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【摘要】數(shù)學建模屬于數(shù)學學科教育中的核心部分,是數(shù)學框架中表達如何分析、解決問題的思想與方式方法,而數(shù)學建模思想是學生在學習數(shù)學知識的過程中需要具備的學科核心素養(yǎng).學生在形成數(shù)學建模思想之后能增強問題的分析能力和解決能力,提升數(shù)學學習的專業(yè)素質(zhì).概率統(tǒng)計教學主要就是概率、統(tǒng)計兩個部分,其中抽象性的知識有很多,尤其是在大學數(shù)學概率統(tǒng)計的課程中,學生難以理解的知識點較多,不利于學生的良好學習.因此,在教學大學數(shù)學概率統(tǒng)計的過程中,教師應該重點關注對數(shù)學建模思想的應用,引導學生形成正確的數(shù)學建模思想,增強學生對數(shù)學概率統(tǒng)計知識的理解能力和學習能力,為他們后續(xù)的學習和發(fā)展夯實基礎.
【關鍵詞】數(shù)學建模思想;概率統(tǒng)計教學;應用措施
在大學數(shù)學概率統(tǒng)計的教學工作中,教師應該引導學生形成正確的數(shù)學建模思想,采用案例分析法、小組探討法等將數(shù)學建模思想融入學生概率統(tǒng)計的學習中,增強學生對抽象知識的理解能力、分析能力和研究能力,增強大學數(shù)學概率統(tǒng)計教學指導的有效性,為學生對后續(xù)知識的學習、數(shù)學核心素養(yǎng)的發(fā)展提供幫助.
一、數(shù)學建模思想在概率統(tǒng)計教學中的重要意義
對于數(shù)學建模來講,其并非簡單的空間結構,而是量變、質(zhì)變的轉(zhuǎn)化結構,是在人們文明發(fā)展過程中不斷積累的產(chǎn)物.同時,數(shù)學建模有著一定的科學性與嚴謹性,因此,教師將其應用在概率統(tǒng)計的教學工作中能培養(yǎng)學生正確的解題習慣和思維形式,增強學生的問題分析與解決能力,具有一定的教學應用意義,主要表現(xiàn)為以下三個方面.
(一)能夠增強學生的問題分析與解決能力
教師在教學概率統(tǒng)計的過程中應用數(shù)學建模思想,能促使學生問題分析與解決能力的良好發(fā)展.這主要是因為數(shù)學建模思想強調(diào)在面對數(shù)學問題的過程中,先查閱手機資料,觀察信息內(nèi)容,在研究、分析之后提出假設,找出問題的矛盾點,利用假設方式、抽象簡化過程的方式等將數(shù)學問題中的數(shù)量問題反映出來,通過學習的知識解決問題.這樣一來,學生在形成數(shù)學建模思想之后可以系統(tǒng)化、全面性地分析、研究和應對問題,增強問題分析與解決能力.
(二)能夠增強學生的邏輯思維能力
對于數(shù)學建模思想來講,教師將其應用在概率統(tǒng)計的教學工作中不僅能調(diào)動學生參與學習的積極性和主動性,增加學生的知識面,拓寬學生的學習視野,而且能借助實際案例引導學生分析問題,利用數(shù)學建模思想解決問題,深入研究和分析概率統(tǒng)計問題的邏輯、內(nèi)容與知識點,在一定程度上促使學生邏輯思維能力的良好發(fā)展,增強學生學習概率統(tǒng)計知識的邏輯思維能力,促使學生數(shù)學學習能力、問題解決能力、思維能力的良好發(fā)展.
(三)能夠增強學生的實踐能力
從大學數(shù)學的概率統(tǒng)計教學情況來講,教師在應用數(shù)學建模思想開展教育工作時,除了能增強學生的邏輯思維能力外,還能促使他們實踐能力的提高.這主要是因為學生在學習概率統(tǒng)計知識的過程中利用數(shù)學建模思想進行解題,可以利用自身學習的知識構建和問題有關的數(shù)學模型.在實踐操作的過程中,教師除了能增強學生的問題分析和解決能力外,還能促使他們實踐能力的良好發(fā)展.同時,學生能借助計算機技術建立數(shù)學模型,通過計算機技術進行問題的分析、解決和研究,在實踐操作的過程中體會到學習數(shù)學知識、解決數(shù)學問題的樂趣,增強應用數(shù)學建模方式解決問題的積極性,充分發(fā)揮數(shù)學建模思想在教育工作中的作用和優(yōu)勢.
