概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學方法的探討

李曉敏 李延波

摘 要： 本文結(jié)合概率論與數(shù)理統(tǒng)計的教學實際，對該課程的教學方法作了探討，以激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生應用概率統(tǒng)計方法解決問題的能力。

關鍵詞： 概率論與數(shù)理統(tǒng)計 教學方法 學習興趣 應用能力

概率論與數(shù)理統(tǒng)計是高等院校本科生必修的數(shù)學課程之一，與生產(chǎn)及工程實踐密切相關。不僅涉及面廣，而且是許多后續(xù)專業(yè)課（如生物統(tǒng)計、試驗設計等）的基礎，是數(shù)學基礎課程中應用較廣泛的一門課程。概率論與數(shù)理統(tǒng)計是一門研究隨機現(xiàn)象的科學，它的思想方法與學生以前接觸過的任何一門學科均不相同，學生在學習過程中需要改變以往的思考方式，因此概率統(tǒng)計一直是學生認為比較困難的課程。而以往概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程的教學中，常常是照本宣科，重視理論的系統(tǒng)性，強調(diào)詳細的推導與證明，導致學生輕視理論聯(lián)系實際、把學到的理論知識用到實際中解決實踐中的概率論與數(shù)理統(tǒng)計問題，忽視探究實踐的培養(yǎng)，必然導致學生缺乏創(chuàng)新精神和實踐能力，無法適應時代的發(fā)展。這樣的教學方法已明顯不能滿足發(fā)展的需要，因此，非常有必要對這門課程的教學方法作探討。

一、以學生為中心，充分發(fā)揮學生的主體能動性

以學生為中心，就是把學生視為整個課堂教學過程中的主體和知識的主動構建者。教師不再是絕對的主導者，而是扮演著組織者、領路人、協(xié)助者和促進者的角色。在課堂教學中應該注重和諧師生關系的營造[1]，做到對學生“嚴中有愛”。“以學生為中心”的概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學是以學生為主體，針對在課堂教學中的現(xiàn)有問題，提出新的教學模式和方法，激發(fā)學生的學習動機，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，從而最大限度地提高概率論與數(shù)理統(tǒng)計的教學質(zhì)量，促進學生從“知識型”人才向“創(chuàng)新型”人才發(fā)展。

二、引經(jīng)據(jù)典，消除學生的畏懼心理

由于概率論與數(shù)理統(tǒng)計思想方法與其他數(shù)學學科不同，因此比較難以掌握。很多學生對該門課都有畏懼心理，因此在每學期的第一次課，首先可以向?qū)W生介紹概率論與數(shù)理統(tǒng)計的起源和發(fā)展，增強學習的趣味性，還可以介紹概率論與數(shù)理統(tǒng)計的一些熱門運用，比如在經(jīng)濟、保險精算中的應用等，提高學生的學習興趣，最后可以列舉一些發(fā)生在身邊的事，比如各大商場的促銷活動，隨處可見的彩票銷售中心，馬路上的車來車往，到街頭小攤設獎的騙局，班上同學的生日和身高，自己接到的一個保險電話，父母的一次投資，甚至是我們經(jīng)常說的一句諺語，摸球、擲骰子等游戲，使學生在愉快的氛圍中開始本門課程的學習，學習積極性無疑會有很大的提高。

三、合理設疑置障，激發(fā)學生思維[2]

疑問式教學法是指通過提出疑問、分析疑問、解決疑問而進行教學的方法。該方法有利于激發(fā)學生的好奇心，培養(yǎng)學生積極思考、勇于批判、勇于超越等良好的心理素質(zhì)，是貫徹啟發(fā)式教學思想、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的一種有效方法。例如：在講概率部分時，教師可以給出概率論中的幾個經(jīng)典問題，并且合理設置疑問。如生日問題，在給一個有90人左右的班級授課時，可首先提出一個結(jié)論：“在座的同學中，至少有兩名同學的生日相同。”這一結(jié)論表面上并不是一個問題，但學生聽了以后無不產(chǎn)生疑問，因而迫切希望知道其中原因。又如：在講授概率的統(tǒng)計定義時，由于事件A的概率P（A）是當試驗次數(shù)n較大時事件A發(fā)生頻率fn（A）的穩(wěn)定值，因此初學者會誤解為概率就是頻率的極限。為避免這種情況發(fā)生，在敘述了概率的統(tǒng)計定義后，教師可直接提出：“由概率的統(tǒng)計定義，能否可簡單地概括為■fn（A）=P（A）？”引導學生對極限定義的回憶及將其與概率的統(tǒng)計定義對比，從而不但看出了它們本質(zhì)上的差別，而且對概率的統(tǒng)計定義的認識更清楚、更準確。有時，為了使學生對某個知識點引起重視，也可以故意設置障礙，甚至進行誤導，通過糾誤尋源，積極引導學生思考。例如：投兩顆骰子，觀察出現(xiàn)的點數(shù)之和，試求事件A={點數(shù)之和等于4}的概率。考慮到考察的兩顆骰子出現(xiàn)的點數(shù)之和，因而樣本空間可構造如下Ω={2，3，4，…，12}，而A={4}，故由概率的古典定義得P（A）=1/11。仔細分析，就可以看出結(jié)論是錯的。錯的原因是該樣本空間中的11個基本事件的出現(xiàn)不是等可能的。從而注意到用概率的古典定義解題時所建立的樣本空間必須滿足“有限性”及“等可能性”的要求。總之，合理地、恰到好處地設疑置障可以打破學生的認知結(jié)構，激起積極思維的層層浪花。

