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对综合型本科院校如何进行概率论与数理统计教学以提高学生的学习兴趣与动力,以培养综合型,高水平人才进行探索研究,提出应改变“老师讲,学生听”的传统教学方法,建议在教学中以概率统计的发展史,教学案例,数学建模为切入点,引导学生主动思考,化被动为主动,从而达到提高教学质量,提高学生学习兴趣.
【关键词】
概率论与数理统计;新型教学;现代科技
概率论与数理统计是应用广泛的一门基础学科,不仅是高等院校数学与应用数学专业、信息与计算科学专业、统计学专业的一门专业学科,对理工、经济、金融、管理甚至是社会学的各门学科的学习和研究都有重要的工具支持作用.因此,我国大多数本科院校将这门课程定为这些学科的基础课程.我们要将这门课程以丰富的背景、巧妙的思维和有趣的结论吸引学生,使其在浓厚的兴趣中学习和掌握概率论与数理统计的基本概念、基本方法和基本理论.我们很难一开始就把学生引入数学天堂,而是应该在“野外”先浏览概率统计的各种风景之后,再进入数学天堂,使各种概念和定理成为有源之水、有本之木.教师应该根据概率论与数理统计的课程特点,进行新型教学模式,培养学生独立思考,互相探讨,将知识真正为己所有,从而培养出基础扎实、知识面宽、素质高的高级专门人才.
一、转换教学观念
在当今大学本科院校大部分教师在课堂设计上依然延续着传统的教学方法“老师讲,学生听”.许多老师虽然在不断的探索着如何将枯燥,抽象的数学理论通过相关史料、实际问题、图形图表、数学模型等方法在不影响课程体系完整的情况下,适当地降低部分概率论与数理统计理论性的难度,从而直观地,趣味性和易于理解的角度引人入胜,活泼生动的传授给学生.这种做法很大程度上激发了部分学生的学习兴趣,能极大地提高学生的学习效率.但这种以教师讲为主,学生被动接受的教学方法,并不能将所有的学生积极性都调动起来,不能完全避免课堂上的睡觉、闲聊、看手机等与课堂无关的行为存在.并且会出现听老师讲时感觉良好,但自己做就步步维艰以及“学过即忘,考过即丢”的普遍现象.如何改变这种现象,使每名学生个体都能够积极主动的参与研究,探讨当中,化被动为主动,从“要我学”变成“我要学”这种正确的学习观.在这里我们就结合概率论与数理统计这门课程的学科特点,提出一些新型教学模式意见.
二、转换教学方法
随着科技的不断进步,当下手机,ipad,笔记本电脑已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分,如影随形,学生们也会将其带入课堂,这是许多老师很头疼的问题,为了避免学生在课堂上玩手机,老师们想出来很多办法去制止,但效果并不明显.那我们为何不转换教学方法“避其害,而扬其利”呢?网络上的强大信息量,资源的共享可为我们所用.当今的大学生都是90后,他们生活在网络的时代,不同于他们的父辈,他们有新的了解世界的窗口,同时也应该有新的学习知识的途径,所以高校教师应该善于利用现在大学生喜闻乐见的方式去引导其上网,概率论与数理统计中的部分知识可以通过查阅其知识背景,定义,定理,应用,让学生互相讨论,提出自己的理解想法,不断深入研究,弄清知识的最本源.这里,以全概率公式和贝叶斯公式为例,结合多媒体教学,给出动态图像三个箱子,1号箱子中装有1个红球4个黄球,2号箱子中装有2个红球3个黄球,3号箱子中装有3个红球,从中任意摸取一球,求取得红球的概率.将学生分成若干组,进行讨论,可利用手机上网查询:若要取得红球有几种方法?取得红球这一事件可以转化成哪几个事件?它们之间的相互关系如何?在运算过程中用到了前面的那些知识?总结出全概率公式.通过此例思考全概率公式的成立条件,以及全概率公式的基本思想.要建立起好的答题机制,按学生回答问题的数量及质量给予相应的平时分数,加入到期末成绩当中.教师应在此过程中起到引导,解疑,将学生的回答进行归纳总结作用,当学生完全理解全概率公式的本质后,给出相应例题,让学生巩固熟练全概率公式的运用能力,由于全概率公式可形象的描述为由原因来推结果,进而提出问题,有没有公式是由结果来推原因的呢?激发学生探索欲望,从而引出贝叶斯公式的研究与讨论.在此过程中不仅将上网游戏转化成了查阅资料,提高了学生在网上学习的能力,还将闲聊变成了对新知识的探讨,使现代科技与当今课堂有着完美结合.
三、转换考试机制
考试是对学生学习成果的一种检测,学生有时会很盲目的复习所学的全部知识,容易造成顾此失彼,我们可以尝试让学生参与出题,教师将好的题目以一定的比例加入到考试题目当中,这种做法可以促进学生动脑思考,站在教师的角度上看问题,这样可以更加清晰的分清题目类型,知识重点,哪种问题包含多少个知识点,像全概率公式,它是概率与数理统计课程中的重要公式,对它的考察,我们不仅是要记住公式那么简单,其中包括如何对样本空间进行合理划分、概率的加法、乘法公式以及互不相容概念,在出题过程中让学生主动的理解和消化知识内部间所存在的联系,在加深知识的同时还能更有效的进行复习.在有限的学时里,我们不可能把所有的概率与统计方法都教给学生,授人以鱼不如授人以渔,要让学生掌握概率论与数理统计基础知识及基本的统计分析方法,并教会他们如何思考这方面问题的能力,如何通过网络的信息资源进行再学习,进而提高他们的应用,应变能力.
【参考文献】
[1]峁诗松,程依明,濮晓龙.概率论与数理统计教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社.2010.
[2]原保全,王勇.概率统计课程建设与教学改革[J].工科数学,1999,15(3):117-119.
一、数理统计系列课程教材建设与教学方法的探究
1.数学素养方面目前,大多数农林学科的研究生数学素养并不能适应现代科学研究的要求。虽然很多研究生在本科阶段学习了高等代数、线性代数以及概率论与数理统计课程,但是仍然不能满足研究生阶段的科研工作所需的数理统计知识,从而影响其课题的进展。因此,农林专业的研究生们普遍迫切地要求强化现代数理统计的课程学习,以提高其数学素养,达到指导实践的目的。
2.适合农林高等院校应用型数理统计系列教材稀缺目前已经发行的研究生数理统计系列教材良莠不齐,从国外引进的原著偏重理论,国内的教材大多不能跟上学科发展的需要,内容过于陈旧,案例分析流于形式、缺乏新意。通过教授多元统计分析等课程,笔者发现,针对农林高等院校的数理统计系列教材目前是一个很大的空白,多年来一直没有适合东北林业大学研究生特点的数理统计系列教材。教材建设直接关系到人才的培养,一本优秀的教材不但可以为研究生传授最新的科技知识和理念,还能培养研究生分析问题和解决问题的能力。
3.教学方法有待丰富对于应用学科的研究生来说,一方面需要具备了解应用数理统计的基本原理和方法,另一方面需要具备利用统计方法对实际采集的数据进行统计分析以指导实践的能力,提高这两方面的素质是研究生数学素质培养的任务。为了达到这两方面的教学目的,笔者通常采用的教学方法就是研究式教学方法、启发式教学方法、案例教学方法等。面向未来的研究生不仅要学好本专业的知识,更重要的是会交流,这种交流不仅要与东北林业大学研究生进行交流,还要与国内外其他院校的学生进行交流。这就需要在课程讲授的过程中改进教学方法,引入新的理念和新的平台作为支撑。借鉴国外大学小组讨论的互动形式,在授课的过程中适当地采用小组作业,并进行课堂讨论,做到“洋为中用”,此方法已取得了良好的效果。具体的操作是:每堂课教师利用2/3的时间讲授,1/3的时间留给学生讨论,讨论的内容是上一次课结束时留的作业。另外,学校在条件允许的情况下,利用MOOCs平台,采用翻转式课堂教学方式和理念,将知识点的学习留在课后,课上1/3的时间就是学生以小组的形式进行案例分析和讨论,真正做到懂原理、会应用。
