朱淑芹　班朝磊

摘要：本文嘗試從引入數(shù)學史，案例教學法，注重科學思維和科學方法的培養(yǎng)，提煉知識、把握脈絡，統(tǒng)計軟件輔助實踐，考核形式六方面闡述《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課程教學改革的一些問題。

關鍵詞：《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》；案例教學法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0109-03

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課程是大學數(shù)學公共基礎課程之一，是一門應用性很強的學科，它從數(shù)量上研究隨機現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律性，在先進材料設計、計算機模擬計算、天氣預報、人口統(tǒng)計等眾多科學技術與人類實踐活動中運用概率統(tǒng)計的知識去解決問題。它對培養(yǎng)學生處理“隨機”的數(shù)學基礎知識、基本能力和綜合素質具有其他課程不能替代的作用，然而，怎樣才能使學生從傳統(tǒng)的確定性思維模式進入隨機性思維模式，進而學好這門重要課程是相關教師面臨的挑戰(zhàn)。筆者結合自身的教學經(jīng)歷，從以下幾個方面進行了教學改革，取得了一定的教學效果。

一、引入數(shù)學史，增強趣味性

在教學中引入一些教材中沒有出現(xiàn)的相關數(shù)學史，特別是介紹數(shù)學家的生平軼事及其對本學科的貢獻，往往能吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣，并且也會提高他們的問題意識與思維能力。例如上第一次課時，可以首先從著名的“德·梅耳問題”與“分賭注問題”出發(fā)，向學生介紹概率論與數(shù)理統(tǒng)計的起源和發(fā)展，在此過程中穿插講解數(shù)學家帕斯卡、費馬、惠更斯、拉普拉斯、馬爾科夫、辛欽等的貢獻；在講解概率的公理化定義時，可講解前蘇聯(lián)數(shù)學家柯爾莫哥洛夫的生平及其提出的“概率的公理化定義”的重要意義；在講解幾何概率時可以穿插介紹幾何概率開創(chuàng)者蒲豐的生平，以及由蒲豐投針試驗所產(chǎn)生的蒙特卡洛方法的影響；在講解中心極限定理時，可以穿插講解伯努利、切比雪夫、李雅普諾夫等數(shù)學家的生平；在講解“t-分布”時，告訴學生“t-分布”還有一個名稱——學生氏分布，然后介紹“開創(chuàng)了小樣本理論的先河”的英國數(shù)學家戈塞特提出該分布的艱辛過程。這些數(shù)學家的故事不僅可以讓學生慢慢對這門課程產(chǎn)生興趣，還在無形中了解了豐富的數(shù)學文化，而且提高了學生的數(shù)學素養(yǎng)。

二、案例教學法，突出趣味性

目前數(shù)學課堂教學中，教師普遍采用給出概念、公式、定理，然后再去解釋概念、推導公式、證明定理的教學方式，學生感覺枯燥無味，學習興趣會大大降低。案例教學法是把案例作為一種教學工具，把學生引導到實際問題中去，通過分析與互相討論，調(diào)動學生的主動性和積極性，并提出解決問題的基本方法和途徑的一種教學方法。通過案例教學把所學的理論知識和實際生活結合起來，把抽象的數(shù)學與生動有趣的案例結合起來，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。例如在講授全概率公式和貝葉斯公式時首先可提出這樣一個有趣的問題：假如你有機會參加電視臺的一檔娛樂節(jié)日，主持人指著三個商標對你說，其中一個商標后面的獎金是2000元，另兩個商標后面的獎金分別是20元和50元，你可以隨意選擇一個商標，所對應的獎金就歸你了。你當然想得到2000元，你可選定一個商標，如1號商標（但未打開），主持人知道哪個商標后面是2000元，哪兩個商標后是20元和50元，他打開了50元的一個商標，比方他打開3號商標，主持人對你說，現(xiàn)在再給你一次機會，允許你改變原來的選擇，為了得到2000元，你是堅持選擇1號商標還是改選2號商標呢？教師可引導學生開展討論，在討論的基礎上引入全概率公式和貝葉斯公式幫助大家做出選擇。這無疑使學生對學習的新知識產(chǎn)生了強烈的欲望，喚起了學生的注意，激發(fā)了學生學習的積極性和主動性，并取得了很好的教學效果。

三、注重科學思維和科學方法的培養(yǎng)

