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時(shí)間:2023-07-12 16:26:16
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【關(guān)鍵詞】 數(shù)形結(jié)合;高職;概率統(tǒng)計(jì);妙用
一、數(shù)形結(jié)合思想在高職概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中的重要作用
在現(xiàn)代高職院校的教學(xué)中,數(shù)學(xué)課程是學(xué)習(xí)其他所有課程的基礎(chǔ). 在數(shù)學(xué)課程教學(xué)的過程中,教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力和接收能力進(jìn)行教學(xué). 但是由于數(shù)學(xué)課程中,多數(shù)是公式和概念,特別是對于概率統(tǒng)計(jì)問題的學(xué)習(xí),學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難,且枯燥乏味,而將數(shù)形結(jié)合思想在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用后,學(xué)生的思維邏輯得到了培養(yǎng). 數(shù)形結(jié)合思想作為高職學(xué)院中一種重要的學(xué)習(xí)方式. 其能將抽象的數(shù)學(xué)形式和數(shù)量關(guān)系與具體的圖像結(jié)合在一起,將形象思維和抽象思維結(jié)合運(yùn)用,通過“形”來表明數(shù)量的關(guān)系,通過“數(shù)”對形的本質(zhì)進(jìn)行描述. 運(yùn)用這種思想不僅可以讓概率統(tǒng)計(jì)課程由復(fù)雜變得簡單,由抽象變得具體. 數(shù)形結(jié)合思想不僅使代數(shù)的優(yōu)勢得到充分的發(fā)揮,而且使圖形的直觀性得到充分的利用,從不同的角度進(jìn)行深入的分析,對學(xué)生的思維方式的養(yǎng)成有很大的幫助.
二、數(shù)形結(jié)合思想在高職概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中的妙用
(一)文氏圖在高職概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中的妙用
在概率論中,隨機(jī)事件可使用集合的方式表示,同時(shí)因事件間的運(yùn)算和關(guān)系與集合間的運(yùn)算和關(guān)系較為相似,所以可以運(yùn)行文氏圖的方式對事件關(guān)系進(jìn)行理解,能夠讓事件關(guān)系清晰明了,有利于問題的分析,將概率事件更加簡單化,利用文氏圖的方式對事件的概率進(jìn)行計(jì)算比推導(dǎo)公式計(jì)算的方式更簡單和直觀,并且不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤.
例1 在某高校宿舍住著若干名同學(xué),其中一人是杭州人,一人是遼寧人,兩人的北方人,其中兩人主修社會(huì)心理學(xué),三人主修政治法律學(xué),假如在該宿舍中涉及了以上介紹的所有同學(xué),那么該宿舍最多可能有幾個(gè)人?最少可能有幾個(gè)人?
(三)概率密度曲線的妙用
隨機(jī)變量的連續(xù)型概率密度函數(shù)是對這個(gè)隨機(jī)變量的輸出值在某一個(gè)確定的取值點(diǎn)范圍內(nèi)的可能性函數(shù)進(jìn)行描述. 而隨機(jī)變量的某范圍內(nèi)取值概率即是該密度函數(shù)在此范圍內(nèi)的積分. 因此,利用隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)圖像,能夠知曉隨機(jī)變量取值特點(diǎn)及規(guī)律. 在隨機(jī)變量連續(xù)型概率問題解決過程中,利用其概率密度函數(shù)曲線,并運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想,則能將抽象的問題形象化. 如:在概率分布中,正態(tài)分布是其中的重點(diǎn)內(nèi)容,多數(shù)概率問題都能夠通過正態(tài)分布方式進(jìn)行解決,在隨機(jī)變量值正態(tài)分布中,多利用分析概率密度函數(shù)圖像的方式進(jìn)行計(jì)算.
例5 假設(shè)相互獨(dú)立存在的兩個(gè)隨機(jī)變量分別為x,y,且,x∈N(0,1),y∈N(0,1)試求p(x + y ≤ 1).
分析 因隨機(jī)變量x,y相互獨(dú)立,且x,y均呈正態(tài)分布,因此,x + y亦呈正態(tài)分布,即x + y∈(μ,σ2),但用積分計(jì)算p(x + y) ≤ 1則更煩瑣. 而運(yùn)用概率密度曲線的正態(tài)分布及歸一性的軸對性性質(zhì),該問題的解決將變得較為簡單.
三、數(shù)形結(jié)合思想在高職概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中直覺思維影響
人的直覺思維可以對突然出現(xiàn)在腦中的事物、問題、現(xiàn)象、關(guān)系等迅速的反映,進(jìn)而對其本質(zhì)進(jìn)行整體的判斷,直覺思維經(jīng)常被運(yùn)用到日常的生活、工作、學(xué)習(xí)中,其具備直接性、迅捷性、本能性等特征. 而數(shù)形結(jié)合的思想就充分運(yùn)用此種思維,使學(xué)生的邏輯思維與直覺思維被充分的調(diào)動(dòng). 學(xué)生在審題后,能夠按照題中的已知條件大致判斷問題所涉及的相關(guān)知識結(jié)構(gòu)和要點(diǎn),第一時(shí)間就可以判斷出能夠運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想進(jìn)行解題. 在我國的高職院校教育中,其教學(xué)理念就較為重視培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維,還包括培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)學(xué)概念的清晰度,以及嚴(yán)密的邏輯推理,而對于培養(yǎng)學(xué)生直覺思維方面重視不足. 所以,在數(shù)形結(jié)合思想中,直覺思維的應(yīng)用程度受到影響. 通常來講,越是活躍的直覺思維在掌握和運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想方面越靈活.
在數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)中,數(shù)形結(jié)合思想是較為常用的,但是很多學(xué)生對此思想存在一定的誤解,將數(shù)形結(jié)合思想認(rèn)為是抽象和枯燥的學(xué)習(xí)方式. 因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中,通常學(xué)生都會(huì)把數(shù)和形區(qū)分開來,只是死記公式,對公式的推導(dǎo)過程不能理解,存在嚴(yán)重的數(shù)形脫節(jié)的情況. 所以,在數(shù)形結(jié)合思想應(yīng)用于概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)中時(shí),學(xué)生會(huì)產(chǎn)生反感的心理. 而實(shí)際上,數(shù)形結(jié)合思想既有教學(xué)方式的作用,又有美育的效果. 教師在應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想教授學(xué)生概率統(tǒng)計(jì)知識的過程中,應(yīng)從其本質(zhì)出發(fā),變革教學(xué)方法,選取其中含有典型的數(shù)學(xué)美特征的問題進(jìn)行教學(xué),并從學(xué)生最為熟知的知識內(nèi)容開始,進(jìn)行多方面的結(jié)合,使學(xué)生對數(shù)形結(jié)合思想教學(xué)的美感體驗(yàn)進(jìn)一步增強(qiáng),在教學(xué)的過程中,教師應(yīng)注意教學(xué)時(shí)機(jī)和教學(xué)環(huán)境的選擇,應(yīng)在適宜的情況下逐漸滲透數(shù)形結(jié)合思想.
結(jié) 語
在高職院校中,數(shù)形結(jié)合思想在概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的應(yīng)用收到良好的效果. 數(shù)形結(jié)合思想方式作為一種學(xué)習(xí)的工具,在幾何概型、概率密度曲線等數(shù)學(xué)問題中,相比于以往的幾何方式,該思想在解決其較難的問題時(shí)收到奇效. 因?yàn)槔脭?shù)形結(jié)合思想能夠跨越數(shù)學(xué)中的障礙,使看似復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識變得簡單,學(xué)生易于接收. 但是,在數(shù)形結(jié)合思想的運(yùn)用過程中,應(yīng)注意結(jié)合具體的事例,從中領(lǐng)會(huì)不同的解決辦法,使學(xué)生積極主動(dòng)的投身于新型的思維模式中,以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力.
