问题驱动下的工科概率论与数理统计教学研究

摘 要：针对目前概率论与数理统计教学所面临的问题，提倡以运用问题驱动方法对概率统计课程进行教学，使同学们能更好地融入教学中，通过“问题链”引导学生逐渐认识所学知识的本质与中心思想，引导学生进行思考，提出和实际相联系的具体问题并做出结论，从而推动学生进行课堂学习，提高和强化教学的互动效应，从而提高教学质量。

关键词：概率论与数理统计；问题驱动；教学方法

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2014）06-0217-02

引言

概率论与数理统计是一门实践应用性很强的数学基础课程，它在经济管理、金融投资、保险精算、企业管理、经济预测等众多经济领域都有着广泛的应用。鉴于这门课程的特点，传统的教学方法注重理论的推导及简单应用，不能很好地将概率统计的知识应用于实际的问题中，使得应用性很强的一门课程与实际存在一定的距离。如何进行教学改革，提高教学质量，使学生更好地掌握处理随机现象的基本理论和方法，培养他们解决具体实际问题的能力，是教师的首要任务。近些年来，有许多学者对概率统计的教学模式及方法进行了研究[1-6]，本文根据笔者的教学实践和经验，认为应该从问题驱动的教学方法入手。

一、目前存在的问题分析

目前概率论与数理统计教学存在很多问题，以下两方面较为突出：

（一）大学生学习习惯与学习愿望的矛盾

由于我国教育制度的原因，所面对的学生基本上均是应试教育培养而来。多年的教学实践过程中发现，学生独立思考能力差，依赖老师已经成为习惯。他们仍然延续高中时对老师的评判標准，即注重老师所讲内容能否使其在考试中获得高分。但是，值得乐观的是，现在的大学生是伴着信息技术成长起来的，具有思维活跃、具有广泛的兴趣爱好，渴望学习新事物，渴望跟老师学到更具有实用价值的知识，这便成了当代大学生的优势和特点。

（二）教学知识点增加与学时少之间的矛盾

近些年来，我校提出了大类培养的“精英教育”的教学理念，同时对概率论与数理统计课程有了更高的要求，内容和学时上也有了较大的改变，目前的教学内容是：随机事件及其概率，随机变量及其分布，多维随机变量及其分布，随机变量的数字特征，大数定律和中心极限定理，数理统计的基本概念，点估计，假设检验，方差分析与回归分析和随机过程简介。由于教学内容上的很大变化，而增加的64课时是微不足道的，这就给授课老师出了难题。

这门课程的教学，如果授课老师只是简单地讲授教学内容，将会不可避免地使学生不懂概率论与数理统计等知识的真谛，弄不清课程的精髓，无法理解其抽象的概念，更搞不懂它的推理过程，学生就会对这门课程失去了兴趣。

因为概率论与数理统计采用的是120多人大课堂教学，所以还不能完全放弃传统的教学方法。但课时相对较少，在一定程度上限定了教学方式，这就需要我们在传统教学的基础上寻找新的教学方式，从而提高教学效率。老师如果想吸引学生的眼球，就必须精心准备教学内容。这就需要授课教师依据概念的重点、难点、疑点，设计一系列“问题链”式的问题，用“问题链”驱动课堂教学。问题驱动的课堂教学主要目的是使学生积极融入课堂教学中去，通过“问题链”逐渐引导学生，使其认识到所学内容的本质和核心思想。这样的教学模式有助于推动学生课堂学习，从而加强了课堂教学中授课教师和学生们互动，使教学活动收到了非常好的效果。设计问题应围绕需要学生理解和接受新概念的关键点及学生学习新知识的兴奋点，从而达到促发学生思考，引导学生提出问题，最终达到自然吸收并理解结论的这一目标。

二、问题驱动下的教学模式

（一）引导学生思索问题

我国教育改革的重点是由接受教育转型到创新教育，将教学转变成“知识教育为基础保障，培养学生创新能力为最终目标”的教学模式。这种教学模式就要求学生应是积极主动去学习，而不应该是被动地去学习。只有学生对学概率统计有兴趣、能主动地学习它，那么这才是学好这门课程的基本保证。那如何才能让学生在课堂中占居主要地位呢？最奏效的方法就是让学生在课堂教学中不断地提出问题，积极地探究问题。

那怎样引导学生思考问题就应遵循以下几条原则：

1.突破心理，不怕犯错误

最初，学生还是会不积极思考问题，也不知该怎么解决问题，甚至还害怕出错。问题驱动进行课堂教学的优点是能使学生突破怕出错的心理芥蒂，让他们意识课堂上没有思考是学不好概率统计的。举个实际教学中的例子：

