200433 復(fù)旦大學(xué)附屬中學(xué) 張建國
“事件的關(guān)系和運(yùn)算”是滬教版新教材必修第三冊第12章“概率初步”中第2節(jié)“古典概率”的第3課時.本節(jié)課通過類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,指出事件之間也是有關(guān)系的,事件是可以運(yùn)算的,這為后續(xù)研究古典概率模型的概率可加性做了鋪墊,因此本節(jié)課起到了承上啟下的作用.通過學(xué)習(xí)事件的關(guān)系和運(yùn)算,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用簡單事件表示較復(fù)雜事件,為后續(xù)求較復(fù)雜事件的概率以及繼續(xù)推導(dǎo)概率的一些重要性質(zhì)打下基礎(chǔ),同時也為大學(xué)概率論中將概率定義為樣本空間上的函數(shù)埋下伏筆.
在本節(jié)課之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了隨機(jī)現(xiàn)象、樣本空間與事件、等可能性與概率等概念,掌握了樣本空間、事件(隨機(jī)事件)以及古典概率模型中的概率公式等,初步體會了集合作為工具描述這些概念的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性.本節(jié)課將類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,抽象出事件的關(guān)系和運(yùn)算的一般性描述,思維的跳躍性較大,抽象程度較高,因此需要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動,借助具體事例,讓學(xué)生通過思考、小組討論進(jìn)行探究,并進(jìn)一步抽象出一般的事件關(guān)系和運(yùn)算.
(1)通過觀察事件運(yùn)算的具體例子發(fā)現(xiàn)并提出問題,用集合的語言予以表達(dá),能夠利用歸納和類比的方法解決問題,發(fā)展邏輯推理素養(yǎng).
(2)從具體實(shí)例中理解事件的關(guān)系和運(yùn)算的含義,能夠抽象出事件的包含關(guān)系的含義,以及多個事件至少有一個發(fā)生、同時發(fā)生、互斥和對立的含義,發(fā)展數(shù)學(xué)抽象等素養(yǎng).
(3)能夠利用事件的關(guān)系和運(yùn)算解決一些實(shí)際問題,培養(yǎng)數(shù)學(xué)應(yīng)用的意識.
師:我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了隨機(jī)現(xiàn)象、樣本空間與事件、等可能性與概率,根據(jù)前面學(xué)習(xí)過的知識和方法,請同學(xué)們看下面的引例.
引例擲兩顆骰子,分別觀察得到的點(diǎn)數(shù)(數(shù)字1至6).請同學(xué)們提出一些事件,探究這些事件之間的關(guān)系.
學(xué)生活動開展小組討論,各小組提出事件.
總之,教師的主體意識為教師的專業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大的支撐力量,而教師職業(yè)規(guī)劃是管理部門和教師間有力的溝通平臺,有利于教師目標(biāo)的確定,從而更能激發(fā)教師的工作熱忱和主觀能動性,提高他們的教育教學(xué)能力。
師:同學(xué)們都提出了哪些事件?請各小組派代表交流一下.
中職衛(wèi)生檢驗(yàn)專業(yè)的無機(jī)化學(xué)教授的內(nèi)容是比較枯燥,學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困惑,但只要教師認(rèn)真改善教學(xué)方法,專研教學(xué)技巧,拓寬教學(xué)思路,那么無機(jī)化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量肯定會有提高,促進(jìn)中職衛(wèi)生檢驗(yàn)專業(yè)學(xué)生無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)效果。
生:事件A,一個點(diǎn)數(shù)是5,另一個點(diǎn)數(shù)是6.
生:事件B,一個點(diǎn)數(shù)是奇數(shù),另一個點(diǎn)數(shù)是偶數(shù).
生:事件C,兩個點(diǎn)數(shù)都是偶數(shù).
生:事件D,兩個點(diǎn)數(shù)之和是3的倍數(shù).