【參考文獻(xiàn)】
一、數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)中融入建模思想的意義
教學(xué)傳統(tǒng)的概率論與數(shù)學(xué)理論統(tǒng)計(jì)課程,可以簡單概括為:數(shù)學(xué)知識+例子+測試+解決問題,這個(gè)模型可以使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識,并且在一定程度上可以提高計(jì)算的能力,學(xué)生也學(xué)會(huì)了用知識來解決家庭作業(yè)和測試。但是也不難看到,采用這種方式的教學(xué)與實(shí)際脫節(jié),學(xué)生學(xué)習(xí)書本知識,但并不知道實(shí)際當(dāng)中結(jié)合這些專業(yè)知識的辦法,這不僅與素質(zhì)教育的目標(biāo)之間的沖突加劇,也大大削弱了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)這門課程的自主性,從而影響了教學(xué)效果。數(shù)學(xué)建模的引導(dǎo)思想可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識來解決實(shí)際問題的能力。新課標(biāo)下的教學(xué)課程不僅是對學(xué)生進(jìn)行教育的問題,還是當(dāng)前素質(zhì)教育和教學(xué)改革的需求。
二、數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)學(xué)中建模思想融入應(yīng)用
數(shù)理統(tǒng)計(jì)和概率論這門課程對于老師來講,擔(dān)負(fù)的責(zé)任是非常重的,教師將該課程教好是至關(guān)重要的,讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)這門課程可以達(dá)到掌握概率統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用能力的目的。
1.教學(xué)內(nèi)容中建模思想的滲透
“概率統(tǒng)計(jì)”是一個(gè)實(shí)踐和理論學(xué)科并重的重要學(xué)科,在日新月異的變革中已經(jīng)成為數(shù)學(xué)學(xué)科的一個(gè)主要組成部分,并發(fā)揮著無可替代的作用。根據(jù)該課程的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)做檢查和組織,以便新鮮元素融入數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)當(dāng)中,或者一個(gè)有著有趣的應(yīng)用標(biāo)題的教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合科學(xué)的方法與相關(guān)技術(shù)與概率和統(tǒng)計(jì)知識相連接。學(xué)生結(jié)合“概率統(tǒng)計(jì)”以往所學(xué)知識能夠構(gòu)筑數(shù)學(xué)模型,同一時(shí)間對于“概率統(tǒng)計(jì)”的知識也產(chǎn)生了興趣。此外,還可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣的改變,變被動(dòng)為主動(dòng),從根本上提高學(xué)習(xí)效率。將數(shù)學(xué)建模思想融入于數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)當(dāng)中,沒有摒除傳統(tǒng)知識。通常,在學(xué)習(xí)研究的情況下,可以親身體驗(yàn)使用概率和統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)知識建模的全過程,以加深認(rèn)識和理解概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的相關(guān)知識,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升和良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。從另一個(gè)角度來看,學(xué)生努力學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)知識的同時(shí),能夠真正實(shí)現(xiàn)用知識解決問題,因?yàn)閷W(xué)習(xí)數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)是一個(gè)重要和復(fù)雜的過程,在不影響遵循教學(xué)大綱的情況下使用各種手段,可以提高學(xué)生數(shù)學(xué)建模的基本能力,從根本上反映了數(shù)學(xué)建模思想。
2.教學(xué)方法中建模思想的滲透
關(guān)鍵詞 統(tǒng)計(jì)與概率;數(shù)學(xué)教學(xué);數(shù)學(xué)思想
在數(shù)學(xué)學(xué)科中,概率統(tǒng)計(jì)是一門十分活躍的分支,它與實(shí)際生活息息相關(guān),其理論和方法在工農(nóng)業(yè)和軍事上得到了廣泛的應(yīng)用,具有豐富的內(nèi)容,因此,其課題的研究也具有生動(dòng)性;同時(shí),它與其他學(xué)科有著密不可分的聯(lián)系,對其他學(xué)科的發(fā)展起著重要作用。但是,對于概率統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)和掌握,并不是一件容易的事情,很多學(xué)習(xí)者在概率統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)中會(huì)感覺到概念十分抽象,無法形成確定具體的印象;理論推理和計(jì)算十分復(fù)雜,不利于記憶和掌握;同時(shí),在面對一個(gè)具體的問題時(shí),無法將其正確的抽象為概率統(tǒng)計(jì)的模型。如何在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生入門,學(xué)好該課程,同時(shí),將該課程的知識應(yīng)用于實(shí)際生活,為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展服務(wù),成為教育工作者需要解決的問題。
從大的方向上來看,概率統(tǒng)計(jì)具有兩個(gè)基本特征,隨機(jī)性和規(guī)律性:它通過對隨機(jī)事件的研究,找出蘊(yùn)含在隨機(jī)性背后的規(guī)律性,以此對未發(fā)生的事件作出合理的預(yù)測,指導(dǎo)實(shí)踐,它與數(shù)學(xué)中其他知識有很大的不同,需要學(xué)習(xí)者掌握一種不確定性的思想,把握事物的本質(zhì)。在中學(xué)的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),學(xué)生對概率統(tǒng)計(jì)知識的認(rèn)知能力還很缺乏,對偶然性和必然性的認(rèn)識還較膚淺,概率統(tǒng)計(jì)學(xué)也是教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。
一、統(tǒng)計(jì)與概率的基本特點(diǎn)
1.情境性
對數(shù)量關(guān)系進(jìn)行研究是數(shù)學(xué)的主要任務(wù),因此,數(shù)學(xué)的主要研究對象自然是數(shù)與量,數(shù)量是經(jīng)過多次抽象的結(jié)果,它與實(shí)際情景有很大差別,僅僅是一種人工符號;但是概率統(tǒng)計(jì)所研究的對象,除了數(shù)據(jù)本身之外,還需要對具體的情景進(jìn)行分析,得出的結(jié)論也是為了對實(shí)際的背景進(jìn)行解釋。例如:明天下雨的概率有多大?買彩票時(shí)中獎(jiǎng)的概率有多大?如何合理統(tǒng)計(jì)某國家人口?等等。所以,在概率統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)中,更應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的經(jīng)驗(yàn),將問題與實(shí)際的情景聯(lián)系起來,而不是像學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)中的其他知識那樣,僅僅強(qiáng)調(diào)算法和公式的運(yùn)用,缺乏背景的學(xué)習(xí)只會(huì)讓學(xué)生感覺到迷惑和不解。
2.不確定性
統(tǒng)計(jì)的最大特點(diǎn)是不確定性,正是由于這種不確定性,才需要對統(tǒng)計(jì)進(jìn)行分析和研究,統(tǒng)計(jì)的主要內(nèi)容就是對不確定的現(xiàn)象進(jìn)行合理統(tǒng)計(jì)和預(yù)測,我們生活的環(huán)境千變?nèi)f化,隨處都能找到不確定現(xiàn)象,不確定性的外在表現(xiàn)形式是變異性。在以往的教學(xué)中,往往忽略了三個(gè)方面的訓(xùn)練:忽略了學(xué)生對不確定性這一概念的理解,沒有很好的引導(dǎo)學(xué)生對概率中的不確定性進(jìn)行研究;對學(xué)生無法完成的事物缺乏認(rèn)識,僅僅關(guān)注他們能夠完成的任務(wù);缺乏對學(xué)生思維的跟蹤研究。
3.直覺性
通過部分?jǐn)?shù)據(jù)來對整體數(shù)據(jù)進(jìn)行推測是概率統(tǒng)計(jì)的主要方法,不同于確定性思維方式,這一過程存在隨機(jī)性,也存在犯錯(cuò)誤的可能,統(tǒng)計(jì)思維與確定性思維一同構(gòu)成了人們不可或缺的思想武器。概率統(tǒng)計(jì)對自然界中出現(xiàn)的大量隨機(jī)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,幫助人們作出合理的決定。在具體的教學(xué)過程中,應(yīng)該重視學(xué)生對統(tǒng)計(jì)作用和思維的認(rèn)識,對隨機(jī)性和規(guī)律性的直覺體會(huì)。例如:通過樣本來估計(jì)總體時(shí),學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識到樣本能夠反映出總體的特征,但是也存在偏差,如果采用合理的抽樣方法,就能夠得到較為準(zhǔn)確的總體信息,指導(dǎo)人們的實(shí)踐活動(dòng)。
二、統(tǒng)計(jì)與概率中的數(shù)學(xué)思想
新課標(biāo)的出臺,改變了過去過分注重古典概率計(jì)算以及過分強(qiáng)調(diào)理論嚴(yán)密性的現(xiàn)狀,逐漸開始重視培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想,使學(xué)生通過對隨機(jī)現(xiàn)象的了解來形成正確的世界觀和方法論。在概率統(tǒng)計(jì)中,隨機(jī)思想和統(tǒng)計(jì)思想是最為重要的兩點(diǎn)。
1.隨機(jī)思想
