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二、巧借实例自然引入新概念
着重培养学生的数学应用意识,教师在教学中的示范作用很重要。概率统计课程的概念是教学的难点,教师上课如果直接写出来,则学生会感到很突兀,很抽象且难于接受。一个教学经验丰富的教师应当重视概念引入的教学设计,从学生的认知规律出发,先使学生对概念形成感性认识,揭示概念产生的实际背景和基础,了解概念形成的必要性和合理性。例如极大似然估计的概念教学,一般引入的第一个例子是有个同学和一个猎人去打猎,一只野兔从前方经过,只听一声枪响,野兔就倒下了,这发命中目标的子弹是谁打的?同学们一定会推断是猎人,你们会说猎人命中目标的概率比同学的大,这个例子说明了你们形成了极大似然估计的初步思想。极大似然估计的思想是在已经得到实验结果的情况下,应该寻找使这个结果出现的可能性最大的那个θ作为θ的估计θ∧。极大似然估计法首先由德国数学家高斯于1821年提出,英国统计学家费歇于1922年重新发现并作了进一步研究。第二个例子是两个射手打靶,甲的命中率为0.9,乙的命中率为0.4,现靶面显示10中6,且是一个人所为,请问是谁打的?一开始学生中会形成不同意见,有的说是甲,有的说是乙,有的不知如何判断。表面看,甲的命中率高,如果说是甲好像低估了甲的水平,乙的命中率低,如果说是乙又高估了乙的水平,但现在要作一个合理推断,我们建立一个统计模型:有一个总体为两点分布,参数为P(0.9或0.4侍定),现有样本X1,X2,…,Xn(n=10),其中有6个观察值为1,4个为0,设事件A={10枪6中靶心}若是甲所射,则A发生的概率为P1(A)=C610(0.8)6(0.2)4=0.088,若是乙所射,则A发生的概率为P2(A)=C610(0.8)6(0.5)4=0.21,显然,P1(A)<P2(A),故可认为乙所射的可能性较大。从这两个实例中教师再引出极大似然估计的原理:在已经得到试验结果的情况下,我们应该寻找使这个结果出现的可能性最大的那个θ作为真θ的估计,显得水到渠成。
三、合理假设形成模型意识
概率统计学科本来就是为了解决实际问题而产生的,它的起源是对赌博问题的研究。要培养学生的应用意识更应加强模型意识。数学模型是指应用数学的方法和语言符号对现实事物进行数学的假设和合理简化,可以理解为现实事物在数学世界的抽象存在,也是人们对实际问题的原型进行的数学抽象,它的目的是便于应用适当的数学工具得到对问题的量化研究。在概率统计教学中建立的数学模型应当选择问题的主要要素,模型相对比较简单并且易于教学推理和分析。
四、循序渐进培养应用能力
数学应用能力是一种综合能力,应循序渐进,慢慢培养。在现实中我们要注意:(1)概率是指某件事情发生的可能性大小。例如在天气预报中会提到晴天与雨天,预报明天下雨,只是说雨天可能性很大,这种概率不可能超过百分之百。(2)有些概率是可以估计的。比如掷骰子,你得5点的概率应该是六分之一,但掷骰子的结果还只可能是六个数目之一。这个已知的规律就反映了规律性,而得到哪个结果则反映了随机性。(3)应当在大量重复试验中出现的频率来估计生活中随机事件出现的概率。(4)多学习一些统计软件,充分利用一些直接的或间接的数据来源。
概率论以及数学统计这门课程具有较强的实践性,因此,在教学课程上,教师需要在教学的基本内容中加入更多的实例教学,帮助学生理解这门学科的基本知识点,加深学生对基本理论的记忆。例如:在讲概率学中最基本的加法公式时,加入数学建模的基本思想,利用俗语“三个臭皮匠”的相关内容作为教学实例。俗语中有三个臭皮匠的想法能够比的上一个诸葛亮,意思就是说多个人共同合作的效果比较大,可以将这种实际中的问题引入到数学概率论的教学中,从科学的概率论中证明这种想法是否正确。首先需要根据具体的问题建立相应的数学模型,想要证明三个臭皮匠能否胜过诸葛亮,这个问题主要是讨论多个人与一个人在解决问题的能力上是否存在较大的差别,在概率论中计算解决问题的概率。用c表示问题中诸葛亮解决问题的能力,ai表示其中(ii=1,2,3)个臭皮匠解决问题的能力,每一个臭皮匠单独解决问题存在的概率是P(a1)=0.45,P(a2)=0.6,P(a3)=0.45,诸葛亮解决问题存在的概率是P(c)=0.9,事件b表示顺利解决问题,那么诸葛亮顺利解决问题的概率P(b)=P(c)=0.9,三个臭皮匠能够顺利解决问题的概率是P(b)=P(a1)+P(a2)+P(a3)。按照概率论中的基本加法公式得P(b)=P(a1+a2+a3)=P(a1)+P(a2)+P(a3)-P(a1a2)-P(a2a3)-P(a1a3)+P(a1a2a3)解得P(b)=0.901。因此,得出结论三个臭皮匠顺利解决问题存在的准确概率大于90%,这种概率大于诸葛亮独自顺利解决问题的概率,提出的问题被证实。在解决这一问题过程中,大部分学生都能够在数学建模找到学习的乐趣,在轻松的课堂氛围中学到了基本的概率学知识。这种教学方式更贴近学生的生活,有效的提高了学生学习概率论以及数学统计这一课程的兴趣,培养学生积极主动的学习。
2.课设数学教学的实验课
一般情况下,数学的实验课程都需要结合数学建模的基本思想,将各种数学软件作为教学的平台,模拟相应的实验环境。随着科学技术的不断发展,计算机软件应用到教学中已经越来越普遍,一般概率论以及数学统计中的计算都可以利用先进的计算机软件进行计算。教学中经常使用的教学软件有SPSS以及MABTE等,对于一些数据量非常大的教学案例,比如数据模拟技术等问题,都能够利用各种软件进行准确的处理。在数学实验的教学课程中,学生能够真实的体会到数学建模的整个过程,提高学生的实际应用能力,促进学生自发的主动探索概率论以及数学统计的相关知识内容。通过专业软件的学习和应用,增强学生实际动手以及解决问题的能力。
3.利用新的教学方法
传统数学说教式的教学方法并不能取得较高的教学效果,这种传统的教学也已经无法满足现代教学的基本要求。在概率论以及数学统计的教学中融入数学建模的基本思想并采用新的教学方法,能够有效的提高课堂教学效果。将讲述教学与课堂讨论相互结合,在讲述基本概念时穿插各种讨论的环节,能够激发学生主动思考。启发式教学法,通过已经掌握的知识对新的知识内容进行启发,引导学生发现问题解决问题,自觉探索新的知识。案例教学法,实践教学证明,这也是在概率论中融入数学建模基本思想最有效的教学方法。在学习新的知识概念时,首先引入适当的教学案例,并且,案例的选择要新颖具有针对性,从浅到深,教学的内容从具体到抽象,对学生起到良好的启发作用。学生在学习的过程中改变了以往被动学习的状态,开始主动探索,案例的教学贴近学生的生活学生更容易接受。这种教学方法加深了学生对概率论相关知识的理解,发散思维,并利用概率论以及数学统计的基本内容解决现实中的实际问题,激发了学生的学习兴趣,同时提高了学生解决实际问题的综合能力。在运用各种新的教学方法时,应该更加注重学生的参与性,只有参与到教学活动中,才能够真正理解知识的内涵。