2012年被普遍认为是MOOCs(MassiveOpenOnlineCourses)元年,MOOCs的出现对高等院校而言是一个挑战,同时也是一个机遇。高校教师应该充分地利用这个平台,改变教学方式和方法。比尔•盖茨在谈到MOOCs时说,在线教育无疑会发生,但不应该是讲授课的简单翻版,不能指望让学生光看视频拿学分。所以在MOOCs大潮的冲击下,可以采用翻转式课堂教学法,让学生课下看视频,课上以小组的形式进行讨论,完成知识的传递。另外,利用高校自身的信息化教学平台、教育科研网资源,借助MOOCs的理念,将这些信息化教学平台进行整合,在这个大环境下,研究生视野会更加开阔,通过MOOCs这样的平台互动,达到查缺补漏的目的,整个翻转式教学过程中教师起辅助作用,让学生真正成为课堂的主导。
二、结语
随着地方性本科院校转型发展和应用技术型人才培养的驱动,应用心理学专业概率论与数理统计课程教学面临课时压缩、学生的数学基础差异较大、灌输式教学凸出、实践环节不足、课程考核方式单一等问题。在教学改革中,注重吃透概念,淡化推导;贴近生活,实例为辅;收放有度,调教心身;重构教学关系,授人以渔。实践表明,教改激发了学生的学习潜能,课堂一改往日沉闷气氛,学生的课程成绩和应用能力提高较快。
[关键词]
概率论与数理统计课程;教学改革;应用心理学专业
概率论与数理统计是研究随机现象客观规律性的数学学科,是高校应用心理学专业的一门重要基础课程。各种处理数据的原理和方法已渗透到心理学专业的各个领域。学好该门课程,对于培养学生的数学思维、数学方法具有十分重要的意义。然而,随着地方性本科院校的转型发展和应用技术型人才培养的驱动,公共数学课堂教学学时在逐渐压缩,如何在有限的课时条件下提高应用心理学专业概率论与数理统计的课堂质量和效率、如何激发学生的学习潜能、如何培养学生运用概率统计原理和方法解决专业实际问题的能力是我们面临的重要课题。
一、应用心理学专业概率统计课程教学现状分析
(一)概率论与数理统计课程分析概率论与数理统计是非数学专业的一门基础课,是许多后续应用课程的基础,包含概率论与数理统计两大部分。概率论理论性较强,旨在训练学生的逻辑推理能力;数理统计部分强调应用性,旨在培养学生的实际应用能力和动手操作能力。传统教学中,大部分时间用于系统讲授理论知识和公式推导,旨在培养学生的解题能力,并以期末卷面成绩来判定该课程的教学效果和学习效果,而在实际应用方面很少“着墨”。同时,普遍认为其内容是“前难”加“后繁”。“前难”是指概率部分涉及到古典概率和随机变量分布函数等方面的题目难度大,容易出错;“后繁”是指统计部分各种统计方法的原理与思想既抽象又繁琐,不易理解[1]。因此,如何改进传统教学模式以适应转型期学生的需求成为当前概率论与数理统计课程教学改革的一个热点。
(二)应用心理学专业对概率论与数理统计课程的需求随着经济的发展和社会文明的进步,心理学的应用范围日益扩大,显得愈来愈重要,高素质的应用心理学人才也就成为当今时代的迫切需求。概率论与数理统计作为应用心理学研究方法的基础课程显得尤其重要,因为该课程是应用心理学专业后续方法类课程如心理统计学、心理学测量学、实验心理学等课程的先修基础课程,对后续方法类课程中学生能否熟练合理应用心理学专业知识开展实际调查、测评等工作有影响。作为应用心理学专业的必修课,概率论与数理统计课程是培养高素质的应用心理学人才扎实的心理学理论与研究方法的基础课程。而作为文理兼容的应用心理学专业,学生的数学基础差异性比较大,目前存在部分学生难以跟上教学进度、理解知识原理不透彻、应用知识的意识与能力不强等问题,对有高要求的概率统计课程如何教学值得探讨。
(三)应用心理学专业概率论与数理统计课程教学存在的问题传统教学模式无法激发学生的学习兴趣。在应用心理学专业的概率统计教学过程中,学生普遍认为:概念抽象难以理解,思维不易展开,方法很难灵活掌握,实践脱节联系不强,从而缺乏对该课程的学习兴趣;特别对文理兼招的应用心理学专业,学生数学基础不扎实,如果课程的教学仍采用“一支粉笔”加“一块黑板”的形式,必将造成教学过程的枯燥乏味,无法达到预期教学效果,更不能谈及培养学生的学习兴趣和积极性[2]。“灌输式”教学方法严重约束了学生的思维。抽象的课程内容、有限的教学课时、数学基础相对较差的心理学专业学生,使得概率论与数理统计课程的教学变得异常沉闷,教师想把思维展开,但往往因担心内容过多让学生无法接受而放弃;教师想把某些知识点讲解透切,又因担心完不成教学计划而只得匆忙地将知识点直接输灌给学生,结果造成学生一定的思维定势,使思维得不到应有的锻炼,学习能力得不到应有的提高,学生的创新思维也得不到提高。学生缺乏课程实践,达不到学以致用。在应用心理学专业的日常教学中,概率论与数理统计课程在学生对知识内容的应用方面考虑较少,更多时间放在其理论知识的讲授;在人才培养方案的制定中,实践环节的学时安排过少,造成理论与实际脱节。学生为了期末及格而学习,很难解决实践之需,更难谈及为地方区域经济的发展提供应用型人才。
(四)心理学专业概率论与数理统计课程考试存在的问题湖南人文科技学院的心理学专业概率论与数理统计考试成绩一直以来分两大部分:期末考试成绩占80%,平时成绩占20%。平时成绩主要考查作业和考勤,考勤操作容易,但作业的评价不易:学习态度认真的学生作业比较“差”,相反成绩差的学生为了提高平时成绩,作业抄得非常“好”。加上单一的期末闭卷考试偶然性比较大,用一次考试成绩来反映学生的水平难以服众,即使是成绩好的学生,对用统计思想和工具解决实际问题,也常束手无策。
(五)应用心理学专业学生学习概率论与数理统计存在的问题其一,学生的数学基础较薄弱,学习兴趣普遍较低。为了更好地了解学生的学习情况,我们对心理学专业2013级和2014级学生做了调查,结果表明,对数学感兴趣的学生占的比例很低,不到30%。这与平时上课学生“低头率”高,玩手机比较普遍的情况相吻合。其二,学生的学习目标不明确。我们在对2013级和2014级应用心理学专业100多名学生的调查中发现,超过50%的学生认为,概率论与数理统计是必修课,不得已而学之。平时学习,主要是为了应付考试,顺利拿到学分,期末考试不挂科。其三,教材内容单一。尽管现在概率论与数理统计所用的教材版本很多,但是教材内容差别不大。书中的例题和习题大致差不多,没有考虑学生层次和专业情况而设置相关的内容,就是本校开发的教材,也大多为了应试而达不到应有的效果。
二、应用心理学专业概率论与数理统计课程教学改革实践
随着地方性本科院校的转型发展和应用技术型人才培养的驱动,结合近几年来我们对心理学专业概率论与数理统计课程的教学与思考,在如何提高应用心理学专业概率论与数理统计的课堂质量和效率、如何激发学生学习潜能、培养学生运用概率统计原理和方法解决实际问题的能力方面,我们进行了如下探索。
(一)吃透概念,淡化推导多年前,在概率论与数理统计的教学中,基本都是采用讲授法。其教学内容也大同小异,偏重于例题和公式的讲解,强调学生的概率统计运算能力和技巧的训练,却忽视了基本概念思想、统计模型原理、各种统计方法的讲解和介绍,是为学生考试而学习,学生并没有真正做到理解概念,吃透概念。把概率论与数理统计课程的思想讲解清楚,才是课程教学的关键,而最能体现出数学思想的,无非就是概念的讲授[3]。概念看似简单,但富有抽象性,最不好讲。如何把它的本质通过通俗易懂的形式展现给学生,这需要老师扎实的功底;数学思想也能在公式的讲解上体现,教师不是一味地强调它多么重要,而必须讲清楚公式的用途,在实际工作中能够解决什么问题,引导学生认知概念,洞悉概念内涵,体味其中的方法论和实际运用价值。只有这样,学生才能真正懂得这个公式怎么去用,至于公式的推导,宜简则简,甚至可以一笔带过,可以以作业的形式让学生消化。
