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關(guān)鍵詞:高等數(shù)學(xué);概率論;教學(xué)方法
概率論作為數(shù)學(xué)的分支,主要研究一些隨機(jī)現(xiàn)象的數(shù)量規(guī)律。多數(shù)高等數(shù)學(xué)題目難度較大,步驟繁瑣且較困難,但是如果巧妙把概率論的知識代入其中,能夠化難為易,使復(fù)雜的過程變得簡單,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生對高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
一、概率論
在17世紀(jì)的時候,人們就已經(jīng)開始對概率論進(jìn)行研究了。然而一直到18世紀(jì),它才得到了快速發(fā)展。概率論發(fā)展的奠基人是瑞士著名數(shù)學(xué)家雅克比?伯努利,他在自己的論著中提出了伯努利定理――嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),某些事件發(fā)生的頻率會朝著逐步穩(wěn)定的趨勢發(fā)展。伯努利這一定理的提出對概率論的發(fā)展具有直接的推動作用。從此,概率論逐步被應(yīng)用到不同領(lǐng)域中。
19世紀(jì)初,法國數(shù)學(xué)家普拉斯通過概率論分析理論著作,完成了對整個概率論學(xué)科體系的構(gòu)建。他在自己的著作中明確闡述了概率論的定義:假設(shè)一個整體共由N個事件組成,假如每一事件發(fā)生的相同程度是肯定的,情況E由n個事件組成,那么情況E發(fā)生的概率就是n/N。
概率論的知識從17世紀(jì)開始被研究到發(fā)展至今,已逐漸完善并逐步成熟。它在許多領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用,如物理學(xué)、生物學(xué)、軍事技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)、醫(yī)學(xué)等。人們對概論的研究水平也不斷提高,為社會的進(jìn)步打下了基礎(chǔ)。
二、概率論在高數(shù)中的運(yùn)用
高等數(shù)學(xué)是一個難度較大的學(xué)科。如果只是一味地運(yùn)用傳統(tǒng)思路答題做有些高難度的高等數(shù)學(xué)題目,就會造成答題過程繁瑣,最后得出正確答案的幾率也很小。這時如果能夠把概率論的知識運(yùn)用到具體的解題中,就往往可以快速、準(zhǔn)確地算出結(jié)果。下面就通過一些不同的數(shù)學(xué)題目探討分析概率論在高等數(shù)學(xué)中的應(yīng)用,為學(xué)生答題提供答題思路。
1.利用概率分布簡化解題步驟
概率論的基礎(chǔ)知識是概率分布,在解題時利用概率分布的知識可以簡化解題過程,提高解題的效率。在具體答題時可以把0~1之間的數(shù)字作為事件發(fā)生的概率,利用概率分布得到最后的答案。同時,這種答題方法可以使題目變得簡單,提高了結(jié)果的正確率,也節(jié)省了學(xué)生的時間,使學(xué)生更能夠理解高等數(shù)學(xué)和概率論之間的聯(lián)系。
概率論的知識也可以用來求極限問題。例如,求極限。在答這道題時,先假設(shè)ξ符合λ=6的泊松分布,那么P(ξ=a)=e-6=1,最后根可以據(jù)級數(shù)收斂必要性的有關(guān)知識得出。這種答題方法同樣適用于一些難度較大的題目,同樣可以使用概率論的知識簡化答題步驟。
2.概率論在計(jì)算廣義積分和級數(shù)中的運(yùn)用
在概率論知識中,數(shù)學(xué)期望和方差是隨機(jī)變量所特有的特征。在解高等數(shù)學(xué)題時,利用方差與數(shù)學(xué)期望的隨機(jī)變量的關(guān)系,可以計(jì)算高數(shù)中求廣義積分和求級數(shù)等類型的題目。
在高等數(shù)學(xué)中,求解級數(shù)類型的題目可能會遇到很多問題,因此在解決這類題目時,應(yīng)該更加注重方差和數(shù)學(xué)期望的引入。只有這樣,才能使題目化繁為簡,得出正確結(jié)果。
所以很容易就得出該題的最終結(jié)果是45。
考研數(shù)學(xué)包括數(shù)學(xué)一、數(shù)學(xué)二、數(shù)學(xué)三和數(shù)學(xué)四,其難度是依次下降的,其中數(shù)學(xué)一最難,數(shù)學(xué)二不考概率論,數(shù)學(xué)三和數(shù)學(xué)四對高數(shù)的要求比較低,數(shù)學(xué)三的概率論的題目可能會多一些,數(shù)學(xué)四最簡單。
數(shù)學(xué)一適應(yīng)于偏工科的專業(yè),如計(jì)算機(jī)與物理之類的專業(yè)。數(shù)學(xué)二比較偏向理科專業(yè),如化學(xué)與生物之類的專業(yè)。數(shù)學(xué)三和數(shù)學(xué)四的界限不是很明顯,都是考經(jīng)濟(jì)類的專業(yè)。
(來源:文章屋網(wǎng) )
【關(guān)鍵詞】概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì) 數(shù)學(xué)方法 數(shù)學(xué)學(xué)習(xí) 教學(xué)方法
【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)10-0152-01
概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是高等學(xué)校理工科專業(yè)的一門重要工程數(shù)學(xué)課程,也是應(yīng)用性極強(qiáng)的一門學(xué)科,其理論和方法的應(yīng)用幾乎遍及自然科學(xué)、社會科學(xué)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。因此,概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)就顯得非常重要,然而很多學(xué)生在初學(xué)這門課程時感到很多知識難以理解和掌握,學(xué)習(xí)效果欠佳。為解決這樣的問題,培養(yǎng)學(xué)生對隨機(jī)現(xiàn)象的理解及對概率的直覺,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)修養(yǎng)及嚴(yán)密的思維能力,我們在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)理念和方法上進(jìn)行了一些探討和研究。
一、數(shù)學(xué)方法的培養(yǎng)
數(shù)學(xué)方法的掌握與數(shù)學(xué)能力的形成緊密相關(guān),所以怎樣進(jìn)行數(shù)學(xué)方法的培養(yǎng)就是個值得研究的課題。
如何加強(qiáng)數(shù)學(xué)方法的培養(yǎng),我們認(rèn)為應(yīng)該特別注意以下幾點(diǎn):