4.有效的学习方式
对于概率论以及数学统计的相关内容在教学的过程中不能只是照本宣科,而数学建模的基本思想并没有固定不变的模式,需要多种技能的相互结合,综合利用。在实际的教学中,教师不应该一味的参照课本的内容进行教学,而是引导学生学会走出课本自主解决现实中的各种问题,鼓励学生查阅相关的资料背景,提高学生自主学习的能力。在教学前,教师首先补充一些启发式的数学知识,传授教学中新的观念以及新的学习方法,拓展学生的知识面。在进行课后的习题练习时,教师需要适当的引入一部分条件并不充分的问题,改变以往课后训练的模式,注重培养学生自己动手,自己思考,在得到基本数据后,建立数学模型的能力。还可以在教学中加入专题讨论的内容,鼓励学生能够勇敢的表达自己的想法和见解,促进学生之间的讨论和交流。改变以往教师传授知识,学生被动接受的学习方式,学会自主学习,自主探究,勇于提出自己的看法并通过理论知识的学习验证自己的想法。有效的学习方式能够调动学生学习的积极性,加深对知识的理解。
5.将数学建模的基本思想融入课后习题中
课后作业的练习是巩固课堂所学知识的重要环节,也是教学内容中不可忽视的过程。概率论统计课程内容具有较强的实用性,针对这一特点,在教学中组织学生更多的参与各种社会实践活动,重在实际应用所学的知识。对于课后习题的布置,可以将数学建模的思想融入其中,并让这种思想真正的解决现实中的各种问题,在实践中学会应用,不仅能够巩固课堂学到的理论知识,还能够提高学生的实践能力。例如:课后的习题可以布置为测量男女同学的身高,并用概率统计学的相关知识分析身高存在的各种差异,或者是分析中午不同时间段食堂的拥挤程度,根据实际情况提出解决方案,或者是分析某种水果具体的销售情况与季节变化存在的内在关系等。在解决课后习题时,学生可以进行分组,利用团队的合作共同完成作业的任务,通过实践活动完成训练。在学生完成作业的过程中,不仅领会到了数学建模的基本思想,还能够将概率统计的相关知识应用到实际的问题中,并通过科学的统计和分析解决实际问题,培养了学生自主探究以及实际操作的综合能力。
二、结合专业,注重案例教学
在地质类专业中,很多实际问题都直接用到了《概率论与数理统计》中的内容,比如:区间估计、假设检验、参数估计等,都是在地质类专业教学中常用的数理统计方法。那么,我们在《概率论与数理统计》的课堂教学中就可以有的放矢地将地质类学科中的案例与数理统计中的这些方法相结合,把地质学中的实际问题当作例子在《概率论与数理统计》课堂中进行讲解,地质类专业的案例在很多时候就是在具备专业背景下的统计学的应用,用这类问题来替换课本上枯燥的数学例子,一方面可以增强课堂的趣味性,提高学生的学习兴趣和积极性,另一方面也为将来学生在专业课中使用概率论与数理统计知识打下基础,帮助学生顺利地完成从基础课到专业课的自然过渡。
中图分类号:G642 文献标识码:A
0 引言
概率论与数理统计是研究随机现象的数量规律的一门数学学科,该课程作为现代数学的重要分支,在自然科学、社会科学和工程技术的各个领域都被广泛地应用,它已成为各类专业大学生的数学必修课之一。
由于概率论的研究对象与一般数学学科不同,因而处理问题的方法也不一样。它除了具有其它数学学科的理论的抽象性和逻辑的严密性外,还具有自己独特的思维方式和计算技巧。它在解决问题时更注重概念与思路,因此学生在学习这门课程时,特别是在前期的学习过程中常常感到困难,不易掌握它的规律。根据这一现象,教师在教学中应采取一些措施,进行一些针对性的处理,以帮助学生克服困难,逐步懂得运用概率论的特点,掌握其规律性。
下面对这门课程的教学中的几个问题进行一些探讨。
1 随机事件的关系及运算
随机事件是概率论与数理统计这门课程的最基本的概念之一。了解事件的关系及运算,把复杂的事件分解成若干个简单事件的和或积,从而利用概率的基本公式计算随机事件的概率,是学生应该掌握的基本方法,也是第一章的重点和难点。
在讲授事件的关系和运算时,可以结合集合的关系及运算,并用文氏图加以说明。例如,列出如下的对照表(表1,表2),就能使问题清楚、直观,便于学生理解和掌握。
同时,在讲课中,应特别注意强调其概率意义的描述,避免学生走入只会从集合的角度理解问题的误区。
2 几个基本概念之间的关系
在课程的第二章引进了随机变量及其分布的概念, 这一部分的特点之一是:基本概念很多,描述这些基本概念之间的关系的定理和公式也很多。因此学生容易将一些概念混淆,搞不清它们之间的关系,记不住相应的公式。针对这些问题,在讲完一部分相关的内容以后,可以进行一次小结,将相关的概念以及它们之间的关系进行梳理。例如,可以用图形来表示各个概念之间的关系,并在图中标出所用的公式。这样做可使各个概念更清楚、直观、容易记忆。
3 随机变量的数字特征
随机变量的数字特征是用来描述随机变量分布特征的某些数字。其中有数学期望、方差、标准差、原点矩、中心矩、协方差、相关系数等。由于随机变量分为离散型和连续型两类,它们的各种数字特征的计算公式也不相同。在讲授这一部分时可以将离散型和连续型的情形加以对照,这样既能使学生加深对概念的理解,又容易记住公式。例如,在讲授一维随机变量的数字特征时,可以列出下列对照表(表3)。
从表中3可以看出,离散随机变量与连续随机变量的同一数字特征的计算公式的不同之处仅仅在于一个是求级数,另一个是求积分。将离散求和换成连续求和,就可以由离散随机变量的数字特征的公式得到连续随机变量的相应公式。
本章的另一个难点是求各种数字特征的公式太多,学生容易混淆,难以记住。例如对于二维离散随机变量来说,就有数学期望、方差、标准差、各阶原点矩、各阶中心矩、协方差、相关系数等的计算公式。对于连续随机变量也有这些相应的公式。要区分、记住这么多公式是比较困难的。针对这一问题,在讲完相关的内容后,可以将上述所有公式的记忆归结到两个公式:离散型和连续型随机变量4 结束语
概率论与数理统计这门课程的难点主要集中在概率论的部分,教师在教学中应根据每一处难点的具体情况,采取切合实际的、具体的方法来解决问题,帮助学生克服困难。这样才能使学生真正理解和掌握该课程的基本概念、基本理论和基本方法。
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标准,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问题。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.