要將隨機(jī)思想貫穿于概率與統(tǒng)計(jì)教學(xué)的整個(gè)過程,以此來構(gòu)建數(shù)學(xué)思想的網(wǎng)絡(luò)。在初學(xué)概率統(tǒng)計(jì)時(shí),學(xué)生常常會(huì)感到吃力和難以理解,這是因?yàn)楦怕示哂泻軓?qiáng)的靈活性,不同于以往嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維,這一學(xué)科要求學(xué)生深刻體會(huì)統(tǒng)計(jì)思想和含義,在推導(dǎo)的過程中理解隨機(jī)本質(zhì),新課標(biāo)中加深了對隨機(jī)事件的描述,概率統(tǒng)計(jì)的比重也較過去有所增加。在現(xiàn)實(shí)世界中,可以對某一現(xiàn)象的結(jié)果進(jìn)行合理預(yù)測,例如:硬幣從高空落地的時(shí)間可以通過物理公式計(jì)算出來,但是落地時(shí),哪一面朝上卻是隨機(jī)的,經(jīng)過大量的重復(fù)性實(shí)驗(yàn),可以得到正面朝上和反面朝上的概率各為1/2。隨機(jī)性在自然界是普遍存在的,我們無法在事情發(fā)生之前得到確切的結(jié)果,只能得到結(jié)果出現(xiàn)的概率,這都是隨機(jī)性的體現(xiàn),那么,對這些隨機(jī)性事件進(jìn)行研究的意義何在呢?例如:天氣預(yù)報(bào)播出明天有雨的概率為90%,那么人們會(huì)選擇出門帶雨傘,因?yàn)橄掠甑母怕时炔幌掠甑母怕蚀蟆Ec確定性學(xué)科一樣,概率已經(jīng)成為人們認(rèn)識和改造自然不可或缺的手段,隨機(jī)思想的培養(yǎng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.統(tǒng)計(jì)思想
統(tǒng)計(jì)思想包括三個(gè)方面:采用的統(tǒng)計(jì)方法;收集和處理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù);推斷和總結(jié)處理結(jié)果。統(tǒng)計(jì)方法的好壞主要以出錯(cuò)機(jī)率的大小來衡量,出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)率越小,采用的方法越有效,但任何一種統(tǒng)計(jì)方法都不可能保證絕對不出現(xiàn)錯(cuò)誤,收集好數(shù)據(jù)后,進(jìn)行合理分析和推理。例如:對民意進(jìn)行測驗(yàn),對國民人口進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對金融數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)等等,都涉及到大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理。統(tǒng)計(jì)學(xué)將計(jì)算活動(dòng)、算術(shù)作圖等與具體的所需解決的問題緊密聯(lián)系在一起,當(dāng)從數(shù)量的角度表現(xiàn)出了有價(jià)值的結(jié)果,就可以直接指導(dǎo)實(shí)踐,比如:工農(nóng)業(yè)某一工藝的改進(jìn)在實(shí)驗(yàn)測試過程中初現(xiàn)優(yōu)勢,就可以立即進(jìn)行推廣。在一具體的系統(tǒng)中,可以通過統(tǒng)計(jì)的方法發(fā)現(xiàn)事物之間的內(nèi)在聯(lián)系,由此得到一些有價(jià)值的結(jié)論,比如:吸煙與肺癌的關(guān)系,通過大量的統(tǒng)計(jì)實(shí)例,雖然無法得到發(fā)病的機(jī)理何在,但能夠推斷出吸煙是導(dǎo)致肺癌的一大因素。
統(tǒng)計(jì)學(xué)作為高等教育的一門基礎(chǔ)學(xué)科,在理、工、農(nóng)、醫(yī)以及經(jīng)管、教育類專業(yè)是一門廣泛性的基礎(chǔ)平臺課,包括概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論型基礎(chǔ)部分)和專業(yè)統(tǒng)計(jì)學(xué)(統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用型實(shí)踐部分)。但長期以來,統(tǒng)計(jì)學(xué)沒有像其他公共課,如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)外語等基礎(chǔ)平臺課那樣得到充分的認(rèn)識和應(yīng)有的重視。與此同時(shí),國內(nèi)大中專院校統(tǒng)計(jì)學(xué)的教學(xué)幾乎還沿循傳統(tǒng)的LBL(Lecture-Based-Learning)講述式教學(xué)方式,如今高校教師已經(jīng)慢慢的淡化了單純的舉例講解教學(xué)模式,推廣和發(fā)展了CAI多媒體輔助教學(xué)手段,不過基本的教學(xué)方式還是典型的填鴨式教育,其本質(zhì)并未隨著社會(huì)的進(jìn)步而有更為顯著的發(fā)展。
2PBL教學(xué)模式簡介
2.1歷史發(fā)展
以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法PBL(problem-basedlearn-ing),是基于現(xiàn)實(shí)世界中以學(xué)生為中心的教育方式,1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng),目前已成為國際上較為流行的一種教學(xué)方法。與傳統(tǒng)的以講述為基礎(chǔ)的LBL教學(xué)法有很大不同,PBL強(qiáng)調(diào)以學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主;PBL將學(xué)習(xí)與更大的任務(wù)或問題掛鉤,使學(xué)習(xí)者投入于問題之中;設(shè)計(jì)真實(shí)性任務(wù),強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置到復(fù)雜、有意義的問題情景中,通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作協(xié)調(diào)來解決問題,從而感知隱含在問題背后的社會(huì)科學(xué)知識,形成自主學(xué)習(xí)的能力、協(xié)作配合的精神和解決問題的技能。
2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀及問題
PBL教學(xué)法在西方的教育中已取得良好的教學(xué)效果,是西方主流教學(xué)模式之一。以此類教學(xué)法出名的包括荷蘭頂級大學(xué)馬斯特里赫特大學(xué)等世界著名院校。在我國,自20世紀(jì)90年代以來,國內(nèi)多所院校在本科生和研究生教學(xué)中對PBL教學(xué)法進(jìn)行了卓有成效的嘗試和探索,首先是從醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域開展,然后漸漸的推廣到了其他課程,同樣也取得了較好的效果。與此同時(shí),PBL教學(xué)法在教學(xué)實(shí)踐中存在的一些問題也逐漸被提出,如PBL教學(xué)法不能完全適應(yīng)國內(nèi)現(xiàn)行高等教育這一國情,大學(xué)新生因長期受應(yīng)試教育和分本位等因素的影響,對新興教學(xué)模式的認(rèn)知以及對師生角色轉(zhuǎn)換的適應(yīng)性上存在一定的障礙,這也使得PBL這種具有先進(jìn)理念的教學(xué)模式的效果大打折扣。但隨著近年來大學(xué)生數(shù)學(xué)建模的深入人心,高校本科生廣泛參與隊(duì)員選拔、知識培訓(xùn)和活動(dòng)競賽,有了這樣一個(gè)良好的平臺,在本科統(tǒng)計(jì)學(xué)課程中引入PBL教學(xué)法是值得教學(xué)實(shí)驗(yàn)和探索研究的。
2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中PBL可行性問題
作為課程的主題,人們的日常生活和一切社會(huì)生活都離不開統(tǒng)計(jì)。英國統(tǒng)計(jì)學(xué)家哈斯利特說:“統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用是這樣普遍,在我們的生活和習(xí)慣中,統(tǒng)計(jì)的影響是這樣巨大,以致統(tǒng)計(jì)的重要性無論怎樣強(qiáng)調(diào)也不過分。”甚至有的科學(xué)有還把我們的時(shí)代叫做“統(tǒng)計(jì)時(shí)代”。而統(tǒng)計(jì)學(xué)課程體系中所包含的概率論知識以及數(shù)據(jù)分析就與日常生活息息相關(guān).本科生受中學(xué)概率的熏陶,以及數(shù)據(jù)庫和計(jì)算機(jī)的吸引,由教師合適的設(shè)定案例和身邊問題的啟發(fā)下,PBL的教學(xué)方式就水到渠成。數(shù)學(xué)建模是在20世紀(jì)60年代進(jìn)入西方大學(xué)的,我國幾所大學(xué)也在20世紀(jì)80年代初將數(shù)學(xué)建模引入課堂。數(shù)學(xué)建模強(qiáng)調(diào)的就是發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、分析問題和解決問題,在三個(gè)同學(xué)的小組配合中發(fā)揮更大的作用,和PBL學(xué)習(xí)方式是一樣的,而作為數(shù)學(xué)建模的培訓(xùn)和參與方式也和PBL如出一轍。隨著高校數(shù)學(xué)建模競賽知名度的提高,參賽隊(duì)伍也隨之迅猛擴(kuò)大,而這種教學(xué)和學(xué)習(xí)方式也會(huì)深入人心,也為在普通的教學(xué)中進(jìn)行PBL模式的推廣作了前期的宣傳和鋪墊。筆者有幸作為數(shù)學(xué)建模指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)的參與人,從2006年開始一直持續(xù)參與統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)和數(shù)學(xué)建模的助教工作,所以對于數(shù)學(xué)建模比賽的模式和賽題有了更多的思考,是否可以借助這個(gè)平臺,相應(yīng)的學(xué)習(xí)認(rèn)知方式來改進(jìn)或者更新現(xiàn)有的高校統(tǒng)計(jì)學(xué)公共課的教學(xué)方式和教學(xué)效果。這樣的可行性實(shí)踐是值得探索和嘗試的。
2.4開展PBL教學(xué)的實(shí)踐方式
開展具體的PBL教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)主要包括問卷調(diào)查及班級選擇、問題設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)考核及效果評價(jià)三個(gè)階段。
2.4.1問卷調(diào)查及班級選擇
在課程開始之前,我們選擇了即將開始統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的本科二年級土木工程專業(yè)、通信工程專業(yè)和金融數(shù)學(xué)專業(yè)的487人進(jìn)行了問卷調(diào)查,見表1。通過問卷調(diào)查,可知46.41%的學(xué)生“不了解統(tǒng)計(jì)學(xué)”,46.0%的學(xué)生“了解大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽”,82.14%的學(xué)生“希望教師補(bǔ)充社會(huì)案例”,73.92%的學(xué)生“希望進(jìn)行互動(dòng)式學(xué)習(xí)”。測試的教學(xué)班最終選擇為2010級土木工程方向的124人,2個(gè)教學(xué)班。
2.4.2問題設(shè)計(jì)及教學(xué)實(shí)踐
