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概率論與數理統計是研究隨機現象統計規律性的一門學科,是高等院校工科本科各專業重要的基礎數學課程,一般是在學完《高等數學》、《線性代數》的大二下學期開課,其理論方法獨特、抽象,既有較嚴謹的數學基礎,又與其它學科有著密切的聯系[1]。近幾年來,隨著現代科學技術(尤其是計算機)的迅速發展,它已廣泛應用于自然科學、經濟管理、金融決策、生物工程,國防建設等諸多領域,也對現代專業人才的知識、能力都提出了更高的要求。另外,從每年的國家碩士研究生入學考試中也可以看到,概率論與數理統計在數學科目考試中所占比例逐年提高,也從另一方面凸顯了概率論與數理統計知識的重要性。長江大學信息與數學學院擔負著全校各專業的《概率論與數理統計》的課程授課任務。從近幾年的教學結果分析來看,主要存在以下幾個方面的突出問題:傳統教學中概率論部分占的比重多,介紹實際應用的統計方法所占比例小;課程教學中幾乎脫離了計算機,沒有相應統計軟件的介紹;教學側重于計算技巧訓練和定理推導證明,忽視了解決問題的思想方法、應用能力的培養等。隨著科學技術和知識更新速度的不斷加快,根據學校培養應用型、綜合型本科人才的辦學定位,結合長江大學《概率論與數理統計》教學現狀,對本科階段該課程的教學進行改革研究探討。
1優化教學內容,培養實際應用能力
1.1教材與教學內容的整合隨著高等教育由“精英型”向“大眾型”發展過渡,教學理念發生了很大的變化,原來一些敘述冗長、推導復雜繁瑣的教學內容略講或者不講[2],同時應補充更多實際應用的范例。針對我校特點和實際情況,2009年科學出版社組織我院教師編寫了適合我校工科各專業的《概率論與數理統計》教材,其中不僅包括了概率論與數理統計的基本內容,還增加了Matlab軟件應用和大量較新的例題,自去年全校公開使用該教材,受到了學生的一致好評。
1.2合理設計教學大綱,平衡學時分配結合我校各專業的不同學時安排,根據培養技術應用型人才的知識能力結構特點,合理設計教學大綱,確定教學內容。應在覆蓋大部分知識點的情況下,以掌握概念,強化應用,培養技能為教學重點。因此,應當適當減少概率論部分的理論難度和學時,增加具有重要實際應用背景的數理統計的授課學時,注重加強學生處理和分析問題的能力培養。
1.3開設上機實驗課,訓練學生應用數學軟件來解決問題該課程教學中一個很重要的任務就是培養學生對統計方法的掌握和使用,以致形成良好的數學素質。數理統計部分不僅要重視常用統計原理方法的分析講解,同時為加強學生利用統計方法分析處理數據的能力,所以適當增加上機實驗課[3],讓學生了解SAS、SPSS、EXCEL等統計軟件,并學習如何應用這些軟件處理實際問題就顯得尤為重要。還可以以每年的“全國大學生數學建模競賽”為依托,強化利用相關統計軟件來進行數學建模,這對于鞏固概率論與數理統計知識也是大有裨益的。`
2改革教學方法,提升學生學習興趣
在確定教學內容后,如何實現教學目標,教學方法就顯得非常重要。概率論與數理統計是研究隨機現象統計規律性的科學,與以往所學數學有著不同的思維方式,所以在平時課堂授課時應多采用啟發式和引導式教學,可以結合教學內容提出一些跟實際生活息息相關的問題,讓學生思考,引導他們去發現問題,分析問題,解決問題。如在講解古典概率時,可以提出“生日問題”、“分房問題”、“彩票中獎問題”等引導學生如何計算這類古典概型事件的概率;在講指數分布時,可以讓學生考慮商場展示不久的電視和相同款式未展示電視的壽命長短問題;在講中心極限定理時,可以讓同學們思考“如何避免學校開水房出現打開水需排隊”這個實際問題。這些與現實結合緊密的例子,不僅可以調動學習興趣,而且鍛煉了學生分析解決問題的能力,能夠較快形成數學意識。
3豐富教學形式,提高課堂教學效率
根據概率論與數理統計的學科特點,需要對大量的數據錄入、處理和制表,傳統的板書顯得捉襟見肘,此時采用計算機輔助教學就十分必要[4]。Word、Excel、PowerPoint等應用程序可以非常方便地完成文字錄入、數據分析處理和教學演示等教學任務,大大節約板書時間,增加了課堂的信息量,提高了課堂教學效率。另外許多統計方法也不是“黑板+板書”能解決的,因此運用多媒體教學是當前教學形式的發展趨勢。
4建立激勵機制,健全考試考核制度
概率論與數理統計課程考試形式比較單一,長期以來多采用期末一次性閉卷考試,但是這種考試方式僅僅起到考核的作用,對知識的前后聯系和培養學生的創新能力極為不利。因此,應考慮多種考核方式,制定更為科學合理的學生成績評價方法。綜合各方面考慮,以下幾種方法可以借鑒:第一,開卷和閉卷相結合。對于概率論與數理統計課程的重要內容如古典概型的計算、隨機變量函數的密度函數、數學期望與方差、常見統計分布等必須熟練掌握,其它內容適當了解掌握就可以了;第二,提高平時成績的比例,考核立足課堂并貫穿整個教學過程,把教學目的和考核結果有機結合起來。堅持隨機點名和課后作業“全批全改全記錄”制度,期末計入平時成績;不定期實行必要的課堂練習,學生在課堂上就會積極思考,力求聽懂學會,每次課堂練習也都計入平時成績。第三,可以采用獨立完成與分組討論共同完成相結合的考核方式。如為提高學生的自學能力,可以讓學生在學習完某一章或某一節后,按小組為單位提交一份學習心得,并把其作為考查的內容,其成績按比例計入期末成績。在現行的高等教育體系下,隨著概率論與數理統計的迅速發展和人才培養模式的轉變,必須對課程教學進行改革,采用靈活多變的教學方法和形式,致力培養學生的綜合素質能力。實踐證明,上述教學改革措施提高了學生的學習積極性,激發了學生的創造性思維,取得了較好的教學效果。