0.引言
概率论与数理统计已经作为一门基础学科,为很多专业课的学习奠定了基础。如西方经济学等等。数学建模就是通过数学知识解决实际问题。将数学建模思想融入到概率论与数理统计课程的教学中,一方面能激励学生学习概率论与数理统计这门课的兴趣,另一方面能更好的联系实际,解决实际问题。对于民办院校来说,这样大大提高了我们的教学水平,增强了的学生的学习能力和竞争能力,为民办院校的长远发展做出了贡献。
1.将数学建模思想融入概率论与数理统计课程教学
1.1课前导入时引入数学建模思想
概率论与数理统计比高等数学、线性代数的难度更深一些,对于学生来说更难以接受,在每一节课前采用启发式,由浅入深,由直观到抽象,使学生真正掌握概率论与数理统计的概念,以便提高学生学习的乐趣。
1.2讲授过程中引入数学建模思想
讲授虽然是主要的教学方式,也可以采用讨论式,适当对一些问题进行讨论,这样可以活跃课堂气氛,激活学生思维,使授课效果更好。
1.3课后作业中引入数学建模思想
布置课外作业为了考察学生对课堂内容的掌握程度,对问题有更深刻的理解,只有把数学方法应用到实践中去,解决几个实际问题,才能达到理解、巩固和提高的效果。
2.将数学建模思想融入概率论与数理统计课程教学的意义
2.1激发学生学习概率论与数理统计的兴趣
现在在学生中存在着这样一个普遍的问题,大多数学生认为学习数学没有任何用处,而且特别枯燥。特别是更抽象的概率论与数理统计,我校目前为止只有信息与工程学院、商学院与国际经济学院开设了概率论与数理统计,而且学时比较少,学生普遍认为学习这门课没有多大的意义,通过数学建模思想的融入,让学生自己去体会他的重要性,激发了学生学习概率论与数理统计的兴趣。
2.2通过数学理论知识解决实际问题
问题一:目前我校有1万多名学生,每天傍晚打开水的人较多,开水房经常出现排长队的现象,应增加多少个水龙头才能解决这种现象?问题二:每天中午吃饭的人较多,饭厅经常出现排队的现象,应增加多少个卖饭窗口才能解决这种现象?以上两个问题大多数学校都存在这种现状,到底如何解决呢,通过将数学建模思想融入概率论与数理统计,就可以解决类似这些问题。
2.3为参加全国大学生数学建模竞赛做准备
在平时的课程中使学生对数学建模有了初步的认识,为每年一次的全国大学生数学建模竞赛做好准备工作,使学生更好的将数学知识应用于实际问题中。去年我校首次参加了全国大学生数学建模竞赛,对于首次参加竞赛的民办院校来说,我们取得了优异的成绩,通过参加全国大学生数学建模竞赛,所有指导老师以及参赛学生受益匪浅,有的人这样来形容自己的感受:一次参赛,终身受益。今年计划继续参赛,并且加大力度,尽量使全校各二级学院的学生都能参与到这项竞赛中来,通过平时课程中引入数学建模思想,为今年的参赛取得更优异的成绩增加筹码。
2.4为毕业论文、毕业设计做好铺垫
将数学建模思想融入概率论与数理统计课程教学,通过课前、课中、课后三部分的引入,已经使学生能解决简单的实际问题,给出自己的解答过程,而数学建模的答卷不是普通意义上的考试,而是以论文的形式阐述自己的观点和解答过程。某种意义上说一份数学建模答卷就是一份毕业论文、毕业设计。这样大大的锻炼了学生查阅资料的能力,写作能力,表达能力。参加过数学建模竞赛的学生,在后续的专业课学习、毕业设计(论文)等方面有良好表现,无论是继续深造还是走上社会工作岗位都有更强的竞争力。
2.5培养学生的创新能力
创新是21世纪的主旋律,培养具有创新精神的人才是实现科教兴国的关键。作为一所民办高校,创新至关重要。而传统的数学教学非常的枯燥无味,学生缺乏主动性,缺乏应用数学知识去解决实际问题的能力。而数学建模思想可以培养学生的创造能力、联想能力、洞察力、数学语言的表达能力等。
3.对于民办院校将数学建模思想融入概率论与数理统计课程教学面临的问题以及对应措施
我校作为一所民办院校,各个体系还不够完善,学生的整体水平相对比较低,把数学建模思想融入到概率论与数理统计课程的教学中,培养学生的创新能力,团队合作能力,还是需要一段时间的。为了更好的把数学建模思想融入到概率论与数理统计课程的教学中,我们还需做以下的努力:首先学校领导要大力支持这项工作的开展,加大与其它学校在这方面的交流,多向其它兄弟院校学习。其次教师要提高自己的教学水平,拓展自己的知识领域,并在以后的教学中,把数学建模思想融入到更多课程的教学中,例如高等数学,线性代数课程等等。而民办院校的学生底子稍微差一些,老师在讲授的过程中要有足够的耐心,要对自己的学生有信心。最后学生要从思想上对数学有一个正确的认识,做到不卑不亢,对于那些对数学感兴趣的学生,学校可以开设数学实验,数学建模等选修课供学生选择。
4.结束语
通过大家持之以恒的努力,不仅将数学建模思想融入到概率论与数理统计课程的教学,还要继续将数学建模思想融入到高等数学课程的教学以及线性代数课程的教学。通过数学教学的改革,不仅可以提高学生的数学素养,为学习其它专业课打下良好的数学基础,还可以参加全国大学生数学建模竞赛并取得优异的成绩。 [科]
【参考文献】
[1]姜启源.数学模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003:273.