1.從思想上提高對數(shù)學(xué)方法培養(yǎng)的認(rèn)識,把學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識和掌握數(shù)學(xué)方法都納入教學(xué)目的。這不是出自形式的考慮,是為了從總的方面不會忽視培養(yǎng)數(shù)學(xué)方法的教學(xué),促使在備課、講課過程中都要注意到培養(yǎng)學(xué)生掌握應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的能力。
2.備課時既要注意數(shù)學(xué)知識也要注意數(shù)學(xué)方法;數(shù)學(xué)知識,如概念、定理、公式,都明顯地寫在教科書上,不會被人忽視,而數(shù)學(xué)方法如同有機(jī)體中的生命現(xiàn)象、化學(xué)元素的性質(zhì)等,是無形的東西。我們要提倡老師在備課時要注意有關(guān)的數(shù)學(xué)方法,留意從知識中發(fā)掘,提煉出數(shù)學(xué)方法并明確的告訴學(xué)生,闡述方法的作用,引起學(xué)生思想上的重視。例如契比雪夫不等式的證明,不能停留在證完題就了事的地步,也要告訴學(xué)生,把原來不明顯的不等式,一步一步轉(zhuǎn)化成明顯的或已知的不等式,是證明不等式的基本思想方法。證明不等式的求差法、求比法、放縮法、利用著名不等式法等等,都是符合這種基本思想方法的。
3.運(yùn)用對比手法顯示方法的優(yōu)越性。例如已知隨機(jī)變量X的密度函數(shù)為f(x)=■e■,-∞
4.互相關(guān)聯(lián)、前后照應(yīng),注意同一方法在不同教材內(nèi)容中的作用。有些教學(xué)方法,如換元法、特殊值法、待定系數(shù)法,不只是使用于某段特定的教材內(nèi)容,而是適用許多不同性質(zhì)的問題。在不同性質(zhì)問題的解決中,遇到了相同的方法,就可以加深對這種方法作用的認(rèn)識,提高運(yùn)用方法的技巧。
5.對不同類型的數(shù)學(xué)方法應(yīng)有不同的教學(xué)要求,采取不同的教學(xué)方法。對宏觀性的數(shù)學(xué)方法,應(yīng)著重理解期思想實(shí)質(zhì),認(rèn)識到它們的重大作用。例如常見的三種對單個正態(tài)總體參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn),我們主要是讓學(xué)生根據(jù)題目(看題目要求是對哪個參數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn))選擇統(tǒng)計(jì)量從而進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn),要求學(xué)生從宏觀的角度來對此類題目的方法來進(jìn)行學(xué)習(xí),并且加以應(yīng)用。
二、如何組織學(xué)生
我們要求數(shù)學(xué)教師成為學(xué)生群體和個體參與數(shù)學(xué)教學(xué)過程的引導(dǎo)者、創(chuàng)造性思維的激發(fā)者、有效學(xué)習(xí)的調(diào)控者和良好學(xué)習(xí)條件的提供者、從事教學(xué)活動的組織者。因此,組織學(xué)生不僅要約束、控制學(xué)生的不良行為,更重要的是要組織學(xué)生從事積極的學(xué)習(xí)活動,提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的效率。
組織學(xué)生的幾個關(guān)鍵字是:策劃、調(diào)控、慎懲、公平。
1.教師策劃可預(yù)見的課堂規(guī)則和慣例,安排清楚連續(xù)、節(jié)奏明快的教學(xué)程序,授課時注意提高課堂教學(xué)效率,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感到學(xué)習(xí)充實(shí),信息量大,這樣學(xué)生都投入的緊張而有意義的學(xué)習(xí)活動中,也就不去違紀(jì)了,例如玩手機(jī),上網(wǎng)等。
2.創(chuàng)設(shè)適合學(xué)生的物質(zhì)和心理的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境。比如:合理的座位安排、學(xué)習(xí)小組的劃分、課后興趣小組的討論等等,這樣可以預(yù)防一些問題的產(chǎn)生
3.在課堂教學(xué)中教師應(yīng)正確導(dǎo)向,用強(qiáng)化的策略督促學(xué)生維護(hù)課堂規(guī)則,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。要善于調(diào)控、正面引導(dǎo),將學(xué)生的情緒調(diào)整到有利于激發(fā)思維,參與到有趣或富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動的狀態(tài)上來,建立良好的師生關(guān)系,教師要充分調(diào)動學(xué)生的情感和意志這些精神需要。
4.教師應(yīng)當(dāng)公平對待所有學(xué)生,一視同仁。切忌偏愛學(xué)習(xí)成績好的學(xué)生而忽視差生。要深入了解學(xué)生的心理,教師的教學(xué)行為方式對課堂教學(xué)有著明顯的影響,分析其相關(guān)的因素和采取相應(yīng)的策略,對提高教師的課堂教學(xué)技能有重要意義。
高校學(xué)生在學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程時,因?yàn)樗季S方式和概念都跟高等數(shù)學(xué)有很大不同,特別是初次接觸統(tǒng)計(jì)學(xué)時,一般都認(rèn)為這門課程是枯燥、復(fù)雜、無趣的。我們在教學(xué)過程中要著重培養(yǎng)學(xué)生的興趣和實(shí)踐創(chuàng)新能力,提高學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)理論知識解決實(shí)際問題的能力,從而改善教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]胡細(xì)寶,王麗霞,概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),第2版,北京郵電大學(xué)出版社,2005.
[2]傅麗芳,鄧華玲. 高等院校概率論數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程分級教學(xué)的實(shí)踐與思考,大學(xué)數(shù)學(xué),2008,24(1):13-16.
[3]王永開,“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程教學(xué)改革思考,蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011第4期:89-91.