(二)贴近生活,实例为辅在数学类课程中,概率统计与实际生活联系最为密切,从实际生活中来,应用到实际生活中去。教师要善于创设情境,诱发学生的学习兴趣。比如古典概率教学中的“生日问题”全概率公式和贝叶斯公式教学中的“产品次品数问题”、数学期望教学中的“奖金额确定问题”、正态分布教学中的“招聘考试问题”等,这些例子来自于生活,也服务于生活,既充满兴趣又有益于专业的发展,更能使学生感受到生活中数学的无处不在,从而感悟数学的魅力,享受探究的乐趣,激发学生的求知欲和活跃课堂气氛[4]。
(三)“收”“放”有度,调教心身应结合应用心理学专业学生数学基础知识薄弱、学习兴趣低、个体差异显著的特点,大学数学等基础课程的课堂教学学时压缩的客观现实和学校的办学定位,以及网络信息的完善,在教学中用通俗易懂的语言帮助学生理解抽象定理,用学生感兴趣和紧靠专业的实例予以探讨,让学生充分体会到概率统计知识和思想对将来学习与工作的重要影响,提高学生学习的内动力,淡化概率统计复杂的数学推导过程。此外,对某些重要的概念可以适当地展开,刺激学生的创新能力。对进一步深造的学生,可以引导其通过网络学习达到既定要求。当前,独生子女在大学生群体中占多数,自尊心强、好胜逞能、承受能力弱、自私摆酷,成了他们复杂的心理构成;加上就业压力大,以及自身所收集的学习和就业信息不全面,由此产生负面影响,导致“期末考试不通过,补考一定过”的心理,学习不主动、课堂旷缺比较多、“低头族”现象普遍。因此,教师在课堂教学中要合理渗透情感教育和育人思想,帮助学生树立正确的人生观和价值观,就必须把握教学中的“收”与“放”[4]。
(四)重构教学关系,“授人以渔”网络模式的教育和学习以其不受时空限制、交互性好、优质资源多、使用便捷等优势,不仅成为学校教育的一种创新模式,而且成为全民教育与终身教育体系的重要组成部分。传统教学方式上,课堂讲授成为学生知识获取的主要途径。随着信息化、数字化的发展,传统的教育理念和学习观念、学习方式表现出多方面的不适应性,学生上课玩手机现象普遍、到课率低已经成为大班授课的通病,上课打瞌睡现象严重,晚上通宵上网比较常见,致使教学效果大打折扣,教学评价也出现尴尬局面。在教育教学改革的大背景下,“教”与“学”关系重构,由“以教学为中心的教育”转变为“以学习者为中心的教育”[5]。因此,需要重新改造传统的教育管理模式,改变传统的组织教学模式,课堂教学更加侧重互动和问题的解决,而不是知识的传授,这就对教师的要求从侧重传授知识,转变为侧重传授学习和思维方法,也就是我们所说的“授之以鱼不如授之以渔”。
三、教改前后概率论与数理统计课程教学效果调查与考试成绩比较
(一)教学效果的调查与分析学习兴趣是一种心理状态,较高的兴趣能使学生更好地明白本课程的重要性和学习该课程的意义。通过与应用心理学专业的部分学生交流发现:课程内容是否有趣、生动,学生是否意识到该课程对后续专业课学习、今后工作与发展有重要的帮助,这些都直接影响到学习效果;同时,从学生平时缺交作业的情况和到课率也能说明教学的效果,调查结果见表1。在2014级应用心理学专业的教学中,我们根据具体的教学内容选用合适的教学方法,选择与专业和生活密切联系的案例,通过对案例的讨论达到掌握概率统计思想与方法的目的,教学中明显感到课堂更加活跃,这从学生的交流中也得到了肯定。
(二)概率论与数理统计课程考试成绩的比较通过教学改革,2014级应用心理学概率统计成绩相比于2013级总体提高:90分以上成绩人数从5.48%增加至9.21%,及格人数从78.08%上升至82.89%。可见,教改激发了学生的学习潜能,课堂一改往日沉闷气氛,课程成绩、学生应用能力提高较快。
参考文献:
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[4]罗丹.有限课时条件下大学公共数学课教学改革实践初探[J].教育教学论坛,2012(12):136-137.
医药数理统计方法是药学专业的基础课,是数学基础课中应用性最强的课程,是研究随机现象的科学方法.它的思考方法与学生过去接触过的学科不同,因此学习它时需改变以往的思考方式.目前,延边大学药学院采用的数理统计教材《医药数理统计方法》 [1] 是卫生部规划教材(1999年第3版),其内容较为陈旧,方法简单,特别是随着计算机的普及与发展及在统计学中的广泛应用,使原有教材内容处于过时状态.延边大学药学院医药数理统计方法课程的教学时间仅为30学时,教师若按教材内容用传统的教学方法讲课,学生较难学到实用的统计知识和方法.为此,延边大学基础医学院数理与计算机教研室在教学中进行了多方面的改革.
1 转变教育观念
利用现代化学习工具学习当今社会发展所需要的知识是时代的要求,因此应转变教育思想和更新教育观念,改变以往的教学方式、学习方式和学习内容,探索适应现代社会、经济、科技及文化发展的教育观念和人才培养模式,形成培养适合21世纪所需要人才的教学体系.医药院校的数学应以应用为主要目的,应改变以掌握基本知识、基本理论及基本方法为目的的方式,把教学重点转移到讲解数理统计学概念、思考方法、形成及应用背景等,引导学生思考数理统计学的思维特征,理解数理统计学思想,引导学生应用数理统计学方法解决实际问题,以达到学以致用的目的.学好和用好医药数理统计学并不需要高深的数学知识,而是要促使学生在学习数理统计学的时候改变思维模式,使学生从医药学的形象思维模式向数理统计学的抽象思维和逻辑推断模式转变,并结合教材中例题的讲解、学生自身实例资料的分析及作业的批阅使学生理解和掌握统计学中的基本概念、基本方法、统计符号及公式等.
2 精简和更新教学内容
在教学内容方面做到突出实用性,适当地减少或减弱概率论部分的理论性和难度,以直观、趣味和易于理解的方式把概率论作为数理统计的基础知识加以介绍.在假设检验部分注意阐述数理统计方法的思想、应用的背景及应用中所需的条件,重点讲解假设检验应该如何选取原假设和备择假设,如何对得出的结论进行合理的解释;在参数估计部分着重地讲解参数估计在实际应用中的重要性、合理性及应用中应注意的问题,区间估计中置信区间的理解及单侧置信限在应用中的意义等;在方差分析部分讲清楚引进方差分析的意义、假设检验的方法对多个总体进行多次t检验时的缺点、方差分析应用的条件及合理解释检验结果等;在回归分析部分注意阐述量与量之间的关系、回归方程的理论意义及对回归方程结果在应用中的解释等.目前SPSS软件是国际医学论文中应用最广泛的统计软件 [2] ,国内的大部分医学期刊也要求论文数据统计分析要应用统计软件处理,统计检验结果要用P值来表示,更要求学生了解统计软件的使用方法,做到正确使用统计软件.
3 互动式的教学方法培养应用、创新型人才
传统的教学方式是知识传授型教学,即教师在课堂上灌输知识,在有限的时间内按教学大纲要求把大量的教学内容尽可能地讲授完毕,不能有效地调动学生对学习的主动性,忽视学生应用能力的发展,结果导致学生把主要精力投入到统计计算上,很难有时间去深入分析统计结果.互动式教学方法要求教师在教学中充分发挥教师的主导作用,同时让学生处于教学的中心,在加强课堂讨论的同时,由教员归纳总结,充分调动学生的学习兴趣,提高学生的主动性和创造性.统计学应用能力的培养主要指可正确选择和应用统计分析方法解决医药学科学研究和医药工作中的实际问题 [3] .为了避免学生滥用及错用统计方法,教师要重点讲清各种方法的适用条件及特点.在考试方法上亦采用开卷考试,使学生不再花大量时间去推敲和死记那些复杂的公式,不再难于分清和理解符号及公式.通过几年来的改革实践,发现上述教学内容、方法及手段的改革增强了学生的学习兴趣,使学生真正体会到数理统计学的内容在医药及日常生活中的应用价值,激发学生的创造性思维,取得了良好的效果.
[参 考 文 献]
[1] 刘定远. 医药数理统计方法 [M].第3版.北京:人民卫生出版社,1999.20.