統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的內(nèi)容主要包括問卷設(shè)計(jì)、概率分布、假設(shè)檢驗(yàn)和應(yīng)用分析四部分,下面簡單給出幾個(gè)部分的問題設(shè)計(jì)。在統(tǒng)計(jì)學(xué)的第一部分:問卷調(diào)查的設(shè)計(jì),可以在課程起初留下作業(yè),讓大家每三人一組設(shè)計(jì)一個(gè)有關(guān)大學(xué)生旅游消費(fèi)方式的問卷調(diào)查,要求自我完成問卷制作和數(shù)據(jù)搜集,然后進(jìn)行匯總和評比,然后在正式的課堂上,利用理論教材對問卷設(shè)計(jì)的基本要求和順序進(jìn)行一一說明,讓大家逐漸的理解自己設(shè)計(jì)的問卷的缺陷,為什么同樣的問卷調(diào)查結(jié)果卻良莠不齊、響應(yīng)率差別大、樣本是否具有代表性等疑問。通過互動(dòng)交流和自我審視,學(xué)生會(huì)逐漸明白問卷設(shè)計(jì)的重要性和關(guān)鍵點(diǎn),也體會(huì)到了統(tǒng)計(jì)學(xué)的有趣和難度。在統(tǒng)計(jì)學(xué)的第二部分:概率知識,這部分相比較而言是易懂的,在課程開始之前留下任務(wù),發(fā)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行生活中的概率常識的搜集和展示工作,來鼓勵(lì)大家對高中知識的回憶和再利用,并且增加概率知識和社會(huì)生活的關(guān)聯(lián)度理解,其中老師可以推薦幾個(gè)搜索的渠道,比如網(wǎng)絡(luò)、紀(jì)錄片和書籍等。在正式的課堂中,可以組織一部分準(zhǔn)備比較充分的學(xué)生進(jìn)行課堂演示,還可以通過情景劇表演來展示自己所搜集或發(fā)現(xiàn)到的概率常識。而老師也可以適時(shí)的播放Dis-covery系列紀(jì)錄片“現(xiàn)實(shí)生活中的概率知識知多少?”,在充分的刺激和誘因下,學(xué)生的潛在學(xué)習(xí)能力和探索能力會(huì)不斷的被挖掘出來。在統(tǒng)計(jì)學(xué)的回歸分析部分,可以首先提出疑問:“什么是回歸?”“GALTON先生是怎樣的一個(gè)人?”“生活中還有什么問題可以用回歸來解決呢?”鼓勵(lì)大家利用各種方式進(jìn)行查詢,來了解回歸分析的定義、由來、數(shù)學(xué)原理、案例分析和計(jì)算機(jī)的操作,同樣通過GALTON先生的生平和貢獻(xiàn),可以進(jìn)一步進(jìn)行美育和德育熏陶,塑造青年學(xué)生的社會(huì)良知和培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)真理的科學(xué)精神。
2.4.3教學(xué)考核及效果分析
通過測試班一個(gè)學(xué)期的統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí),在課程結(jié)束的最后進(jìn)行了第二次問卷調(diào)查,見表2,可以發(fā)現(xiàn)有91.79%的學(xué)生“肯定PBL探索教學(xué)方式”,79.88%學(xué)生“希望以后繼續(xù)使用這種教學(xué)方法”,84.39%的學(xué)生“對授課教師滿意”,57.08%“愿意參加大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽”。同時(shí),期末2個(gè)教學(xué)班的統(tǒng)計(jì)學(xué)考核成績基本呈現(xiàn)正態(tài)分布,和其他仍然采用LBL教學(xué)方式的對照組教學(xué)班成績大同小異,沒有顯著差異,這也說明雖然PBL的教學(xué)方式比較生動(dòng)有趣,但是作為新生的課堂名詞,在初期探索階段仍有很大的改良和進(jìn)步空間,另外一方面,我們慣有的考核方式仍然是以筆試為主,而采用PBL教學(xué)所獲得的動(dòng)手和實(shí)踐能力并沒有得到驗(yàn)證,這個(gè)仍需要進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)和分析。
關(guān)鍵詞:生物統(tǒng)計(jì)學(xué);精品課程;教學(xué)改革
一、引言
隨著生物科學(xué)的發(fā)展,只有定性的結(jié)論已不能滿足實(shí)踐的需要,實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)結(jié)論定量化是人們長期追求探索的目標(biāo);生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科定量化的重要分析理論與方法,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科應(yīng)具備的基本知識和素質(zhì),與生命活動(dòng)有關(guān)的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機(jī)現(xiàn)象,大到森林陸地生態(tài)系統(tǒng),小至分子水平,均受到許多隨機(jī)因素的影響,表現(xiàn)為各種各樣的隨機(jī)現(xiàn)象,而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)正是從數(shù)量方面揭示大量隨機(jī)現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學(xué)科。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門在實(shí)踐中應(yīng)用十分廣泛的工具學(xué)科,它是生命科學(xué)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,對后續(xù)生命科學(xué)課程學(xué)習(xí)和生物科研有重要作用。
同時(shí),生物統(tǒng)計(jì)作為數(shù)理統(tǒng)計(jì)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,是教學(xué)難度較大的一門課程。因此,在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)精品課程建設(shè)過程中,針對各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的定位,因材施教,更新教育理念,加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練,在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革和大膽探索。
二、二十一世紀(jì)對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的重新定位
(一)新世紀(jì)對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程提出的新要求。
二十世紀(jì)上半葉農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計(jì)學(xué)首先獲得了發(fā)展,在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)流行病學(xué)、隨機(jī)化臨床試驗(yàn)學(xué)已經(jīng)成為攻克人類疾病的一個(gè)里程碑。這在過去的半個(gè)世紀(jì)里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀(jì)人類基因組,基因芯片等實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生出的巨量數(shù)據(jù),需要新工具來組織和提取重要信息。
將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息需要統(tǒng)計(jì)理論和實(shí)踐方面的洞察力、技術(shù)和訓(xùn)練。
未來的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)將會(huì)與信息技術(shù)密切結(jié)合,較少側(cè)重傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì),而會(huì)更多注意數(shù)據(jù)分析,尤其是大型數(shù)據(jù)庫的處理。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)越來越不同于其它數(shù)學(xué)領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)對大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通過樣本來推斷和估計(jì)總體,這樣得到的結(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯(cuò)誤率,這是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn),因此在生物統(tǒng)計(jì)課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是通過個(gè)別的試驗(yàn)研究得出其一般性結(jié)論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學(xué)歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學(xué)的研究中絕大多數(shù)涉及到的是隨機(jī)事件,因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅是試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué),更重要的還是大學(xué)生思維方式的培養(yǎng),這對提高大學(xué)生的素質(zhì)很有必要。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)方法兩個(gè)有機(jī)聯(lián)系的組成部分。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)可提高大學(xué)生設(shè)計(jì)研究課題試驗(yàn)方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗(yàn)因素與水平以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法等方面的內(nèi)容。通過統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)除讓學(xué)生弄清各種統(tǒng)計(jì)方法的內(nèi)涵外,還需要使學(xué)生能夠正確地選擇最適合的統(tǒng)計(jì)方法,以揭示資料潛在的信息,達(dá)到研究的最終目的,從而提高大學(xué)生科學(xué)研究素質(zhì)。
三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
(一)加強(qiáng)電子課件及網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理研究生物界數(shù)量變化的學(xué)科,而概率統(tǒng)計(jì)的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學(xué)時(shí)的減少(由原來的60-70學(xué)時(shí),降到現(xiàn)在的40學(xué)時(shí)左右),如何深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生入門,并使學(xué)生在了解概率統(tǒng)計(jì)思想的基礎(chǔ)上,掌握常用統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用及使用條件是課程的教學(xué)難點(diǎn)。為此,我們利用多媒體技術(shù),制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內(nèi)容形象化與直觀化,收到了良好教學(xué)效果。建設(shè)了一個(gè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺,現(xiàn)有課程簡介、教學(xué)大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材、課程錄像、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、在線測試題、參考文獻(xiàn)、其它教學(xué)資源等欄目,免費(fèi)向全校師生開放。