一、調(diào)查對象情況介紹
本次調(diào)查以社會學(xué)專業(yè)大三、大四學(xué)生為調(diào)查對象。共發(fā)放問卷100份,回收有效問卷100份,回收率為100%,所有變量均無缺失值。在100個有效個案中,有66名大三學(xué)生,34名大四學(xué)生,分別占總調(diào)查人數(shù)的66%和34%,年齡為19歲、20歲、21歲、22歲、23歲和24歲的分別占2%、11%、45%、29%、10%、3%,年齡基本上屬于正態(tài)分布。11%的同學(xué)對社會學(xué)“毫無興趣”,61%的同學(xué)“有一點(diǎn)興趣”,28%的同學(xué)對社會學(xué)“非常感興趣”。“堅(jiān)決不考社會學(xué)的研究生”、“有可能考社會學(xué)研究生”和“一定會考社會學(xué)的研究生”的學(xué)生分別占33%、52%和15%。社會學(xué)專業(yè)第一志愿學(xué)生有13%,非社會學(xué)第一志愿學(xué)生為87%。
二、社會統(tǒng)計(jì)分析課程教學(xué)效果分析
(一)前期數(shù)理學(xué)基礎(chǔ)普遍較差社會統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)課程是高數(shù)和概率論。100名被調(diào)查的同學(xué)中,對概率論高數(shù)和概率論的掌握程度“非常差”和“很差”的分別占6%和14%,43%的人認(rèn)為自己掌握得“一般”;認(rèn)為自己掌握得“還行”和“挺好的”的人分別占27%和10%。這說明同學(xué)們對這兩門課程的掌握程度還有待提高。究其原因,第一,這些同學(xué)在學(xué)社會學(xué)之前的學(xué)科背景均為文科,數(shù)學(xué)底子很薄弱;第二,在大一、大二期間,對高數(shù)與概率論公共課缺乏足夠的重視。
(二)對社會統(tǒng)計(jì)分析課程具有畏難心理通過在學(xué)習(xí)社會統(tǒng)計(jì)分析課程前后對該課程的難度印象來看,學(xué)之前對社會統(tǒng)計(jì)分析課程的印象是:超過一半的同學(xué)(51%)認(rèn)為該門課程很難,33%的同學(xué)認(rèn)為該門課程難度適中,僅有10%的同學(xué)認(rèn)為該門課程較為簡單。學(xué)習(xí)之后對社會統(tǒng)計(jì)分析課程的印象是:有3%的同學(xué)認(rèn)為該門課程非常難,26%的同學(xué)認(rèn)為很難,50%的同學(xué)認(rèn)為該課程難度適中。認(rèn)為容易的同學(xué)增長了7個百分點(diǎn),認(rèn)為非常容易的同學(xué)增長了1個百分點(diǎn)。可見,學(xué)生因?yàn)閿?shù)理學(xué)底子差,普遍對社會統(tǒng)計(jì)分析課程具有畏難心理。
(三)對社會統(tǒng)計(jì)分析課程重要性的評價很高調(diào)查中,僅有5%的同學(xué)認(rèn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)“非常不重要”,7%的同學(xué)認(rèn)為“一般”,其他絕大多數(shù)同學(xué)都認(rèn)為統(tǒng)計(jì)學(xué)“重要”(46%)和“非常重要”(42%)。被調(diào)查的同學(xué)中,85%的人認(rèn)為統(tǒng)計(jì)分析課程非常有必要學(xué),15%的同學(xué)認(rèn)為學(xué)一點(diǎn)統(tǒng)計(jì)學(xué)有助于加深對社會學(xué)理論的理解。
(四)對社會統(tǒng)計(jì)分析課程內(nèi)容方面的要求調(diào)查顯示,認(rèn)為現(xiàn)階段社會統(tǒng)計(jì)分析課程的“內(nèi)容太簡單”、“內(nèi)容合適”和“內(nèi)容太難”的比例分別為13%、75%和12%,說明學(xué)生基本能夠接受目前初級統(tǒng)計(jì)部分的內(nèi)容安排。當(dāng)問到“在本科階段是否有必要開設(shè)高級統(tǒng)計(jì)學(xué)的內(nèi)容”時,回答“非常沒必要”、“沒必要”、“無所謂”、“有必要”和“非常有必要”的同學(xué)分別占3%、11%、15%、53%、18%,說明較多同學(xué)認(rèn)識到高級統(tǒng)計(jì)學(xué)知識的重要性,并且有學(xué)習(xí)的欲望,但是有半數(shù)的同學(xué)對高級統(tǒng)計(jì)軟件的開設(shè)持較消極態(tài)度。由此可見,在本科階段學(xué)生對高級統(tǒng)計(jì)軟件的認(rèn)識還不是很深,可能是由于沒有接觸過高級統(tǒng)計(jì)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,也可能是對高級統(tǒng)計(jì)的認(rèn)識不足,還需要在課程內(nèi)容方面添加一部分高級統(tǒng)計(jì)知識。
(五)對社會統(tǒng)計(jì)分析課程教師的要求在對課程作業(yè)的期望方面,有近10%的同學(xué)希望“沒有作業(yè)”,超過半數(shù)的同學(xué)(63%)希望“有少量作業(yè)”,有近三成的同學(xué)(28%)希望“在課后習(xí)題后附加作業(yè)”,這在一定程度上反映了同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性較高,對作業(yè)比較重視。82%的同學(xué)認(rèn)為教師應(yīng)該對課程習(xí)題進(jìn)行“詳細(xì)講解”,而16%的同學(xué)希望教師“只給參考答案不講解”,僅有2%的同學(xué)認(rèn)為教師對習(xí)題“不用作任何處理”。在講課手段方面,大部分同學(xué)(80%)認(rèn)為統(tǒng)計(jì)軟件的授課方式應(yīng)該是“以操作演示為主,理論講解為輔”,20%的同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該“以理論講解為主,而以操作演示為輔”,可見學(xué)生對教師的操作演示比較重視。
(六)對統(tǒng)計(jì)分析課程目標(biāo)的定位76%的同學(xué)希望能“熟練掌握數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論知識,了解公式的推導(dǎo)、各類統(tǒng)計(jì)分析方法的具體運(yùn)用及原理,精通統(tǒng)計(jì)軟件的操作”;24%的同學(xué)希望在統(tǒng)計(jì)分析課程上能“解決一些簡單問題,簡單操作一些統(tǒng)計(jì)軟件”。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)期望 相關(guān)系數(shù) 條件數(shù)學(xué)期望
【中圖分類號】O211 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)12-0164-01