師:很好.我也提出事件E,兩個點(diǎn)數(shù)中至少有一個是偶數(shù).
問題1根據(jù)上面所提出的事件,你能利用集合的關(guān)系和運(yùn)算探究它們的關(guān)系嗎?
學(xué)生活動開展小組討論,利用集合的關(guān)系和運(yùn)算,探究這些事件之間的關(guān)系和運(yùn)算.
還有學(xué)者對語言遷移中文化負(fù)遷移現(xiàn)象的分析中,論證了文化負(fù)遷移現(xiàn)象對外語交際的影響,以及通過對文化負(fù)遷移的認(rèn)識避免文化差異對語言交際的干擾。影響母語遷移不僅有文化因素,還有社會因素。
師:請同學(xué)們根據(jù)上面提出的事件,類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,你能探究這些事件之間有哪些關(guān)系嗎?
生:把事件B、事件C和事件E對應(yīng)的集合分別記作集合B,C,E,那么上述事件的關(guān)系表示為E=B∪C.
師:很好,請同學(xué)們進(jìn)一步探究表示式E=B∪C的含義,能得到什么結(jié)論?
(2)A∩B={(2,2),(2,4),(2,6),(4,2),(4,4),(4,6),(6,2),(6,4),(6,6)}.
生:事件B發(fā)生或事件C發(fā)生,事件E就發(fā)生.
師:很好,這說明相對于事件B和事件C,事件E是較復(fù)雜的事件,我們可以把較復(fù)雜的事件分解為簡單事件的運(yùn)算,或者反過來說,可以用較簡單的事件表示較復(fù)雜的事件.這為我們后續(xù)研究較復(fù)雜的事件帶來了方便.
師:受此啟發(fā),今天我們就全面類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,研究事件的關(guān)系和運(yùn)算.因此,今天我們學(xué)習(xí)的主題就是“事件的關(guān)系和運(yùn)算”.
設(shè)計(jì)意圖:創(chuàng)設(shè)“擲兩顆骰子”的情境,讓學(xué)生發(fā)揮想象力,提出事件,引導(dǎo)學(xué)生把較復(fù)雜事件轉(zhuǎn)化為簡單事件,即用簡單事件表示較復(fù)雜事件,從而引出用集合的運(yùn)算來表示事件的運(yùn)算.
問題2類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,你認(rèn)為事件都有哪些關(guān)系和運(yùn)算?
需要特別說明的是,與Freebase[13] 等完全結(jié)構(gòu)化的知識庫不同,本文使用的知識包含的未“規(guī)整化(normalized)”事實(shí)。一方面,知識庫可能使用不同的符號表示具有相同概念的實(shí)體和屬性,例如,謂詞“出生地”、“出生的地方”和“生于”都表示相同的語義關(guān)系“出生地點(diǎn)”。另一方面,事實(shí)三元組的賓語部分(及尾部實(shí)體)常常是未鏈接到實(shí)體上的字符串,未鏈接有兩種情況,一種是可以鏈接但是沒有鏈接(如“出生地”為“中國北京”可以鏈接到實(shí)體“中國北京市”),而另一種是無法鏈接(如“三度榮登時代周刊年度風(fēng)云人物”)。
學(xué)生活動在解決問題1的基礎(chǔ)上進(jìn)行類比和聯(lián)想,概括出事件的關(guān)系和運(yùn)算的含義,并用集合的語言表示.
設(shè)計(jì)意圖:本題是對“事件的關(guān)系和運(yùn)算”概念的理解和應(yīng)用.方法1是分別寫出事件A和B所包含的基本事件,然后根據(jù)集合的運(yùn)算寫出相應(yīng)的結(jié)果,這是最根本的方法,是通法,應(yīng)向?qū)W生強(qiáng)調(diào).方法2是把較復(fù)雜的事件轉(zhuǎn)化為簡單的事件的運(yùn)算,即用簡單事件表示較復(fù)雜事件,體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化的思想.通過兩種方法的對比,學(xué)生體會用簡單事件的運(yùn)算表示較復(fù)雜事件的便捷性,體現(xiàn)本節(jié)課學(xué)習(xí)的必要性.
