《概率论与数理统计》课堂教学有效性策略研究

《概率论与数理统计》课堂教学有效性策略研究

《概率论与数理统计》课堂教学有效性策略研究

杨建芳，邓琴，谢强军

（杭州电子科技大学理学院，浙江杭州310018）

摘要：由于教学条件和教学资源的限制，诸多高校的数学基础课难以全面实现多媒体教学、小班化教学以及差异化教学模式。尽管无法从根本上解决教育制度上存在的这些问题，但是作为高校老师有责任努力探索和不断实践，通过改善课堂教学有效性以及改进考核方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的自学能力，能够做到学以致用。实现提升课程教学质量，促进学生的全面发展，培养高素质人才。

关键词：概念论与数理统计；课堂教学；有效策略；考核评价

基金项目：杭州电子科技大学校教改课题（ZX140401309030；ZX140401309028）

作者简介：杨建芳（1978-），女，浙江青田人，讲师，杭州电子科技大学理学院，讲师，组合优化，研究方向：数学基础课教学研究。

《概率论与数理统计》是研究随机现象客观规律的一门数学学科，是高等院校工科、经济等各专业开设的一门重要的数学基础课，是数学的一个有特色且又十分活跃的分支。它与其他学科又有紧密的联系，是近代数学的重要组成部分。然而，概率论与数理统计不同于高等数学、线性代数等研究确定性现象的数学分支，有其鲜明的特殊性，即其研究对象是随机现象。这种随机现象无法用因果关系加以严格控制和准确推导，通常需要从大量的观测中综合分析得出统计规律，因教学方法和思维方式具有其特殊性。事实上，在概率论与数理统计的教学过程中，由于教学内容、学时、教学条件等因素的限制，传统讲授方法难以发挥课程本身的优势。概念多且抽象独特，公式多且复杂难以理解，尤其是对于经管类文科生而言，更犹如天书晦涩难懂。对于教师而言，应考虑从以下几个方面研究教学策略，充分利用概率论与数理统计课程特征，引起学生对于课程的学习兴趣和学习热情，掌握该课程的学习方法和思考方式，实现学习效果的提升。

一、引入学科历史，激发学习兴趣

孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”诚如爱因斯坦所说：“兴趣是最好的老师。”然而数学类的课程通常在常规的课堂教学中，教师通常会在第一次课时介绍一个学期的教学计划、使用教材、辅导用书、考勤纪律、成绩评定方法等等，然后进入主题开始讲授新知识。对于这种填鸭式的教学方式，能够静坐于教室潜心学习的学生多半是为了能够顺利通过期末考试，得到相应学分，而不是兴趣所在。为了提高学生学习兴趣，目的不止在于成绩和学分，而变为是探索该课程的奥秘，第一次授课完全可以从概率统计的起源、发展说开，让大家了解它的历史。比如早期概率论的研究与欧洲贵族之间的赌博有关，关于掷骰子有著名的德·梅耳问题，还有相关的赌金分配问题。让学生深切地感受到该学科源于生活，也被用于生活，而不是纯粹乏味的理论。法国数学家保罗·郎之万曾经说过：在数学教学中，加入历史是有百利而无一害的，观察那些新学说的创始者是怎样比他的继承者更详细、更清楚地认识到自己理论系统的弱点和不充分处是很有教育意义的。

二、开展教学讨论，培养自学能力

薛涌在《北大批判》一书中指出没有讨论班，是北大教育的最大缺失之一，其后果也非常严重。全国高等院校普遍存在同样的问题，由于课时紧张，大班上课，通常教学方式仍然满堂灌填鸭式教学，通常老师紧赶慢赶按照教学大纲讲完内容，基本就没有让学生发挥的时间。鉴于现有教学条件的限制，全面开展讨论班教学方式基本不现实，但可以适当缩减教师的授课时间，增加学生自主学习提问讨论的时间以达到教学相长的目的。尤其对于数理统计部分，公式繁多，教师讲述过多的话，会让学生听得云里雾里，按照传统的教学方式，效果通常不太理想。对于这部分内容的处理，教师可以对其中一种情况做比较详细的讲解，然后让学生相互讨论，按照统计思想结合具体例子尝试确定其他情况的置信区间或者拒绝域。教师所起不是全盘教授，而是抛砖引玉的作用。此外，考虑建立互助团队，鉴于现在的选课制度，同一个教学班学生通常来自于不同专业和自然班，往往缺少课后交流，疏于管理，很难形成良好的学习风气；因此可以考虑学生通过校园论坛、微信平台、qq等现代通讯工具，建立互助学习团队，以一荣俱荣、一损俱损的合作方式，将团队成绩作为团队每个成员的平时成绩，以学生互助方式起到相互督促作用，从而引导一部分自觉的学生带动另外一些学习相对比较被动的学生，逐渐形成良好的学习风气，同时加强学生的课后交流，掌握所学知识。

