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概率统计教学改革思考

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摘要:

伴随着信息技术革新的浪潮,翻转课堂教学模式、MOOC学习平台相继推出,大数据技术也在各行业广泛应用,这些都对传统的概率统计教学产生了重大影响。本文从基于MOOC的翻转课堂教学模式、R统计软件辅助下的实践教学和教师信息化教学能力提升这三个方面提出了概率统计教学改革的几点思考。

关键词:

教学改革;信息技术;翻转课堂;MOOC

在信息技术日益普及、统计软件盛行的背景下,大学概率统计教学也应顺应时代潮流,充分利用网络技术和统计软件创新教学模式,积极推进概率统计教学改革。数学教育心理学认为,学生数学学习的特点是“接受—重构”式的。它是一个在教师的启发引导下,接受前人已有数学知识的过程。当然,在这个过程中必须有学生自己积极主动的构建活动。因此,在新的教育思想指导下,寻找教师对学生学习的指导与学生自主探究式学习之间的平衡,把握好教师对学生学习的“干预度”,是教师面临的一个关键性课题。因此,在当前信息化教育背景下,探索合适的教学模式是概率统计教学改革的一项重要任务。另外,从2009年开始,大数据成为互联网行业的流行词汇,其应用越来越广泛。大数据的核心是数据,所有有价值的信息都源自对数据的处理,而数据也是概率统计的重要研究对象。目前,在概率统计教学过程中,存在着重理论、轻实践的问题,造成学生对抽象的概率相关概念及复杂的统计计算存在畏惧,对概率统计的学习兴趣不高。因此,在当前信息技术和统计软件日益普及的背景下,探索有效的概率统计实验教学模式,激发学生的潜能,提高学习效率也是概率统计教学改革的内容之一。

一、创新概率统计课堂教学模式———基于MOOC的翻转课堂教学模式探索

当前,以多媒体技术、网络技术和移动通讯技术为核心的信息技术飞速发展,且正已惊人的速度渗透到教育领域,推动着教学方式的变革。自2011年始,Udacity、Coursera、edX三大MOOC学习平台陆续推出,2014年中国高等教育资源共享平台———中国大学MOOC上线,这种包含着优质教育资源的大规模在线教育模式,对当前的高等教育课堂教学既是巨大的冲击,同时也是机遇和挑战。目前,国内外MOOC学习平台已经陆续推出了国内外名校的概率统计课程,如edX平台上MIT的IntroductiontoProbability、加州大学伯克利分校的IntroductiontoStatistics:Probability、Coursera平台上宾夕法尼亚大学的Probability以及中国大学MOOC上浙江大学的概率论与数理统计。现有的概率统计MOOC资源,为概率统计教学改革提供了优质的教学资源。近年来,以“学”为本的翻转课堂教学模式被越来越多的国内高校教师所认同,并对高等数学翻转课堂教学改革进行了理论与实践探索。在MOOC快速发展的背景下,基于MOOC课程资源,探索适合概率统计教学的翻转课堂教学模式,是概率统计教学改革的有效途径。

1.基于MOOC视频+自制视频的课前知识传授课程微视频是翻转课堂实施的一个重要前提条件,但是自制课程视频投入很大,这成为阻碍翻转课堂教学实践的一个重要原因。概率统计MOOC资源为概率统计翻转课堂的实践提供了可能,任课教师可根据课程的教学目标将课程内容进行碎片化处理,根据碎片化处理后的知识点在MOOC平台上搜寻合适的微视频,指导学生选择性参加相关MOOC课程,观看相应视频,并进行练习、测试完成课前知识的传授。但是,现有的概率统计MOOC课程与本校的教学内容及课程进度并不完全一致。因此,基于MOOC视频配合自制视频,在目前的翻转课堂教学过程中更为实际。任课教师通过翻转课堂网络教学平台发布MOOC视频链接或自制视频资源,布置课前视频学习任务。并结合视频内容设计、布置相应的在线测试,测试结果通过教学平台及时反馈给学生。为督促学生自主进行课前视频学习,保证课堂教学环节教学效果,在线测试在课堂教学开始前截止,并且成绩计入最终总评成绩。

2.基于课堂教学的课中知识内化课堂教学由于其在师生情感交流、系统知识传授等方面的优势,是翻转课堂教学中不可缺少的部分。课堂教学过程中,任课教师利用例题展示、交流、讨论等形式,调动学生学习的积极性。在翻转课堂教学模式下,课堂教学部分应包括复习回顾、例题引导和习题三部分。首先任课老师应对本周观看的教学视频中涉及的主要内容进行概括性复习回顾;然后通过例题,引导大家进行讨论,辅导教师进行讲解及示范。最后给出几道和视频内容相关的习题,学生在课中解答,可以互相讨论,也可以向辅导教师提问。在课堂教学阶段教师必须能够高度把握教学内容,具备准确、到位的归纳和解析能力,从而能够起到“醍醐灌顶”的效果,实现知识的进一步内化。