(二)將多媒體教學(xué)優(yōu)勢與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有機(jī)結(jié)合,用較少的學(xué)時(shí)得到良好的教學(xué)效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相結(jié)合,多媒體教學(xué)就可能會(huì)帶來一些弊端諸如:(1)內(nèi)容多,幻燈片變換快,由照本宣科變?yōu)檎掌列疲瑸樾碌摹皾M堂灌”;(2)課件圖片多,內(nèi)容以展示為主,缺乏啟發(fā)性;(3)教學(xué)內(nèi)容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內(nèi)容給學(xué)生講解,失去了傳統(tǒng)教學(xué)方法,老師邊講邊板書能給學(xué)生留下比較深刻印象的特點(diǎn),缺乏吸引力。
而多媒體在教學(xué)中只能充當(dāng)工具的角色,在教學(xué)過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律緊密結(jié)合在一起。在制作課件時(shí),采用啟發(fā)式教學(xué)方式,精煉教學(xué)內(nèi)容,模仿傳統(tǒng)教學(xué)書寫板書的過程,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫方式。在課堂教學(xué)中,老師仍然保持傳統(tǒng)教學(xué)方法的教姿教態(tài),在授課的過程中與學(xué)生保持互動(dòng),根據(jù)學(xué)生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度,必要時(shí)輔以板書進(jìn)行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學(xué)的特點(diǎn),又充分照顧到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,在內(nèi)容沒有縮減,學(xué)時(shí)減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學(xué)效果。
(三)長期堅(jiān)持教育教學(xué)方法及教學(xué)規(guī)律的研究。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),從這個(gè)層面上講,它有非常濃的數(shù)學(xué)味道,但是它又有別于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)更主要強(qiáng)調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想和方法在解決生命科學(xué)中一些具體問題的應(yīng)用。因此在教學(xué)過程中就存在一個(gè)“度”的把握問題,如果將概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理講得太多,一是學(xué)時(shí)不允許,二是學(xué)生難以消化,得不到好的教學(xué)效果;如果只注重方法的講解,學(xué)生知其然不知其所以然,就會(huì)誤入亂套公式的歧途。經(jīng)過將教學(xué)的重點(diǎn)放在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)掌握統(tǒng)計(jì)方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導(dǎo)。在教學(xué)內(nèi)容的安排上采用“保干削枝”,即在學(xué)時(shí)減少很多的情況下,將一些次要的統(tǒng)計(jì)方法去掉,也要保證有足夠的學(xué)時(shí)講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計(jì)假設(shè)測驗(yàn)等方面的內(nèi)容,讓學(xué)生掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中所蘊(yùn)含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想精髓,從而避免學(xué)生亂套統(tǒng)計(jì)公式。
(四)密切跟蹤生命科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)向,探索生物統(tǒng)計(jì)學(xué)解決前沿問題的理論與方法。
統(tǒng)計(jì)學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用已有長遠(yuǎn)的歷史,許多統(tǒng)計(jì)的理論與方法也是自生物上的應(yīng)用發(fā)展而來,而且生物統(tǒng)計(jì)是一個(gè)極重要的跨生命科學(xué)各研究領(lǐng)域的平臺。現(xiàn)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)與生物信息學(xué)的蓬勃發(fā)展,使得生物統(tǒng)計(jì)在這些突破性生物科技領(lǐng)域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設(shè)中,隨時(shí)注意納入生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容,增強(qiáng)課程的活力,提高教師和學(xué)生面向生物產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場解決實(shí)際問題的能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),注重學(xué)生能力培養(yǎng)
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)要不要開實(shí)驗(yàn)課,怎樣開實(shí)驗(yàn)課,一直存在爭議,在此認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅應(yīng)該開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,而且還要將實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用上,讓學(xué)生不僅掌握統(tǒng)計(jì)方法,而且加深對原理的認(rèn)識,獲得就業(yè)或升學(xué)的必備計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)技能,提高解決復(fù)雜問題的能力。
(一)開展統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)習(xí),擴(kuò)大學(xué)生的視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
20世紀(jì)20年展起來的多元統(tǒng)計(jì)方法雖然對于處理多變量的種類數(shù)據(jù)問題具有很大的優(yōu)越性,但由于計(jì)算工作量大,使得這些有效的統(tǒng)計(jì)分析方法一開始并沒有能夠在實(shí)踐中很好推廣開來。而電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生與發(fā)展,使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作變得非常容易,所以充分利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù),通過計(jì)算機(jī)軟件將統(tǒng)計(jì)方法中復(fù)雜難懂的計(jì)算過程屏障起來,讓用戶直接看到統(tǒng)計(jì)輸出結(jié)果與有關(guān)解釋,從而使統(tǒng)計(jì)方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學(xué)時(shí)數(shù)與達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)所需完成的教學(xué)內(nèi)容相比還是不足的。為此,可以通過標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)軟件的教學(xué)實(shí)習(xí)來達(dá)到以點(diǎn)帶面,擴(kuò)大學(xué)生視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
為此我們建立了一個(gè)專用于實(shí)習(xí)教學(xué)的生物統(tǒng)計(jì)電腦實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)共有50余臺電腦,并連接到校園網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配備有指導(dǎo)教師,負(fù)責(zé)對上機(jī)的學(xué)生答疑。除按教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行的正常實(shí)習(xí)教學(xué)外,實(shí)驗(yàn)室還對優(yōu)秀學(xué)生免費(fèi)開放,鼓勵(lì)他們結(jié)合教師的科研活動(dòng),應(yīng)用所學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,學(xué)習(xí)新的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決生物統(tǒng)計(jì)學(xué)問題的技能。
(二)全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,必須將本課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)延伸到課堂教學(xué)外,開展全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
在原綿陽農(nóng)專期間,主要在作物育種、作物栽培、動(dòng)物營養(yǎng)等課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)中,根據(jù)相關(guān)內(nèi)容加入了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)內(nèi)容。
組建了西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院以后,由原來的單一農(nóng)科專業(yè)變成了理、工、農(nóng)三大學(xué)科均有專業(yè)的格局。雖然專業(yè)的學(xué)科歸屬不同,但有一點(diǎn)是相通的,其內(nèi)涵均屬于生命科學(xué)的范疇。以科學(xué)研究的方法進(jìn)行劃分,均屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。
掌握正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)律,是實(shí)驗(yàn)科學(xué)工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農(nóng)科專業(yè)上延伸實(shí)踐教學(xué)的作法推廣到全院的所有專業(yè),結(jié)合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革,對發(fā)酵工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)、食用菌實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),把過去單一的實(shí)驗(yàn)流程、樣品觀察或檢測實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵囼?yàn)條件的優(yōu)化試驗(yàn),提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì),對試驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對進(jìn)行分析和討論,最后得出最佳試驗(yàn)條件。