生:根據(jù)前面的討論,我們小組首先類比了集合的并集運(yùn)算,得到對應(yīng)的事件的運(yùn)算是兩個事件A與B中的基本事件至少有一個發(fā)生,得到的事件對應(yīng)的集合是A∪B.
師:還有其他描述嗎?
用連乘法解決問題是人教版義務(wù)教育實(shí)驗(yàn)課程三年級下冊8單元內(nèi)容,教材采用學(xué)生排隊(duì)做操的圖案作為引導(dǎo)新知識的開始。
生:兩個事件A與B中的基本事件至少有一個發(fā)生,事件A與B就至少有一個發(fā)生,對應(yīng)的集合是A∪B.
提升工程的重點(diǎn)是教師能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)實(shí)踐和自身專業(yè)發(fā)展中,如果沒有將教師實(shí)際能力和教學(xué)情境的關(guān)系聯(lián)系起來,僅通過創(chuàng)建試題庫使用孤立的問題來測評教師的信息技術(shù)應(yīng)用能力,而不是在真實(shí)情境中考察教師教學(xué)能力的變化,評價者很難得到客觀準(zhǔn)確的評價,也就無法為教師的專業(yè)發(fā)展提供科學(xué)有效地支持。
KOH甲醇溶液質(zhì)量濃度和提取溫度對稻谷中葉黃素提取量影響的響應(yīng)面(a)和等高線(b)見圖6。如圖6所示,固定水平為四氫呋喃用量15mL,當(dāng)提取溫度不變,KOH甲醇溶液質(zhì)量濃度在0.05~0.1g/mL時,稻谷中葉黃素的提取量隨KOH甲醇溶液質(zhì)量濃度的增加而快速提高;當(dāng)KOH甲醇溶液質(zhì)量濃度大于0.1g/mL時,葉黃素的提取量快速下降;在KOH甲醇溶液質(zhì)量濃度恒定時,隨著溫度的升高,稻谷中葉黃素的提取量不斷增加;當(dāng)溫度高于50℃時,葉黃素提取量呈現(xiàn)下降的趨勢。
進(jìn)一步,如果三個事件A,B,C至少有一個發(fā)生,其對應(yīng)的子集是A∪B∪C.
方法2:利用事件的運(yùn)算,把事件A和事件B轉(zhuǎn)化為簡單事件的運(yùn)算后求得結(jié)果.
生:我們小組類比了集合的交集運(yùn)算,得到對應(yīng)的事件運(yùn)算是,兩個事件A與B某個共同的基本事件發(fā)生,則事件A與B同時發(fā)生,對應(yīng)的集合是A∩B.
師:很明顯,和第一次相比,同學(xué)們這次描述事件的運(yùn)算要準(zhǔn)確多了.我們將其嚴(yán)格地寫出來.“兩個事件A與B同時發(fā)生”本身也是一個事件,是指兩個事件的某個共同的基本事件發(fā)生,對應(yīng)的子集是A∩B(如圖2所示).
進(jìn)一步,如果三個事件A,B,C同時發(fā)生,對應(yīng)的子集是A∩B∩C.
師:集合還有哪些運(yùn)算?請同學(xué)們繼續(xù)類比.


問題3能用前面兩個事件的運(yùn)算描述事件的第三個運(yùn)算的性質(zhì)嗎?
學(xué)生活動開展小組討論,再次理解“兩個事件至少有一個發(fā)生”和“兩個事件同時發(fā)生”的含義,并討論如何把事件的這兩個運(yùn)算運(yùn)用到描述事件的第三個運(yùn)算中.