趣味與科學的嚴謹性是相輔相成的。在教學過程中，不但要用趣味性提高學生的學習興趣，還要體現(xiàn)數(shù)學思維在教學中的滲透與學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。通過有意識地營造使學生不斷在取得思維成就的環(huán)境中，讓學生不斷在思維成功的喜悅中良性循環(huán)，越學越想學，越思考越靈活。對同一問題不同的求解方法，鍛煉不同的思維方式，從而潛移默化地培養(yǎng)了學生的科學思維方法。例如，有2張甲等票和n-2張乙等票共n張票，n人通過抽簽決定所得的是甲等票還是乙等票，問抽簽的結果與抽簽的順序是否有關？該問題的解決可以有兩種方法。

四、提煉知識，把握脈絡

五、統(tǒng)計軟件的輔助實踐

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》這門課程公式多、計算煩瑣，給應用帶來困難。對具有概率統(tǒng)計功能軟件的了解和掌握顯然對理解和應用有極大的幫助。除Excel外，通用Mathem atica、SPSS等都是很好的工具，概率統(tǒng)計是最需要使用計算機的領域，我介紹SPSS軟件自帶的統(tǒng)計程序包，其中有實現(xiàn)常用統(tǒng)計計算的各種外部函數(shù)，我在教學中針對一個具體工程問題教授學生使用國內(nèi)外廣泛流行的SPSS統(tǒng)計軟件進行分析，要求學生：（1）會用SPSS軟件求概率、均值與方差；（2）能進行常用分布的計算；（3）會用上述軟件進行期望和方差的區(qū)間估計；（4）會用上述軟件進行回歸分析。

例題：電容器鋁箔電解擴面腐蝕工藝的影響因素主要包括電解液溫度（A）、HCl濃度（B）、H2SO4濃度（C）、電解時間（D）、電解電流密度（E），以A、B、C、D、E為實驗影響因素，比電容為影響指標，通過L16（45）正交實驗，考察五個實驗因素對指標的影響程度并做出顯著性分析。對用SPSS軟件對實驗結果進行方差統(tǒng)計分析可知，五個實驗因素電蝕擴面效果和陽極箔比電容都有顯著影響，這和文獻報道的結論相一致。五個實驗因素影響程度大小順序為硫酸濃度>鹽酸濃度>電流密度>時間>溫度，硫酸濃度是最重要的影響因素，因此可以對硫酸濃度進一步進行單因素實驗，以確定出最佳的電解腐蝕擴面工藝，為相關行業(yè)高比容陽極鋁箔的研制提供參考。

六、考核形式的轉變

考核是對學生學習情況、教師教學效果的評估，采取何種形式進行考核，對于學生學習方法、教師教學方法都有導向作用。受應試教育的影響，國內(nèi)大多課程的考核方法都是閉卷，但對于《概率論與統(tǒng)計學》這門實用性很強的課程來說，我認為授課的重點是要讓學生掌握統(tǒng)計學的核心思想，學會利用統(tǒng)計的思維處理問題，而不是教會學生像學習“純數(shù)學”那樣機械地做題。該課程公式和計算眾多，不能讓公式和計算成為學生學習的障礙，應當重視對概率統(tǒng)計重要概念的理解、總結歸納問題和研究問題能力的培養(yǎng)。因此，我認為本課程考核中可以嘗試開卷考核、半開半閉考核以及分組考核、實驗考核及撰寫小論文等多種形式，使學生不至于為死記一些定理公式浪費過多的時間。

七、教學效果

課堂教學無非有三種境界：一是傳授知識，二是培養(yǎng)思想方法和能力，三是激發(fā)興趣和應用意識。教師的教學任務之一就是要提升課堂教學境界，從上述幾個方面改進傳統(tǒng)教學模式，與時俱進引入新的思想和方法，使原本抽象、枯燥的數(shù)學理論變得形象生動，減輕了學生的學習負擔，激發(fā)了學生的學習興趣，進而提高了教學質量?？梢哉f本文提出的教學改革方式真正實現(xiàn)了第二種、第三種境界。調(diào)查問卷和學生的反饋表明，新措施是有效的，提高了學生的學習興趣和教學效果。教學工作是一項復雜而艱巨的任務，還需要在長期的教學工作中不斷探索，積累經(jīng)驗，逐步提高。

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基金項目：山東省高校智能信息處理與網(wǎng)絡安全重點實驗室（聊城大學）資助

作者簡介：朱淑芹（1979-），女，山東聊城人，聊城大學計算機學院，講師。

通訊作者：班朝磊（1975-），男，河南安陽人，聊城大學材料學院，副教授。