這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起到了一箭雙雕的作用,從專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課的角度看,改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力;從生物統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看,將課程的教學(xué)實(shí)踐延伸到課程外,彌補(bǔ)了學(xué)時(shí)的不足,更重要的是學(xué)生將自己學(xué)到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力,知識得到很好的內(nèi)化。
此外,在學(xué)生課外科技活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生選用正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中要求學(xué)生采用恰當(dāng)?shù)纳锝y(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。
通過這樣的教學(xué)實(shí)踐,訓(xùn)練了學(xué)生的統(tǒng)計(jì)思維能力,使學(xué)生充分認(rèn)識到掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)這一工具的重要性和必要性,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好用好這門工具的信心,提高了學(xué)生從復(fù)雜的生命現(xiàn)象中挖掘事物客觀發(fā)展規(guī)律的能力。
精品課程是集科學(xué)性、先進(jìn)性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的優(yōu)秀課程。作為精品課程的載體,應(yīng)具有一流的教師隊(duì)伍、一流的教學(xué)內(nèi)容、一流的教學(xué)方法、一流的教材、一流的教學(xué)管理等特點(diǎn)。與之相比,我們在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)精品課程的建設(shè)上,才剛剛起步,今后還要在教材建設(shè)、師資隊(duì)伍建設(shè)、科學(xué)研究等方面加大力度,將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)建設(shè)成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學(xué)思想、符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的需要、能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展而深受學(xué)生歡迎的一門課程。
參考文獻(xiàn):
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隨著生物科學(xué)的發(fā)展,只有定性的結(jié)論已不能滿足實(shí)踐的需要,實(shí)現(xiàn)生物科學(xué)結(jié)論定量化是人們長期追求探索的目標(biāo);生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科定量化的重要分析理論與方法,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)科應(yīng)具備的基本知識和素質(zhì),與生命活動(dòng)有關(guān)的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機(jī)現(xiàn)象,大到森林陸地生態(tài)系統(tǒng),小至分子水平,均受到許多隨機(jī)因素的影響,表現(xiàn)為各種各樣的隨機(jī)現(xiàn)象,而生物統(tǒng)計(jì)學(xué)正是從數(shù)量方面揭示大量隨機(jī)現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學(xué)科。因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是一門在實(shí)踐中應(yīng)用十分廣泛的工具學(xué)科,它是生命科學(xué)各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,對后續(xù)生命科學(xué)課程學(xué)習(xí)和生物科研有重要作用。
同時(shí),生物統(tǒng)計(jì)作為數(shù)理統(tǒng)計(jì)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,是教學(xué)難度較大的一門課程。因此,在生物統(tǒng)計(jì)學(xué)精品課程建設(shè)過程中,針對各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的定位,因材施教,更新教育理念,加強(qiáng)實(shí)踐訓(xùn)練,在教學(xué)方法和教學(xué)手段上進(jìn)行改革和大膽探索。
二、二十一世紀(jì)對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程的重新定位。
(一)新世紀(jì)對生物統(tǒng)計(jì)學(xué)課程提出的新要求。
二十世紀(jì)上半葉農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計(jì)學(xué)首先獲得了發(fā)展,在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)流行病學(xué)、隨機(jī)化臨床試驗(yàn)學(xué)已經(jīng)成為攻克人類疾病的一個(gè)里程碑。這在過去的半個(gè)世紀(jì)里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀(jì)人類基因組,基因芯片等實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生出的巨量數(shù)據(jù),需要新工具來組織和提取重要信息。
將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息需要統(tǒng)計(jì)理論和實(shí)踐方面的洞察力、技術(shù)和訓(xùn)練。
未來的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)將會(huì)與信息技術(shù)密切結(jié)合,較少側(cè)重傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì),而會(huì)更多注意數(shù)據(jù)分析,尤其是大型數(shù)據(jù)庫的處理。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)越來越不同于其它數(shù)學(xué)領(lǐng)域,計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)對大學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是通過樣本來推斷和估計(jì)總體,這樣得到的結(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯(cuò)誤率,這是統(tǒng)計(jì)分析的基本特點(diǎn),因此在生物統(tǒng)計(jì)課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是通過個(gè)別的試驗(yàn)研究得出其一般性結(jié)論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學(xué)歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學(xué)的研究中絕大多數(shù)涉及到的是隨機(jī)事件,因此,生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅是試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué),更重要的還是大學(xué)生思維方式的培養(yǎng),這對提高大學(xué)生的素質(zhì)很有必要。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)方法兩個(gè)有機(jī)聯(lián)系的組成部分。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)可提高大學(xué)生設(shè)計(jì)研究課題試驗(yàn)方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗(yàn)因素與水平以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法等方面的內(nèi)容。通過統(tǒng)計(jì)方法的教學(xué)除讓學(xué)生弄清各種統(tǒng)計(jì)方法的內(nèi)涵外,還需要使學(xué)生能夠正確地選擇最適合的統(tǒng)計(jì)方法,以揭示資料潛在的信息,達(dá)到研究的最終目的,從而提高大學(xué)生科學(xué)研究素質(zhì)。
三、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革。
(一)加強(qiáng)電子課件及網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是應(yīng)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理研究生物界數(shù)量變化的學(xué)科,而概率統(tǒng)計(jì)的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學(xué)時(shí)的減少(由原來的60-70學(xué)時(shí),降到現(xiàn)在的40學(xué)時(shí)左右),如何深入淺出地引導(dǎo)學(xué)生入門,并使學(xué)生在了解概率統(tǒng)計(jì)思想的基礎(chǔ)上,掌握常用統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用及使用條件是課程的教學(xué)難點(diǎn)。為此,我們利用多媒體技術(shù),制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內(nèi)容形象化與直觀化,收到了良好教學(xué)效果。建設(shè)了一個(gè)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支撐平臺,現(xiàn)有課程簡介、教學(xué)大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》教材、課程錄像、實(shí)習(xí)指導(dǎo)、在線測試題、參考文獻(xiàn)、其它教學(xué)資源等欄目,免費(fèi)向全校師生開放。
(二)將多媒體教學(xué)優(yōu)勢與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律有機(jī)結(jié)合,用較少的學(xué)時(shí)得到良好的教學(xué)效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律相結(jié)合,多媒體教學(xué)就可能會(huì)帶來一些弊端諸如:(1)內(nèi)容多,幻燈片變換快,由照本宣科變?yōu)檎掌列疲瑸樾碌摹皾M堂灌”;(2)課件圖片多,內(nèi)容以展示為主,缺乏啟發(fā)性;(3)教學(xué)內(nèi)容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內(nèi)容給學(xué)生講解,失去了傳統(tǒng)教學(xué)方法,老師邊講邊板書能給學(xué)生留下比較深刻印象的特點(diǎn),缺乏吸引力。