師:前面我們學(xué)習(xí)了事件的兩個運(yùn)算“兩個事件A與B至少有一個發(fā)生”與“兩個事件A與B同時發(fā)生”,同學(xué)們能用事件的這兩個運(yùn)算描述事件的第三個運(yùn)算的性質(zhì)嗎?
例1擲兩顆骰子,觀察擲得的點(diǎn)數(shù).設(shè)A:至少一個點(diǎn)數(shù)是偶數(shù),B:點(diǎn)數(shù)之和是偶數(shù).求:(1)A∪B;(2)A∩B.
師:很好,這就是事件和其對立事件的關(guān)系.
2013年,寶碩管業(yè)完成了安哥拉市政供水項(xiàng)目、內(nèi)蒙古呼和浩特市大青山南坡生態(tài)保護(hù)綠化工程、遼寧省開原市節(jié)水增糧行動工程、山東省濱州市無棣縣王山水庫增容工程等項(xiàng)目。
問題4如果事件A和事件B對應(yīng)的集合滿足A∩B=?,那么事件A和事件B是對立事件嗎?
學(xué)生活動進(jìn)一步思考對立事件的含義,從而引出新的事件運(yùn)算.
如圖4C所示,在處理過程中,增溫處理下美國薄荷葉片超氧自由基產(chǎn)生速率較對照呈先下降后上升的趨勢。處理7 d時,增溫處理下美國薄荷葉片的超氧自由基產(chǎn)生速率較對照下降了2.1%。而在處理 14 d時則較對照顯著上升了 15.5%(P=0.038<0.05)。且第14天測定的薄荷葉片的O2-·產(chǎn)生速率均顯著高于第7天,這說明后期的增溫處理引起的活性氧毒害作用加強(qiáng)。
師:如果事件A和事件B對應(yīng)的集合滿足A∩B=?,事件A和事件B是對立事件嗎?請同學(xué)們思考并回答.
生:不是.因?yàn)槭录嗀和事件B還有可能都不發(fā)生,這不滿足對立事件的定義.
師:是的,我們把這種事件稱為互斥事件,具體描述如下.如果事件A和事件B沒有共同的基本事件,即對應(yīng)的兩個子集的交集是空集,也即A∩B=?,則稱事件A和事件B不可能同時發(fā)生,或者說互斥(如圖4所示).
進(jìn)一步,如果是三個事件A,B,C滿足A∩B=?,A∩C=?,B∩C=?,則稱事件A,B,C兩兩互斥.
問題5A∪B和A∩B的對立事件如何表示?
師:很好!我們將其嚴(yán)格地寫出來.記樣本空間為Ω,事件A對應(yīng)于集合A,事件B對應(yīng)于集合B.“兩個事件A與B中至少有一個發(fā)生”本身也是一個事件,是指在兩個事件所包含的基本事件中至少有一個發(fā)生,對應(yīng)的子集是A∪B(如圖1所示).
學(xué)生活動類比集合的運(yùn)算,推導(dǎo)較復(fù)雜事件的對立事件公式.
問題6類比集合的關(guān)系,事件之間有關(guān)系嗎?如何描述?
學(xué)生活動類比集合的關(guān)系,給出事件關(guān)系的一般性描述.
本文對生態(tài)視角下,我國村鎮(zhèn)規(guī)劃與發(fā)展的現(xiàn)狀及其存在的問題進(jìn)行了簡要的分析,并提出了幾點(diǎn)建議。增強(qiáng)我國村鎮(zhèn)的生態(tài)性、傳統(tǒng)性、特色性是我國存儲規(guī)劃發(fā)展的主要方向,既要注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展也要實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù),建設(shè)具有現(xiàn)代化特色的社會主義村鎮(zhèn),形成獨(dú)有的發(fā)展特色。
師:上面我們類比集合的三種運(yùn)算,給出事件對應(yīng)的運(yùn)算的含義.我們知道某些集合之間是有關(guān)系的,同學(xué)們能類比集合的關(guān)系描述事件的關(guān)系嗎?
