(xué)教學(xué)活動是教師教與學(xué)生學(xué)的統(tǒng)一,學(xué)生是數(shù)學(xué)活動的主體,教師是數(shù)學(xué)活動的組織者與引導(dǎo)者,通過活動“致力于改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生樂意并有更多精力投入到現(xiàn)實的、探索性的數(shù)學(xué)活動中去”,才能還學(xué)習(xí)真正動機――因活動而快樂,因快樂而學(xué)習(xí).[2]
二、初中數(shù)學(xué)模擬實驗的適用條件。
由于隨機事件的結(jié)果具有不可預(yù)測性,往往解決相關(guān)實際問題難以從根本上把握。分清初中數(shù)學(xué)模擬實驗的適用條件,是進行有效設(shè)計和準確應(yīng)用的關(guān)鍵畢業(yè)論文格式范文期刊網(wǎng)。
通過對模擬實驗相關(guān)事件的綜合分析,以及與列舉法求概率相關(guān)事件的對比,我們不難發(fā)現(xiàn)模擬實驗求事件的概率適用條件包括每次實驗的所有可能結(jié)果不是有限個或每次實驗的各種結(jié)果發(fā)生的可能性不相等。[3]
三、初中數(shù)學(xué)模擬實驗的設(shè)計程序[4]與過程
1、確定設(shè)計方案(如投飛鏢、做記號、數(shù)數(shù)量、拋硬幣、擲骰子、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、等)。
2、擬定統(tǒng)計欄目(總數(shù)、頻數(shù)、頻率)。
3、統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù), 計算頻率與數(shù)據(jù)規(guī)律分析。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)31-0083-02
一、傳統(tǒng)概率統(tǒng)計教學(xué)中的問題
(一)重概率輕統(tǒng)計
我國概率統(tǒng)計教學(xué)中普遍存在“重概率輕統(tǒng)計”的問題,具體表現(xiàn)為:(1)大多數(shù)工科院校概率統(tǒng)計課程只能講授到參數(shù)估計中的點估計部分。因為學(xué)時較少,統(tǒng)計推斷中重要的區(qū)間估計和假設(shè)檢驗只能作為自學(xué)內(nèi)容。(2)大部分教師對于概率部分內(nèi)容非常熟練,但是統(tǒng)計部分內(nèi)容較為生疏。
造成這種現(xiàn)象的原因主要有以下幾點:(1)公共基礎(chǔ)課概率統(tǒng)計學(xué)時一般較少,例如安徽理工大學(xué)概率統(tǒng)計課一般為48學(xué)時;(2)統(tǒng)計推斷部分內(nèi)容,實用性很強,計算量也比較大,動輒數(shù)百個數(shù)據(jù)。因此,如果不借助軟件僅靠人工計算確實難度很大。(3)考研概率部分的試題一般不考統(tǒng)計部分內(nèi)容。
(二)重理論輕應(yīng)用
概率統(tǒng)計特別是統(tǒng)計推斷部分的內(nèi)容有著很強的應(yīng)用背景,例如:近些年的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽的賽題,幾乎都涉及到統(tǒng)計學(xué)的內(nèi)容。對已給數(shù)據(jù)進行初步的檢驗、分析比較、分類篩選、總結(jié)回歸等,這些都是評閱要點中明確指出的重要得分點。由于教學(xué)中沒有涉及統(tǒng)計推斷部分的內(nèi)容,造成很多參賽學(xué)生只能臨場邊學(xué)邊做,十分被動。
由于長期輕視統(tǒng)計應(yīng)用的教學(xué),造成很多數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計時選題范圍十分狹小,很難寫出高水平的畢業(yè)論文。
(三)重解題技巧,輕視對學(xué)生動手能力的培養(yǎng)
長期以來概率統(tǒng)計相關(guān)習(xí)題主要以手工計算為主,因此過分強調(diào)解題技巧。例如,古典概型的題型中需要很多排列組合的技巧、計算一些連續(xù)型變量的函數(shù)型分布和函數(shù)型數(shù)字特征時需要用到很多積分技巧等。但是很多實際的問題,例如以統(tǒng)計推斷為背景的題型,往往更加強調(diào)學(xué)生的動手能力。包括對大數(shù)據(jù)的處理能力(分析數(shù)據(jù)、標準化數(shù)據(jù)等),以及借助常用軟件計算一些常用統(tǒng)計量的值等。由于平時疏于這方面的教學(xué),很多學(xué)生遇到一些簡單的實際問題往往束手無策。
二、多種數(shù)學(xué)軟件輔助教學(xué)的優(yōu)點
引入多種數(shù)學(xué)軟件輔助教學(xué)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面。
1.概率統(tǒng)計總課時有限,不可能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)某一特定的統(tǒng)計軟件。針對不同問題的特點,選擇最為有效、最簡單的數(shù)學(xué)軟件來解決。這樣可以節(jié)約大量的時間,增加效率。本文在第四部分會結(jié)合實例進一步說明。
2.通過多種軟件的使用,可以最大程度地擴展學(xué)生的知識面,使學(xué)生學(xué)到在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中無法獲取的實用知識。