而多媒體在教學(xué)中只能充當(dāng)工具的角色,在教學(xué)過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律緊密結(jié)合在一起。在制作課件時(shí),采用啟發(fā)式教學(xué)方式,精煉教學(xué)內(nèi)容,模仿傳統(tǒng)教學(xué)書寫板書的過程,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫方式。在課堂教學(xué)中,老師仍然保持傳統(tǒng)教學(xué)方法的教姿教態(tài),在授課的過程中與學(xué)生保持互動(dòng),根據(jù)學(xué)生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度,必要時(shí)輔以板書進(jìn)行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學(xué)的特點(diǎn),又充分照顧到學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,在內(nèi)容沒有縮減,學(xué)時(shí)減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學(xué)效果。
(三)長期堅(jiān)持教育教學(xué)方法及教學(xué)規(guī)律的研究。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),從這個(gè)層面上講,它有非常濃的數(shù)學(xué)味道,但是它又有別于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì),生物統(tǒng)計(jì)學(xué)更主要強(qiáng)調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想和方法在解決生命科學(xué)中一些具體問題的應(yīng)用。因此在教學(xué)過程中就存在一個(gè)“度”的把握問題,如果將概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理講得太多,一是學(xué)時(shí)不允許,二是學(xué)生難以消化,得不到好的教學(xué)效果;如果只注重方法的講解,學(xué)生知其然不知其所以然,就會(huì)誤入亂套公式的歧途。經(jīng)過將教學(xué)的重點(diǎn)放在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)掌握統(tǒng)計(jì)方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導(dǎo)。在教學(xué)內(nèi)容的安排上采用“保干削枝”,即在學(xué)時(shí)減少很多的情況下,將一些次要的統(tǒng)計(jì)方法去掉,也要保證有足夠的學(xué)時(shí)講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計(jì)假設(shè)測驗(yàn)等方面的內(nèi)容,讓學(xué)生掌握生物統(tǒng)計(jì)學(xué)中所蘊(yùn)含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想精髓,從而避免學(xué)生亂套統(tǒng)計(jì)公式。
(四)密切跟蹤生命科學(xué)發(fā)展的前沿動(dòng)向,探索生物統(tǒng)計(jì)學(xué)解決前沿問題的理論與方法。
統(tǒng)計(jì)學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用已有長遠(yuǎn)的歷史,許多統(tǒng)計(jì)的理論與方法也是自生物上的應(yīng)用發(fā)展而來,而且生物統(tǒng)計(jì)是一個(gè)極重要的跨生命科學(xué)各研究領(lǐng)域的平臺。現(xiàn)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)與生物信息學(xué)的蓬勃發(fā)展,使得生物統(tǒng)計(jì)在這些突破性生物科技領(lǐng)域上扮演著不可或缺的角色。
在課程建設(shè)中,隨時(shí)注意納入生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在前沿領(lǐng)域研究應(yīng)用的內(nèi)容,增強(qiáng)課程的活力,提高教師和學(xué)生面向生物產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場解決實(shí)際問題的能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),注重學(xué)生能力培養(yǎng)。
生物統(tǒng)計(jì)學(xué)要不要開實(shí)驗(yàn)課,怎樣開實(shí)驗(yàn)課,一直存在爭議,在此認(rèn)為生物統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅應(yīng)該開設(shè)實(shí)驗(yàn)課,而且還要將實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)軟件的應(yīng)用上,讓學(xué)生不僅掌握統(tǒng)計(jì)方法,而且加深對原理的認(rèn)識,獲得就業(yè)或升學(xué)的必備計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)技能,提高解決復(fù)雜問題的能力。
(一)開展統(tǒng)計(jì)軟件的實(shí)習(xí),擴(kuò)大學(xué)生的視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
20世紀(jì)20年展起來的多元統(tǒng)計(jì)方法雖然對于處理多變量的種類數(shù)據(jù)問題具有很大的優(yōu)越性,但由于計(jì)算工作量大,使得這些有效的統(tǒng)計(jì)分析方法一開始并沒有能夠在實(shí)踐中很好推廣開來。而電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的誕生與發(fā)展,使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作變得非常容易,所以充分利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù),通過計(jì)算機(jī)軟件將統(tǒng)計(jì)方法中復(fù)雜難懂的計(jì)算過程屏障起來,讓用戶直接看到統(tǒng)計(jì)輸出結(jié)果與有關(guān)解釋,從而使統(tǒng)計(jì)方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學(xué)時(shí)數(shù)與達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)所需完成的教學(xué)內(nèi)容相比還是不足的。為此,可以通過標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)軟件的教學(xué)實(shí)習(xí)來達(dá)到以點(diǎn)帶面,擴(kuò)大學(xué)生視野,提高學(xué)生素質(zhì)。
為此我們建立了一個(gè)專用于實(shí)習(xí)教學(xué)的生物統(tǒng)計(jì)電腦實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)共有50余臺電腦,并連接到校園網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配備有指導(dǎo)教師,負(fù)責(zé)對上機(jī)的學(xué)生答疑。除按教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行的正常實(shí)習(xí)教學(xué)外,實(shí)驗(yàn)室還對優(yōu)秀學(xué)生免費(fèi)開放,鼓勵(lì)他們結(jié)合教師的科研活動(dòng),應(yīng)用所學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,學(xué)習(xí)新的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,掌握應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決生物統(tǒng)計(jì)學(xué)問題的技能。
(二)全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,必須將本課程的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)延伸到課堂教學(xué)外,開展全方位、多層次的實(shí)踐教學(xué)。
在原綿陽農(nóng)專期間,主要在作物育種、作物栽培、動(dòng)物營養(yǎng)等課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)習(xí)中,根據(jù)相關(guān)內(nèi)容加入了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)內(nèi)容。
組建了西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院以后,由原來的單一農(nóng)科專業(yè)變成了理、工、農(nóng)三大學(xué)科均有專業(yè)的格局。雖然專業(yè)的學(xué)科歸屬不同,但有一點(diǎn)是相通的,其內(nèi)涵均屬于生命科學(xué)的范疇。以科學(xué)研究的方法進(jìn)行劃分,均屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)。
掌握正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)律,是實(shí)驗(yàn)科學(xué)工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農(nóng)科專業(yè)上延伸實(shí)踐教學(xué)的作法推廣到全院的所有專業(yè),結(jié)合實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改革,對發(fā)酵工藝學(xué)實(shí)驗(yàn)、植物細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)、食用菌實(shí)驗(yàn)、微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),把過去單一的實(shí)驗(yàn)流程、樣品觀察或檢測實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樵囼?yàn)條件的優(yōu)化試驗(yàn),提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗(yàn)設(shè)計(jì)、單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、多因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì),對試驗(yàn)結(jié)果要求學(xué)生使用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對進(jìn)行分析和討論,最后得出最佳試驗(yàn)條件。