以培养21世纪应用型人才为目标,对《数理统计》课程从教学内容、方法、手段及考核方法进行了一系列改革。
【关键词】 概率论 统计学 数理统计 教学改革
随着科技的进步和计算机的发展,数学的思想和思维方法在越来越多的领域中得到了广泛的应用,数学在现代科学中发挥着巨大的作用,将数学思维方法应用到医药学领域,培养学生的应用能力,解决医学实际问题是医学院校数学教育的主要目的。《医药数理统计》是为医学生开设的一门必修基础课,是一门应用性较强的课程,旨在开阔学生视野,培养学生科研意识,用数理统计方法去分析和解决医药学中实际问题。从数理统计这门学科本身来说它是研究随机现象的科学,它有自己独特的处理问题的思想方法,与以往学生学过的高等数学思考方式不同,两者思想体系差别较大,基本理论比较抽象,描述性色彩比较浓厚,学生除具备《高等数学》基本知识外,还应具备语文、逻辑学知识,是公认的一门较难课程。为了提高学生的学习兴趣,消除畏难情绪,我们对这门课程进行了教学改革,以下是我们的一些思考与体会。
1 联系医药学专业基础,优化教学内容
长期以来,在医药学专业教学过程中形成了专业课和非专业课的观点,而《数理统计》课是公共基础课、非专业课得不到应有的重视。针对这种情况,我们首先要明确培养目标,转变数学观念,我们认为医学院校的数学教育应以数学的应用为主要目的,以培养学生的应用能力为目标。应改变传统的重知识传授,重技能计算技巧训练,轻能力培养忽视应用,我们应把教学重点转到通过讲解数学概念、定理,思想方法引导学生理解数学思想并应用思想方法解决实际问题,达到培养应用能力,学以致用。为此,我们教学改革第一步就是要根据一般本科医学院校教学定位和医学生的专业特点,改革教学内容,优化教材体系,使教材尽可能体现应用数学的特点,使其知识结构更具实用性、可读性,更具医科的特点。
对教材体系、内容增减方面作了以下探索:
① 本门课程是应用性较强的课程,主要应用部分在统计学部分,在不影响本课程体系完整性条件下,压缩概率部分内容,减弱概率论部分理论难度。
② 改变重概率轻统计重理论轻应用的现象,淡化定理证明和计算技巧训练,加强统计思想和统计方法的讲解,重点介绍如何用统计方法解决实际问题,突出应用。增加一些常用统计软件简介。
③ 增加与医药学紧密联系的例题和习题。适当配置一些临床案例,学生通过学习这些案例来体会这门课程的重要性,激发学生的学习兴趣。
2 改革教学方法,培养学生应用能力
传统的教学方式是一种封闭型的教学方法,教师讲、学生记的“填鸭型”不利于培养学生的思维能力,其要害在于用教师的思维活动代替学生的思维活动,使学生的智力发展受到束缚,不能用所学知识去分析和解决实际问题,更谈不上有创新能力。根据《数理统计》课程偏难应用性又较强的特点,我们采用多种教学方法灵活运用,努力培养学生分析问题、解决问题的能力。
2.1 讨论式教学法,增强学生积极向上参与意识,培养互相沟通合作的精神
传统教学法偏重于“教”,忽视学生的“学”,课堂教学大多是教师的“一言堂”。我们都知道应重视互动教学,重视教师与学生之间的互动,但往往忽略学生与学生之间的相互影响。讨论式教学法是在师生之间双向信息交流基础上,增加学生之间的协助和交流的一种教学方法。根据《数理统计》课程特点,对一些较难理解的内容或富有争议性问题,采用教师讲授与讨论相结合。教师在备课过程中就要拟定好要讨论的问题,可以进行课堂提问、讨论、回答,也可以小组讨论,留问题课后讨论等多种讨论形式。例如,我们在讲完区间估计概念后,为了准确理解这个概念,我们出了这样一个思考题让学生讨论,P{θ1<θ<θ2}=1-α能否说参数θ落入区间(θ1,θ2)的概率为1-α?经过讨论,绝大多数同学认为此说法是错误的,回答正确。但仍有一小部分同学坚持此说法正确,教师及时总结、释疑说明回答错误的同学是把参数θ当成随机变量了。学生围绕某一问题进行讨论,不仅解答了自己的疑问,同时在解决其它同学疑问的同时对自己所掌握的问题有了进一步的深化。在课堂教学即将结束时,我们往往会留下思考题让学生回去讨论,给学生提问,留下新疑使教学在“有疑”中结束,使学生感到学习这门课程有趣味性,从而激发学习的主动性。实践证明,讨论式教学法对于学生的智力因素和情感因素的开发和发展都会产生积极的影响,激发了学生的学习热情,有效地培养了学生创新意识和合作精神。同时这种方法也督促教师不断更新知识,积极学习,提高讲课素质。
2.2 案例式教学法,培养学生解决实际问题能力和决策技能
案例是一个实际情况的描述,它一般要涉及一个决策问题。教学案例是适应教学目标的需要,围绕一个或几个问题,在对实际调查后所作的客观书面的描述。案例式教学法又称“苏格拉底式”教学法,主要采用对话式、讨论式和启发式。这种教学方法是在教师指导下,组织案例,把学生引导到实际问题中去,进行学习、研究、通过分析、讨论找到解决问题的方法。在备课中,注意选取医药学真实案例,一旦选定某个案例作为教学方法,首先要熟悉案例内容,找出案例涉及的重要问题,寻找该案例相关资料,将案例要求学生事先阅读,拟定解决问题的步骤,教师引导学生讨论,在学生充分发表了观点后,教师及时总结答疑。例如:在讲假设检验内容时,我们主要采用案例教学法阐述基本概念、基本原理及推理方法,将理论教学与实际案例结合起来,使课堂讲解生动,激发了学生学习兴趣,提高了教学效果。
《数理统计》这门课是公认的一门较难课程,学生学习起来确实存在畏难情绪,而案例教学法采用的案例是来源于现实的医药学实际问题,有可能就是学生将来步入工作岗位要面临的实际问题,这样对学生来说就有一种吸引力,提高了学生参与的积极性,案例教学法采取以学生为主进行课堂讨论方式,有效地培养了学生分析问题、解决问题能力和决策技能。在这个过程中同学们切身感受到数学应用的奇妙作用。
案例教学法虽然在培养学生能力方面具有明显优势,但我们也看到它的不足之处,案例教学是对某一方面问题的描述,它不能代替系统的理论教学,只有掌握了一定的理论知识,才能分析案例,理论教学是基础,案例教学是补充,只有把两者有机结合好,才能达到好的教学效果。
2.3 开展计算机辅助教学,创设良好的教学环境,提高授课效果
21世纪,教育现代化已经成为大势所趋,教育的现代化既包括教育理念、教育管理的现代化,也包括教学手段的现代化。对于学生来说,《数理统计》这门课程要比以往学过的高数难学,基本理论比较抽象,描述性色彩比较浓厚,为了消除畏难情绪,增强课堂学习内容的感染力,在课堂上恰当地使用多媒体教学课件,能提高学生的学习兴趣,因为通过图形显示配上文字说明,能创设一个图文并茂,声像并举,生动直观的教学环境。使教学的表现形式更加形象化、多样化、视觉化。。在使用多媒体教学时,我们应该注意到CAI教学是一种辅助手段,不能取代教师在课堂中的主导地位。教师的人格魅力和语言魅力是任何机器所无法取代的,一节课是否能吸引学生,不在于CAI课件的趣味性,而在于教师的语言魅力,用语言吸引学生,而不是课件吸引学生。教师不可过多地用课件进行授课,也更不适合应用在教学的全部过程,因为它的条理性较强,不易更改,使教师在课堂上的随机应变,融会贯通受到限制。只有把计算机辅助教学技术和传统的教学手段有机地结合起来,才能更好地提高教学效果和教学质量。
3 改革考试方式和内容,注重对学生能力的考察
教学改革的一项重要内容就是考试改革,它与教学内容、教学方法的改革相辅相成,互相促进,前者对后者具有强烈的导向作用,后者为前者打下了基础。对于《数理统计》这门课程,除了改革教学内容、教学方法,对考试改革不可忽视。通过改革考试,更好地促进学生能力的培养和教学质量的提高。考试改革主要从以下3个方面进行。
① 改革考试内容。考试内容如果局限于教材,划范围、定重点,这样助长了一部分学生死背硬记也能得高分,伤害了认真学习学生的积极性,不利于培养学生的创新能力。考试内容应体现出对基本理论、基本统计方法的掌握,淡化计算技巧,注重对分析问题解决问题能力的考察,适当出一、二道能考察创新能力的题目。
② 避免考试方式单一。考试模式多样化,平时要有测验,要提交读书报告,增大平时考试成绩的比例。学生的成绩应根据平时成绩、读书报告和期末卷面成绩综合评定。
③ 改革考试题型。应减少客观性试题比例,多出些综合性思考、分析题,以达到培养学生的综合素质和创新能力。
总之,《医药数理统计》教学改革的目的就是提高学生的学习兴趣,提升学生应用数学能力和分析问题解决实际问题的能力,培养学生的科研意识。本研究是针对一般本科医学院校的教学定位进行的一些思索和实践,还有一些方法不够完善,但我们相信在以后的教学中将不断改进,为培养21世纪应用创新型医学人才贡献力量。
参考文献