三、多種數(shù)學(xué)軟件輔助教學(xué)的具體措施
具體如何來改善傳統(tǒng)概率統(tǒng)計教學(xué),提高教學(xué)效率和學(xué)生的實際動手能力?各學(xué)校可以根據(jù)具體實際情況結(jié)和自身條件因地適宜地選擇不同的措施。下面給出一些建設(shè)性的意見。
1.開設(shè)概率統(tǒng)計教學(xué)實驗課。概率統(tǒng)計總課時并不多,課堂時間在專門介紹應(yīng)用以及各種軟件的使用確實時間不夠。因此,可以在原有的課時基礎(chǔ)上專門增加3~4次實驗課,結(jié)合各種軟件討論和解決概率統(tǒng)計別是統(tǒng)計部分內(nèi)容。
2.錄制教學(xué)視頻或者直接收集相關(guān)資料。因為各學(xué)校的課時都比較緊張,如果無法開設(shè)單獨的實驗課可以錄制視頻,或者直接給學(xué)生提供相關(guān)的資料。最好能夠建立相關(guān)的監(jiān)察機制,這樣可以更好地引導(dǎo)和督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
3.開展相關(guān)的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文。在高年級學(xué)生中的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文選題中有針對性地加入一些統(tǒng)計類型的課題。
4.利用數(shù)學(xué)建模平臺建立跨學(xué)科交流平臺。每年一次的全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽給各學(xué)科提供了一個重要合作契機。統(tǒng)計學(xué)在數(shù)學(xué)建模中有著舉足輕重的作用,幾乎每年都會有與數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢驗和分析等相關(guān)的題目??梢园褮v年來有關(guān)概率統(tǒng)計內(nèi)容的題目在學(xué)生中進行推廣,也能提高學(xué)生的概率統(tǒng)計實際應(yīng)用能力。
五、結(jié)束語
通過本文第四部分可以看出,很多概率統(tǒng)計的問題如果借助數(shù)學(xué)軟件來解決可以省去很多煩瑣的計算過程,有利于解決更加復(fù)雜的實際問題。如果能夠在平時教學(xué)中加入適當?shù)臄?shù)學(xué)實驗課,學(xué)習(xí)相關(guān)軟件的使用,不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣而且還可以一舉解決傳統(tǒng)教學(xué)中的諸多問題。
參考文獻:
[1]唐國強.Excel在概率計算中的應(yīng)用[J].安陽大學(xué)學(xué)報,2003,3(1):55-57.
[2]李曉毅,徐兆棣.概率統(tǒng)計教學(xué)與數(shù)學(xué)建模思想的融入[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報,2008,26(2):245-247.
[3]韋程東,唐君蘭,陳志強.在概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想的探索與實踐[J].高教論壇,2008,(2):98-100.
目前,數(shù)學(xué)類專業(yè)(數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計算科學(xué))的許多學(xué)生反映數(shù)學(xué)課程太抽象,并誤認為數(shù)學(xué)課程沒有應(yīng)用價值,由此導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。而且,數(shù)學(xué)類專業(yè)的培養(yǎng)方案中實踐環(huán)節(jié)少,導(dǎo)致學(xué)生的動手能力差。如何激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣,提高創(chuàng)新能力和實踐能力?我們認真分析歸納,尋找解決辦法。經(jīng)過調(diào)研、討論和數(shù)年研究,我們認為:特別要提高課堂教學(xué)質(zhì)量(Quality),抓好第一課堂,聯(lián)合學(xué)工,創(chuàng)建若干數(shù)學(xué)社團(community),搞活第二課堂,營造良好學(xué)風(fēng),夯實學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),然后搭建若干平臺,采取系列措施,通過有導(dǎo)師指導(dǎo)的大學(xué)生創(chuàng)新(Innovation)訓(xùn)練項目,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,開拓實習(xí)基地,開展實訓(xùn)實習(xí)活動,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)實踐(Practice)動手能力,在此基A上,進行延伸與拓展,完成有特色的畢業(yè)論文(The.sis)(設(shè)計)。以上模式我們簡稱為QCIPT教學(xué)模式。