二、數(shù)學建模思想在概率統(tǒng)計教學中的應用措施
大學數(shù)學教師在開展概率統(tǒng)計教學工作的過程中應重視對數(shù)學建模思想的運用,引導學生形成正確的數(shù)學建模觀念意識,使學生在良好思想觀念的作用下借助數(shù)學建模的方式更好地解決概率統(tǒng)計的問題,增強問題分析、應對的能力,促使學生邏輯思維能力、實踐操作能力的良好發(fā)展,主要有以下四個方面的應用措施.
(一)合理使用案例教學法融入數(shù)學建模思想
對于大學概率統(tǒng)計教學來講,教師應用數(shù)學建模思想的目的就是使得學生受到一定的啟發(fā),在深入理解理論知識的同時可以更好地分析和解決問題.然而,目前部分大學數(shù)學教師在教學期間只將數(shù)學建模當作輔助工具,不能更好地在數(shù)學建模思想的啟發(fā)和引導下使得學生更好地學習概率統(tǒng)計知識、解決相關的問題.因此,大學數(shù)學教師應該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育思想觀念,真正意義上地將數(shù)學建模思想融入相關的概率統(tǒng)計教學中,采用案例教學法深入融入數(shù)學建模思想,使學生在分析案例內(nèi)容的過程中自主性地研究、分析和解決問題.同時,大學數(shù)學教師可以在案例中設置一些輔助類型的知識點,使得學生在利用數(shù)學建模思想解決問題的過程中提升學習效果.例如,在大學概率統(tǒng)計教學的過程中,教師可以選擇一些和學生現(xiàn)實生活存在聯(lián)系的數(shù)學模型、案例內(nèi)容,即“在生活中擲骰子的游戲中,如果有兩個均勻的骰子,一枚是白色,一枚是紅色,會出現(xiàn)什么樣的結果呢?”在提出問題之后,教師可以要求學生先利用數(shù)學建模思想分析與研究案例中的內(nèi)容,建立相關數(shù)學模型,再通過數(shù)學建模思想分析和解決問題,增強學生的問題分析和解決能力,在案例教學法的幫助下使得學生更好地利用數(shù)學建模思想解決生活中的概率統(tǒng)計問題.
(二)采用問題分析法融入數(shù)學建模思想
在傳統(tǒng)的大學數(shù)學課堂教學工作中,受到應試教育觀念的影響,教師與學生都過于重視考試成績,而忽略對問題的分析和研究,教師只按照課程內(nèi)容引導學生學習知識,提高學生的考試成績,學生只會為提升自己的考試成績而學習相關知識,做一些和考試有關的專題試卷,這樣就會導致學生的邏輯思維能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、問題研究和分析能力的發(fā)展受到一定的影響.在此情況下,教師要轉(zhuǎn)變之前的教育工作模式,積極利用問題分析法將數(shù)學建模思想融入課堂教育工作中,培養(yǎng)學生的概率統(tǒng)計問題分析能力、知識運用能力和解題思維能力.例如,教師可以在使用數(shù)學建模教學法的過程中為學生提出問題:“將6個相同質(zhì)點以同樣的概率設置在12個盒子內(nèi),求出6個指定盒子內(nèi)有一個質(zhì)點的概率是多少?求出1個指定盒子內(nèi)有4個質(zhì)點的概率是多少?”要求學生利用數(shù)學建模思想分析和解答問題,在數(shù)學建模的過程中形成解決問題的啟發(fā).同時,教師應該帶領學生進行互動,使學生在課堂互動中使用數(shù)學建模的方式更好地解決概率統(tǒng)計問題,增強學生的數(shù)學問題解決能力、邏輯思維能力.再如,教師為學生提出關于概率統(tǒng)計的“會面”問題也就是將兩人約會的概率事件問題應用在概率統(tǒng)計的教學中,將問題轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學模型.教師可以先向?qū)W生提出問題:“小明和小花已經(jīng)約定上午10點到12點在圖書館見面,最先到的一個人等待20分鐘以后離開,并且兩個人約定了在2個小時之內(nèi)的任何時間點到達圖書館都可以,那么這兩個人不能見面、能夠見面的概率分別是多少呢?”在提出問題之后,教師要求學生先按照問題中的數(shù)值自主性地繪畫x軸與y軸,再設計樣本空間,設定不能見面、能夠見面的計算公式,在數(shù)學模型的幫助下準確地進行概率計算.