随着科学技术的飞速发展,数学学科地位发生了巨大的变化,这些变化反映在三个方面:一是把数学提高为与自然、社会科学并列成基础科学的三大科学领域。二是把计算、理论与实践并列成科学研究的三大支柱。数学不仅是支撑其他科学的工具,现代数学的原理和方法与计算机结合将成为21世纪中威力无穷的数学技术。三是现代数学的三大基础泛函分析、拓扑学和近世代数取代了经典数学中的数学分析、高等代数和解析几何和这三大基础。这些变化对工科数学提出了更新更高的要求,如何理解工科数学的作用及充分发挥工科数学作用的效能,需要我们进行深入细致的分析。工科数学在工科院校中是举足轻重的基础课。工科数学的作用主要体现在三个方面:一是为工科专业课程提供必要的基础数学知识,起到掌握其他基础知识的作用。二是为培养学生的思维能力等方面提供必要的环境与手段,工科数学起到培养能力的作用。三是为将来学生服务于社会提供必备的数学技术,起到打好文化素质基础的作用。正因为在社会的各行各业中都离不开数学,所以人们把数学看成是一种特殊的文化形态——数学文化。这三个方面的作用相辅相成,缺一不可。现代数学的学科地位的巨大变化对工科数学《概率论与数理统计》课程提出了更新更高的要求,主要反映在工科院校对人才培养的要求上,表现在:一是对人才的素质要求提高了,不仅要求业务水平高,而且要求思想文化素质高。二是对培养的人才的能力要求高了,人才能力是多方面的,不仅有理论方面,如理解能力、思维能力、更新知识能力(自学能力)等,而且有实践方面,如应用计算机能力、外语能力、绘图能力等,其别强调人才要有创造性思维等方面的能力,因此工科数学《概率论与数理统计》课程的数学内容、教学方法和教学手段必须适应现代的需要进行改革与创新。三是对人才的适应性要求高了,现代人才要求不仅懂得理论,而且还要求懂得会应用,就是要求人才是复合型、应用型的。目前工科数学《概率论与数理统计》课程的教学现状还不能适应培养现代人才的需要,这就要我们对工科数学的改革进行认真细致的研究并进行实践。
二、工科《概率论与数理统计》课程的现实状况
工科《概率论与数理统计》课程的教学状况,多年来变化不大,人们在积极进行着教学改革的研究与探索。我们经多年的深入研讨把工科数学《概率论与数理统计》课程的教学现状归纳为三点:重视经典内容的完善而轻视现代内容的引入;重视概率论内容的完整轻视数理统计内容的丰富;教学上从训练应试方面考虑得较多而从提高能力素质方面考虑得较少。工科《概率论与数理统计》课程作为工科院校重要的基础课,工科数学《概率论与数理统计》课程教学内容发展得已经比较完善成熟,而且每个人的看法也不一致,见仁见智,但是工科基础数学课程的教学要进行教学改革的认识是一致的。工科基础数学课程教学改革的困难点是教学内容的改革,工科基础数学课程的教学内容改革是教学改革中最应该深入地去研究与探讨的。工科基础数学《概率论与数理统计》课程的教学方法的教学改革根据教学内容和教学对象用正确的教育理念而进行。教无定法,教学方法不能一成不变,更不能有什么“样板”,但教有定则,教学方法必须切合实际。工科基础数学《概率论与数理统计》课程的教学手段的改革应要注重,数学教师一般来说不太注重教学手段的改革,有一种陈旧的观念认为靠嘴和粉笔就能把数学课完全讲好。根据教育心理学观点,课堂教学的过程中教学手段的措施对受教育者是十分重要的,也是教育从应试教育转向素质教育的重要环节。
三、工科《概率论与数理统计》课程的教学内容改革
根据工科数学《概率论与数理统计》课程的现实状况,我们对工科数学《概率论与数理统计》课程教学内容的改革方面归纳为如下几个个方面:一是教学内容上应体现现代科学与技术的发展,处理好继承与创新的关系,在保证教学内容精华的同时,必须重视引入现代观念的教学内容。二是为了提高学生的能力与素质,教学内容改革必须从提高学生的文化修养水平与数学思想素质去考虑。三是在教学内容中应强调逻辑思维、抽象思维、计算技能等方面能力的培养,把强化数学理念与思维方法的传授和培养看成教学内容改革的方向。四是在教学内容的改革上要把《概率论与数理统计》作为工科基础课程的支撑作用放到主要的位置上,学习的目的全在于应用,工科数学课程的教学内容应该充实这方面的内容。在工科《概率论与数理统计》课程教学内容的教学改革上我们总结了几项原则:①坚持标准,教学内容应按培养目标设定,应满足后继的专业课程需要。②保证质量,教学内容的改革必须要以保证质量为大前提,为了保证质量,相应的教材改革一定要跟上。③鼓励实验,教学内容的改革要进行实验,在积累了一定的经验后在一定的范围内进行推广,应该是以点带面,但在面上应该稳妥。④要遵循教育规律,教育教学改革问题是学术问题,是一项大课题,提倡多听教育专家们和心理学家们的意见。美国在中学数学课程改革过程中,急于向现代迈进,把大量的现代数学概念引入中学,编写《统一现代数学》,结果以失败而告终,这个教训值得记取。⑤少而精的原则,教学内容不能越来越多,教材也越来越厚,要搞好继承与创新的关系。⑥教学内容要体现学科的科学性、系统性,体现理论联系实际的理念,旧的体系可以打破,新的体系必须符合科学性、系统性,不能违背思维规律和采取实用主义。
四、工科《概率论与数理统计》课程的教学方法改革
关于工科数学《概率论与数理统计》课程的教学方法,我们认为,虽然教无定法,但教有定则。集我们多年的数学教学经验,经过长时期与同行们的深入研讨,我们归纳总结了工科数学《概率论与数理统计》课程教学方法的改革应该明确以下四个方面:
第一方面是强调三教作用。教学活动最主要的是课堂教学这一环节,不管用什么教学方法把提高课堂教学质量作为提高教学质量和加强素质教育的关键与突破口。必须明确在教学改革中更要强调优化一堂课的教学,为此强调三教的作用:①教思想,即向学生讲请楚《概率论与数理统计》课程的随机数学学科处理问题的思想方法。教学内容要体现辩证唯 物主义思想,结合科学技术和数学发展的历史介绍某些理论的来源与实际背景,讲述数与形对应的思想,数与形是数学中的两大支柱,每研究概念都应把数与形结合起来进行讨论等。②教方法,教《概率论与数理统计》课程中用随机数学解决实际问题的思想方法。应在工科数学《概率论与数理统计》课程的教学中讲贯穿随机数学解决问题的思维方法是人类的基本思维方法,例如检验与估计、分析与综合、演绎与归纳、系统与整理等等。再如讲清楚解决问题的方法,有顺着思路正推的方法,即由因导果综合归纳法,也有逆着思路反推的方法,即由果寻因分析法;有直接用条件去推出结论的推理法,即直接证法,也有从反面进行的推理的方法,即反证法;有肯定结论的说理方法,即演绎法,也有否定结论用举例的方法,即反例法等。③教做人,教学生做人的道理,将启迪思想的教育贯彻在课堂教学活动中,结合科学技术和数学科学的发展历史,根据不同时代的特征,结合教学内容来激发学生的学习积极性,结合教学的实践培养学生严谨的治学态度,结合学习实践培养学生奋发好学的品质。
第二方面是重视三个面向,素质教育的核心是培养学生全面发展,也是区别与应试教育的基本特征,因此强调重视三个面向:①面向全体学生,促进全体学生的全面成长,这是教学的立足点,因此教学应对全体学生有统一的要求,促进他们的全面发展。②面向学生的大多数,教学的出发点要求应针对大多数学生的实际情况去要求和安排,因材施教,实施的措施应使大多数学生的成绩有所提高。③面向两头的学生,教学的注意点是一头注意学习好的学生,激励这些学生取得更优异的成绩,一头是注意学习较差的学生,鼓励这些学生增强学习的信心,帮助他们改进学习方法,使学习较差的学生在已有的成绩基础上能有所提高。
第三方面是引导学生走正确的学习道路,教学活动像教师为向导引导学生在攀登知识山峰,向导的作用是引导走正确的道路,在教学上要明确怎样引导学生走上正确的学习道路。①引导学生走学会到会学的正确道路,在当前的国内外教学改革中,不仅强调教师的主导作用,而且强调学生的主体作用,为此课堂教学一方面要传授知识,使学生学会更多的知识,更重要的是教会学生怎样掌握这些知识的学习方法,从而提高学生的能力和素质,以达到教学改革的目的。②引导学生走苦学到乐学的道路,优秀人才的成长都经历过一段艰苦学习的里程,因此在教学中应向学生们灌输学习是艰苦的劳动,在成长的道路上要出大力流大汗的观点。在教学方法上必须适应年轻人的特点,教学方法应发挥情感在教学中的作用,用愉快性教学法进行教学,讲课有趣味有吸引力,在学生苦学的基础上引导学生克服厌学的情绪,培养学习兴趣,使得学生不把学习看成一种很重的负担,而看成是一种有趣味的事,即引导学生走乐学的道路。③引导学生走要我学到我要学的道路,使学生认识到学习是每个现代人的自身需求,从被要求学习到自己喜爱学习来自于正确的动力和恰当的压力。教学改革的目的是激励学生成长为现代社会需要的人才。