一、數(shù)學(xué)類專業(yè)QCIPT模式中課堂質(zhì)量(Quality)的提升
如何提高課堂質(zhì)量是課程教學(xué)的核心問題。目前我們努力在不更改現(xiàn)有培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上,分析課程設(shè)置、教師的授課現(xiàn)狀和現(xiàn)有培養(yǎng)模式,提高課堂教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生對知識的融會貫通?!暗谝徽n堂”建設(shè)的著力點是教師。對此,我們的思路分為兩塊:一是教師技能,提高教師的教學(xué)技能,特別是青年教師的教學(xué)基本功,增加課堂吸引力;二是教師思路,加大課程建設(shè)力度,注重課程群建設(shè),注重教師之間的交流。
(一)提升教師的教學(xué)技能
通過參與教學(xué)活動、學(xué)習(xí)和交流等多種途徑,提升教師特別是青年教師的教學(xué)技能。定期舉辦教學(xué)基本功比賽,同時要求教師參加各類教學(xué)比賽,比如微課程比賽,教案設(shè)計大賽。通過比賽,規(guī)范備課流程、教案的書寫、課堂教姿教態(tài)、課堂組織等一系列教學(xué)環(huán)節(jié)。
鼓勵教師每年參與相關(guān)課程的教學(xué)研討會,觀看相關(guān)課程的視頻公開課,鼓勵青年教師參加教育部教師發(fā)展中心舉辦的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn),并撰寫心得體會。
組織教師聆聽名師講座。名師們的教育理念體現(xiàn)先進的教育教學(xué)思想,他們對每一節(jié)課的設(shè)計都有獨到之處,不步人后塵,不因循守舊,不照搬別人的教案,不復(fù)制別人的思路,努力把課講出新意,在某些方面有所突破,能引起同行們產(chǎn)生學(xué)習(xí)仿效的欲望。還要求教師相互觀摩教學(xué),取長補短,應(yīng)用到自己的教學(xué)過程中去。同時定期開展數(shù)學(xué)系內(nèi)部的教學(xué)研討活動,特別是同一類型課程的老師(比如:分析類課程,上機實踐類課程等)相互交流教學(xué)進度、學(xué)生作業(yè)情況、課堂紀律、學(xué)風(fēng)等教學(xué)具體事務(wù)。
(二)加大課程建設(shè)力度,構(gòu)建課程群
以課程建設(shè)為契機,提高該門課程的課堂教學(xué)質(zhì)量。我們要特別關(guān)注若干在培養(yǎng)方案中的起著銜接作用的課程,構(gòu)建課程群,實施聯(lián)合建設(shè)。比如:我們注意到“數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)”專業(yè)以及“信息與計算科學(xué)”專業(yè)中“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”是一門理論與應(yīng)用并重的學(xué)科。一方面,它需要扎實的數(shù)學(xué)理論,比如“數(shù)學(xué)分析”和“實變函數(shù)”的理論知識;同時,“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”的應(yīng)用性強,其中許多統(tǒng)計思想被用作數(shù)學(xué)建模的工具,用來分析問題和解決問題。于是,“數(shù)學(xué)分析”“實變函數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”和“數(shù)學(xué)建模”這4門課程可以構(gòu)建成一個小的課程群,實施聯(lián)合建設(shè),相互促進。這種課程群,不是若干門課程的簡單相加,也不是某門課程的系列課,而是按照課程之間的理論聯(lián)系和理論應(yīng)用聯(lián)系而組建起來的若干門課程。以此“小課程群”為平臺,將數(shù)學(xué)類專業(yè)的部分課程擰成整體,搭建學(xué)生對這部分課程的知識網(wǎng)絡(luò),使其做到融會貫通,教師對此課程群的課程實施聯(lián)合課程建設(shè),同時以此為經(jīng)驗輻射到數(shù)學(xué)類專業(yè)的其他課程。
我們開展課程聯(lián)合建設(shè)的具體思路如下:
1.建設(shè)形式
在聯(lián)合建設(shè)的組織形式上,除課程群負責(zé)人外,課程群中的各門課程均設(shè)置有負責(zé)老師,同時作為成員參加課程群中其余課程的課程建設(shè)。
2.建設(shè)內(nèi)容
在建設(shè)內(nèi)容上,特別注重各門課程知識結(jié)構(gòu)的聯(lián)系,將知識的相互關(guān)聯(lián)性和相互融合性體現(xiàn)在具體的教學(xué)活動中:制定教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和考試出題規(guī)范,制作教學(xué)課件和教案,編寫教學(xué)輔導(dǎo)書等教學(xué)活動。具體來說:
(1)課程群中各門課程都要有詳盡的紙質(zhì)版教案,并且根據(jù)教學(xué)情況依據(jù)相應(yīng)學(xué)科的最新發(fā)展及時更新完善。教案的撰寫要注重兩個聯(lián)系:一是本課程內(nèi)部諸多知識點之間的相互聯(lián)系;二是本課程中的知識點和關(guān)聯(lián)課程中知識點的聯(lián)系,比如分析中確定性結(jié)論和隨機性現(xiàn)象中統(tǒng)計規(guī)律性之間的聯(lián)系。
