应用案例分析提高概率论与数理统计教学效果

陈海杰 沙荣方 刘明华

(上海海洋大学，上海201306)

应用案例分析提高概率论与数理统计教学效果

陈海杰 沙荣方 刘明华

(上海海洋大学，上海201306)

为提高学生学习概率论与数理统计课程后能应用其数理统计思想和方法解决实际问题的能力，分析了目前学生在完成这门课程后遇到实际问题往往无从下手的原因，探讨如何调整概率论与数理统计教学内容、方法，如何引入案例教学培养学生分析、解决实际问题的能力，提高教学效果。

概率论与数理统计;教学内容;教学方法;案例分析。

目前大学生普遍存在两个问题:一是概率论中的全概率公式与贝叶斯公式及大数定理与中心极限定理学生难于理解，学生普遍对统计中的参数估计、假设检验、回归分析等概念感到太抽象、思维难于开展、解题方法难以掌握;二是学生完成这门课程学习后仍不能真正地理解所学的统计学概念，也很难运用所学的概率统计知识讨论具体问题。究其原因是我们传统教学中没有将本课程与实际问题相结合，没有通过案例培养学生解决实际问题和处理数据的能力。随着概率论与数理统计的基本原理在各个领域的广泛渗透，概率论与数理统计课程越来越受到重视。研究生入学数学考试题中，概率论与数理统计所占比例已达20%～25%。为了尽早培养学生的概率论与数理统计的思维方式，一些简单的古典概型概率、期望与方差，以及抽样等也已出现在中学课程里，各省市高考试题中，概率论与数理统计所占比例上升，2010年达10% ～16%。为此本文探讨如何根据目前学生的具体情况，调整教学内容，改进教学方法，激发学生学习兴趣，培养学生解决实际问题和处理数据的能力，提高教学效果。

一、调整教学内容

教学内容应该改变以往“重概率、轻统计”和“重运算技巧、轻数学思想”的传统教学思想，删减其中一些复杂的计算，加强统计中基本理论和基本数学方法的教学。减少概率论课时，加大统计内容，增加统计课时。

1.概率方面，古典概型概率、期望与方差等内容在中学接触过，学生接受较快故可以弱化;减少概率论课时，将重点放在条件概率、乘积公式、全概率公式与贝叶斯公式上，加强随机变量的内容。

2.统计方面，突出“厚基础”“重应用”的特色，增加统计课时，强调假设检验和回归分析等原理的分析与实际应用，着重培养学生应用统计中的基本原理去解决实际问题的能力。

二、改进教学方法

概率论与数理统计是一门在解决实际问题的过程中发展起来的学科，概率论与数理统计的思想方法、原理、公式的引入，最能激发学生的兴趣，并印象深刻的是从贴近生活的问题及案例引入。教师在授课过程中可从每个概念的直观背景入手，精心选择一些跟我们的生活密切相关而又有趣的实例，从而激发学生的兴趣.调动他们学习的积极性和主动性。

1.概率论部分的教学。

(1)概率论内容的学习中，学生一般不能很好地理解全概率公式与贝叶斯公式的原理。举例:

某大学学生对概率论与数理统计课程的兴趣程度可分为四个层次:很感兴趣，较感兴趣，一般，没有兴趣。最近的一项调研统计表明此四个层次的学生数之比为:1∶3∶4∶2。而这在四类同学中该课程一次性能通过的可能性分别为:0.98，0.88，0.50，0.20。

1)考试在即，在即将参加此门课程考试的学生中任抓一学生考察，试问该生此次考试该门课程一次性通过的可能性为多大?

2)考试结束，阅卷老师发现某名学生顺利通过此次考试，试问该生对此课程兴趣层次是属于一般的可能性有多大?