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Mathematik, Germany
Andreas Greven, Universitt Erlangen,
Fachbereich Mathematik und Physik
Mathematisches Institut, Germany (Eds.)
Interacting Stochastic
Systems
2005, 450pp.
Hardcover EUR 89.95
ISBN 3-540-23033-5
本书的内容报道了欧洲随机研究协会资助的“DFG-Schwerpunkt 随机系统” 课题中在概率论方向的网络科研人员所作的原创性工作,题为“极复杂交互随机系统”科研项目,研究目标是探索和开发无限维随机分析、统计物理、基于数学生物学的全球人口模型、金融市场的复杂模型与其它学科相关的随机模型之间的联系。
该书分层次地给出了关于基本理论问题的论文,这些论文是在为期6年的科研项目快要结束时,由项目参与者完成的。把基本定理和研究中所出现的结论结合在一起产生新的方法和结果,这对应用概率论、物理学、经济学和生命科学领域中的科研人员具有重要的参考价值。
全书收录18篇论文,分为四大部分。第一部分统计物理中的随机方法,论述了 Kac 模型的新型处理技术,由7篇论文组成:量子晶体的吉布斯测度及其存在性、唯一性和先验估计;量子域理论中的跃变过程;布朗轨道;非稳定随机趋势的谱理论;非晶体随机 Schr?dinger 算子的研究;抛物型Anderson 模型;随机谱分布。第二部分人口模型中的随机性,含有3篇论文:人口模型;随机插入与消除过程;统计序列随机环境中的分支过程。第三部分随机分析,由5篇论文组成:布朗运动的稀疏点;随机过程中的耦合、正则性和曲率;随机共振的数学方法;随机半线性抛物型方程的惯性流形连续性;交互扩散过程的随机游动表示。第四部分随机分析在金融工程中的应用,由3篇论文组成:金融保险数学应用中的最坏投资;船稳定性中的随机动力系统方法;对收缩算法的分析。
本书内容新颖,结构严谨,层次分明,既含有随机系统中最新科研成果,又给出了随机领域发展的新见解和新视点,是从事概率论、随机过程、统计物理、经济学和生命科学研究的科研人员和研究生的有益读物。
朱永贵,博士
(中国传媒大学理学院)
数学研究性学习应当是项目驱动或任务驱动的,数学知识的习得、理解与应用都是镶嵌在一种真实的、或近乎真实的项目活动与任务活动之中的,它真正关注学生在数学学习中的兴趣,关注学生已有的知识背景、生活经验对于学习的影响,促进学生在研究中获得对于数学的个人化的真实理解,并把学生各方面素质的发展与培养作为首要目标。《概率论与数理统计》课程,在处理问题的思想方法上,与学生己学过的其它数学课程有很大的差异,学生学起来感到难以掌握。要使学生在教学计划内学好这门课程,在教学过程中教师要注意这门课程的特殊性,对教学内容合理取舍,突出重点,降低难点,科学优化教学内容。
一、课堂教学中以实用为原则,突出“用概率统计”能力的培养
在教学过程中使学生实现由知识向能力的转化,这就需要选择具有丰富现实背景的学习材料,从现实生活中找素材,让学生边学边提出解决问题的思路和设想,引导学生运用所学的知识解决实际问题,以实际情况为背景,对客观现象进行深入的分析,找出其存在的问题、根源,并策划出解决问题的方案,从而增强学生利用概率统计解决实际问题的“欲望”,促使他们更好地认识现实世界,对现实世界中的许多事情形成看法,同时也满足他们了解这个丰富多彩的现实世界的好奇心。
例如在讲数学期望概念时,紧紧抓住期望的实质及它的实际意义,用大家常见的在街头用随机摸球进行赌博为例,提出如果多次重复地摸球,决定赌博成败的关键是什么?它的规律性是什么?这样,就能紧紧抓住学生的注意力,然后再讲数学期望概念在产品检验及保险行业的应用。这样就能使学生真正理解数学期望的概念,并自觉运用到生活中去。免费论文参考网。又如在讲正态分布时,先用许多例子讲正态分布在教育评估、工业企业质量管理及误差分析等方面的应用,然后讲正态分布的特点,实际中什么样的现象可以用正态分布描述,这样就能使学生认识到正态分布的重要性和广泛的应用性,从而提高学生的学习积极性,强化学生的应用意识。
二、课堂教学中淡化演绎逻辑推理,突出数学思想
对概率统计的教学内容,要突破传统从概念到定理,从定理到证明的传统教学模式,不要过分拘泥于定理的严格证明。如果这样做,一是会耗费大量的课堂教学时间,使得教学任务难以完成;还会使学生陷入追求纯数学推理,忽视了概率统计的实际意义,从而影响了学生从总体角度去把握概率统计的基本思想;二是因为概率统计许多复杂的理论问题,用数学分析、高等代数的基础是难以完全搞清楚的,对学生过高的理论要求是不切实际的,也是不必要的。免费论文参考网。
笔者认为在概率论部分的教学中,对离散型随机变量的内容,因理论上比较简单,要尽可能讲的严谨些,使学生对概率的基本概念和公式有一个明晰的理解和掌握。对连续型随机变量,因其在理论上相当复杂,应适当降低严谨性的要求,代之以从直觉上把握。重视类比推理数学思想的应用,把离散型随机变量的某些规律性结论类推到连续型的随机变量。另外,要突出强调随机变量分布函数的重要性,把这一概念讲深讲透。因概率、期望和方差计算都依赖于分布,了解了分布就掌握了随机变量的规律。在数理统计部分的教学中,要特别注意统计是应用性极强的一门学科,要重视人们直觉的感受及经验的合理性,以及如何把人们常用的直觉处理问题的思想方法上升到数学理论的高度,用统计方法来处理。对统计部分的教学应以突出统计基本思想,培养学生解决实际问题的能力为主,重视学生直观能力的培养。
三、课堂教学中注重设计教学问题,培养学生数学建模能力
在概率论与数理统计这门课中到处可见数学模型的影子。自然界有许多现象表面上看起来差异很大,但其实质是一样的,数学模型就是这类事物共同本质的抽象。“数学建模”是指根据生产、生活中遇到的实际问题的特点和规律,抽象和提炼出一个数学问题,用数学的工具,包括计算机、信息查询等手段来求解,并将结果经解释验证后用于解决实际,指导生产生活的过程。在概率统计课中有许多数学模型,如n重贝努里模型,正态分布的模型。对这类模型,不应简单地给出它的结果,而应注重模型的建立,模型的应用范围,以及如何把实际问题转化为有关的数学模型去解决。进行探究概率统计课堂教学设计时,教学问题设计是关键。免费论文参考网。
例如:某学校有10000名学生,每天打开水的人较多,开水房经常出现排长队的现象,应设置多少个水龙头才能解决这种现象?