(2)多媒體課件的制作。使用多媒體,就要充分發(fā)揮其優(yōu)勢:特別注重知識點的直觀背景和動畫的直觀展示,同時,利用多媒體信息量豐富的特點,要及時穿較課程群中相關(guān)課程的知識點。
3.課程群中知識點的融合方式多樣化
(1)“引人”式:由已學(xué)關(guān)聯(lián)課程的“舊知識”引入新學(xué)課程的“新知識”。
(2)“對比”式:將關(guān)聯(lián)課程的知識點和現(xiàn)學(xué)課程的相關(guān)知識點進行對比,用以鞏固舊知識,學(xué)習(xí)新知識。比如,講述概率論中隨機變量列的“以概率收斂”和“以分布收斂”,可以綜合比較數(shù)學(xué)分析中“數(shù)列的收斂性”,實變函數(shù)論中的“以測度收斂”和“幾乎處處收斂”等。
(3)“啟發(fā)”式:通過現(xiàn)有課程的知識點,啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生去思考,提前感受并使用另一關(guān)聯(lián)課程的思想方法:比如,學(xué)習(xí)完概率論中的“中心極限定理”之后,用多媒體技術(shù)向?qū)W生演示“高爾頓板的小球試驗”,然后啟發(fā)學(xué)生使用概率論工具和數(shù)學(xué)建模的思想,通過嚴密的理論推導(dǎo)來解釋這一隨機現(xiàn)象。
二、打造數(shù)學(xué)類社團(C0mmunity),搞活第二課堂,營造良好學(xué)風(fēng)
提高課堂教學(xué)質(zhì)量,搞好第一課堂是提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的重要因素,然而,如何讓學(xué)生實現(xiàn)由“要我學(xué)”到“我要學(xué)”這種能動性的轉(zhuǎn)變?我們認為,按照循序漸進的思路,開辟第二課堂,營造良好學(xué)風(fēng)會起到很重要的作用。具體的思路如下:
(一)組建課程興趣小組,提高學(xué)生的課程學(xué)習(xí)水平
我們注意到當代不少學(xué)生思維活躍、熱衷課外活動。于是依據(jù)學(xué)生興趣愛好由學(xué)生自愿報名,然后授課教師考核評定,組建相關(guān)課程的興趣小組(通常由該門課程學(xué)習(xí)優(yōu)異的同學(xué)組成),其中組長一名,負責(zé)平時的互助提高活動。
一方面,課程興趣小組在老師指導(dǎo)下定期討論教師布置的思考題或者補充教材,這些內(nèi)容是課本中理論內(nèi)容的拓展升級,或者是利用課堂上的理論知識去動手解決一個實際問題,這類實際問題通常具有趣味性和可操作性。比如,在概率統(tǒng)計課程的教學(xué)中,讓課程興趣小組的同學(xué)在老師指導(dǎo)下討論概率論起源中的“分賭本”問題,課堂上講完“中心極限定理”的內(nèi)容之后,要求興趣小組解釋“Galton板試驗”中的小球的下落未知問題,并編程重新實現(xiàn)。課程興趣小組開展的這些活動,使成員對課本知識得到鞏固和提高,同時帶有生活背景和趣味性的問題分析可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,利用課程興趣小組成員的輻射作用和所營造的氛圍,帶動全班同學(xué)對該門課程的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性的提高。
另一方面,課程興趣小組協(xié)助教師答疑輔導(dǎo)該門課程的后M生,減少不及格率,幫助更多的同學(xué)順利通過該門課程的考試。
(二)組建數(shù)學(xué)類的學(xué)生社團,營造良好學(xué)風(fēng)
在課程興趣小組的基礎(chǔ)上,課程建設(shè)負責(zé)人特別是課程群建設(shè)負責(zé)人和學(xué)工處的老師一起組建、完善數(shù)學(xué)類的學(xué)生社團。比如:組建大學(xué)生數(shù)學(xué)協(xié)會,大學(xué)生數(shù)學(xué)建模協(xié)會,大學(xué)生統(tǒng)計協(xié)會,大學(xué)生科學(xué)計算協(xié)會等。每個社團都有指導(dǎo)老師,主體是學(xué)生,面向全校學(xué)生開放,通過學(xué)生主動申請入會。協(xié)會的組織機構(gòu)由學(xué)生構(gòu)成,定期開展活動:如協(xié)會招新,老會員對新會員的經(jīng)驗交流會,數(shù)學(xué)類課題探討,數(shù)學(xué)知識競賽,數(shù)學(xué)建模競賽,統(tǒng)計建模競賽和編程設(shè)計大賽等,開展豐富多彩的趣味數(shù)學(xué)知識競賽,并對往屆競賽的優(yōu)秀作品進行講解等。