1.引言
在本科生的概率統(tǒng)計(jì)相關(guān)課程的教學(xué)中,數(shù)學(xué)期望、相關(guān)系數(shù)和條件數(shù)學(xué)期望,是非常重要的概念,具有重要的數(shù)學(xué)函數(shù),蘊(yùn)含豐富的數(shù)學(xué)思想。例如:數(shù)學(xué)期望描述一種平均,相關(guān)系數(shù)刻畫隨機(jī)變量間線性程度的大小,條件數(shù)學(xué)期望可以看作是在某些限制條件下的數(shù)學(xué)期望。但對于初次接觸的學(xué)生來說,較難理解,通常的教材[1],[2]一般沒有這些的概念的幾何解釋?;诖蠖鄶?shù)本科生在學(xué)習(xí)概率統(tǒng)計(jì)時已有線性代數(shù)和高數(shù)的基礎(chǔ),為此我們用幾何的語言來解釋數(shù)學(xué)期望、相關(guān)系數(shù)和條件數(shù)學(xué)期望,希望這種方式能讓同學(xué)們更容易接受。
該文是這樣安排的:第二節(jié)介紹基本概念的定義;第三節(jié)是主要內(nèi)容,給出前面所述概念的幾何性質(zhì);簡短的證明在第四節(jié)給出。
2.基本概念
為方便起見,我們記隨機(jī)變量X的分布為FX(x)。
定義1:設(shè)X為一隨機(jī)變量,如果積分
注1:在上述定義中FX(x)可以用來統(tǒng)一表達(dá)連續(xù)、離散或奇異隨機(jī)變量的分布,對于初學(xué)的讀者可以分布看作連續(xù)型隨機(jī)變量對應(yīng)的積分
其中f(x)為連續(xù)型隨機(jī)變量的密度函數(shù),和離散型隨機(jī)變量對應(yīng)的和式
其中a1,a2,…,an,…為離散型隨機(jī)變量的所有可能取值。
定義2:設(shè)X和Y為兩隨機(jī)變量,如果二者的方差Var(X)和Var(Y)存在,稱
為隨機(jī)變量X和Y的相關(guān)系數(shù),其中
為隨機(jī)變量X和Y的協(xié)方差。
注2:上述定義中方差存在與二階矩存在是等價的,即上述的式子只對二階矩存在的隨機(jī)變量有定義。
定義3:設(shè)X和Y為兩隨機(jī)變量,稱E(X|Y)為隨機(jī)變量X在隨機(jī)變量Y下的條件數(shù)學(xué)期望,如果:
1)E(X|Y)∈K(Y);
2)對任意的f(Y)∈K(Y),有E(f(Y)E(X|Y))=E(f(Y)X)。
注3:見命題3,上述的定義條件數(shù)學(xué)期望在幾乎處處意義下是唯一的。
3.幾何性質(zhì)
命題1:記全體的隨機(jī)變量全體為K,對X,Y∈K,定義二者之間的距離:
則
注4:該結(jié)論具有直觀的幾何意義,它表明數(shù)學(xué)期望在度量(1)下為從隨機(jī)變量X到實(shí)數(shù)空間最短距離所對應(yīng)的實(shí)數(shù),如圖1。
命題2:記全體二階矩存在隨機(jī)變量構(gòu)成的向量空間為L2,對X,Y∈L2,定義內(nèi)積為:
(X,Y)=E(XY)-E(X)E(Y)
如果記θ為向量X和向量Y的夾角,則二者之間的相關(guān)系數(shù)為cosθ。
注5:該結(jié)論表明,相關(guān)系數(shù)可以看作是向量X,Y的夾角的余弦值,見圖2。如果夾角為銳角,二者正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為正;如果夾角為90度,二者線性無關(guān),相關(guān)系數(shù)為0;如果夾角為鈍角,二者負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為負(fù)。
命題3:K如命題1中所定義的,對X,Y∈K,記E(X|Y)為給定隨機(jī)變量Y下隨機(jī)變量X的條件隨機(jī)變量,則:
其中K(Y)={f(Y):f為任意的實(shí)可測函數(shù)}。
注6:與注1類似,該結(jié)論也具有直觀的幾何意義,見圖1。
4.結(jié)論的證明
命題2的證明:由向量空間的知識,我們有
命題1和命題3的證明:我們首先證明命題1,我們只需證明數(shù)學(xué)期望E(X)是實(shí)數(shù)里面離X最近的點(diǎn)。為此,令b∈R,且b≠E(X),則
這樣命題1得證。
下面我們證明命題3:我們只需證明數(shù)學(xué)期望E(X|Y)是K(Y)里面離X最近的點(diǎn)。為此,令Z∈K(Y),且Z≠E(X|Y)(幾乎處處意義下),則
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞: 假設(shè)檢驗(yàn);啟發(fā)式教學(xué)
中圖分類號:G42 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2012)16-0273-01
0引言
參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)是統(tǒng)計(jì)推斷中兩大基本問題,特別是假設(shè)檢驗(yàn)問題,是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1-2]。本文通過啟發(fā)式教學(xué)方法,使學(xué)生在掌握原理的同時樹立主動思維與統(tǒng)計(jì)思想。
1介紹預(yù)備知識
在講解假設(shè)檢驗(yàn)問題之前,首先通過實(shí)例介紹小概率事件原理,不僅可以激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且還避免因直接給出抽象復(fù)雜的理論給學(xué)生帶來困惑。
乘坐火車時,我們可以放心大膽地乘坐,很少考慮安全問題,因?yàn)榛疖囀鹿拾l(fā)生的概率非常小,而且在我們一次乘車中,這個小概率事件基本上不發(fā)生的。這個實(shí)例體現(xiàn)了人們根據(jù)長期經(jīng)驗(yàn)所堅(jiān)信的一個原則,即小概率事件在一次試驗(yàn)中基本上是不發(fā)生的,我們把這一規(guī)律稱為小概率原理。
2通過實(shí)例分析問題
結(jié)合案例教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生積極思考,調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。
例:某工廠生產(chǎn)的一種螺釘,合格螺釘標(biāo)準(zhǔn)長度是32.5毫米,根據(jù)以往生產(chǎn)的螺釘實(shí)際情況,可以認(rèn)為其長度X~(μ,σ2),σ=0.5現(xiàn)從該廠生產(chǎn)的一批產(chǎn)品中抽取6件,得尺寸數(shù)據(jù)如下:
32.56, 29.66, 31.64, 30.00, 31.87, 31.03
向?qū)W生提出問題:如果現(xiàn)在我們是質(zhì)檢員,那么我們能否認(rèn)為這批產(chǎn)品是合格的呢?