第四方面是提倡几种做法,根据我们多年的教学经验和同行们的广泛研讨,认为在教学方法的改革中应明确提倡几种做法。①注重针对性,针对教学中不同的教学内容、教学对象选用适当的教学方法,教无定法,教有定则,重要的是教学方法应真正切合学生的实际,注重情感因素在教学中的作用,使教师在教学活动中不断地形成教师自己的教学风格,实现教学方法的改革,教育学家和心理学家经过试验提出如下经验公式:人类接受信息的总效果=7%的文字+38%的语音+55%体态语言(体态语言是指发出信息者的表情、眼神、姿势、动作、手势等),可见情感在教学活动中的重要作用,这就是我们常说的教师在讲课时应有一种激情去激发感染学生。②强调启发性,老师的责任之一是启迪学生的思想,教导学生做一个有思想的人。老师的责任之二是给以学生开启知识的宝库,培养学生成为有学问素质高的人。老师的责任之三是培养学生思维、创造、开拓的能力,教导学生成为一个能生活会工作有创造能力的人。培养学生成为上述的人是教学改革的目标。③提高积极性,提高教与学的积极性即老师和学生的积极性,强调教学相长,教育教学改革的最终目的是充分发挥教与学的积极性,让教学一线的教师真正发挥其水平,让培养的学生能更主动更自觉地学习并完善自我,使我们培养的学生成为适应现代化的人才。
五、工科《概率论与数理统计》课程的教学手段改革
随着科技的发展,教学手段也要进行相应的改革。数学教师一般来说不太注意教学手段的改革,认为靠嘴和粉笔就可以把课讲好了,这是一个误区。在这里我们认为完全有必要强调进行教学手段的改革,根据教育学和心理学的理论,在教学过程中有效的课堂教学方式有利于调动学生听课的积极性,老师适当结合体态语言进行课堂教学有助于吸引学生听课的注意力,有利于激发学生的听课热情,更好地培养了学生观察、分析问题的能力。在课堂教学中适当变换方式,适当配合教具和体态语言是有必要的。教育家和生理学家的实验已经证明,人通过听觉获得的信息,长期记忆有15%,通过视觉获得信息,长期记忆有25%,通过视觉和听觉的结合,长期记忆则可达85%。实验表明,人类接受信息只有在全神贯注的条件下,在大脑皮层停留8到20秒才能储存起来。教学改革有必要十分重视教学手段的改革。当前工科基础数学课程的教学辅助手段有用教具、模型、挂图、投影仪、影像、计算机辅助教学、课件等等。工科基础数学课程教学手段的改革要特别注意结合工科基础数学课程的特点,在工科基础数学课程的课堂教学中一定要注意给学生留有认知和思考的时间与空间。
工科数学《概率论与数理统计》课程的教学改革只有把教学的内容、方法、手段的教学改革相结合才能有成效。经过广大同行的努力,相信工科基础数学《概率论与数理统计》课程的教学改革会取得进一步深化,工科数学《概率论与数理统计》课程会以崭新的面貌展现在工科院校中,工科基础数学《概率论与数理统计》课程将以崭新的姿态在工科院校中起到真正的基础支撑作用。
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关键词:概率论与数理统计;教学改革;留学生教育;多媒体教学;数学建模
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)41-0055-03
概率论与数理统计是研究随机现象统计规律性的一门数学学科。它以其基础性和应用性强等特点,一直是财经类院校几乎所有专业的必修课程之一。概率论研究的是随机现象。数理统计则是对样本的数据进行收集、整理和分析。随机现象在我们的日常生活中无处不在。这意味着概率论与数理统计课程是一门应用性非常强的数学学科。它在自然科学及社会科学等各个学科领域,如金融、保险、气象、可靠性分析、排队论等都有很重要的应用。它对经济管理类专业的学生来讲尤为重要。一方面经济管理的许多领域都要用概率和统计的一些知识和方法去建立数学模型或对数据进行更深人的分析;另一方面,它也是一些后续课程的基础,如运筹学、金融数学等。概率论与数理统计的知识与方法已经成为拓展学生素质和能力过程中不可或缺的组成部分,对实现财经类高校的人才培养目标起着十分重要的作用。自我国高等教育由原来的精英教育转变为现在的大众教育以来,为适应社会的需求,越来越多的专业开设了数学课。而我校数学师资紧缺,教室也紧张,导致现在很多非数学专业的数学课程只能采取大班教学(100人左右)。而我校是一所文科类高等院校。虽然经管类专业的学生思维比较活跃,但数学基础参差不齐。尤其是在高中学文科的学生,数学基础尤为薄弱。因此,在讲授这门课程时,怎样提高他们对这门课程的学习兴趣,使他们克服对“数学”的畏难心理,较好地掌握一些基本概念和重要方法,并能灵活运用所学知识去解决生活的一些实际问题就变得尤为重要。通过我们几年的经管类专业概率论与数理统计教学的实践经验,本文谈几点关于教学的思考,希望对本校以后的经管类概率论与数理统计课程教学提供一些有益的帮助。
一、教学中应该因材施教
近几年来,随着中国经济的发展,金融业成为了我国十大热门行业之一。金融专业也成为各大高校很受欢迎的热门专业。尤其我校地处上海,且是以金融为特色的本科院校之一。因此,来我校的外地学生以及留学生的数量呈现出逐年上升的趋势。留学生教育也渐渐地成为我校发展的重要内容之一。这样,在我校经管类概率论与数理统计课程的教授对象就变为两大块:国外留学生和国内经济、金融等相关专业的学生。我校的留学生大多数来自于亚洲,欧洲,非洲,包括蒙古,韩国,俄罗斯,坦桑尼亚,肯尼亚,乌干达,乍得,津巴布韦等国家和地区。学生成分非常复杂,民族,文化,信仰等差异很大。如何适应各个国家留学生的特点,不断完善教育教学方法,成为我们教师要努力思考和解决的问题。一方面,我们应该在教材的选取上有所不同。在保持经典内容的前提下,应适当渗透现代数学概念与观点,既要考虑到这门学科的完整性,又要考虑到各个专业培养人才的不同需要以及学生今后发展的方向,鼓励编写面对不同层次,不同专业学生的教材。另一方面,在讲解具体内容时,针对不同专业的学生,讲解方法和重点应该有所不同。例如,很多留学生都没有学过排列组合的知识。教学中会涉及到排列组合的内容包括例如古典概型概率的计算以及概率中的一个重要的离散分布二项分布。如果直接讲解这些新知识,这部分留学生就没有办法理解。针对于这种情况,应在教学中补入这部分知识,从而使学生能够从容地接受新知识。另外,在刚开始讲古典概型和全概率公式的时候,对于许多高中学文科的学生来说,一部分同学反映听不懂,稍微复杂点的题都不会做,觉得这门课很难。尤其是多维随机变量和数字特征那一块涉及到二重积分,很多同学跟不上。而高中学理科的学生以前接触过概率论的知识,微积分学的也不错,所以学起来很轻松。因此在教学过程中我们应该从学生的实际情况和需要出发,课堂上要注意和学生的互动,多和他们沟通,活跃课堂气氛,提高学生的积极性与参与度,对一些基础差的同学,鼓励他们有不懂的地方要及时请教同学和老师;对于基础好的学生,要鼓励他们课外找一些理工科或内容较深点的参考书,来拓宽知识面、开阔眼界,加深对已学内容的理解,为考研做准备。
二、多举实例,重视课程的应用性
我校是最早以金融命名的学校之一,以培养应用型人才为目标。毕业生大多在金融部门就业。因此,在四年里,我们更应该注重对学生应用能力的培养和科学素质的提高,可以在学生的创新精神和实践能力的培养与提高方面发挥更大的作用。此外,这门课程的学科特点也要求我们在教学中要特别注重它的应用性。于恩教学中我们在课程内容的选择上应该包括数据描述以及统计推断的基础理论。这些理论在经济和贸易中运用很广泛。同时,在教学中,概率论中的定理更侧重的是讲解它的思想,要省略它的证明,并结合大量的应用实例,使学生达到理解运用的目的。课后,可以要求学生完成课程论文,让学生通过查阅资料了解概率论与数理统计的实际应用。还可以鼓励学生参加大学生数学建模竞赛,将所学知识用到实际中。这不仅有助于他们更准确地理解、掌握课本所学知识,而且可以提高他们解决实际问题的能力。
三、采用多媒体和板书相结合的教学手段,提高课堂效率
由于概率论与数理统计的知识和思想在经济、金融领域应用广泛,鉴于我校的特点和目标,现在大多数专业都开设了这门课程,且教学任务都由我系承担。因此,我们只能采取大班教学。然而,在实际教学中大班教学必然存在一个问题,就是人数多,教室大,坐在后排的学生看不清黑板,甚至听不清教师讲什么。学校虽然给老师配了扬声器,但看不清的问题如何解决呢?如果把字写得大一些,这样效果虽好些,但会引发更严重的问题,比如板书的艺术效果会降低。而且概率论与数理统计这门课的很多例子来自于现实生活,描述性的语言比较多。书写变慢和擦黑板次数的增加会导致课堂教学内容减少,课堂教学连贯性遭到破坏,教学进度受到影响等问题。因此,如果我们使用多媒体与板书相结合的教学手段,可以很好地利用多媒体技术信息量大这一特点,向学生传播更多的知识。另外,概率统计中有很多实验,例如抛硬币,大数定律等。借助于一些小程序进行实时演示,既直观、形象又准确。这样学生可以迅速领会所学的内容,课堂教学也会生动、有趣。但是对于大量的计算题和证明题来说,要用板书一步一步详细推导。这样学生就可以跟上老师的思路,学习效果会更好。因此,在教学中我们如果可以有效地利用以上的教学手段,就能够更好地完成教学内容,促进教学质量的提高。