在開展活動的過程中,院系會根據(jù)數(shù)學(xué)類社團的需要提供相應(yīng)的硬件和軟件方面的幫助與指導(dǎo)。開展活動中,學(xué)生申請后,數(shù)學(xué)類專業(yè)在課余時間會面向數(shù)學(xué)類協(xié)會會員開放數(shù)學(xué)實驗室,讓學(xué)生動手使用數(shù)學(xué)軟件,對實現(xiàn)問題進行數(shù)值分析和模擬,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。比如,讓學(xué)生對收集的數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析,自己編程實現(xiàn)數(shù)學(xué)動畫等。同時,指導(dǎo)老師也會定期和學(xué)生碰面,討論問題,給予指導(dǎo)。比如,對定期開展的數(shù)學(xué)競賽,數(shù)學(xué)建模競賽(全國的、北美的)、全國統(tǒng)計建模競賽等,指導(dǎo)老師會在賽前給予學(xué)生一些必要的競賽輔導(dǎo),每年暑期,指導(dǎo)老師會對參賽學(xué)生集中培訓(xùn)。數(shù)學(xué)系教師和數(shù)學(xué)類社團負責(zé)人定期舉辦校級數(shù)學(xué)類競賽(由指導(dǎo)老師出題,閱卷,講評,選拔),比如學(xué)校的數(shù)學(xué)知識競賽、數(shù)學(xué)建模競賽。
這樣利用社團,在教師指導(dǎo)下,成員間開展互相幫助,通過“傳、帶、幫”形成良性互動,通過各種數(shù)學(xué)類競賽,提高學(xué)生的動手實踐能力和分析解決問題的能力?!暗诙n堂”的開辟,不僅鞏固了學(xué)生學(xué)習(xí)的課本知識,增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生學(xué)習(xí)成績得到了提高,優(yōu)秀生也部分實現(xiàn)了自我價值,表達能力、交流能力和組織能力等綜合素質(zhì)也得到了提升,體現(xiàn)了“教書是為了育人”的理念。
三、開展大學(xué)生創(chuàng)新(Innovation)性訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
對于學(xué)有余力的學(xué)生,特別是數(shù)學(xué)類社團的負責(zé)人以及打算繼續(xù)深造的學(xué)生,在“第二課堂”開展的基礎(chǔ)上,參與導(dǎo)師的科研課題,在老師的指導(dǎo)下,進行大學(xué)生創(chuàng)新性訓(xùn)練。這些創(chuàng)新性項目是以學(xué)校、北京市或者國家的“大學(xué)生創(chuàng)新性訓(xùn)練項目”為平臺來開展的。每個項目由5名學(xué)生組成,其中1人擔(dān)任該項目的負責(zé)人,選派指導(dǎo)教師1名,項目的研究經(jīng)費1萬元左右,期限是1至2年。指導(dǎo)教師要求具有高級職稱或者具有博士學(xué)位的優(yōu)秀講師。
借鑒兄弟院校的做法,我們的內(nèi)容和思路是:先安排學(xué)生協(xié)助研究生開展科研工作,然后在導(dǎo)師指導(dǎo)下過渡到對某個具體問題開展探索性研究;在研究課題的選擇上,教師根據(jù)學(xué)生的知識儲備、學(xué)習(xí)能力和興趣愛好,布置不同層次的科研問題。在研究訓(xùn)練過程中,要求學(xué)生參加研究生的課題討論班、聽取相關(guān)的課程講座并參加相關(guān)的學(xué)術(shù)會議。實施過程中,為加強過程的管理與監(jiān)督:要求創(chuàng)新項目訓(xùn)練組每月至少交2次活動記錄(內(nèi)容為討論的問題與方法),1次指導(dǎo)記錄(教師指導(dǎo)的內(nèi)容),每個學(xué)期提交1份項目進展總結(jié);導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生寫出符合規(guī)范的學(xué)術(shù)論文,最后通過項目答辯的形式來考核項目能否正常結(jié)題。
四、開展實習(xí)實訓(xùn)(Practice)。培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力
對于志在畢業(yè)后立即就業(yè)的學(xué)生,數(shù)學(xué)系為他們搭建與數(shù)學(xué)類相應(yīng)的實習(xí)實訓(xùn)平臺,提高他們的實踐動手能力。數(shù)學(xué)系教師聯(lián)系企事業(yè)的相關(guān)單位,建立合作聯(lián)系,開拓數(shù)學(xué)類實習(xí)基地。先期組織學(xué)生接受實訓(xùn)教育:了解實習(xí)基地里相關(guān)項目中用到的數(shù)學(xué)類問題、需要的軟件開發(fā)技術(shù)與編程語言,同時在校內(nèi)的實踐性課程教學(xué)中,也做好協(xié)調(diào)工作;然后根據(jù)學(xué)生對相關(guān)技能的掌握情況,結(jié)合實習(xí)基地的項目開展情況,組建若干實習(xí)小組,進行分層次的實習(xí)。每個實習(xí)小組配備兩個導(dǎo)師,一個是校外的實習(xí)基地導(dǎo)師,一個是校內(nèi)的導(dǎo)師,學(xué)生輔導(dǎo)員與班主任在學(xué)生實習(xí)基地與學(xué)校之間進行溝通協(xié)調(diào)工作。定期開展項目進展匯報加強督查,及時解決項目進行過程中遇到的問題,確保項目如期完成。實習(xí)工作也為后期的畢業(yè)設(shè)計和找工作打下基礎(chǔ)。
概率論與數(shù)理統(tǒng)計是定量研究隨機現(xiàn)象規(guī)律性的數(shù)學(xué)學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,概率論與數(shù)理統(tǒng)計已廣泛引用于農(nóng)業(yè)院校各專業(yè)的科學(xué)研究中。目前中國的農(nóng)業(yè)院校都開設(shè)了概率論與數(shù)理統(tǒng)計,雖然課程概念比較抽象,計算繁雜,學(xué)起來較困難,但這是應(yīng)用性最強的大學(xué)數(shù)學(xué)課程之一。不過近年來,伴隨著高校課程改革,高等農(nóng)林院校本科生教學(xué)計劃中概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學(xué)學(xué)時不斷減少,所以必須對此課程的教學(xué)方式和方法進行改革。