分析:首先假设每个学生占用1个水龙头的概率为p,同一时间打水的学生数为X,每个学生对于水龙头有两种情况:占用水龙头和不占用水龙头. 因为每个学生使用水龙头相互独立,故X~B(10000,p). 这样学生自然就知道使用中心极限定理解决该问题.
数学建模的引入,会提高学生解决实际问题的能力,提高其分析和解决带有实际意义的日常生活和生产中的数学问题的兴趣,较快形成数学意识.
四、课堂教学中为学生提供自主学习的空间,开展师生互动教学
教师在概率统计教学师生互动中的作用更多地体现为引导者和合作者。这种教学方式有助于学生体验数学在解决实际问题中的价值和作用;体验数学与日常生活和其他学科的联系,体验综合运用知识和方法解决实际问题的过程,增强应用意识;有助于激发学生学习数学的兴趣,发展学生的创新意识和实践能力。
例如:保险机构是较早使用概率统计的部门之一,保险公司为了恰当估计企业的收支和风险,需要计算各种各样的概率。下面是赔偿金的确定问题:据统计,某年龄段的健康人在五年内死亡的概率为P=0.002,保险公司准备开办该年龄段的五年人寿保险业务,预计有2500人参加保险,条件是参加者需交保险金12元,若五年之内死亡,公司将支付赔偿金b元(待定),便有以下几个问题:
(1)确定b,使保险公司期望盈利;
(2)确定b,使保险公司盈利的可能性超过90%;
(3)确定b,使保险公司的期望盈利超过1万元;
(4)确定b,使保险盈利超过1万元的可能性大于95 %;
(5)若b = 2000元,确定公司盈利的期望值和盈利都超过2万元的可能性;
(6)若b = 2000元,欲使公司盈利20万元时,每位参保者至少需要交保险金为多少元?
(7)若b = 2000元,欲使公司盈利的可能性大于99%时,每位参保者至少需要交保险金为多少元?
这一系列问题的解决需要综合运用概率论知识,给出这样的案例分析题,组织讨论课,通过这一环节加深学生对教学内容的综合性、应用性和创意性的理解、归纳和整合,将有利于增强学习氛围,活跃课堂,激绪,开发思维,有利于个人素质和协作能力的培养。
五、课堂教学中利用适度使用多媒体教学及数据处理软件提高教学效率
在概率统计教学中,实际题目信息及文字很多,不适于用板书教学,在处理概率统计问题中,教师也会面对大量的数据,若把这些数据整理起来在课堂上进行计算,会浪费时间,有时太多的简单计算会使学生产生不耐烦的情绪,降低教学效果.因此,教师可以根据章节内容设计使用多媒体教学,利用集数学计算、处理与分析为一身数据处理软件,如:Excel,Matlab,Mathematic,Maple,MathCad,SAS,SPSS 等.把这些软件引入到概率统计教学中。可以尽可能地解决概率统计教学时间少与教学任务重的难题,使教师将精力集中于处理问题的思想方法,极大地提高教学效率.通过教师的操作演示,也可以使学生掌握如何处理概率统计数据的方法,并提高他们的计算机操作能力.
参考文献
[1]李裕奇.概率论与数理统计[M].北京:国防工业出版社,2001.
遵义学院数学系同学在各个县中学实习期间,对所在实习学校进行了教学调查。重点是调查概率统计这门课在中学的教学情况。通过调查他们得出了一致的结论,概率统计这门课,中学课本上讲得较浅,导致学生易学易懂而不易解题。均一致要求作适当的知识拓展,以适应新形势的需要。
某同学说:“近几年高考中,谈得比较多的是概率的得分率偏低,特别是古典概率方面的考题”,针对这个问题,他在实习期间,调查了遵义县某中学的高三年级800多名学生,从中随机抽取了50名学生,对概率统计的应用进行调查。调查结果如下:
从上表中可以清楚看出:比例显然不符合正态分布。该同学说:究其原因,依据同学们的反映,课本上的知识讲得较浅,知识面狭窄,从而导致他们易学易懂而不易解,均要求将”等可能事件”这部分内容作适当的拓展。
在高考试题中,关于概率统计的试题也逐渐增加,而且难度超过了普通高中数学课程的标准。又一同学举了这样一个例子:
2005年高考湖北卷文科第21题:某会议室有5盏灯照明,每盏灯各使用灯泡一只,且型号相同。假定每盏灯能否正常照明只与灯泡的寿命有关,该型号的灯泡的寿命为1年以上的概率为P1,寿命为2年以上的概率为P2。从使用之日起每满一年进行一次灯泡更换工作,只更换已坏的灯泡,平时不换。 (I)在第一次灯泡更换工作中,求不需要更换灯泡的概率和更换 2只灯泡的概率;(II)在第二次灯泡更换工作中,对其中的某一盏灯来说,求该盏灯需要更换灯泡的概率;(III)当P1=0.8,P2=0.3时,求在第二次灯泡更换工作中,至少需要更换4只灯泡的概率.(结果保留两个有效数字)。
在这道考题中,在求(Ⅱ)的解答时,其过程涉及到要求在第一次未更换灯泡,而在第二次需要更换灯泡的概率。如果设A=“该型号灯泡寿命在一年以上”,B=“该型号灯泡寿命在2年以上”,由题意得:P(A)=P1,P(B)=P2,则P()=1-P2,则P(第1次未更换灯泡而在第二次需要更换灯泡)= P(A )。在求P(A )中,就涉及到独立与非独立的问题。在公开发表的论文中,关于这一道题的这一步解,就有两种截然不同的答案。在湖北省教育考试院主办的《湖北招生考试》2005年6月10日出版的《2005年高考试卷与参考答案》中,认为A与是独立的,有P(A )=P(A)P()=P1(1-P2),而华南师范大学数学科学院2006年出版的《中学数学研究》第一期34页上的文章认为A与非独立,认为B是A的子集,有P(A )=P1-P2。在这里,我们暂时不讨论这两种解答谁是谁非。大部分高中生在这种试题的面前,是束手无策的。而在高中的课本里,关于事件的独立性,仅仅是通过具体的情景中,介绍两个事件的相互独立性。课本的要求仅仅是“了解”。所以许多学生在了解了高考试题的难度以后,迫切要求老师在讲授概率统计时,作适当的加深拓展。