引導(dǎo)學(xué)生分析案例,現(xiàn)在這批螺釘長度的全體組成了問題的總體,產(chǎn)品合格的標(biāo)準(zhǔn)是長度為32.5mm,也就是判斷總體均值μ=3.25 vs μ≠3.25,顯然,這是對參數(shù)μ的檢驗(yàn)的問題,即參數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)。
為了檢驗(yàn)?zāi)姆N說法正確,首先要提出兩個相互對立的假設(shè):
原假設(shè)H0:μ=μ0=3.25,備擇假設(shè)H1:μ≠μ0,問題轉(zhuǎn)化為檢驗(yàn)假設(shè)H0是否成立。
怎樣來判斷是否接受這一假設(shè)呢?由于要檢驗(yàn)的假設(shè)涉及總體均值μ,所以首先想到的是能否借助樣本均值這個統(tǒng)計(jì)量來進(jìn)行判斷?答案是肯定的。因?yàn)槲覀冎罉颖揪凳强傮w均值的無偏估計(jì),也就是樣本均值的觀察值的大小應(yīng)該集中在總體均值μ的附近,可以容許有誤差,但誤差不能過大,因此,如果H0是正確的,那么偏差■-μ■應(yīng)該很小,如果結(jié)果與假設(shè)相符,接受H0,當(dāng)偏差■-μ■過分大時,我們就懷疑H0的正確性而拒絕H0,這樣判斷的依據(jù)正是小概率原理。
假定H0是正確的,■-μ■應(yīng)該很小,■-μ■?叟c,很難遇到這種情形,是小概率事件,經(jīng)過一次抽樣,若小概率事件發(fā)生了,可以根據(jù)“小概率事件在一次試驗(yàn)中基本上是不發(fā)生的”為理由,懷疑H0的正確性,而作出拒絕H0的決定,反之,如果小概率事件沒有發(fā)生,就沒有理由拒絕H0,從而接受H0。■-μ■的大小可以用來檢驗(yàn)原假設(shè)是否成立,較小較大是一個相對的概念,大于多少算較大,小于多少算較小,我們應(yīng)該找到一個合理的數(shù)量界限c,當(dāng)■-μ■<c時,接受H0,而■-μ■?叟c,拒絕H0。如果能求出c,那么問題就迎刃而解,接下來問題的關(guān)鍵就是怎樣確定c呢?即然■-μ■?叟c是小概率事件,發(fā)生的可能性非常小,我們將它發(fā)生的概率控制在一個較小的數(shù)α內(nèi),即■-μ■?叟c?燮α,為了確定c,即小概率事件發(fā)生的概率的最大值,令等式右端取等號,■-μ■?叟c=α,又由于當(dāng)H0正確時,U服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,應(yīng)用轉(zhuǎn)化的思想,將一般分布轉(zhuǎn)化為特殊分布,對于給定的α,由標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分位點(diǎn)定義,得c''=uα/2,只要我們將統(tǒng)計(jì)量U的觀察值與c''=uα/2相比較,當(dāng)U<uα/2,則稱■與μ■差異是不顯著的,接受H0,而當(dāng)U?叟uα/2時,就拒絕H0。當(dāng)U的取值落在兩側(cè)陰影區(qū)域,拒絕H0,所以稱它為拒絕域ω=(-∞,-uα/2)∪(uα/2,+∞),最后做出判斷,以上就是我們做假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想。
3兩類錯誤
假設(shè)檢驗(yàn)的過程帶有反證法的意味,提出原假設(shè),在原假設(shè)正確的條件下,經(jīng)過抽樣,如果導(dǎo)致小概率事件發(fā)生,拒絕原假設(shè),這種反證法我們稱為概率的反證法,讓學(xué)生體會它與高數(shù)的反證法有何區(qū)別。小概率事件也有可能發(fā)生,并非絕對不發(fā)生,當(dāng)原假設(shè)正確時,如果小概率事件發(fā)生了,我們錯誤地拒絕原假設(shè),這樣便產(chǎn)生了錯誤的判斷,稱為第一類錯誤,又稱棄真,犯這類錯誤的概率就等于小概率事件發(fā)生的概率,同時還有可能犯一類錯誤,第二類錯誤,也稱取偽.當(dāng)原假設(shè)不成立時,檢驗(yàn)中小概率事件沒發(fā)生,我們會接受原假設(shè),這樣也產(chǎn)生了錯誤。由于抽樣的隨機(jī)性,在進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)時,不論得到什么結(jié)論都可能犯錯誤,當(dāng)然犯兩類錯誤的概率越小越好,但這是不可能的,當(dāng)樣本容量固定,犯兩類錯誤的概率是相互制約的。減小犯一類錯誤的概率,那么犯另一類錯誤的概率就會增大,如果要同時減小,只有增大樣本容量,而在實(shí)踐中,往往做不到。
因此,在做假設(shè)檢驗(yàn)時,我們在這樣的一個原則下進(jìn)行,“在控制犯第一類錯誤的概率不超過指定值α的條件下,盡量使犯第二類錯誤β小”,即取等號時,這一原則是由英國的統(tǒng)計(jì)學(xué)家奈曼-皮爾遜提出的,我們將按這種法則做出的檢驗(yàn)稱為“顯著性檢驗(yàn)”,α稱為顯著性水平或檢驗(yàn)水平,這樣不僅使學(xué)生明確了假設(shè)檢驗(yàn)的基本概念和方法,同時也掌握了假設(shè)檢驗(yàn)的相關(guān)理論。
4結(jié)束語
本文采用啟發(fā)式教學(xué)法,并結(jié)合案例教學(xué)的方式,不僅向?qū)W生介紹了基本原理和方法,還重點(diǎn)闡述了問題背后的統(tǒng)計(jì)思想.最大程度上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,幫助學(xué)生樹立統(tǒng)計(jì)思想,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。
參考文獻(xiàn):
[1]茆詩松.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社,2000.