全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模本文由收集整理競賽創(chuàng)辦于1992年,每年一屆,目前已成為全國高校規(guī)模最大的基礎(chǔ)性學(xué)科競賽,也是世界上規(guī)模最大的數(shù)學(xué)建模競賽。隨著競賽的推廣,數(shù)學(xué)建模被越來越多的教師與學(xué)生所熟悉。所謂數(shù)學(xué)模型,是指現(xiàn)實世界中的實際問題用數(shù)學(xué)語言表達出來,即建立數(shù)學(xué)模型,然后求解,以此解決現(xiàn)實問題的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用過程。將數(shù)學(xué)建模運用于數(shù)學(xué)教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的洞察能力、聯(lián)想能力、數(shù)學(xué)語言翻譯能力、綜合應(yīng)用分析能力和創(chuàng)新能力,此教學(xué)模式的運用切合新時代培養(yǎng)通專并用,全面發(fā)展的高素質(zhì)人才的需要。筆者認為,在當前的概率論和數(shù)理統(tǒng)計課程中可適當增加數(shù)學(xué)建模思想,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,這也是本論文的切入點。
二 農(nóng)業(yè)院校概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學(xué)中存在的問題
1.中學(xué)與大學(xué)數(shù)學(xué)教育內(nèi)容的脫節(jié)
中學(xué)課改后的畢業(yè)生開始進入大學(xué),課程改革中對數(shù)學(xué)課程的知識范圍和要求改動了很多,學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)過部分概率論的知識,但中學(xué)時學(xué)習(xí)概率的思維方式與大學(xué)數(shù)學(xué)不同,很多學(xué)生依舊用中學(xué)的學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計,造成了他們學(xué)習(xí)上產(chǎn)生挫敗感。
2.教師的教育觀念缺乏與時俱進
大部分大學(xué)數(shù)學(xué)教師并沒有意識到中學(xué)課程改革對這門課程和學(xué)生們的影響,依舊按照傳統(tǒng)教學(xué)方式講授,注重定理、推論、證明、計算,而新一代的大學(xué)生很難快速適應(yīng)新的學(xué)習(xí)方式,所以增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。
3.教學(xué)內(nèi)容缺乏應(yīng)用性
概率論和數(shù)理統(tǒng)計的教學(xué)過于強調(diào)基本理論,缺乏對農(nóng)業(yè)科學(xué)的交叉性應(yīng)用研究。農(nóng)科專業(yè)的學(xué)生普遍感覺學(xué)數(shù)學(xué)對將來的生活工作沒有用處,所以導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的動力和興趣,只是為了通過考試而學(xué)習(xí)。
4.考核方式過于死板
多年來,概率論和數(shù)理統(tǒng)計的考核方式始終一成不變,偏重于期末的閉卷考試,試卷主要考查計算和一些固定模式的應(yīng)用題型,導(dǎo)致學(xué)生死記硬背、應(yīng)付考試,不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣。
三 建模思想在概率論和數(shù)理統(tǒng)計課程上的應(yīng)用
針對以上問題,建議改革教學(xué)方式,通過引入數(shù)學(xué)建模思想激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
1.改變教學(xué)內(nèi)容,增加應(yīng)用型教學(xué)的引入
首先,提倡教師了解中學(xué)課改中影響概率論與數(shù)理統(tǒng)計的內(nèi)容,充分利用學(xué)生已學(xué)過的概率論知識,避免重復(fù)教學(xué),但要強調(diào)中學(xué)數(shù)學(xué)與大學(xué)數(shù)學(xué)不同的思考方式。在教學(xué)內(nèi)容中吸收和融入與實際農(nóng)業(yè)科學(xué)研究問題有關(guān)的應(yīng)用性題目。歷年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽題目中不乏農(nóng)科專業(yè)相關(guān)的題目,如“作物生長的施肥效果問題”(1992年a題)、“dna序列的分類問題”(2000年a題)、“葡萄酒的評價”(2012年a題)等。這些題目都與現(xiàn)實農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活密切相關(guān),在解決這些問題過程中能很好地鍛煉學(xué)生自主地、能動地認識、理解問題的能力。