這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革起到了一箭雙雕的作用,從專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課的角度看,改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型、綜合性實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新思維的能力;從生物統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看,將課程的教學(xué)實(shí)踐延伸到課程外,彌補(bǔ)了學(xué)時(shí)的不足,更重要的是學(xué)生將自己學(xué)到的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識,轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力,知識得到很好的內(nèi)化。
此外,在學(xué)生課外科技活動(dòng)中指導(dǎo)學(xué)生選用正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中要求學(xué)生采用恰當(dāng)?shù)纳锝y(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))。
關(guān)鍵詞:軟件工程;概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì);項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)
作者簡介:康國棟(1983-),男,土家族,湖南張家界人,吉首大學(xué)軟件服務(wù)外包學(xué)院,講師;周清平(1965-),男,土家族,湖南省張家界人,吉首大學(xué)軟件服務(wù)外包學(xué)院,教授。(湖南?張家界?427000)
基金項(xiàng)目:本文系吉首大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:2011JSUJGB25)的研究成果。
中圖分類號:G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)22-0083-02
“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程涉及的范圍相當(dāng)廣泛,凡是涉及數(shù)據(jù)的收集、整理、分析、可視化和解釋方面的問題,都是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)大顯身手的舞臺,[1]由此可見此學(xué)科在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要地位。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展,概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)價(jià)值也越來越得到凸顯,軟件系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)實(shí)踐能把“紙上談兵”的數(shù)學(xué)模型變成可行的算法并加以實(shí)現(xiàn),理論在顯示強(qiáng)大力量的同時(shí)也露出了有趣的一面。如果不注重概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的應(yīng)用和直觀性,將導(dǎo)致數(shù)學(xué)的孤立與衰退。尤其是在軟件飛速發(fā)展的今天,概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)科學(xué)與軟件實(shí)踐難舍難分。因而軟件工程專業(yè)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的教學(xué)改革必須圍繞軟件工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),必須以軟件行業(yè)的人才需求為核心。我國對軟件工程專業(yè)的要求是培養(yǎng)“實(shí)用性、復(fù)合型及國際化”的軟件工程人才,在人才培養(yǎng)過程中強(qiáng)調(diào)自主思維能力與工程實(shí)踐能力培養(yǎng)并重的理念。其課程體系與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)相比,理論課時(shí)偏少,使“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程在實(shí)際教學(xué)中出現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)少的矛盾。因此,如何充分發(fā)揮教師的教學(xué)能力和調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,如何做好軟件工程專業(yè)“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”的教學(xué),是當(dāng)前亟需解決的問題。在近來的教學(xué)實(shí)踐中,努力嘗試了一些教學(xué)改革舉措,得到了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等幾方面分別進(jìn)行探討。
一、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”教學(xué)改革的基礎(chǔ)
1.軟件工程專業(yè)“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程的定位
要做到真正意義上的“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”教學(xué)改革,首先必須做好該學(xué)科的定位,提高學(xué)生、老師對其認(rèn)識水平。當(dāng)前,社會(huì)各行業(yè)對軟件人才的需求日益增長,其需求常常是一般性軟件、應(yīng)用軟件開發(fā)人員。這就給學(xué)生一個(gè)誤導(dǎo):應(yīng)用強(qiáng)于理論(甚至只關(guān)注簡單的應(yīng)用),進(jìn)而使學(xué)生忽視基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)這種純實(shí)用思維。這種純實(shí)用思維取向?qū)⒂绊憣W(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與邏輯思維能力的培養(yǎng),降低學(xué)生學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程的分析能力,進(jìn)而降低其在工作中的拓展能力及競爭力。雖然我國高校軟件專業(yè)畢業(yè)生逐年曾多,但是許多軟件企業(yè)卻反映招聘不到合適的人才。實(shí)際上,企業(yè)缺少的是有拓展能力、快速學(xué)習(xí)能力的高層次專業(yè)人員,這類專業(yè)人才必然要具有良好的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。另外,軟件工程專業(yè)學(xué)生本科畢業(yè)后,有相當(dāng)比例的學(xué)生考慮繼續(xù)深造,要用到“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”學(xué)科的一些基本理論和方法去研究、解決相關(guān)科學(xué)問題。根據(jù)以上的分析,結(jié)合吉首大學(xué)(以下簡稱“我校”)提出的人才培養(yǎng)目標(biāo),“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程應(yīng)定位為數(shù)學(xué)思維+軟件實(shí)現(xiàn)工具:既要求學(xué)生掌握“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”的基本概念、思維模式、計(jì)算方法,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng),又要求學(xué)生學(xué)以致用,培養(yǎng)學(xué)生對其在軟件行業(yè)里的實(shí)際作用的認(rèn)知和興趣。
2.教學(xué)資源的優(yōu)化整合
如果沒有教學(xué)資源將會(huì)使教學(xué)改革成為無本之木,無水之源。因而,優(yōu)化整合教學(xué)資源是實(shí)施教學(xué)改革的又一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。目前,國內(nèi)教學(xué)資源主要關(guān)注該學(xué)科體系的完整性與論證的嚴(yán)密性,[2]這對軟件專業(yè)的學(xué)生而言,在學(xué)習(xí)時(shí)往往看不到該學(xué)科在軟件工程中的應(yīng)用,既不能與學(xué)科很好地結(jié)合起來加深理解,也不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。[3]而國外教材的特點(diǎn)是與計(jì)算機(jī)專業(yè)的聯(lián)系更加緊密、例子更加豐富。[1,4]因此,需首先成立教學(xué)研究小組,將“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”教學(xué)內(nèi)容分為幾個(gè)部分,每部分由一個(gè)小組成員負(fù)責(zé)教學(xué)建設(shè)及深入研究,整合國內(nèi)外優(yōu)秀教材,提煉教學(xué)內(nèi)容:在選用國內(nèi)經(jīng)典教材的基礎(chǔ)上,指定國外優(yōu)秀教材作為參考書。[5]在整體分析后,適當(dāng)增加概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用內(nèi)容,將之與理論知識結(jié)合介紹給學(xué)生,既有助于學(xué)生理解,又為后續(xù)的專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。[6]而對部分理論知識,或刪節(jié)或安排學(xué)生自學(xué)。例如,集合論基礎(chǔ)部分、古典概率算法等章節(jié)應(yīng)當(dāng)刪除,隨機(jī)變量復(fù)雜函數(shù)概率分布的理論推證適合學(xué)生自學(xué);其次,建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程,充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù),為學(xué)生提供豐富多彩的網(wǎng)上教學(xué)資源,方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)和師生間的交互,有利于指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)和協(xié)同學(xué)習(xí),為實(shí)現(xiàn)精講多練的教學(xué)目標(biāo)奠定資源基礎(chǔ)。
二、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程教學(xué)方式的改革
如何在壓縮課時(shí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)既定的人才培養(yǎng)目標(biāo),是軟件工程專業(yè)“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”課程教學(xué)改革的關(guān)鍵。針對這些問題,必須提出新的教學(xué)改革模式,大力改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式。