四、一分钟问题方法
为了能够及时了解学生掌握知识的情况,注意到部分学生的个体差异,在每节课结束前利用两分钟时间,教师可以设定一两个简短的问题概括一节课所学的内容,也可以让学生根据自己的情况写出哪些知识学会了,哪些知识还很模糊,并如实进行作答。对于多数学生还很模糊的知识点,我们要多花时间进行讲解;对于个别同学没有弄懂的地方,则可以采取个别辅导的方法。这种方法不仅可以增强学生学好这门课的信心,而且课堂上经常使用这种方法也能为以后的教学积累大量的经验。在经济和金融领域中有很多不确定的现象。概率论反映的是大量随机现象的统计规律。数理统计是用概率知识和统计软件解决实际问题的工具。因此,概率论与数理统计是我校大多专业的一门基础必修课,是一种工具。鉴于我校学生生源和层次的不断变化,对这门课的教学进行改革也变得尤为必要。教学改革不仅可以改变教师的思想观念,更重要的是可以提高教师自身的业务水平,这是改善学生状况的前提。
教学中我们应该针对不同层次的学生因材施教。为了激发学生的学习兴趣、改善教学效果,课堂上采取多媒体和板书相结合的教学手段,从简洁、直观、结合实际入手,多举一些实际例子,每次课结束前给学生留有提问题的时间(一分钟问题法),这样既有助于学生理解教学内容,又可以引导学生对实际问题进行抽象、归纳、思考,学会用所学的数学知识解决实际问题,从而使学生体会到数学来源于生活,又应用于生活之中,提高他们应用数学思想和知识分析问题、解决问题的能力。
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关键词:《概率论与数理统计》;案例教学;实验教学;网络教学平台
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)18-0085-02
《概率论与数理统计》是继《高等数学》、《线性代数》之后,理工、经管等专业必修的公共基础课程,对培养学生处理“随机”的数学基础知识、基本能力和综合素质具有其他课程不可替代的作用。本文考虑到笔者所在学校学生的实际水平以及在教学过程中存在的一些问题,结合笔者多年的教学经验,对《概率论与数理统计》课程从案例教学、实验教学、网络教学平台几方面进行探讨,仅供各位同仁参考。
一、目前教学现状
笔者根据多年的《概率论与数理统计》教学经验对目前教学中普遍存在的一些问题进行总结,主要有四个方面:(1)教学内容一成不变,一本教材多专业通用,例题与练习不能很好地结合学生专业特点,致使学生不了解《概率论与数理统计》对后续课程以及专业课的影响和作用,学习时缺乏热情和主动性。(2)教学手段单一,大多采用板书+多媒体课件的形式。一些教师过度依赖多媒体课件,虽然缓解了教师书写的压力,但由于形式过于呆板,课件内容固定,教师不能灵活地调整教学内容,学生处于被动的听课状态。(3)现有相关教材多注重概率统计的理论,而对如何操作软件来解决实际问题介绍得很少。由于学时有限,教师也将精力主要放在理论内容的讲解和计算上,使得学生对课程的理解停留在理论层面上,造成课程理论与实践相脱节。(4)理工科的《概率论与数理统计》多以45学时为主,课程安排一般为两周三次课,时间安排不够紧凑。学生在课后对课上的内容只能凭记忆进行总结和消化吸收,如果不能及时复习内容,就会造成知识的积压,影响后面的学习。面对以上教学中存在的问题,如何有效地提高课堂的教学效果,激发学生的学习主动性,是教师面临的亟待解决的问题。
二、改善教学效果的几点建议
1.将案例教学融入课堂,激发学生的学习兴趣。由于概率论与数理统计的实用性强,生活中的许多现象均可运用概率统计的知识和方法来解释。教师在讲授某个知识点时,不妨将相关的生活实例融进教学中,激发学生学习的兴趣,使得抽象的定义、公式更为直接易懂,有助于学生对知识点的理解和掌握。比如在介绍贝叶斯公式时,可借用一个大家耳熟能详的“狼来了”的故事来理解和体会贝叶斯公式。故事讲的是一个放羊的小孩,在两次欺骗村民说“狼来了”后,第三次狼真来了,而没人相信的事。接下来利用贝叶斯公式进行分析。设事件A表示小孩说谎话,事件B表示狼来了。先做一些假设:村民对小孩的信任程度一般,即P(A)=P(■)=1/2,而说谎的小孩喊狼来了的概率P(B|A)=0.2,说真话的小孩喊狼来了的概率P(B|■)=0.6。那么当小孩第一次说谎喊狼来了的时候,村民对小孩说谎的印象P(A|B)由贝叶斯公式计算得:P(A|■)=■=■=2/3。这时注意到村民对小孩的说谎的概率由0.5上升到0.667,可记P(A)=2/3,P(■)=1/3。小孩第二次说谎喊狼来了的时候再次利用贝叶斯公式得P(A|■)=0.8。通过以上的计算表明,在村民上过两次当后,对小孩说谎话的概率已经由0.5修正到0.8,面对如此高的说谎概率,试问村民听到第三次小孩喊狼来了,怎么还会去上山呢?可见人与人之间的信任禁不起谎言的消磨。对生活中一个大家都熟识的寓言,通过全概率公式的分析,将结论量化,更容易理解。再比如讲解数学期望这个重要的概念时,可以将期望概念的起源故事即“赌资分配问题”介绍给学生。所谓的“赌资分配问题”是17世纪中期一位赌徒向数学家帕斯卡提出了一个困扰他很久的问题:甲乙两赌徒相约,利用掷硬币的方式进行赌博,各出50法郎,谁先赢三局即可得全部赌本100法郎。当甲赢了两次,而乙只赢一次时,因事需终止赌博,那么赌金如何分配呢?当这个问题在课堂上提出时,不少学生产生了兴趣,并给出了自己认为合理的答案,这时教师进而引出正确的解法。1654年帕斯加提出最多只需再玩两次就可结束此次赌博,这两次可能出现的结果分别为:甲甲、甲乙、乙甲、乙乙。对于甲来说只要出现四种可能结果的前三种,甲都胜出,故甲得100法郎的概率是3/4,得到0法郎的概率为1/4,从而甲应期望得到100×3/4+0×1/4=75法郎。其意指,若再继续此种赌博多次,甲每次平均可得75法郎。从这个解法中引出数学期望的概念即E(X)=x1p1+x2p2。除引用有趣的案例外,教师还可以尽可能地让学生参与到教学环节中,以激发学生学习的积极性和主动性。
2.让实验教学走入课堂,提高学生实际动手操作的能力。《概率论与数理统计》是一门应用性、实践性很强的学科,其在各方面的应用性可以通过例题呈现给学生,而实践性在现有的教学环节中并没有得到充分的体现,学生不能利用所学的知识解决一些简单的概率统计问题。教师在课堂上可以选择一些题目进行简单的操作,向学生展示概率计算和统计分析的基本步骤。课后提供相应的练习,促使学生在学习中较自然地掌握计算机的实现过程,较好地解决了实践与教学相脱节的问题。
3.充分利用现代化教学手段,提高课堂教学效果。课堂教学多采用板书+多媒体课件的形式,在以教学效果为主的前提下,二者可以相互补充,扬长避短。无论是板书还是多媒体课件的使用,都要有个度,比如定理的推导和例题的计算,适合用板书来讲解,达到师生互动的良好效果。而定义、定理的陈述、图形的演示可以利用多媒体,一方面省去教师书写的压力,另一方面借助多媒体展示图形能更好地理解问题。此外也可以考虑将一些现代化的教学手段和成果穿插在教学中,一定程度上可以提高教学效果。比如在介绍独立同分布的中心极限定理时,不妨先借助著名的高尔顿钉板试验,通过不断地调整试验次数和演示次数,将小球堆积的效果图与正态分布曲线相比较,从而分析引出中心极限定理内容,可以帮助学生更形象、直观地理解中心极限定理的思想。
4.结合专业特点,精选例题。为了更好地将《概率论与数理统计》课程与学生专业相结合,教师可以根据所教学生专业的特点,选择和专业贴合较近的例题,这样学生在学习时,能较好地了解该课程对后续专业课的影响和作用。比如给金融、经济专业的学生上课时,关于数学期望和方差的概念,不妨可以通过一个关于风险投资的问题来理解。例题:某人有一笔资金,可投入两个项目:房地产和开商店。其收益都与市场状态有关。若把未来市场划分为好、中、差三个等级,其发生的概率分别为0.2、0.7、0.1。通过调查,该人认为购置房地产的收益X和开商店的收益Y的分布如下表,问该人资金应该流向何方?
