大学概率论与数理统计创新教学探索

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  摘要:创新教育是以培养学生创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。创新教育已成为当前社会的共识,实施创新教育的主渠道是课堂教学。为此,在大数据与大众创新双重背景下,结合教学实际,总结和探讨了概率论与数理统计创新教学模式,以期激发学生学习兴趣,进一步提高教学质量和创新人才的素养。
  关键词: 大数据; 大统计学;创新;教学模式;
  中图分类号: C829. 2
  《概率论与数理统计》是研究随机现象客观规律的一门学科,由于其理论知识的抽象性和思维方法的独特性常常造成学生理解和接受上的困难!特别是在大数据与大众创新双重背景下,随着数字化的进程不断加快,人们越来越多地希望能够从大数据中总结出一些经验规律从而为相关的决策提供一些理论依据[4]。因此积极探索概率统计的创新教学模式[2,3],显得尤为必要!
  一、明确教学目标—是教学创新的源泉
  高校概率统计学科教学, 对于培养和发展学生的数学素质具有极为特殊的重要作用!在教学中, 我们把教学目标定位在培养和发展学生随机数学素质,体现在重点培养学生四种思维能力:一是随机性思维,即以随机数学解释客观世界的偶然性(随机性)现象的思维。二是公理化思维, 即突出精确性、形式化和符号化。三是模型化思维, 通过建模来刻画事物本质,是该学科应用的基本方式。四是“大统计学”思维,即认识大数据、收集大数据与分析大数据的思维[4]。
  二、整合重组教学内容-使创新建立在优化的知识结构上
  创新能力的培养, 总是依托一定的知识来承载。知识是创新的源泉,创新是知识的转化与整合。根据创新教育特点, 紧紧围绕培养学生随机性数学素质和创新能力需要, 精选教学内容,坚持整体优化, 着眼发挥知识结构的整体功效, 注重知识之间的相互联系, 选择多方面、多类型的知识,形成创新的知识体系。因此, 可把课程内容整合成三大类知识:一是核心理论知识。主要包括概率论知识、统计学知识、“现代统计分析方法与应用随机过程等理论知识。二是方法性知识。主要指不确定性分析、随机分析、统计推断和大数据技术等方法。三是应用性、前沿性知识。这些知识的学习对培养学生的创新精神和创新能力不无裨益。
  三、优化教学过程-体现在创新教学方法上
  为了优化教学过程,我们尝试教学方法与手段的多样化, 使讲授、操作和实践相结合, 教学时倡导学生将动手实践、自主探索与合作交流等作为主要学习方式,使学习过程变为一个生动活泼的、主动的和富有个性的过程。经过尝试,初步取得了成效。
  (一) 注重数学思想和方法的教学-选讲概率统计史料[1]。引导学生认识其发展历史,激发其学习的动力!比如通过选讲概率统计学家泊松、贝努利、高斯、贝叶斯等对概率统计的贡献,培养学生的创新意识和重新发现“概率统计”的能力,增强其学习兴趣和自信心。
  (二)采用案例教学法[3]培养学生的创新思维能力。如选用古典概率公式解决“鞋子配对
  收稿日期:
  基金项目:国家自然科学基金(11461061)和重庆师范大学博士启动基金项目(15XLB013)资助.作者简介:康元宝(1973-),男,甘肃泾川人,讲师,博士,主要从事随机分析和数学教育育研究.
  问题”与“概率与密码问题”等,又如运用“统计估计”思想与“假设检验”方法解决“先尝后买产品的促销问题”、“吸烟与患癌症的相关性”;以及用中心极限定理解决“保险公司盈利与亏损的问题”等等。促使学生养成科学创新思维的习惯。
  (三)结合实际,培养学生利用概率统计建模能力。从理论的掌握到应用不是一件容易的事情,学生创新能力的培养是一项艰巨的任务。在教学中, 我建议通过成立概率统计学习兴趣小组,培养学生创新能力。每周活动1— 2 次,经过指导他们学习的方法,并使之充分认识概率统计的实用性,进而培养其创新能力。如鼓励学生通过建模来解决一些实际问题。如分析学生学习成绩与性别的关系,考察入学成绩与在校成绩的相关性等;还可拿出一些相应的全国大学生数学建模题让学生探讨研究,如2014 年A 题的城市表层土壤重金属污染分析问题,可用统计分析等方法解决。这样更能够增强学生的应用意识,培养学生的创新能力!
  四、转变评价观念——实施科学的考核评价
  评价是教学过程中非常重要的环节。但过去常常把“考试”作为衡量学生学习结果的工具, “一考定终身”。因此, 出现了教学过程中“教”和“学”的目的似乎纯粹是为了“考”的奇怪现象! 这是应试教育的典型特征与悲剧! 我们在概率统计创新教学中,需要转变评价观念, 坚持“考”为教学服务、为培养创新人才服务, 把考试作为实现教学目标的重要手段, 积极改革教学评价方式, 实施科学的考核评价。彻底改变唯分数论的教学评价体系!实行平时考核与期终考试相结合, 加强平时考核检查力度。最后通过成绩分析和反馈改进教学。如对成绩分布情况进行分析, 看是否符合正态分布,利用方差分析判断学生的学习总体水平和发展趋势。经过对每道题的得分情况进行统计分析, 评价学生对每个知识点的掌握情况和运用能力, 找出薄弱环节, 以便对原教学设计进行调整和改进。再对试题和试卷的信度、效度、难度、区分度等进行全面的分析, 利用最小二乘回归方法检验本次考试的质量, 提出改进措施, 以利于科学的考评!此外,也可通過贯彻如下教学创新模式:注重培养学生自主创新、多向发展和学以致用!
  参考文献
  [1]. 徐传胜. 运用实际问题改进《概率统计》教学[J] ,数学教育学报, 2000 , 9 (4) : 91~94.
  [2]. 张志勇:关于实施创新教育的几个问题[J], 《教育研究》, 2000 年第3期.
  [3]. 赵姝淳. 概率论与数理统计创新教学模式初探[J], 《高等教育研究学报》, 2001 , 5 (1) : 49~52 .
  [4]. 张燕南,赵中建.大数据时代思维方式对教育的启示[J].教育发展研究,2013,(21):1-5.
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