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1“概率论与数理统计”课程特色
“概率论与数理统计”课程是很多专业课程的基础,不仅数学专业要开设,理、工、农、医、经济和管理等学科门类大多开设。结合我院的办学定位、人才培养目标和生源情况来制定“概率论与数理统计”课程的教学内容,使学生懂得该课程是解决数学应用问题的重要理论工具,是学生形成“创新意识、创新精神”及“数学建模能力”的主要理论载体。通过该课程的学习,为今后学习者应用于社会,解决社会经济、技术问题打下基础,同时对培养学习者的逻辑思维能力,分析解决问题能力、数学建模能力尤为重要。还有,对于我院的师范类学生,更有助于他们今后的数学教学工作,可以居高临下的处理中学教材中有关概率、统计的内容。
2课程教学改革的主要理论基础
2.1建构主义理论建构主义理论是“概率论与数理统计”课程教学改革的重要理论依据,它对于培养学习者的自主探究意识和数学创新能力具有重要意义。建构主义的教学设计有两大模块:一是创设学习情境,实际上是要求设计出有利于学生自主建构知识的良好环境(例如创设与学习主题相关的情境、提供必要的信息资源以及组织合作学习等)。二是自主学习策略的设计,建构主义的核心内容是学习者的“自主建构”,要求学习者应具有高度的学习主动性、积极性。
2.2“主导—主体相结合”理论主导—主体相结合理论是现代教育教学策略研究与课程建设、改革比较热门的重要研究课题之一,主导—主体相结合理论强调教学的主导性与学习的主体性,要求教师由原来的教学者转变成为学习的指导者,学生在教师的指导下自主完成课程的学习。它为“概率论与数理统计”课程教学改革提供重要的理论依据。建构主义所提倡的以学为主或以学生为中心的教学设计中,教师主导作用的发挥和学生主体地位的体现,二者在建构主义学习环境下完全可以统一起来的,并且每一个环节要真正落到实处都离不开教师的主导作用,教师的主导作用如果发挥得越充分,学生的主体地位也就必然会体现得越充分。在这种教学结构下,教师根据学生的兴趣和生活经验,通过信息技术设置一定的场景,激发学生探索、解决问题的兴趣,使学生学会学习、学会实践、学会合作,达到培养学习型、研究型、探索型、创新型人才的目的。
3课程教学改革的实践研究为了方便对教学过程设计的要素及其相互关系有一个整体把握,通过借助于以下“概率论与数理统计”课程教学改革教学设计模式图来说明。如图1。
3.1教学条件分析
3.1.1学习者信息分析1)学习者知识背景与技能分析:学生已会上网、已经学习过高等数学等课程的基础上开展的后续课程。2)学习者需求分析:对动手能力相对薄弱的学生来说,他们的反应也许并不象我们想象的那么强烈。性格外向的学生社会活动能力要强一些,但自制能力往往要差一些,工作也相对要浮躁一些;而性格内向的学生虽然拙于言辞,不善交际,但却非常沉稳。3)学习者特征分析:大学生在智力上日趋成熟,思维上更具抽象性、独立性和开拓性。首先,大学生在学习上有各自的目标,自学能力、探究能力,并有主动参与教学的意识和能力。其次,大学生在爱好、情感、认知等方面的风格差异很明显[1]。
3.1.2学科课程信息分析1)学科历史分析:“概率论与数理统计”课程理论诞生于19世纪中叶,它的理论研究是由赌徒向数学家提出的,起初它是数学专业作为选修课开设,以后逐渐成为必修课。当时,苏联、印度等国家在理论研究上处于领先地位。二十世纪初西方国家逐渐在理、工、农、医科开设“概率论与数理统计”课程。二十世纪中叶该课程被引入中国,在理工科专业开设,由于计算机技术的突飞猛进发展,使现代数理统计方法的使用成为可能,二十世纪七十年代该课程首次在包括经济管理类的绝大多数本科专业作为必修课开设。2)学科特征分析:“概率论与数理统计”课程是一门有特色的数学分支,通过该课程的学习,学生除了熟练掌握基本理论和分析方法外,还能熟练运用基本原理解决实际应用问题。
3.1.3教学媒体条件分析我院“概率论与数理统计”课程教学改革的教学资源已部分上网,并且有固定的IP和网址,实现了网上教学和学习的目的。学生通过网络连接对该课程进行自由、有效的访问,有利于重复学习,保证学习效果。网络资源的优势就在于信息共享,使学习者能够最大限度地占有课程教学信息,有利于开阔他们的视野,也有利于学习者正确地理解和整合各种教学信息。同时,网络资源环境的上传下载也为教师提供了一个教学平台,每位教师可根据自己的教学特点进行再设计,加以修改与补充,形成教师的个人授课风格。
3.2课程教学过程设计