生:事件A中的基本事件都在事件B中,則事件A和事件B對應(yīng)的集合滿足A?B.
師:進(jìn)一步,如果事件A中的基本事件都在事件B中,那么事件A發(fā)生,事件B是否發(fā)生?
生:事件A發(fā)生時,事件B必然發(fā)生.
師:因此,類比集合的關(guān)系,我們得到事件的關(guān)系如下.某些事件之間是有關(guān)系的,如果A的基本事件都在B中,那么A發(fā)生必然B發(fā)生(或者說B不發(fā)生則A也不發(fā)生).此時,稱B包含A或者A包含于B,記作A?B(如圖5所示).
設(shè)計(jì)意圖:從具體實(shí)例出發(fā),讓學(xué)生經(jīng)歷從特殊到一般、從具體到抽象的研究問題的過程,同時運(yùn)用類比的方法把集合的關(guān)系和運(yùn)算運(yùn)用到事件的關(guān)系和運(yùn)算上,引導(dǎo)學(xué)生對具體實(shí)例進(jìn)行概括、歸納,從而用數(shù)學(xué)語言表示事件的關(guān)系和運(yùn)算的一般含義,發(fā)展數(shù)學(xué)抽象和邏輯推理素養(yǎng).

方法1:分別寫出A和B中所包含的基本事件,然后根據(jù)集合的運(yùn)算求得結(jié)果.
師:請同學(xué)們繼續(xù)類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,你還能得到事件的哪些關(guān)系和運(yùn)算?
方法1 解答:樣本空間Ω={(i,j)|i=1,2,…,6;j=1,2,…,6},其中i,j分別是擲第一顆與第二顆骰子所得的點(diǎn)數(shù).
其次,龍?zhí)撞豢苫蛉保執(zhí)椎闹匾砸膊谎远鳌]有士兵的司令是“光桿”,戰(zhàn)勝不了任何敵人。沒有龍?zhí)椎闹鹘切螁斡爸唬堇[不了任何波瀾壯闊的劇情。越是宏大的場面,越是需要眾多的龍?zhí)祝磁浣牵辉绞莻ゴ蟮氖聵I(yè),也越是需要各個方面的參與者。眾人拾柴火焰高,即此之謂也。
A={(1,2),(1,4),(1,6),(2,1),(2,2),(2,3),(2,4),(2,5),(2,6),(3,2),(3,4),(3,6),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(4,5),(4,6),(5,2),(5,4),(5,6),(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6)},
B={(1,1),(1,3),(1,5),(2,2),(2,4),(2,6),(3,1),(3,3),(3,5),(4,2),(4,4),(4,6),(5,1),(5,3),(5,5),(6,2),(6,4),(6,6)},
則(1)A∪B=Ω;
從圖6和圖7可以看出,粒子速度峰值和比例粒子位移峰值均隨波傳播距離的增加而減小;單段線性擬合結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大,而雙段線性擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。從雙段線性擬合結(jié)果可以看出:粒子速度峰值和比例粒子位移峰值在不同區(qū)域內(nèi)的衰減規(guī)律是不同的,離爆心較近的區(qū)域衰減較慢,離爆心較遠(yuǎn)的區(qū)域粒子衰減較快。可見,花崗巖中球形波的衰減不僅包含了傳播距離的幾何衰減,還包含其非線性動力學(xué)特性引入的黏性衰減。
方法2 解答:記A0:兩個數(shù)都是偶數(shù);A1:一個數(shù)是奇數(shù),一個數(shù)是偶數(shù);A2:兩個數(shù)都是奇數(shù).
因?yàn)锳=A0∪A1,B=A0∪A2,且事件A0,A1,A2兩兩互斥,所以(1)A∪B=(A0∪A1)∪(A0∪A2)=Ω;(2)A∩B=A0={(i,j)|1≤i≤6,1≤j≤6,i,j都是偶數(shù)}.