又一同学在论文“伯努利概型在初等教学应用的拓展”中,阐述了她在遵义市某中学高二年级十一个班,总计七百零九名学生学习概率统计这部分内容的大致情况。她发现学生普遍认为概率统计易学易懂,但不易掌握,“尤其是n重独立重复试验中有k次发生的概率最不易掌握”,该同学把全日制普通高级中学教科书《数学》(必修、人教版、第二册B下)关于伯努利概型的内容与大学教科书中有关内容进行了比较。认为“高等数学的表述及证明为高中教材计算在n次独立重复试验中某事件恰好发生k次的概率的计算方法奠定了理论基础。”最后得出一个结论:高等数学中伯努利概型对于高中的n重独立试验发生k次的概率具有理论指导意义。
另一同学利用实习期间,对遵义县一些中学作了调查,在毕业论文“对高中数学等可能性事件的探讨”中说:“在调查时,我发现高中生在解决概率问题时,总是容易犯一些分析问题不足的错误”。“我认为这是因为学生在最开始学习概率时,对‘等可能性事件的概率’问题没有能够深刻地认识理解。”
高中数学的定义:
一次试验连同其中可能出现的每一个结果称一个基本事件,通常此试验中的某一事件A由几个基本事件组成,如果一次试验中可能出现的结果有n个,即此试验由n个基本事件组成,而且所有结果出现的可能性都相等,那么每一个基本事件的概率都是1/n。如果某个事件A包含的结果有m个,那么事件A的概率: P(A)=m/n。大学里,把“等可能性事件的概率”问题归为有限等可能概型——古典概型,其定义为:设古典概型的所有基本事件为:,事件A含有其中的m个基本事件,则定义事件A的概率,P(A)=m/n。其中n是基本事件的总数,m是A包含的基本事件数。然后他根据高中学生的反映,评价说:“其实,大学里对‘等可能性事件的概率’的定义比中学里的定义还要简单” 该同学进一步地说:“集合是高中生进入高中后最先学习的数学知识”,如果把集合的知识重新定义“等可能性事件的概率”,问题会更清楚。下面是他重新下的定义:“如果一次试验中可能出现的结果有n个,即此试验由n个基本事件组成,那么这n个基本事件就组成一个集合I(I为全集);且集合I中所有元素出现的可能性都相等,那么每个元素(基本事件)出现的概率都是。如果某个事件A含有m个元素(结果),即A为全集I的一个子集,那么事件A的概率就为:P(A)=m/n”。
以上就这些同学的调查,写的毕业论文。我们可以看出,同学们这次利用实习,进行了专项调查,获得了丰收的硕果。笔者同意他们的看法,初等教育的概率统计部分内容,应该作适当的拓展,要把大学的内容与中学的内容有机结合起来。
高中数学课程是义务教育后普通高级中学的一门主要课程,它包含了数学中最基本的内容。是培养公民素质的基础课程。高中数学课程对于认识数学与自然,数学与人类社会的关系,认识数学的科学价值,文化价值,提高分析和解决问题的能力,形成理性思维,发展智力和创新意识具有基础性的作用。高中数学课程有助于学生认识数学的应用价值,增强应用意识,形成解决简单实际问题的能力。高中数学课程是学习高中物理,化学,技术等课程和进一步学习的基础。同时,它为学生的终身发展,形成科学的世界观,价值观奠定基础,对提高全民族素质具有重要意义。
参考文献
数学地质解决地质问题的一般步骤或途径如下:第一,进行地质分析,定义地质问题和地质变量,建立正确的地质模型;第二,根据地质模型选择或研究适当的数学模型;第三,运用数值分析理论对数学模型进行求解;第四,运用C语言设计计算机程序,并上机试算;第五,对计算机输出成果进行地质成因解释,对所研究的地质问题作出定量的预测、评价和解答。为了很好地解决地质问题,需要同时学好《数学地质》、《数值分析》和《C语言程序设计》三门课程。本文将对《数学地质》、《数值分析》和《C语言程序设计》三门课程的教学内容和方法进行研究,并介绍瓦斯危险性预测数学地质软件的开发。
1数学地质的教学内容及方法
数学地质(mathematicalgeology)是六十年代以来迅速形成的一门边缘学科。它是地质学与数学及电于计算机相结合的产物,目的是从量的方面研究和解决地质科学问题。它的出现反映地质学从定性的描述阶段向着定量研究发展的新趋势,为地质学开辟了新的发展途径。数学地质方法的应用范围是极其广泛的,几乎渗透到地质学的各个领域。
1.1 数学地质的教学内容
数学地质的研究对象包括地质作用、地质产物和地质工作方法。通过建立数学模型查明地质运动的数量规律性。这种数量规律性具体表现为地质体的数学特征、地质现象的统计规律以及地质勘探工作中存在的概率法则。其内容可概括为以下3个方面:①查明地质体数学特征,建立地质产物的数学模型。例如矿体数学特征是指矿体厚度、品位等标志变化的数量规律性。按其属性可划分为矿体几何特征、空间特征、统计特征和结构特征等4类。比如,尽管矿产有多种多样,但矿石有用组分品位的统计分布却服从正态分布、对数正态分布等有限的几种分布律。从它们的分布特征可以分析判断其成因特点,而且各类数学特征还具有不同的勘探效应。②研究地质作用中的各种因素及其相互关系,建立地质过程的数学模型。如盆地沉积过程的数学模型,地层剖面的计算机模拟,岩浆结晶过程的马尔柯夫链分析等。③研究适合地质任务和地质数据特点的数学分析方法,建立地质工作方法的数学模型。论文写作,C语言程序设计。例如,对于地质分类问题,可根据研究对象的多种定量指标,建立聚类分析或判别分析的数学模型,对所研究的地质对象进行分类或判别。又如针对大量的描述性的地质资料,通常可将其转化为0~1变量,建立各种二态变量的多元分析模型(逻辑信息模型、特征分析模型、数量化理论模型等),以解决地质成因分析和成矿远景预测等各类地质问题。论文写作,C语言程序设计。
1.2 数学地质的教学方法