3.2.1教学内容我院以浙江大学盛骤等编的《概率论与数理统计》(第三版)为蓝本,以魏宗舒等编写的《概率论与数理统计教程》和谢国瑞、汪国强等编写的《概率论与数理统计》等教材为参考资料,并配置满足课程教学改革需要的教学参考资料(包括教学软件与工具软件等),制作完善的“概率论与数理统计”课程课件。
3.2.2教学设计教学设计理论主要有“以教为主”教学设计和“以学为主”教学设计两大类型,这两种教学设计理论均有其各自的优势与不足,将二者结合起来,互相取长补短,形成优势互补的“学教并重”教学设计理论,不仅发挥教师主导作用,又要充分体现学生学习主体作用教学体系[2]。在“概率论与数理统计”课程教学中,灵活而恰当地选用教学方法,注意教学系统五个要素(教师、学生、教材、教学媒体、网络)的地位与作用。由于教学媒体、计算机软件、网络应用于教学,所以教学方法的表述方式也发生相应的变化,知识的呈现形式和生成方式发生相应的变化。例如:复杂的运算结果可以用计算机软件(如Matlab软件)作为辅助进行近似计算,抽象的几何图形可以用工具软件来生成等。总之,在“概率论与数理统计”课程教学中主要运用“学教并重”的教学方法。以上教学设计的变化主要得益于“构建主义”和“主导—主体相结合”的教学理论支撑。
3.2.3教学方法与手段传统媒体(黑板、粉笔、传统教具等)和现代多媒体、网络等教学手段的灵活运用,是开展教学活动的重要辅助工具,现代多媒体技术具有代数计算、数据处理、几何作图、视频、音频及媒体流播放等多种功能[3]。在以下几方面发挥了传统教学手段无法替代的作用:1)现代多媒体用于教学内容的呈现,以便达到创设问题情境快速便捷、清晰醒目(例如背景介绍、概念引入、定理呈现及时详尽,改变黑板板书的只言片语、提纲挈领);2)用于数学思想的动画播放、模拟演示直观形象(例如概念理解、定理领会与应用,近似计算等);3)网上学习实时便利,资源丰富,在线讨论交互进行(例如辅导答疑、在线讨论、自测评价、问卷调查、网上考试等)。4)实验课、数学建模课中,计算机软件应用于数据处理、程序编写及图像生成等。但是,由于“概率论与数理统计”课程自身的特点、以及数学学习的特殊规律,传统的黑板推演过程更能展现思维的发展轨迹,洞察活生生思考的来龙去脉,有利于发展学生的逻辑思维、发散思维以及抽象思维能力,空间想象力。因此,我院在“概率论与数理统计”课程教学改革中主要的教学方法与手段是将传统媒体、现代多媒体和网络三者有机结合,互相取长补短,灵活运用。
3.2.4教学模式教学模式一般属于教学方法、教学策略的范畴,但又不等同于教学方法或策略。我们通常所说的教学方法或策略往往只是指某种单一的教学方法或策略,而教学模式则要涉及若干种教学方法与策略。例如:在教学过程中,为了达到某种教学目的或取得某种教学效果,教师们往往将多种教学方法、策略结合在一起,加以综合运用,如果这种运用方式趋于相对稳定,这就变成一种模式。换言之,教学模式是指两种以上教学方法与策略的稳定结合。我院在“概率论与数理统计”课程教学改革中采取课堂讲授、小组讨论、专题研讨、计算机教学、网络教学等多种形式相结合的教学模式。与此同时,我们还加强基础知识教学,强化应用环节,渗透数学建模思想,注重从实际背景引入,抽象出其数学模型,回到实践中去。在对学生开展专题研究课题讨论的同时还要求学生以专题研究报告或小论文的作业形式来完成等多种补助教学模式。在这种教学模式中,使学生经历由具体思维到抽象思维,再由抽象思维到具体思维的过程,从而完成对“概率论与数理统计”课程知识的建构,以达到培养学生的独立探究兴趣和独立研究问题、解决问题的能力。总之,我院通过对“概率论与数理统计”课程教学改革,使学生的逻辑思维能力,分析解决问题能力、数学建模能力都有了明显的提高,并能熟练运用基本原理解决实际应用问题。
4课程教学改革的思考
本着“提高概率与数理统计的教学质量,并将该课程建成教学内容充实、教学方法和教学模式先进、教材、教辅资料齐全的课程”为最终目标。以“基于多媒体辅助、网络课程的教学模式”改革为中心,以相应的课程教学设计、教学方法、手段、模式的改进、丰富教学资源等为配套设施。通过前一阶段对该门课程的教学改革与实践研究,取得了一定的进展,但在一些细节方面仍然存在一些不足和需要进一步改进的地方,例如:如何使学生通过探索实验与观察,通过对问题的思考,提高其观察能力,学会从中发现问题、解决问题的能力;如何更好的开展探究式教学和启发式教学,激发学生思维,引导学生自主学习,培养学生的创新意识;如何才能培养出一些拔尖的优秀数学素质人才;如何将数学建模、数学实验与该课程教学内容相结合更好一些;教学资源库也有待进一步的更新、完善,使教学资源库既有学校专业特色而又服务到位,使它更好的服务于实际教学的效率等等,诸如此类问题都是今后该门课程教学改革的研究重点与思考方向。