師:同學(xué)們首先類比了集合的哪個運(yùn)算?如何描述對應(yīng)的事件的運(yùn)算?
首先,在2 000 mL四口瓶中,投入對硝基苯甲腈59.2 g(0.4 mol),制備甲醇鈉與對硝基苯甲腈的反應(yīng)液;然后將其平均分為4份,再與乙酸銨反應(yīng)8 h,研究乙酸銨與對硝基苯甲腈物質(zhì)的量比對收率的影響。結(jié)果如表2所示。
知識內(nèi)容:本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容是事件的關(guān)系和運(yùn)算.
思想方法:本節(jié)課采用的學(xué)習(xí)方法是通過歸納特例,類比集合的關(guān)系和運(yùn)算,采用從特殊到一般的方法給出事件的關(guān)系和運(yùn)算的一般含義.
1.擲一顆骰子,設(shè)事件A:落地時得到的點(diǎn)數(shù)是奇數(shù),事件B:落地時得到的點(diǎn)數(shù)是偶數(shù),事件C:落地時得到的點(diǎn)數(shù)是3的倍數(shù),事件D:落地時得到的點(diǎn)數(shù)是4.則下列每對事件中,不是互斥事件的為( )
A.A與BB.B與C
C.A與DD.C與D
2.把1,2,3,4,5,6,7,8,9,10分別寫在10張相同的卡片上,并隨機(jī)抽取1張,設(shè)A:出現(xiàn)偶數(shù),B:出現(xiàn)3的倍數(shù).則事件A,B至少有一個發(fā)生對應(yīng)的子集是______;A,B同時發(fā)生對應(yīng)的子集是______.
3.在分別寫有數(shù)字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10的11張相同的卡片中隨機(jī)抽取1張,設(shè)A:出現(xiàn)奇數(shù),B:出現(xiàn)偶數(shù),C:數(shù)字大于4.寫出下列事件對應(yīng)的子集:(1)A,C同時發(fā)生;(2)B,C至少有一個發(fā)生;(3)A,B同時發(fā)生.
4.除了集合的交、并、補(bǔ)的運(yùn)算外,集合的運(yùn)算還有哪些?請查閱相關(guān)資料,并思考如何從事件的角度來理解集合的這些運(yùn)算.
5.根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容,請查閱關(guān)于概率定義的發(fā)展過程中與公理化形成有關(guān)的資料,從中體驗(yàn)和感悟概率論公理化體系的思想.
本節(jié)課在開始時設(shè)置“擲兩顆骰子”的游戲,這是學(xué)生比較熟悉的游戲,教師引導(dǎo)學(xué)生開展小組活動,提出一些事件,然后探究這些事件之間的關(guān)系,并引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)語言表述數(shù)學(xué)問題,目的是培養(yǎng)學(xué)生提出和發(fā)現(xiàn)問題的能力,這是發(fā)展學(xué)生“四能”的基礎(chǔ).
本節(jié)課的教學(xué)過程充滿了恰時恰點(diǎn)的問題,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、自主探究,必要時小組合作交流,學(xué)生認(rèn)知能力的每一次提升都是通過問題的解決達(dá)到的,學(xué)生思維的深刻性進(jìn)一步得到提升,邏輯推理等核心素養(yǎng)也會得到發(fā)展.
本節(jié)課通過不斷設(shè)置問題串和一個個問題的解決,展現(xiàn)了“事件的關(guān)系和運(yùn)算”這一概念的生成過程,做到了以理服人,把 “事件的關(guān)系和運(yùn)算”“是什么”“為什么”以及“還有什么”以說理的形式展現(xiàn)給學(xué)生,使學(xué)生不僅知其然,而且知其所以然,培養(yǎng)了學(xué)生的理性思維和科學(xué)精神,從而發(fā)展了核心素養(yǎng).