概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是研究隨機(jī)現(xiàn)象客觀規(guī)律的數(shù)學(xué)學(xué)科,是我國本科教育中一門重要數(shù)學(xué)課程。概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)是實(shí)際應(yīng)用性很強(qiáng)的一門數(shù)學(xué)學(xué)科,它在經(jīng)濟(jì)管理、金融投資、保險精算、企業(yè)管理、投入產(chǎn)出分析、經(jīng)濟(jì)預(yù)測等眾多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。與別的數(shù)學(xué)課程不同的是概率論更強(qiáng)調(diào)直觀和背景知識,如何根據(jù)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)調(diào)整教學(xué)方法,以適應(yīng)學(xué)生基礎(chǔ),培養(yǎng)其能力,并與其后續(xù)課程及專業(yè)應(yīng)用結(jié)合,便成為任課教師面臨的首要任務(wù)。
所謂概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想,就是對概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識和方法的本質(zhì)認(rèn)識,是對其規(guī)律的理性概括和認(rèn)知。要全面提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì),形成創(chuàng)新思維能力,掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,就必須緊緊抓住數(shù)學(xué)思想和方法的教育及培養(yǎng)這一重要環(huán)節(jié)。按照人們認(rèn)識事物的認(rèn)知規(guī)律,由感性認(rèn)識到理性認(rèn)識,由感性的積累到理性的飛躍,才能形成一個完整的認(rèn)知過程,從而在此基礎(chǔ)上開始又一輪的更高程度的認(rèn)知。概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)也是這樣,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決數(shù)學(xué)問題的過程,就是感性認(rèn)識不斷積累的過程。當(dāng)感性認(rèn)識量的積累達(dá)到一定程度時,就會產(chǎn)生理性認(rèn)識質(zhì)的飛躍,從而上升為概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想。在概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)中,我們也要遵守這樣的認(rèn)知規(guī)律,由方法的積累到思想的飛躍,而不能違背科學(xué)的認(rèn)知規(guī)律。
二、概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想在教學(xué)中的滲透過程
1.滲透“方法”,了解“思想”
并不是所有的學(xué)生抽象思維能力都很強(qiáng),大部分學(xué)生的抽象思維能力還有待于訓(xùn)練和提高。因此必須將概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識作為載體,把其思想和方法的教學(xué)逐步滲透到概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識的教學(xué)中。教師要把握好滲透的時機(jī)和滲透的程度,舉一反三循序漸進(jìn)。重視概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)概念、公式、定理、法則的提出過程,知識的形成、發(fā)展過程,解決問題和規(guī)律的概括過程。使學(xué)生在這些過程中展開思維,從而發(fā)展他們的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識,形成獲取、發(fā)展新知識,運(yùn)用新知識解決問題的能力。忽視或壓縮這些過程,一味向?qū)W生灌輸知識的結(jié)論,就必然失去滲透概率數(shù)學(xué)思想、方法的一次次良機(jī)。教師在教學(xué)中應(yīng)把握住這個逐級滲透的原則,重點(diǎn)突出,難點(diǎn)分散,使學(xué)生易于接受。
2.訓(xùn)練“方法”,理解“思想”
概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想的內(nèi)容是豐富多彩的,方法也有難易之別。因此,教師在滲透概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法的過程中,必須遵循循序漸進(jìn)的原則,有重點(diǎn)有步驟地進(jìn)行滲透和教學(xué)。教師要全面熟悉教材的編排體系、知識結(jié)構(gòu)、能力層次、重點(diǎn)難點(diǎn)。認(rèn)真鉆研教學(xué)大綱,吃透教材,努力挖掘教材中進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法滲透的條件和因素。對概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識從思想方法的角度進(jìn)行認(rèn)真分析、系統(tǒng)歸納、科學(xué)概括,形成全面完整的認(rèn)知和梳理。同時要對學(xué)生的認(rèn)知能力、接受能力、知識能力基礎(chǔ)有一個全面而準(zhǔn)確的了解和把握。由易到難、由淺入深、分階段、分層次地進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法的滲透。在整個教學(xué)中,教師分層次地滲透了歸納和演繹的概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法,對學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣就會起到重要作用。
3.掌握“方法”,運(yùn)用“思想”
概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)要經(jīng)過聽講、復(fù)習(xí)、做習(xí)題等才能掌握和鞏固。概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法的形成同樣有一個循序漸進(jìn)的過程。只有經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練才能使學(xué)生真正領(lǐng)會。另外,使學(xué)生形成自覺運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法的意識,必須建立起學(xué)生自我的“概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法系統(tǒng)”,這更需要一個反復(fù)訓(xùn)練、不斷完善的過程。通過多次重復(fù)性的演示,使學(xué)生真正理解、掌握類比的概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法。
4.提煉“方法”,完善“思想”
教學(xué)中要適時恰當(dāng)?shù)貙Ω怕式y(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)方法給予提煉和概括,讓學(xué)生有明確的印象。由于概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法分散在各個不同部分,而同一問題又可以用不同的概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想方法來解決。因此,教師的概括、分析是十分重要的。
三、配合概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想滲透教學(xué)中應(yīng)注意的問題
1.做好與中學(xué)內(nèi)容的有效銜接