数学地质的教学方法可概括为:①数学模型法。应用最广泛的是各种多元统计模型。例如用于地质成因研究的因子分析、对应分析、非线性映射分析、典型相关分析;用于研究地质空间变化趋势的趋势面分析和时间序列分析方法等。②概率法则和定量准则。由于地质对象是在广阔的空间、漫长的时间和复杂的介质环境中形成发展和演变的,因此地质现象在很大程度上受概率法则支配,且具有特定的数量规律性,这就要求数学地质研究必须遵循和自觉运用概率法则和定量准则。同时,地质观测结果不可避免地带有抽样代表性误差,因此对各种观测结果或研究结论都要做出可靠概率的估计和精度评价。以矿产定量预测为例,不仅要求确定成矿远景区的空间位置,而且应给出可能发现矿床的个数及规模,发现矿床的概率,查明找矿统计标志的信息量、找矿概率及有利成矿的数值区间等。
数学地质的主要研究手段是电子计算机技术,其中包括:①地质过程的计算机模拟,该项技术可以弥补物理模型法和实验地质学法的不足;②建立地质数据库和地质专家系统,以便充分发掘和利用信息资源和专家经验;③计算机地质制图;④地质多元统计计算及其他科学计算。
2数值分析的教学内容及方法
数值分析(numericalanalysis)是研究分析用计算机求解数学计算问题的数值计算方法及其理论的学科,是数学的一个分支,它以数字计算机求解数学问题的理论和方法为研究对象。为计算数学的主体部分。
2.1 数值分析的教学内容
运用数值分析解决问题的过程:实际问题→数学模型→数值计算方法→程序设计→上机计算求出结果。数值分析的教学内容包括插值法,函数逼近,曲线拟和,数值积分,数值微分,解线性方程组的直接方法,解线性方程组的迭代法,非线性方程求根,常微分方程的数值解法。论文写作,C语言程序设计。
数值分析具有如下特点:第一,面向计算机。第二,有可靠的理论分析。第三,要有好的计算复杂性。论文写作,C语言程序设计。第四,要有数值实验。第五,要对算法进行误差分析。
2.2 数值分析的教学方法
根据数值分析的特点,教学时首先要注意掌握方法的基本原理和思想,要注意方法处理的技巧及其与计算机的结合,要重视误差分析、收敛性及稳定性的基本理论;其次,要通过例子,学习使用各种数值方法解决实际计算问题;最后,为了掌握数值分析的内容,还应做一定数量的理论分析与计算练习,由于数值分析内容包括了微积分、代数、常微分方程的数值方法,学生必须掌握好这几门课的基本内容才能学好这一课程。
3C语言程序设计的教学内容及方法
C语言是一种计算机程序设计语言。论文写作,C语言程序设计。它既有高级语言的特点,又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言,编写工作系统应用程序,也可以作为应用程序设计语言,编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此,它的应用范围广泛。
3.1 C语言程序设计的教学内容
C语言程序设计主要有两方面教学内容:一是学习和掌握C语言的基本规则;二是掌握程序设计的方法和编程技巧。“规则”和“方法”即语言和算法,是本课程的两条主线,二者不可偏废其一。从一定意义上说,“方法”更重要,因为它是程序的灵魂。一旦掌握,有助于学生更快、更好地学习和使用其他的程序设计语言。
3.2 C语言程序设计的教学方法
C语言程序设计是一门实践性很强的课程,对C语言初学者而言,除了要学习、熟记C语言的一些语法规则外,更重要的是多读程序、多动手编写程序。学习程序设计的一般规律是:先模仿,然后在模仿的基础上改进,在改进的基础上提高。做到善于思考,勤于练习,边学边练,举一反三,学会“小题大做”,一题多解,这样,才能成为一个优秀的C程序员。
4瓦斯危险性预测数学地质软件的开发
瓦斯危险性预测包括瓦斯含量预测、瓦斯涌出量预测和瓦斯突出预测。在利用数学地质技术进行瓦斯危险性预测时,需要进行大量的计算工作,一般要求用计算机完成其数学建模和未采区预测工作。随着计算机软硬件和可视化技术的发展,编制高速、高效、准确、灵活、用户界面友善的数学地质预测软件,是瓦斯地质研究向定量化发展的需要。论文写作,C语言程序设计。
4.1 数学地质模型的建立
瓦斯含量预测和瓦斯涌出量预测采用回归分析建立数学模型,即通过规定因变量和自变量来确定变量之间的因果关系,建立回归模型,并根据实测数据来求解模型的各个参数,然后评价回归模型是否能够很好的拟合实测数据;如果能够很好的拟合,则可以根据自变量作进一步预测。
瓦斯突出预测采用判别分析建立数学模型,即按照一定的判别准则,建立一个或多个判别函数,用研究对象的大量资料确定判别函数中的待定系数,并计算判别指标。据此即可确定某一样本属于何类。
4.2 数学模型的求解
对建立的数学模型,采用迭代法对线性方程组进行求解,即利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值。
4.3 数学地质软件的开发
采用C语言编写计算机程序,开发数学地质软件。瓦斯危险性预测软件的操作较为简便,功能较为齐全。在软件主界面菜单栏的菜单项下面,可分别进入瓦斯含量预测,瓦斯涌出量预测、瓦斯突出预测的对话框模块。在对话框里分别输入变量数据和数据文件,运行数据文件,按下详细资料或判别结果按钮,可以查看运算结果。按下预测未知单元按钮可进入预测对话框。
5结论
1)对数学地质、数值分析、C语言程序设计教学内容及方法的研究为解决地质问题提供了便利途径。
2)瓦斯危险性数学地质软件的开发较好地运用了数学地质、数值分析、C语言程序设计的理论和方法,为数学地质、数值分析、C语言程序设计的教学提供了应用实例。
参考文献:
[1]韩金炎.数学地质[M].北京:煤炭工业出版社,1993.1-282.
[2]姚传义.数值分析[M].北京:中国轻工业出版社,2009.1-373.