四、實施案例教學，理論聯(lián)系實際

案例式教學法[3]是指要求學生結(jié)合所學的理論，以實際情況為背景，對客觀現(xiàn)象進行深入分析，指出其存在的問題、根源，并策劃出解決問題的方案。這種方法有利于活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和應用概率統(tǒng)計知識解決實際問題的能力。例如兩賭金分配問題[4]：1654年，賭徒德·梅累向法國數(shù)學家帕斯卡提出一個使他苦惱很久的分賭本問題：甲、乙兩賭徒賭技相同，各出賭注50法郎，每次賭局中無平局。他們約定，誰先贏3局則得到全部100法郎的賭本。當甲贏了2局，乙贏了1局時，因故要中止賭博。現(xiàn)問這100法郎如何分才算公平？事實上，很容易設想出下面兩種分法。

（1）考慮到甲、乙兩人賭技相同，平均分配賭金：即甲得50法郎，乙得50法郎。這種分法沒有照顧到甲已經(jīng)比乙多贏1局這個現(xiàn)實，對甲顯然是不公平的。

（2）考慮到已經(jīng)進行的3局比賽結(jié)果，按照賭局輸贏次數(shù)的比例分配賭金：甲得200/3法郎，乙得100/3法郎。這種分法沒有考慮到如果繼續(xù)比下去就會出現(xiàn)什么情形，即沒有照顧2人在現(xiàn)有基礎上對比賽結(jié)果的一種期待。那么，這更合理的第3種分法又該怎樣分呢？提醒學生思考如果賭局進行下去，會出現(xiàn)的情況：最多只需再賭2局即可結(jié)束這場賭博。而再賭2局可能出現(xiàn)的所有結(jié)果以有序?qū)Ρ硎荆纾祝遥┍硎镜谝粓鲑€局甲贏，第二場賭局乙贏。由于2人賭技相同，這4種情況出現(xiàn)的概率應相等，2場賭局結(jié)果的分布概率如下表所示。

2局結(jié)果及概率分布

如前3種結(jié)果發(fā)生，都是甲先贏3局，即甲贏得全部賭金100法郎，相應的概率為3/4，而甲得0法郎的概率為1/4，故甲獲得的期望賭金為E（甲贏3局）=3/4×100+1/4×0=75（法郎），而乙應分得25法郎。因此，既考慮到甲已經(jīng)比乙多贏一局的事實，又考慮到后續(xù)可能出現(xiàn)的結(jié)果，按照數(shù)學期望的思想分配賭金是比較公平的。在這個故事中，出現(xiàn)了“期望”這個詞，也是“數(shù)學期望”這個術語名稱的由來。分賭本問題的思想可以進行推廣，例如應用到投資問題：甲乙兩人合資辦廠，經(jīng)營一段時間后，甲乙兩人都要單獨經(jīng)營或者由于某種原因不能繼續(xù)合作下去，應該怎樣分配經(jīng)營成果；或者因為經(jīng)驗不善而虧損，應該如何分攤債務等相關問題。這些思考對于經(jīng)管相關專業(yè)的學生是有所裨益的。在案例教學中，把教學內(nèi)容和其他學科聯(lián)系起來，針對不同系、不同專業(yè)的學生，采用不同的案例，與學生專業(yè)聯(lián)系起來。用概率論與數(shù)理統(tǒng)計知識解決他們專業(yè)的一些問題，讓學生感覺學有所用，學有所值。這樣學生就會主動地“學”，而不是被動地“教”。精彩生動的聯(lián)系學生專業(yè)的案例，需要教師挖掘。

以上是筆者對概率論與數(shù)理統(tǒng)計教學方法的體會和所作的探討，“授人以魚，不如授人以漁”，好的教學方法對學生的學習尤其重要。在這個高速發(fā)展的社會，《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》的教學要適應時代發(fā)展的需要，堅持教學改革，不斷提高教學質(zhì)量，積極發(fā)揮該課程在數(shù)學專業(yè)課程中的重要作用。

參考文獻：

[1]方展畫，羅杰斯.“學生為中心”教學理論述評[M].北京：教育科學出版社，1990.

[2]徐群芳.《概率論與數(shù)理統(tǒng)計》課程教學的探索與實踐[J].大學數(shù)學，2010，26（1）：10-13.

[3]趙妹淳.概率論與數(shù)理統(tǒng)計創(chuàng)新教學模式初探[J].高等教育研究學報，2001，5（1）：49-52.

[4]王昕等.概率論與數(shù)理統(tǒng)計案例教學方法探析[J].沈陽師范大學學報（自然科學版），2013，31（3）：372-375.