先计算数学期望(即平均收益)E(X)=4(万元),E(Y)=3.9(万元)。从平均收益看,购置房地产利益比开商店多0.1万元。再计算两者的方差,D(X)=15.4,D(Y)=3.29。方差越大,收益的波动越大,从而风险就越大,显然购置房地产的风险要比开商店大得多。综合考虑,该投资者还是选择开商店。
5.建立网络教学平台,引导学生自主学习。网上资源丰富,但学生想找到合适的内容就不太简单,而且还要花费大量的时间。所以笔者依托学校提供的平台建设适合各阶段学生的网络教学平台。网络教学平台包含教师精心选取的内容,既可以节省学生的时间,又可以有针对性地引导学生自主学习。网络教学平台主要包括概率统计的各章课件、校级教改成果-概率论与数理统计习题课视频、各章节知识点总结、各章习题答案、历年期末试题、考研辅导材料以及国内一些大学历年期末试题几个模块。其中概率论与数理统计习题课的视频可供学生随时观看,作为课堂教学的补充,而且该形式不受时间、地点的限制,从而将学生由被动的课上学习转化为课下的主动学习,解决了课下每周仅有一次答疑时间的局限性,学生可以根据针对个人情况有选择地学习。《概率论与数理统计》网络教学平台的建立,较全面、完整地将《概率论与数理统计》课程组织在一起,使学生在利用平台学习时,根据自身学习情况,有针对性地选择,并辅以习题来巩固和提高理论知识,通过试卷检验自己的学习效果。
三、结论
本文对《概率论与数理统计》课程的教学现状进行分析,从案例教学、实验教学、网络实验平台等几个方面进行相应的改善,教学效果在一定程度上得到了提高,同时了也激发了学生的学习积极性。当然,教学改革是无止境的,要根据学生层次、教学内容等不断地进行调整,以达到较好的教学效果。
参考文献:
[1]茆诗松,程依明,濮晓龙.概率论与数理统计教程[M].北京:高等教育出版社,2004.
【关键词】纲举目张;医药数理统计;教学方法
一、教情与学情分析
医药数理统计是在保持数理统计学科系统性前提下,强调统计理论与医药实际的结合,是应用数理统计方法研究医药、生物等领域中的随机现象的一门学科.其作为一门常见课程在医学类专科院校几乎都有开设.但大学扩招以及高考人数的下降,给专科层面的教学带来了很多问题.首先就学生层面而言,一方面上专科越来越容易.例如2016年湖北省专科最低控制线仅为150分.另一方面专科学校为了保证生源,很多专业实行文理兼招,而文科生学习数理统计这门课程有着先天不足.其次就教师层面而言,担任此门课程的老师一般均为数学系毕业,其讲授时常陷入数学教学模式常态,特别是一些教龄稍长的老师故步自封,更是加剧了学习难度.最后就是该课程固有的特质,此门课程初看是药学类课程,但追根溯源其本质却是数学类课程,充其量也是数学应用到药学数据分析上.所以不难理解,很多担任此门课程教学的老师多为数学教师,学生对这门课程有某种程度的畏惧也就不足为奇.为此,考虑到学生情况及该课程的数学特性,作为一线教师探索一种适合的教学方法很有必要.
二、“纲举目张”式讲授方法说明
“纲举目张”本义是比喻做事抓住主要的环节,带动次要环节,也形容文章条理分明.而本文将“纲举目张”式讲授方法定义为:教师将条理分明的、采用先抓主干后旁支的、进行提炼、总结、归纳的方法用于讲解,同时配合通俗说明、学生练习、师生互动等授课技巧.其包括以下几个方面:首先是提炼与总结,这需要教师从全局出发进行梳理与归纳总结,例如一节课内容可概括为“一原理、二理解、二计算、三注意”等.其次是讲解技巧,“纲举目张”其实是勾勒了知识的轮廓,而其后对细节的讲解尤为重要,这里的技巧诸如通俗说明、计算机模拟计算、师生互动等.最后是逻辑清晰、条理分明.由于该方法具有总结性质讲解,所以与教材的平铺直叙式说明存在着一定程度上的顺序差异.这就要求教师要进行知识体系的重构,所以一定要在逻辑上、条理上井然有序,否则会适得其反、学生会更加迷茫.
三、以单因素方差分析法为例
(一)轮廓构造
此节可归纳为“一原理、三数据、二计算、两注意”.一原理即方差分析的基本原理;三数据是指总变差、误差平方和、因素平方和;二计算为方差分析表计算和Excel计算;两注意一是单侧检验而非双侧检验,二是原假设为不完全相等而非不相等.通过此归纳总结,学生对本节课要学习的知识清晰明了,可有的放矢听课与做笔记.
(二)讲授技巧
轮廓构造完成后,就是围绕该轮廓进行讲解.这里就要涉及一些技巧,对于原理应采用打比的方法进行通俗说明,方差分析法原理的核心就是一个字“拆”,即SST=SSE+SSA,也就是数据可分为因素带来的影响和随机带来的影响.接下来的理解如同股份公司样,谁的股份大谁就有话语权.这里哪个数据相对更大,哪个就占据主导地位.而对数据的说明不能简单地给出数学定义,因为其数学定义较为复杂,如果没有一定的数学功底,大部分大专学生难以理解.教师在讲解的时候只需要从表面上说明其为什么代表因素影响和随机影响,而将计算交于Excel去自动完成,例如为什么∑∑(Xij-Xj)代表随机影响,从定义看上去就是每组之间在做差,至于怎么算应该交给Excel软件.对于方差分析表则应该重点强调其格式与步骤,因为其相当于对整个方差分析法的一个综合解决方案.第一个注意是单侧检验而非双侧检验,这里必须要了解性地指出原因,以防止学生按照前面章节的知识而造成误判.至于第二个注意主要是辨明不相等与不完全相等的差别,这里可以采用设定疑问的方法与学生互动.总而言之,讲解技巧不是不变的,而是随着知识点的不同而设定的,同时其技巧的使用也要置于“纲举目张”式方法的轮廓下.
(三)条理分明
“纲举目张”的讲授方法是带有一定程度的总结性质教学,所以其讲授顺序与课本编排顺序以及一般的讲授顺序均不完全相同.基于轮廓构造模式下的条理分明显得十分重要,教师在讲授过程中一定要有先后顺序.再则知识点衔接也十分重要,否则只有“骨架”而没有“筋腱”的教学也会杂乱无序.
四、特别说明
对于“纲举目张”式讲授方法有两点要特别说明下:第一是该方法是为了顺应当今学生情况以及将来学生工作需要而设计的一种教学方法.首先其具有一定的适用群体,这里主要是针对大专层面的学生,尤其是文科生;再则其讲授的课程也主要是指理科,特别是带有数学背景的课程.第二是该方法如能长久使用,特别是学生也能够主动参与其中,对培养其自我学习、归纳总结及做事条理分明的能力有着莫大的帮助.
【参考文献】