三、结合案例教学，理论联系实际

“学而时习之，不亦乐乎”，应当如当代著名《论语》研究专家傅佩荣老师解释那般：学了知识，并在适当的时候印证练习，不也觉得高兴吗？学生应该从实践过程中体验到学习的快乐，而不是一味强调理论学习。尤其《概率论与数理统计》是一门实践性很强的学科，具有丰富的实际应用背景，因此在教学过程中结合案例，密切联系实际问题，来激发学生学习兴趣。比如可以通过一些用来描述或反映某一时期、某一地区经济状态的数字特征（如GNP、GDP、CPI）引入随机变量的数字特征。在讲解随机变量相关系数的时候，可以提供一组表征往届学生考勤和作业完成的状况的数据以及期末成绩，让学生计算期末成绩与平时学习状况的相关系数。一方面可以让学生直观理解相关系数的概念其意义，另一方面直接对学生起到鞭策作用———学习在于平时积累，临时抱佛脚只是一种侥幸心态。

四、利用统计软件，开设实验课堂

随着计算机的普及，很多高校的高等数学课程已经增加了数学实验部分，介绍了如何利用Mathematics和Matlab等数学软件进行图形分析或复杂计算等。对于概率论与数理统计这门学科，特别是数理统计部分，有着丰富应用的背景，对于处理大数据的实际问题，往往需要借助于相关的应用软件来解决。而常规的课堂教学中侧重于理论知识学习和小规模例子的简单演算，对于多维随机变量通常只是简单带过，但是对于学生后续职业生涯中往往需要借助于多维随机变量解决一些大规模问题，因此可以考虑利用统计软件，开设实验课堂，加强学生的动手能力来解决具体问题。例如电子表格系统Excel作为一款办公自动化软件为人们所熟知，它除了一般的数据计算和表格处理，还具有强大的数据处理功能，其插入了11类400多个函数，如统计函数、财务函数，可以用来做统计、财务等操作以及各种工程上的分析与计算。在这个教学环节中，教师可以考虑设计一些简单案例，比如让学生统计期中考试成绩来理解均值和方差的含义，从而对多维随机变量能够有更具体的认知。此外还有其他比较专业的软件，如SAS、SPSS、EVIEWS等。这些统计软件被用于通讯、银行、医疗、保险、市场研究、科研教育等多个领域和行业。教师还可以考虑针对不同的专业介绍相关软件在其专业上的应用，并让学生根据自己所学的专业自行查找合适案列，进行统计分析，以达到因材施教的目的。对学生而言，如果熟悉掌握统计软件的应用，无疑为自己未来的就业增加了新的筹码。

五、改革考核方式，注重平时积累

现行的考核方式单一，平时成绩所占比重较低，导致学生平时散漫，期末突击通过考试，没有真正掌握相关知识，也没有通过对这门学科的消化达到提升能力的目的。因此针对杭州电子科技大学本部学生的特点（不同专业水平参差不齐）和教学环境（不能采用多媒体教学），在课外作业和试题的设计、平时成绩的比例等方面加以改革。以往，学生的总评成绩按平时（含作业、考勤等）10%，期中20%，期末70%计算，不能较好地评价学生的平时学习过程。因此，考虑将考核方式改为平时40%，期末60%；其中平时含考勤作业（10%）、大作业（10%）、期中（20%）。鉴于平时学生抄作业现象比较严重，往往每周的常规作业很难真实地反映学生具体学习情况，而增加大作业部分可以在一定程度上弥补平时考核的不足。大作业部分可以采用章节小结或者随堂测试的方式，通过总结可以让学生对知识的掌握起到提纲挈领的作用，而随堂测试可以让教师及时确切地了解到学生对知识的掌握情况。具体做法：

1.学生每章要做书面小结，学生按时间段上交小结，教师根据上交的材料评分，如有抄袭一律按照最低分数段处理。

2.要求学生梳理所学内容，提炼可能考试的题型和内容，培养学生能够从诸多信息筛选有效信息的能力。

3.教师按内容每章或几章、期中前、期末前编写综合课外大作业，学生按时间段上交作业（书面），教师根据上交的作业评分。

此方案不仅符合学校关于课程考核管理的规定，体现了该课程的特点与要求，且容易实施。这个方案照顾到不同层次的学生，又加强了对学生学习过程的考核，能全面促进学生对知识的掌握和学生的自主学习。实现了平时成绩的评定不再流于形式，改善轻量重质的教学现象。

本文针对《概率论与数理统计》课程课堂教学的不足，结合教学实际提出了几点切实可行的方案，希望通过课堂教学改革，提高学生自主学习、理论联系实际、分析和解决问题的能力，促进学生综合素质能力的全面发展，对提高课程的教学效果与教学质量具有重要意义。

参考文献：

[1]盛骤，等。 概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]钟波，刘琼荪，刘朝林，等。 深化工科概率统计课程教学改革培养学生创新能力[J].中国大学教学，2007，（3 ）：59-61.

[3]陈建兰，胡晓敏。《概率论与数理统计》课程教学改革的研究与探讨[J].教育教学论坛2014，（20）：49-50.

[4]刘倩《概率论与数理统计》课程改革浅探[J].读与写杂志，2010，（1 ）：65，69.

[5]薛涌。讨论班：大学的教学和文化[DB/OL].2010-01-23.

[6傅佩荣。国学的天空[M].西安：陕西师范大学出版社，2012.