《概率论与数理统计》是研究随机现象客观规律的一门学科,是全国高等院校数学以及各工科专业的一门重要的基础课程,也是全国硕士研究生入学数学考试的一个重要组成部分。该课程处理问题的思想方法与学生已学过的其他数学课程有很大的差异,因而学生学起来感到难以掌握。大多数学生感到基本概念难懂,易混淆、内容抽象复杂,难以理解、解题不得法、不善于利用所学的数学知识和数学方法分析解决实际问题。为此,笔者从教学安排、教学内容、教学形式和考核方法4个方面对《概率论与数理统计》的教学进行了研究和探讨。
1教学内容和安排
《概率论与数理统计》的内容以及教师授课一般都存在着重理论轻实践、重知识轻能力的倾向,缺少该课程本身的特色及特有的思想方法,课程的内容长期不变,课程设置简单,一般只局限于一套指定的教材。《概率论与数理统计》课程内容主要包括3大类:①理论知识。也就是构成本学科理论体系的最基本、最关键的知识,主要包括随机事件及其运算、条件概率、随机变量、数字特征、极限定理、抽样分布、参数估计、假设检验等理论知识,这些是学习该课程必须要掌握的最重要的理论知识。②思维方法。指的是该学科研究的基本方法,主要包括不确定性分析、条件分析、公理推断、统计分析、相关分析、方差分析与回归分析等方法,这些大多蕴涵在学科理论体系中,过去往往不被重视,但实际上对于学生知识的转化与整合具有十分重要的作用。③应用方面。《概率论与数理统计》在社会生活各个领域应用十分广泛,有大量的成功实例。
因此,在课程设置上,不能只局限于一套指定的教材,应该在一个统一的教学基本要求的基础上,教材建设应向着一纲多本和立体化建设的方向发展。在教学进度表中应明确规定该门课程的讲授时数、实验时数、讨论时数、自学时数(在以前基础上适当增加学时数),这样分配教学时间,旨在突出学生的主体地位,促使学生主动参与,积极思考。
2教学形式
1)开设数学实验课教学时可以采用以下几个实验:在校门口,观察每30s钟通过汽车的数量,检验其是否服从Poisson分布;统计每学期各课程考试成绩,看是否符合正态分布,并标准化而后排出名次;调查某个院里的同学每月生活费用的分布情况,给出一定置信水平的置信区间;随机数的生成等等。通过开设实验课,可以使学生深刻理解数学的本质和原貌,体味生活中的数学,增强学生兴趣,培养学生的实际操作能力和应用能力。
2)引进多媒体教学多媒体教学与传统的教学法相比有着不可比拟的优势。一方面,多媒体的动画演示,生动形象,可以将一些抽象的内容直观地反映出来,使学生更容易理解,同时增强了教学趣味性。如在学习正态分布时,可以指导学生运用Matlab软件编写程序,在图形窗口观察正态分布的概率密度函数和概率分布函数随参数变化的规律,从而得出正态分布的性质。另一方面,由于概率统计例题字数较多,抄题很费时间。制作多媒体课件,教师有更多的精力对内容进行详细地分析和讲解,增加与学生的互动,增加课堂信息量。对于教材中的重点、难点、复习课、习题课等都可制作成多媒体课件形式,配以适当的粉笔教学,这样既能延续一贯的听课方式,发挥教师的主导作用,又能充分体现学生的认知主体作用。比如在概率部分,把几个重要的离散型随机变量、连续型随机变量的分布率、概率密度、期望、方差等列成表格;在统计部分,将正态总体均值和方差的置信区间,假设检验问题的拒绝域列成表格形式,其中所涉及到的重要统计量的分布密度函数用图形表示出来。这样,学生觉得一目了然,通过让学生先了解图形的特点,再结合分位数的有关知识,找出其中的规律,理解它们的含义及联系,加深了学生对概念的理解及方法的运用,以便更容易记住和求出置信区间和假设检验问题的拒绝域。这样,不仅使学生对概念的理解更深刻、透彻,也培养了学生运用计算机解决实际问题的能力。
3)案例教学,重视理论联系实际
《概率论与数理统计》是从实际生产中产生的一门应用性学科,它来源于实际又服务于实际。因此,采取案例教学法,重视理论联系实际,可以使教学过程充满活力,学生在课堂上能接触到大量的实际问题,可以提高学生综合分析和解决实际问题的能力。如讲授随机现象时,用抛硬币、元件寿命、某时段内经过某路口的车辆数等例来说明它们所共同具有的特点;讲数学期望概念时,用常见的街头用随机摸球为例,提出如果多次重复地摸球,决定成败的关键是什么,它的规律性是什么等问题,然后再讲数学期望概念在产品检验及保险行业的应用,就能使学生真正理解数学期望的概念并能自觉运用到生活中去;又如讲授正态分布时,先举例说明正态分布在考试、教育评估、企业质量管理等方面的应用,然后结合概率密度图形讲正态分布的特点和性质,让同学们总结实际中什么样的现象可以用正态分布来描述,这样能使学生认识到正态分布的重要性及其应用的广泛性,从而提高学生的学习积极性,强化学生的应用意识。
另外,也可选择一些具有实际背景的典型的案例,例如概率与密码问题、敏感问题的调查、血液检验问题等等。通过对典型案例的处理,使学生经历较系统的数据处理全过程,在此过程中学习一些数据处理的方法,并运用所学知识和方法去解决实际问题。新晨
3考核方法
考试是一种教学评价手段。现在学生把考试本身当作追求的目标,而放弃了自身的发展愿望,出现了教学中“教”和“学”的目的似乎是为了“考”的奇怪现象。有些院校概率统计课程只有理论课,没有实验课,其考试形式是期末一张试卷定乾坤,虽然有平时成绩,主要以作业和考勤为主,占的比率比较小(一般占2O),并且学生的作业并不能真实地反映学生学习的好坏,使得教师无法真正地了解每个学生的学习情况,公平合理地给出平时成绩。而这种单一的闭卷考试也很难反映出学生的真实水平。
所以,我们首先要加强平时考查和考试,每次课后要留有作业、思考题,学完每一章后要安排小测验,在概率论部分学完后进行一次大测验。其次注重科学研究,每个学生都要有平时论文,学期论文,以此来检查学生掌握知识情况和应用能力.此外还有实验成绩。最后是期末考试,以A、B卷方式,采取闭卷形式进行考试。将这4个方面给予适当的权重,以均分作为学生该门课程的成绩。成绩不及格者.学习态度好的可以允许补考。否则予以重修。分数统计完后,对成绩分布情况进行分析,通过总体分布符合正态分布程度和方差大小判断班级的总体水平,并对每道题的得分情况进行分析,评价学生对每个知识点的掌握情况和运用能力,找出薄弱环节,以便对原教学计划进行调整和改进。总之,通过科学的考核评价和反馈,促进教学质黾不断改进和提高。