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(溫州中學 浙江溫州 325100)
2012年浙江省數學高考理科第19題的閱卷體會與思考
●陳重陽
(溫州中學 浙江溫州 325100)
2012年高考已悄然落幕,社會各界對浙江省數學高考試題的評價是眾說紛紜.筆者的總體感受是平實而不落俗套,淡雅之中卻見新奇.正巧筆者參加了2012年的數學高考閱卷工作,下面就理科第19題的閱卷體會和所引發的思考,談一些認識,以饗讀者.
例1 已知箱中裝有4個白球和5個黑球,且規定:取出一個白球得2分,取出一個黑球得1分.現從該箱中任取(無放回,且每球取到的機會均等)3個球,記隨機變量X為取出此3球所得分數之和.
(1)求X的分布列;
(2)求X的數學期望E(X).
2004年浙江省開始自主命題,至2012年已9個年頭,其中以大題(主觀題)形式考查概率的有7年,7年中有5年是以摸球問題為背景.2012年是繼2011年概率題“退出江湖”后再次“卷土重來”,讓師生感到意外.意外表現在2個方面:
1.1 以大題出現
高考前,師生普遍認為2012年將是以數列代替概率且以大題形式出現,結果相反,從而造成這些意外.這說明在高考指揮棒下,“為考而教”的功利做法還是普遍存在的.其實,高考對三角、數列、概率的考查通常歸入容易題的范疇,以小題(主觀題)的形式來考查居多.這說明浙江高考穩中有變的理念,啟示我們平時要扎實地做好每個知識點的復習,而不是去猜測高考考什么,更不能讓應試成為數學教育的唯一目標導向.
1.2 還是摸球問題
7年考查概率有5年(分別是2004~2006年、2008年、2012年)是以“摸求問題”為背景的.通過這次的閱卷交流,更深刻地理解了該題的命題立意:首先,概率問題是一個應用題,應用題的背景要來源于生活,采用“摸球問題”背景熟悉公平、題意明確易懂;其次,從學科知識出發,概率問題往往涉及隨機變量取值,以及概率值、數學期望、方差等計算,中學階段重要的概率模型是古典概型,古典概型的重要特征是基本事件的有限性與等可能性,“摸球問題”情境真實,很好地體現了上述特點.
從解答來講,本題并不難,參考答案如下:
解X的取值為3,4,5,6且


因此,X的分布列為(見表1):

表1 X的分布列
故

本題涉及隨機變量對應的概率與期望的計算,而“摸球問題”與是否放回等抽取方式有關,同時根據閱卷中學生出現的不同理解,筆者有了一些思考.
2.1 抽取方式對概率的影響
先從抽取次數考慮,抽取次數有3種情況:(1)任取3個抽1次;(2)依次逐個不放回抽3次;(2)不放回地抽2次,包括:第1次抽2個、第2次抽1個;第1次抽1個、第2次抽2個.這3種抽取方式(情況(1)和(2)在閱卷中都有出現)會影響隨機變量的概率嗎?答案是不會的.由于分類情況繁多,在此僅舉摸到1個黑球、2個白球的概率P(X=5)加以例證.
(1)任取3個抽1次

(2)依次逐個不放回抽3次
P(X=5)=P(黑;白;白)+P(白;黑;白)+
P(白;白;黑)=


(3)不放回地抽2次:第1次抽2個、第2次抽1個
P(X=5)=P(黑、白;白)+P(白、白;黑)=

不放回地抽2次:第1次抽1個、第2次抽2個
P(X=5)=P(白;黑、白)+P(黑;白、白)=

由此,P(X=5)的值跟抽取次數無關.同理,其他隨機變量的取值概率也與抽取次數無關.實質上,不放回取球,每個球被取到的概率一樣,無論一次取幾個,概率值僅與球的個數和顏色有關.因此,只需考慮取出球的最終結果,不必考慮取球過程的次數.
再從是否放回上考慮,是否放回摸球反映的是每次摸球之間是否相互獨立.一般地,對于無放回摸球:每次摸球之間不相互獨立,事件“A=無放回地逐個取k個球”與事件“B=一次任取k個球”的概率相等,即P(A)=P(B);而對于有放回摸球:每次摸球之間相互獨立,事件“A=有放回地逐個取k個球”與事件“B=一次任取k個球”的概率一般是不相等的,即P(A)≠P(B).
2.2 對數學期望的不同理解


此時發現,是否放回摸球對數學期望值不產生影響,這是巧合,還是必然呢?該如何解釋呢?(留給讀者討論.)
通過本題再思考,能夠進一步認識摸球的2種模型(放回和無放回),從中有助于理解隨機變量、相互獨立事件、古典概型、數學期望等概率中最基本的概念.就考試而言,只需解出正確的答案即可,沒有必要如上“小題大做”.對教學而言,僅解出數學問題是不夠的,更多的是對數學本質的理解,這也是對本題再思考的目的,正所謂“淡妝濃抹總相宜”.
從閱卷情況來,本題學生失分主要表現在:隨機變量取值錯誤、分布列概念不清、概率計算錯誤、數學期望公式記不清等,反映了失分學生對概率中的基本概念掌握不全面,啟示教師在教學中要加強概念教學,揭示數學本質.
數學教學的核心是讓學生理解、掌握數學本質,教學不能“為考而教”,也不能“以考定教”.在平常的教學過程中,除了要求學生做題,還要關注數學學的科教學大綱、考試大綱和高考命題思路、命題原則,深入理解數學概念,正確揭示數學概念的本質屬性和相互間的內在聯系,系統地對數學知識進行整理、歸納,溝通知識間的內在聯系,形成縱向、橫向知識鏈,構建知識網絡.從知識的聯系和整體上把握基礎知識,領悟數學思想,掌握數學方法,提高數學能力.
“回歸本質、夯實基礎”,我們只有踏實做好數學教學,以不變應萬變,咬定“數學概念本質教學”這棵青松,就不會與高考相背離.如能關注這一點,或許大家對高考的變化就不會那么意外了.