但是,如果直接把數(shù)學(xué)建模的題引入日常教學(xué)中,將面臨下列問題:(1)數(shù)學(xué)建模競賽的題目一般是涉及面很廣,需要很多專業(yè)知識和良好的數(shù)學(xué)功底,而農(nóng)科院校的學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱,在沒經(jīng)過培訓(xùn)的情況下解決競賽題目困難較大;(2)要較好地解決建模題目需要大量的時間,這在課時有限的概率論與統(tǒng)計課程中不可能實現(xiàn)。
上述兩個問題的解決思路:(1)如果直接運用競賽原題,可以把重點放在(1)(2)兩個比較簡單的問題上,刪除題目中與這兩個問題沒有關(guān)系的條件,或簡化題目背景以適應(yīng)課堂教學(xué);(2)引入一些數(shù)學(xué)建模集訓(xùn)小題目,這些題目類似于課后習(xí)題,但實用性更強,甚至可以留作課后作業(yè),引導(dǎo)學(xué)生分組討論,學(xué)生共同完成。
2.改變教學(xué)方法,引入相關(guān)教學(xué)統(tǒng)計軟件
教學(xué)方法方面,重心不能一味地放在定理、證明、計算上,應(yīng)拋棄“滿堂灌”的教學(xué)方法,采用啟發(fā)、歸納的教學(xué)模式,通過建模思想的引入,使學(xué)生由淺入深、由直觀到抽象地認識概率論和數(shù)理統(tǒng)計在實踐中的應(yīng)用,真正掌握數(shù)學(xué)概念和方法,并從中獲得學(xué)習(xí)上的樂趣。
數(shù)學(xué)實驗課在農(nóng)業(yè)院校中開展的相對較少,大多以選修課的形式出現(xiàn),筆者建議在概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程中安排1~2次實驗課,講授統(tǒng)計軟件的應(yīng)用。隨著近代計算機技術(shù)的迅速發(fā)展,軟件技術(shù)日益成熟,概率論與數(shù)理統(tǒng)計中很多計算問題都可以借助于軟件操作。農(nóng)科高校的學(xué)生普遍計算能力不強,尤其是建模例子中的數(shù)據(jù)樣本量比較大,計算過程復(fù)雜,學(xué)生手算起來比較困難?,F(xiàn)有的統(tǒng)計軟件,如sas、spss等世界通用的軟件,可以解決較大數(shù)據(jù)量的概率與統(tǒng)計方面的題目,如數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)擬合、參數(shù)估計、假設(shè)檢驗、方差分析、回歸分析等問題,而且一般的菜單操作就可以解決這類問題。學(xué)生學(xué)習(xí)一些簡單的軟件應(yīng)用,可以增強他們的應(yīng)用意識和動手解決實際問題的能力,反過來促使學(xué)生主動學(xué)好概率論與數(shù)理統(tǒng)計的理論知識。
3.改變學(xué)習(xí)觀念,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
建模思路的引入,能有效改變大學(xué)生的“數(shù)學(xué)無用論”。作為教師,我們應(yīng)根據(jù)課程的主要知識點,與相關(guān)專業(yè)教師加強交流合作,搜集整理大量的農(nóng)科專業(yè)問題,并用建模的方法進行解決。當然,課程的教學(xué)不一定都需要完整地解決一類問題,只要題目背景來自農(nóng)科專業(yè)或采用農(nóng)科數(shù)據(jù),就能在很大程度上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓他們知道將來的學(xué)習(xí)和生活中確實能用到概率論與數(shù)理統(tǒng)計的相關(guān)知識。
4.改變考核方式和方法
概率論和數(shù)理統(tǒng)計是一門實用性較強的學(xué)科,特別是數(shù)理統(tǒng)計方面的題目,若采用傳統(tǒng)的閱卷考核方式考查,只會導(dǎo)致學(xué)生用死記硬背、題海戰(zhàn)術(shù)等方法應(yīng)付考試,導(dǎo)致學(xué)生被動學(xué)習(xí),缺乏學(xué)習(xí)的興趣。
小學(xué)階段“統(tǒng)計與概率”的主要內(nèi)容有:①描述統(tǒng)計。包括整理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計圖表等;②數(shù)據(jù)的代表。平均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù);③可能性。
這些內(nèi)容的教學(xué)主要是幫助學(xué)生逐漸建立起數(shù)據(jù)分析的觀念,“統(tǒng)計與概率”是與生活聯(lián)系,又有學(xué)生可以操作實踐的內(nèi)容,比較容易體現(xiàn)新課標的理念。下面結(jié)合一些教學(xué)實例,談?wù)勑畔⒓夹g(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)統(tǒng)計與概率教學(xué)中的應(yīng)用。