由于學(xué)生在中學(xué)時已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了概率統(tǒng)計(jì)的一些內(nèi)容,但是中學(xué)階段介紹的內(nèi)容分散、講解的不夠透徹,但涉及的面較廣,主要內(nèi)容都是離散型隨機(jī)變量。所以,在處理教學(xué)內(nèi)容時,要針對學(xué)生的不同情況及時調(diào)整。例如,講解他們較熟悉的內(nèi)容時,可以多設(shè)置提問,在復(fù)習(xí)內(nèi)容的同時,對已有內(nèi)容加以深化,加深理解,揭示定義定理的本質(zhì)。
2.聯(lián)系實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力
概率統(tǒng)計(jì)所討論和研究的問題與現(xiàn)實(shí)生活有密切的聯(lián)系,在教學(xué)中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)概率統(tǒng)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生努力學(xué)習(xí)。例如,在參數(shù)估計(jì)的教學(xué)過程中,筆者舉了捕魚問題的例子,即如何利用概率統(tǒng)計(jì)的方法估計(jì)湖中魚的數(shù)量,這個問題的提法很籠統(tǒng),教學(xué)中筆者是這樣處理的,啟發(fā)學(xué)生把問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型:設(shè)湖中有 N 條魚,現(xiàn)捕出r 條,作上標(biāo)記后放回湖中。過一段時間后再從湖中捕出s條( s < r),其中有 t ( 0< t
3.加大現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用的力度
多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)介入教育為傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法帶來了深刻的變革。教師不但在課堂要熟練地運(yùn)用多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué),而且還要充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代化的教學(xué)條件,積極探索現(xiàn)代教育技術(shù)的應(yīng)用,優(yōu)化教學(xué)手段,以適應(yīng)新世紀(jì)科技發(fā)展的需要。教師可以利用現(xiàn)代化多媒體技術(shù),將較多的教學(xué)內(nèi)容制作成課件,將教學(xué)過程清楚地展示給學(xué)生,這樣能把更多的精力投入到具體內(nèi)容的分析講解之中,增加與學(xué)生的互動交流,而且通過多媒體教學(xué),可以使抽象的內(nèi)容直觀化、形象化,便于學(xué)生理解和掌握。如在課堂教學(xué)中,向?qū)W生演示連續(xù)密度函數(shù)圖像怎樣隨著它的參數(shù)變化而變化的,如何用統(tǒng)計(jì)軟件(如Excel,SPSS等)計(jì)算二項(xiàng)分布、Poison分布、均勻分布、指數(shù)分布、正態(tài)分析等的概率;如何用統(tǒng)計(jì)軟件繪制統(tǒng)計(jì)圖表、進(jìn)行參數(shù)估計(jì)、假設(shè)檢驗(yàn)等。這些是傳統(tǒng)教學(xué)都很難做到的,而且學(xué)生很感興趣,效果很好。
四、小結(jié)
教學(xué)中那種只重視講授表層知識,而不注重滲透數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué),是不完備的教學(xué)。它不利于學(xué)生對所學(xué)知識的真正理解和掌握,使學(xué)生的知識水平能力水平難以提高;反之,如果單純強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)思想和方法,而忽略數(shù)學(xué)知識的教學(xué),就會使教學(xué)流于形式,成為無源之水,無本之木,學(xué)生也難以領(lǐng)略深層知識的真諦。因此概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)思想的教學(xué)應(yīng)與整個數(shù)學(xué)知識的講授融為一體,教師要正確處理知識和能力的關(guān)系,精心組織課堂教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用。
總之,在概率論統(tǒng)計(jì)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力、學(xué)習(xí)方法、邏輯思維能力、創(chuàng)造能力和社會活動能力是該學(xué)科教學(xué)的最高目標(biāo),也是時展對概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)提出的要求。我們應(yīng)根據(jù)時代的需要,大力推進(jìn)概率統(tǒng)計(jì)教材、教法的改革。教師必須轉(zhuǎn)變教育觀念,練好教學(xué)基本功,把概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)現(xiàn)代化,國際化。堅(jiān)持不懈地照著一個目標(biāo)邁進(jìn),就一定能夠?qū)崿F(xiàn)教育教學(xué)的改革和創(chuàng)新,就一定能夠完成素質(zhì)教育的光榮任務(wù)。
參考文獻(xiàn):
[1] 廖東.試論多媒體在概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2010,12:148.
但是我比較不幸,我學(xué)的是統(tǒng)計(jì)學(xué)而不是會計(jì)學(xué)。一開始填志愿的時候,父母也是希望我進(jìn)會計(jì)學(xué)專業(yè)的,奈何會計(jì)學(xué)專業(yè)分?jǐn)?shù)太高(這個專業(yè)在某些省份的投檔線甚至?xí)^一本線100分),所以為了保險起見,我就填了所有名字帶“計(jì)”的專業(yè),要不是格子有限,我可能連“計(jì)算機(jī)”也填上了。結(jié)果,誤打誤撞地,我被統(tǒng)計(jì)學(xué)這個“高逼格”的專業(yè)錄取了。
由于立信是一所商科學(xué)校,所以我們除了要學(xué)理科的基礎(chǔ)課程和統(tǒng)計(jì)學(xué)的專業(yè)課程,還要學(xué)宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、貨幣金融學(xué)等有關(guān)經(jīng)濟(jì)和金融方面的課程。我們的基礎(chǔ)課程比會計(jì)學(xué)專業(yè)的要難一些,他們學(xué)微積分,我們學(xué)高數(shù)。按理說,會計(jì)學(xué)專業(yè)的錄取分?jǐn)?shù)高,生源好,而統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生大多是被調(diào)劑進(jìn)來的,二者的數(shù)學(xué)水平肯定差別很大。但是,因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)只招收理科生,大家也知道,如果數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不學(xué)好的話,未來幾年會很難混下去,所以像高數(shù)、線性代數(shù)和概率論之類的課程,我們專業(yè)反而很少有人會掛科。
在校四年,相比于會計(jì)學(xué)專業(yè)的“養(yǎng)老院-瘋?cè)嗽骸蹦J剑y(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的學(xué)生基本處于崩潰的狀態(tài)。通常情況下,別的專業(yè)(會財學(xué)院屬文科)的學(xué)生只要上課聽講、回去想想就好了,統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的孩子課業(yè)負(fù)擔(dān)比較重,而且得長期處在一個和高數(shù)打交道的環(huán)境里。我們一周下來可能連續(xù)三天都有高數(shù)課,一周要交一次作業(yè),每次做作業(yè)都能花掉兩天的時間,這解決了我們周末不知道去哪里玩和玩什么的問題――因?yàn)楦緵]時間。當(dāng)然,你也可以抄,就是抄起來要很久,精神上還會受到作業(yè)本上的校訓(xùn)的折磨,而且期末考試的時候會比較痛苦,一方面不知道題目要怎么解,另一方面,試卷上也印有校訓(xùn)……