身边的例子激起了学生的兴趣，通过1)的解答很快让学生理解全概率公式，通过2)的分析让学生理解贝叶斯公式的原理。

(2)大数定理的教学。大数定理是概率论中非常重要的定理，在教学中如果仅仅将定理的内容告诉学生，很多学生不能理解。讲课时举例子:在装有7白球与3黑球的盒子里任意抽取一个记下结果再放回去，当抽取白球时计1，抽到黑球时计0，不停地重复下去，就得到一组由1、0构成的数字，如一人抽取得到:

10010111010111000101111111100000001010 010111011000

从数据中你看不出任何特征与规律，换一个人来重复这一试验，他也会得到这样一串由1、0构成的数据，同样杂乱无章，但结果与第一人的结果不同。虽然如此，当做的试验次数越来越多时，这一串串杂乱的数中1所占的比例随做的试验次数的增加愈来愈稳定到一个值上，这个值就是盒子内白球的比率7/10。比率的稳定性只有在数串长度足够大(实验的次数足够多)时才能表现出来，这就是大数定理这个名称的由来。历史上概率论方面重要的学者雅各布.伯努利证明了在一定条件下“当试验次数愈来愈大时，频率愈来愈接近于概率”，这个结论称为伯努利大数定理。此定理的意义在于对经验规律的合理性给出了一个理论上的解释。在现实生活中，很难甚至于不可能达到伯努利大数定理中的理想化条件，但大部分的情况下与之非常接近，因此伯努利证明的结论“基本上”能适应。

2.统计部分的教学。学生经常觉得统计部分的参数估计、假设检验、回归分析等内容杂、头绪乱。在教学过程中，可以引入案例，对每一个案例进行分析:(1)要解决什么问题?(2)有些什么方法，而这些方法的基本思想是什么?合理性?(3)运用这些方法解决问题的基本步骤是什么?(4)如何将这些方法运用于实际问题中?这样能使学生理清思路，从整体上把握统计的基本思想，如假设检验可以用食品生产线上的产品质量检验的案例分析;回归分析可以用资源评估的案例来分析等。

3.加强与其他学科的联系，提高学生运用能力。在教学中，通过一些实际案例将教学内容与学生所学的专业相结合，让他们运用统计方法解决一些专业上的统计分析问题，如对生物、食品专业的学生可以让他们将自己做的实验数据以统计的方法处理，对于海洋专业的学生可以让他们进行海洋环境数据分析;对于金融专业的学生，可以让他们了解一些基于概率论与数理统计的经济与管理模型。让学生真正感到学有所用，不仅可以提高学生的学习兴趣，又可以在实际应用中掌握概率论与数理统计基础知识，学会运用这些知识解决实际问题，一改“授之以鱼”为“授之以渔”。

4.开设上机实验课，培养学生应用数学软件来解决问题的能力。许多学生完成概率论与数理统计的学习后，在专业课程中，面对大量数据，需要运用统计思想方法分析时往往出现无从下手的现象，造成这种现象的原因有两方面:(1)缺乏灵活运用所学知识解决实际问题的能力;(2)数据量大，计算过于繁，手工难以实现。对于第一种情况我们通过案例将教学内容与学生所学的专业相结合来提高学生的运用能力。针对于第二种情况开设上机实验课，让学生掌握相关的计算机统计分析软件，训练学生应用数学软件来解决问题。这不仅提高了学生的学习兴趣，也加强了学生运用概率论与数理统计原理解决实际问题的能力。

总之，根据学生的具体情况，适当地调整教学内容，通过贴近生活、与学生所学的专业相关的案例分析，激发学生的学习兴趣，引入上机课程，培养学生应用数学软件来解决问题的能力，有效地提高教学质量。

［1］ 盛骤，谢式干，潘永毅.概率论与数理统计［M］.北京:高等教育出版社，2008:144－147.

［2］ 李裕奇.概率论与数理统计［M］.北京:国防工业出版社，2001:22－26.

［3］ 于义良，罗蕴玲，安建业.概率统计与SPSS应用［M］.西安:西安交通大学出版社，2009:

［4］ 肖传强.概率统计教学实践与思考［J］.甘肃科技，2009(25):160－161.

Through Case Analysis Upgrading Teaching effect of Probability Theory and Mathematic Statistics

Chen haijie，Sha rongfang，Liu minghua
(College of information Technology，Shanghai Ocean University)

In order to improve students practical application capabilities of statistics thoughts and skills after learning the course of probability theory and mathematic statistics，in this article，concerned analysis of causes for the phenomena that after learning the statistics course the students cannot apply the scientific thoughts and skills in the practical situations，is made;And changes in course contents＆ teaching methods，and cultivating students’ability to handle detailed problems，are discussed.The course teaching effect is upgraded.

probability theory and mathematic statistics，content of courses，method of teaching，case analysis.

G642

A

1672-3805(2012)01-0098-03

2011－10－10

陈海杰(1963－)，女，广西贵港人，上海海洋大学信息学院讲师;研究方向:数理统计