1、信息技術(shù)在小學(xué)數(shù)學(xué)統(tǒng)計知識教學(xué)中的應(yīng)用。
小學(xué)數(shù)學(xué)統(tǒng)計知識,從數(shù)學(xué)活動看,主要經(jīng)歷如下一些學(xué)習(xí):對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計活動有初步的體驗、解讀和制作簡單的統(tǒng)計圖表、在活動中獲得對一些簡單的統(tǒng)計量(如平均數(shù)、眾數(shù)、中數(shù)等)的意義理解等等。
在這些內(nèi)容的教學(xué)組織中,信息技術(shù)有以下應(yīng)用:
1.1利用信息技術(shù), 能夠設(shè)計并呈現(xiàn)符合小學(xué)生生活經(jīng)驗的特定情境。
內(nèi)容的組織與呈現(xiàn)要充分考慮到小學(xué)生已有的日常經(jīng)驗與他們的現(xiàn)實生活,使小學(xué)生在現(xiàn)實的和經(jīng)驗的活動中去獲得初步的體驗。
例如,小學(xué)生對統(tǒng)計全過程的理解可能是有困難的,因為他們習(xí)慣的是面對已經(jīng)給定的甚至是已經(jīng)被處理過的一些數(shù)據(jù)進行思考和判斷。因此,可以根據(jù)小學(xué)生的日常經(jīng)驗和興趣,去設(shè)計并呈現(xiàn)一些特定情境下的現(xiàn)實問題,讓他們通過自己的多次嘗試去不斷體驗。
如在教學(xué)《組織比賽》一課,就利用信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一個游戲情境:“小朋友在操場做游戲,要從跳繩、套圈、拍球和踢毽子四種活動中選一種進行比賽。要選哪種活動更好呢?”開始時,小學(xué)生們可能會依照自己的喜好隨意判斷期刊網(wǎng),但是,多次的交流后就會體驗到這樣是不行的,因為聯(lián)歡會是大家一起參加的活動。于是,他們就會嘗試著先調(diào)查每一個人的口味和喜好??墒?,面對一大堆雜亂的數(shù)據(jù)怎么辦呢?這時已經(jīng)構(gòu)建的分類與排列思想就會提供幫助,他們就將調(diào)查得來的那些數(shù)據(jù),構(gòu)成了一幅扇形統(tǒng)計圖。接下來,學(xué)生們進一步討論,喜歡哪一種活動的同學(xué)多些?同學(xué)們比較喜歡的集中在哪幾種活動?喜歡哪一種(和幾種)活動的同學(xué)最少?于是,不僅幫助學(xué)生對“組織比賽”的行為選擇提供了幫助,而且對統(tǒng)計與統(tǒng)計量的意義也提供了理解上的幫助。
1.2利用信息技術(shù),強化數(shù)學(xué)活動過程。
課程教學(xué)要有利于學(xué)生的動手操作,使學(xué)生在經(jīng)歷一個數(shù)學(xué)活動的過程中去體驗和理解知識的內(nèi)在意義。因此在教學(xué)組織的過程中,不要將一些統(tǒng)計知識簡單地當作對那些表示概念的詞匯的識記,或者將它簡單地當作一種程序性的技能來反復(fù)操練,而要盡可能地用一些活動來組織,以增加學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的體驗。
例如,統(tǒng)計圖表的認識不只是一個簡單的認識問題,而是有制作、對比過程中體驗和理解統(tǒng)計圖表意義的問題,即不是一個簡單的數(shù)據(jù)堆砌的過程,而是一個對數(shù)據(jù)理解的過程。
在教學(xué)《扇形統(tǒng)計圖》中,先出是上面兩個圖形,利用信息技術(shù)向?qū)W生呈現(xiàn)了;然后讓學(xué)生學(xué)會如何將同一信息分別制作成條形統(tǒng)計圖和扇形統(tǒng)計圖,讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、思考、討論等數(shù)學(xué)活動,從圖中獲取一些有用的信息,并對比各自的優(yōu)缺點,從而進一步理解和認識扇形統(tǒng)計圖的意義。
1.3利用信息技術(shù),將知識運用于現(xiàn)實情境。
小學(xué)生對統(tǒng)計知識的學(xué)習(xí),重點并不是能記住幾個概念,能計算幾個習(xí)題,能制作幾個統(tǒng)計圖表,關(guān)鍵是要能學(xué)會一些初步的和簡單的統(tǒng)計思想和統(tǒng)計方法,能將知識運用于現(xiàn)實情境。小學(xué)生可以在這些問題解決的過程中,有效地獲取知識和技能,增進理解;運用數(shù)學(xué)知識發(fā)現(xiàn)和解決一系列現(xiàn)實生活問題;處理由課程其他領(lǐng)域或其他學(xué)科提出的問題;對數(shù)學(xué)內(nèi)部的規(guī)律和原理進行探索研究等。
如在Excel中可以設(shè)計以下練習(xí)題期刊網(wǎng),幫助學(xué)生分析問題,運用所學(xué)知識解決問題。
下面是某校運動隊跳繩測試情況的記錄單。(以每分鐘跳過次數(shù)計算)
編號
成績
編號
成績
編號
成績
編號
成績
1
39
11
38
21
44
31
44
2
40
12
43
22
36
32
34
3
44
13
37
23
39
33
50
4
43
14
45
24
42
34
43
5
34
15
46
25
29
35
36
6
43
16
38
26
50
36
37
7
37
17
35
27
37
37
45
8
47
18
45
28
43
38
44
9
45
19
48
29
39
39
38
10
42
20
39
30