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)建模;高等數(shù)學(xué);教學(xué)研究
一、引言
建模思想使高等數(shù)學(xué)教育的基礎(chǔ)與本質(zhì)。從目前情況來看,將數(shù)學(xué)建模思想融入高等教學(xué)中的趨勢越來越明顯。但是在實(shí)際的教學(xué)過程中,大部分高校的數(shù)學(xué)教育仍處在傳統(tǒng)的理論知識簡單傳授階段。其教學(xué)成果與社會實(shí)踐還是有脫節(jié)的現(xiàn)象存在,難以讓學(xué)生學(xué)以致用,感受到應(yīng)用數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的魅力,這種教學(xué)方式需要亟待改善。
二、高等數(shù)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
高等數(shù)學(xué)是現(xiàn)在大學(xué)數(shù)學(xué)教育中的基礎(chǔ)課程,也是一門必修的課程。他能為其他理工科專業(yè)的學(xué)生提供很多種解題方式與解題思路,是很多專業(yè),如自動化工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)、電氣化等必不可少的基礎(chǔ)課程。同時,現(xiàn)實(shí)生活中也有很多方面都涉及高數(shù)的運(yùn)算,如,銀行理財基金的使用問題、彩票的概率計(jì)算問題等,從這些方面都可以看出人們不能僅僅把高數(shù)看成是一門學(xué)科而已,它還與日常生活各個方面有重要的聯(lián)系。但現(xiàn)在很多學(xué)校仍以應(yīng)試教育為主,采取填鴨式教學(xué)方式,加上高數(shù)的教材并沒有與時俱進(jìn),將其與生活的關(guān)系融入教材內(nèi),使學(xué)生無法意識到高數(shù)的重要性以及高數(shù)在日常生活中的魅力,因此產(chǎn)生排斥甚至對抗的心理,只是在臨考前突擊而已。因此,對高數(shù)進(jìn)行教學(xué)改革是十分有必要的,而且怎么改,怎么讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)高數(shù)的魅力,并積極主動學(xué)習(xí)高數(shù)也是作為教師所面臨的一個重大問題。[1]
三、將數(shù)學(xué)建模思想融入高等數(shù)學(xué)的重要性
第一,能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)高數(shù)的興趣。建模思想實(shí)際上是使用數(shù)學(xué)語言來對生活中的實(shí)際現(xiàn)象進(jìn)行描述的過程。把建模思想應(yīng)用到高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中,能夠讓學(xué)生們在日常生活中理解數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用狀況與解決日常生活問題的方便性,讓學(xué)生們了解到高數(shù)并不只是一門課程,而是整個日常生活的基礎(chǔ)。例如,在講解微分方程時,可以引入一些歷史上的一些著名問題,如以Vanmeegren偽造名畫案為代表的贗品鑒定問題、預(yù)報人口增長的Malthus模型與Logistic模型等。[2]這樣,才能激發(fā)出學(xué)生對高等數(shù)學(xué)的興趣,并積極投入高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中來。第二,能夠提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì)。社會的高速發(fā)展不斷要求學(xué)生向更全面、更高素質(zhì)的方向發(fā)展。這就要求學(xué)生不僅要懂得專業(yè)知識,還要能夠?qū)I(yè)知識運(yùn)用到實(shí)際生活中,擁有解決問題的頭腦和實(shí)際操作的技能。這些其實(shí)都可以通過建模思想在高等數(shù)學(xué)課堂中實(shí)現(xiàn)。高等數(shù)學(xué)的包容性、邏輯性都很強(qiáng)。將建模思想融入高等數(shù)學(xué)的教學(xué)中,既能提高學(xué)生的數(shù)學(xué)素質(zhì),還能鍛煉學(xué)生綜合分析問題,解決問題的能力。通過理論與生活實(shí)踐相結(jié)合,達(dá)到社會發(fā)展的要求,提高自身的社會競爭力。[3]第三,能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力?!叭f眾創(chuàng)新”不僅僅是一個口號,而應(yīng)該是現(xiàn)代大學(xué)生應(yīng)該具備的一種能力。將數(shù)學(xué)建模思想融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)中,能讓大學(xué)生從實(shí)際生活出發(fā),多方位、多角度考慮問題,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生的潛力是可以在多次的建模活動中挖掘出來的。因此教師應(yīng)多組織建?;顒?,讓學(xué)生從實(shí)際生活中組建材料,不斷創(chuàng)新思維,找到解決問題的方式與方法。
四、將建模思想融入高等數(shù)學(xué)的實(shí)踐方法
第一,轉(zhuǎn)變教學(xué)理念。改變傳統(tǒng)教學(xué)思想與教育方式,提高學(xué)生建模的積極性,增強(qiáng)學(xué)生對建模方式的認(rèn)同。教師不能只是單一的講解理論知識,還需要引導(dǎo)學(xué)生親自體驗(yàn),從互動的教學(xué)過程中,理解建模思想的重要性。第二,在生活問題中應(yīng)用建模思想。其實(shí),很多日常生活中的很多例子,都是可以解決課堂上的問題的。數(shù)學(xué)是來源于生活的。作為教師,應(yīng)該主動引領(lǐng)學(xué)生參與實(shí)踐活動,將課本的知識盡量與日常問題聯(lián)系到一起,發(fā)動學(xué)生主動用建模思想解決問題,提高創(chuàng)新能力,從不同的角度,以不同的方式提高解決問題的能力。例如,學(xué)校要組織元旦晚會,需要學(xué)生去采購必需品。超市有多種打折的方式,這時候教師就可以引導(dǎo)學(xué)生使用建模思想,要求去學(xué)生以模型來分析各種打折方式的優(yōu)缺點(diǎn),并選擇最優(yōu)惠的方式買到最優(yōu)質(zhì)的晚會用品。這樣學(xué)生才會發(fā)現(xiàn)建模的樂趣,并了解如何在生活案例中應(yīng)用建模思想。第三,不斷鞏固和提高建模應(yīng)用。數(shù)學(xué)建模思想融入生活實(shí)踐不是一蹴而就的,而是一個不斷實(shí)踐、循序漸進(jìn)的過程。人們也不能為了應(yīng)用建模思想而將日常生活生拉硬套。教師也應(yīng)該盡可能多地搜集生活中的案例,將建模思想與生活實(shí)踐更靈活地聯(lián)系在一起。不斷地由淺入深,將建模思想牢牢地印在學(xué)生的腦海中。并根據(jù)每個學(xué)生的獨(dú)特性,不斷開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力和發(fā)散思維能力,提高邏輯思維能力和空間想象力,在實(shí)踐中鞏固深化建模思想。五、結(jié)束語綜上所述,將建模思想融入高等數(shù)學(xué)教學(xué)中,能顯著提高課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生解決問題的能力,因此教師應(yīng)從整體上把握高數(shù)的教學(xué)體系,讓學(xué)生逐步建立建模思維,不斷深化和鞏固用建模思想解決問題的能力。只有這樣,融入數(shù)學(xué)建模思想的高等數(shù)學(xué)的教學(xué)效果才會起到應(yīng)有的作用。
參考文獻(xiàn):
[1]董朝麗.獨(dú)立學(xué)院高等數(shù)學(xué)教學(xué)改革路徑——將數(shù)學(xué)建模思想滲透到高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究,2016.
[2]國忠金,尹遜汝,李淑珍.數(shù)學(xué)建模思想在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)中的滲透與應(yīng)用[J].泰山學(xué)院學(xué)報,2014.
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