(三)通過完善課堂教學環(huán)節(jié)融入數(shù)學建模思想
為了在大學概率統(tǒng)計教學中更好地應用數(shù)學建模思想,教師應該完善課堂教學環(huán)節(jié),確保數(shù)學建模思想在教育工作中的良好應用,使得學生系統(tǒng)化、全面性地理解知識點,增強學生的思維能力.教師在課堂教學環(huán)節(jié)應該準確掌握概率統(tǒng)計知識點中的數(shù)學模型,如在對降雨概率方面、人體舒適度指數(shù)方面的概率進行統(tǒng)計和計算的過程中,教師可以將這些隨機現(xiàn)象當作問題,將它們轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)量化的內(nèi)容,然后細致性地進行研究和分析,在合理解決問題的同時引導學生通過數(shù)學建模的方式分析、解決概率統(tǒng)計問題,增強學生的問題分析、解決和應對能力.同時,教師在課堂教學環(huán)節(jié)中應該根據(jù)學生的興趣、愛好與學習能力等特點合理地選擇數(shù)學建模問題,引導學生使用數(shù)學建模思想解決相關的概率統(tǒng)計問題.例如,教師可以引導學生估計魚塘中魚的數(shù)量,使用建模思想解決這些概率統(tǒng)計的問題,在計算期間通過兩點分布(0-1)的參數(shù)P最大似然估計量X當作魚量,將總體數(shù)量設為W,先從魚塘內(nèi)撈出魚并在上面進行標記(撈出來魚的數(shù)量是m),再將其重新放入魚塘里面,待一段時間之后重新?lián)瞥鰜?,帶有標記的魚的概率是P=m/W.學生在分析這個問題時可以全面了解魚塘中魚的數(shù)量要和兩點分布(0-1)相符合,在一段時間之后在其中撈出來n條,帶有標記的魚是s條,也就是說代表抽取了容量是n的樣本,在列出公式之后,求得魚數(shù)的估計數(shù)據(jù)值.這樣一來,教師在教學過程中除了能引導學生深入性地理解概率統(tǒng)計知識外,還能在數(shù)學建模思想的幫助下增強學生的觀察能力和思考能力,使得學生學會利用數(shù)學建模的方式更好地解決概率統(tǒng)計問題,增強問題應對能力.
(四)通過布置課后作業(yè)融入數(shù)學建模思想
在教學大學數(shù)學概率統(tǒng)計的過程中,教師對學生的實踐能力、問題分析與理解能力提出很高的要求.為了使學生深入性、全面性地學習相關知識點,教師除了在課堂教學中合理融入數(shù)學建模思想外,還要重視對課后作業(yè)的布置,在合理布置課后作業(yè)的情況下使得學生更好地形成數(shù)學建模思想,在課后參與到實踐操作的活動中,真正意義上地發(fā)揮數(shù)學建模思想在學生學習全過程的積極作用.例如,教師在為學生布置課后作業(yè)時可以將他們分成幾個小組,分別設置課后作業(yè)的主題,如“黃瓜季節(jié)和銷量的關系”“學校中女同學和男同學的身高測量”等等,要求小組學生按照課后作業(yè)的主題內(nèi)容開展相互之間的溝通交流活動,利用數(shù)學建模思想解決問題.這樣一來,學生不僅能在數(shù)學建模思想的幫助下更好地在小組合作過程中解決概率統(tǒng)計問題,還能鞏固學習的知識點,增強合作精神、創(chuàng)造能力、創(chuàng)新能力.同時,在布置課后作業(yè)的過程中,教師可以為學生開展概率統(tǒng)計的數(shù)學建模技能競賽活動,要求學生在參與競賽的過程中利用數(shù)學建模思想分析和解決概率統(tǒng)計方面的問題,這樣除了能增強學生學習的主動性和積極性外,還能提高他們的概率統(tǒng)計分析和解決能力.除了上述四點數(shù)學建模思想在大學數(shù)學概率統(tǒng)計教學中的應用措施外,教師還可以借助多媒體技術、新媒體技術、微課視頻等形式,為學生講解如何應用數(shù)學建模思想解決概率統(tǒng)計的問題,使得學生在問題分析和解決的過程中更好地應用數(shù)學建模方式.
三、結束語
綜上所述,在大學數(shù)學概率統(tǒng)計教學工作中,教師采用數(shù)學建模思想不僅能增強學生的學習能力、邏輯思維能力和實踐操作能力,而且能增強教育指導的效果,促使學生綜合素質(zhì)的發(fā)展.因此,在教學大學數(shù)學概率統(tǒng)計的過程中,教師應該重點融入數(shù)學建模思想,使得學生借助數(shù)學建模的方式解決概率統(tǒng)計問題.
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作者:王永靜 單位:河南質(zhì)量工程職業(yè)學院