比如，学习了随机事件的相容性、独立性和相关性之后，会知道：①事件A和B互不相容？圳AB=φ；②事件A和B相互独立？圳P（AB）=P（A）P（B）；③事件A和B不相关？圳相关系数P=0。这时就会出现：“两个事件互不相容与相互独立是否有一定关系呢？互不相容就一定相互独立吗？相互独立就一定能保证不相关吗？”等问题，我先让学生想，这时，学生就会认为：“如果两个事件互不相容，那么两个事件一定相互独立”。我就会追问：那这个判断正确吗？

引导到这里，我将会给学生列举一下例子：

设事件A和B是两个概率不为零的不相容事件，则有P（AB）=P（φ）=00，故事件A和B不相容。

这样学生明白了两个事件不相容不一定是独立的，同时在一定条件的独立情况下确是相容的。虽然学生想错了，但是可以让他们从错误的判断中获知什么是正确的，加深了他们的对知识的认知。

接下来学生会问：“两个事件如果相互独立就一定不相关”是否也不对呢？为了回答这个问题，我也是会再给出相关的例子。设（ζ，η）的密度函数是正态分布N（a1，a2，σ1，σ2，P），可以容易计算出相关系数p=0，而且随机变量ζ，η是独立的。这就说明了对于正态分布而言，ζ，η相互独立？圳ζ，η不相关。而对于更一般的情形下并不能从不相关性推出独立性，但相互独立并且相关系数存在时一定是不相关的。

2.引导学生，实现思维的创新

当学生对于事件的相容性、独立性、相关性之间的关系有了初步的了解后，有的学生便会想在通常情况下三者之间的关系到底是什么样呢？这种创新思考意识是值得我们授课教师去肯定和鼓励的，也是我们需要去引导的。

（二）引导学生提出问题

课堂教学中随着学生思索就必然产生一系列的相关问题。“提出问题”是让学生融入教学中最有效的方法，能非常好地训练学生勤学好问的品质。老师通过提出具有启发性的问题，利用学生刨根问底的好奇心，使学生摆脱不会提问题或不知道提出怎样问题的障碍，引导学生自己提问题，从而使学生知道如何提出問题。通过这种教学模式，帮助学生养成提问题的习惯，培养学生的创新精神和创新能力。近些年来，笔者在船海学院和文管学院的教学中使用过这种方法，文管学院的学生反映出很好的效果。这个专业学生的数学基础相对弱点儿，因此这种教学模式就解决了他们学习概率论抽象概念这一困难。

（三）引导学生自主得出结论

引导学生做结论，实际不是要求学生找到数学某领域的未知结论，而是让他们真正掌握新的知识点，让他们学到老师想要教的一个数学概念。例如，对学生来说，“概率的统计”的定义接受起来总是很困难，这一直是学生学习的难点。怎样克服这个教学难点，“问题引导，让学生自己获得结论，是使学生理解这一抽象的概念”最有效的方法。

例如，在讲解抽象时，我们可以穿插进一些经典的问题：问题一：有可能出现频率稳定性吗？关于这个问题可以举一些具体有说服的案例，像德·摩根（DeMorgan和Pearson）等人对投掷硬币做过大量的试验，试验结果是正面出现的频率稳定在0.5左右。问题二：能不能观察并统计出婴儿的出生情况？对此问题也可以列举一些有说服的案例，如众多学者通过实验发现男婴出生的频率稳定在0.513左右。18C法国数学家拉普拉斯（Laplace）研究了伦敦、柏林、彼得堡和整个法国的广大人口的资料，计算出这地区的男婴出生频率大概是22/43。这些问题的结论都是学生通过解答自己获得的，所以，当把“概率的统计”的定义给学生讲解时，他们就不会认为这个概念难以理解了，不再觉得概念过于抽象了。

综上所述如何解决课程学时相对较少这一难题，保证并提升教学质量，开拓学生的知识面，增强学生自己解决实际问题的能力，这便成了授课教师追求的目标。引入问题驱动教学法是一个非常有用的途径，会引领学生到一个形象的教学环境中去，使问题思考和基础知识变得有的放矢。问题驱动下的概率统计课程的教学新模式是迎合教学改革的大趋势，符合人才培养模式变革的要求，将会为高等教育的成功转型贡献一分力量。

参考文献：

[1]刘国庆，王勇.改革课堂教学方法，探索概率统计教学的最佳模式[J].大学数学，2003，19（3）：27-29.

[2]孙福杰，王亚玲.谈概率统计的启发式教学[J].长春大学学报，2006，16（6）：142-144.

[3]凌旭东，陈香，吴晖琴，樊帆.概率统计课程教学方法的探索与思考[J].科技信息，2011（35）：280.

[4]丁吉超，杨文强.本科“概率统计”教学课程改革应注意的几个问题[J].高等教育研究学报，2007（3）：99-100.

[5]陈文英，陈晓春.情景教学法在概率统计课程中的应用[J].教育探索，2009（4）：44-45.

[6]彭君.概率统计教学改革探讨[J].数学理论与应用，2011，31（3）：103-105.