概率是研究和揭示客觀世界中隨機現象的規律性的科學。概率理論的產生、建立和發展與生產生活的實踐緊密相關,同時,它又在生產生活、科學研究和經濟管理中有著十分廣泛的應用。
高職“概率”選修部分是在學生已掌握了集合、排列組合知識的基礎上研究概率論的一些初步知識,同時又為學習數理統計提供知識準備。在高職畢業學生所從事的金融、經管、質檢、營銷、管理等許多行業中,都要用到概率知識。
教學實踐中,由于概率問題通常來源于客觀現實,其條件與背景千差萬別,解題一般沒有固定的法則和套路。如果忽視隨機現象的特性,而將概率問題當作傳統的確定性問題對待,學習概率的方向就完全錯了。有些教師把概率公式、法則作為教學重點,試圖為學生提供一套現成的模式,結果淡化了學生的隨機觀念意識,弱化了學生分析、解決概率問題的能力。
概率教學,首先要讓學生充分了解隨機現象的本質和概率的意義,著重培養學生分析、描述隨機現象的過程和方法,體會概率模型的特點和作用,進而能用所學知識解決一些簡單的概率問題,并初步形成隨機意識和科學辯證的世界觀。下面就高職“概率”的教學提供幾點建議:
一、隨機觀念培養
數學之所以成為研究自然現象的有力工具,是因為它的一個顯著特點——確定性。但人們逐步發現,許多自然現象和科學實驗的結果,并非都是確定的。如擲硬幣,結果是正面向上還是反面向上,是不確定的,這就是隨機現象。然而,通過大量觀察和多次重復試驗后,人們發現其結果具有一定的客觀規律(即具有確定性),這就是隨機現象的本質。如某種即開型彩票的中獎率為百分之一,實際上是總共100M張彩票中,M張為中獎彩票。又如,某商品的合格率為90%,實際上是質監部門抽查了若干件商品,經計算合格品約占90%。再如,7、8號降雨概率分別為20%和80%,這是氣象部門依據天象分析得出的理論結果。實際情況可能是7號下雨,8號無雨,但它提醒你,8號出門帶雨具是理性的行為。
隨機現象中,包含著如下幾種辯證關系:1. 有限與無限:擲硬幣正面向上的概率P= ,但2M次試驗,一般不會剛好出現M次正面。只有當試驗次數越來越大時,正面向上次數才接近總數的 。2. 確定與不確定:彩票中獎率是確定的,但每次購買時,中獎率是不確定的。3. 正確與錯誤:“結論A的置信概率95%”,就是在一定范圍內,結論A正確的概率95%,同時錯誤的概率5%。4. 理論與實踐:概率是與實踐聯系最密切的數學分支之一,但概率是可能性的代名詞,理論上的概率值往往與試驗實踐中得到的數據不相等。
概率學習,使學生認識到隨機現象與確定性現象的思維區別,認識到隨機現象充滿辯證思想,讓學生在認識客觀世界時,有一個新的視角,這種隨機觀念的建立和意識的培養,是概率學習的目標之一。
二、概率模型運用
在古典概型教學中,不能滿足于簡單的計數求值,而是應該通過對具體事例的分析,把握古典概型中結果的有限性和每個結果的等可能性兩個特征,將不同的古典概型問題歸結為同一概率模型。
問題一:將一枚硬幣擲兩次,觀察向上的面的情況。
結果有4種:正正、正反、反正、反反,每種結果的可能性都等于 ,它與下面兩個問題是同一模型:
1. 將兩枚硬幣擲一次,觀察向上的面的情況;
2. 袋中有質地外觀相同的球兩個,各編1、2號,有放回地從中任取二次,每次一球,看編號。
也許有人認為問題1中,兩枚硬幣同時擲,沒有先后順序,結果只有3種:二正面,一正一反面,二反面,如果這樣看,則這3種結果的可能性不相等。其實,我們可以理解為它們編了不同號,這種模型還適合擲骰子的試驗。
三、討論問題多種解法
概率問題通常沒有固定解法,教師在教學中,可根據實際情況,討論問題的多種解法,這樣能培養學生多角度,更全面地認識概率問題,還能訓練學生思維的深刻性和靈活性。
問題二:盒中有6只燈泡,其中4只正品,2只次品。求取得正品、次品各1只的概率。
1. 有放回取2次,每次1只。
2. 無放回取2次,每次1只。
1問方法一:每次取燈都有6種取法,故共有6×6=36種,其中先正品后次品和先次品后正品的取法各有8種,∴ P=
四、理論聯系實踐
1. 澄清錯誤認識
在概率教學中,教師要適時聯系實際,利用日常生活中的事例,了解和糾正學生對概率問題已有的錯誤經驗和直覺,以及用確定性思維看待一切客觀事物的慣性意識。
問題三:擲10次硬幣,一定出現5次正面嗎?
這是一個獨立重復試驗,正面出現次數服從二項分布,出現5次正面的概率P=p (5)=C( ) ≈0.25。結論與學生想象的值P=1相差很遠。其實,出現0到10次正面都有可能,只是5次的概率最大,而0次、10次的概率最小,呈現“兩邊小,中間大”的情形。如果用X表示出現正面的次數,則期望E(X)=5。這時,學生可能又問:如果100人試驗,是否恰有25人擲出5次正面。
2. 動手試驗
教學過程中,教師不要僅限于用理論方法計算事件的概率,許多事例,可以同學在一起,設計一個實驗方案(包括利用計算器、電腦模擬),通過動手實踐,得出概率(頻率)。使學生正確地理解隨機事件發生的不確定性及其頻率的穩定性,更好地體會概率和統計的意義。
問題四:六合彩模擬
在49張紙片上分別寫上生肖號,每次抽一張,100次為一輪。記錄各輪的中獎頻率,將所有頻率的均值作為中獎率,與返獎倒數 比較。實驗既讓學生對知識有親身體會,體驗“做”數學的樂趣,又能使學生對彩有深刻的認識。
3. 對事物進行理性判斷
激勵學生利用所學概率知識對客觀事物進行分析探討,進而做出自己的思考判斷,提高學生分析、解決簡單實際問題的能力,是知識內化,學以致用的體現。
問題五:用老工藝加工零件的次品率為3%,張同學設計了一套新工藝,連續加工出10個合格品。問新工藝能提高合格品率嗎?
乍一看,會認為新工藝更好,其實老工藝的合格品率為97%,連續加工出10個合格品也是常有的。問題的關鍵是看用老工藝加工10個零件,會不會出次品。出次品,則說明新工藝好,否則不能說明新工藝更好。假設加工零件出次品數服從二項分布,n=10,p=0.03,q=0.97,則P(出次品)=1-P(10個全為正品)=1-Cq ≈1-0.74。
即用老工藝加工10個零件出次品的概率為26%,這就是說,結論“新工藝能提高合格品率”成立的概率只有26%,不能說明新工藝能提高合格品率。
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”