3.基于多种辅助环节的进一步知识内化为保证学生对所学知识充分消化吸收,翻转课堂实施过程中还需要设置在线讨论、课后练习、答疑、集中授课等多种辅助环节对所学知识进行强化、巩固。通过在网络教学平台中设置讨论版、QQ群、微信群等为学生在自主学习过程中提供学生间、师生间及时交流的平台。教师也可通过交流平台及时发现学生存在的共性问题,通过课堂教学环节集中解答。为督促学生课后课后对所学内容进行复习巩固,需设计相应的习题供学生课后练习,并采取抽查的方式,督促学生及时、高效地完成。

二、引入统计软件辅助教学,增加实践教学内容

概率统计是数学类课程中与现实世界联系最紧密、应用最广泛的学科之一,尤其是数理统计在很多学科中的应用越来越广泛。在教学过程中引入和实际生活密切相关的例子,是使学生深入理解相关内容、提高解决问题能力、激发求知欲的有效途径。因此,在信息化背景下,概率统计教学过程中应积极引入统计软件辅助教学,增加实践教学内容,探索“案例教学+实验教学”模式。

1.采用统计软件辅助概率统计教学,使学生形象、深入理解相关概念概率统计中有许多概念是比较抽象的。另外,有些定理的证明在当前的知识体系下也无法完成,学生要理解这些概念、定理是比较困难的。R软件作为一个免费的统计软件近年来在国内外得到了广泛的应用,通过R软件中的随机数生成函数,或者自己编写模拟函数对这些问题进行动态模拟,使学生直观形象地感受概念、定理,可以激发学生参与课堂教学活动、培养探究意识。如利用泊松分布的随机函数rpois()来向学生直观解释随机变量的随机性和其统计规律性;通过不断增加正态随机变量的随机数rnorm()的个数以及频率直方图的区间个数,利用频率直方图的渐变来引出连续型随机变量概率密度函数的概念;通过不断增加二项分布随机数的个数,模拟检验中心极限定理。

2.增加实践教学内容,培养学生解决问题能力在概率统计教学过程中应该设计和实际问题有关的案例,向学生展示概率统计在工业、农业、军事、经济管理、医药等领域中的应用,使学生充分认识概率统计解决实际问题的重要性,增强学生实践动手能力,激发学生的创造力。如在加法公式部分,引入俗语“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”作为教学实例;在贝叶斯公式部分,引入根据甲胎蛋白法检验结果来判断患者真正患癌的概率的例子;在数学期望部分,引入“哈里斯投标”问题,等等。另外,可以适当引入全国大学生数学建模竞赛中涉及到的和概率统计相关的内容,使教学内容更丰富具体,贴近实际生活,有效降低概率统计的抽象程度。

三、提升教师的信息化教学能力

信息化背景下概率统计教学改革的实现关键在于教师在教学过程中能够不断提升自身的信息化教学能力。在MOOC、翻转课堂等新兴教学理念和教学模式对当前概率统计教学的冲击下,教师也应积极接纳并探索创新适合本校学生的教学模式,并针对概率统计与实际生活联系紧密的特点,强化实践教学环节,不断提升自身的实践教学能力。

1.探索创新教学模式概率统计教学需要任课教师积极接纳、研究、实践新型的教育模式,并不断提升自己的信息化素养。基于MOOC的概率统计翻转课堂的实施,需要教师对翻转课堂教学理念具有深刻的认识,对教学模式具有一定的研究基础,这样才能结合课程教学目标、本校学生的特点在现有的教学资源基础上组织教学内容、设计教学流程,探索合适的翻转课堂教学模式。

2.提升实践教学能力概率统计的理论来自于实践,其教学更应该与实践相结合,因此,需要教师具有较高的实践教学能力。实践教学环节需要教师收集实际生活中相关的应用性问题,或对自己实际科研过程中的问题进行简化,设计合适的实践教学案例,指导学生进行实践训练。也可从大学生数学建模竞赛题目中,选择涉及概率统计相关内容的问题,如彩票问题、排队问题等,将这些问题融入概率统计的实践教学过程中。实践教学能力的提升,一方面要求教师具有熟练的统计软件应用能力,另一方面要求教师不断学习吸收学术前沿知识,拓宽知识视野,完善知识储备。在“互联网+”的时代,开放性教育资源迅猛发展,新的信息技术手段不断呈现。信息技术的快速发展也促使概率统计教学要适应当前的大学数学教学改革趋势,基于信息技术手段,借助MOOC平台的优质概率统计教学资源,积极探索适合本校学生的翻转课堂教学模式,并将信息技术与实践教学有机结合,创新概率统计实践教学模式,提升学生解决实践问题的能力,真正体现概率统计源于实践、用于实践的课程特点。

参考文献:

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作者:陈建丽 单位:南京工业大学数理学院

概率统计教学改革思考责任编辑:杨雪    阅读:人次