新工科背景下的应用型本科院校《概率论与数理统计》课程改革研究与实践

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　　摘 要：该文从以能力为重点的素质观以及应用型人才的培养定位等方面要求出发，阐述了机械设计与自动化专业《概率论与数理统计》课程改革的必要性与重要性，提出了新工科背景下的应用型本科院校《概率论与数理统计》课程改革研究与实践，并以笔者学院机械设计与自动化专业为例，针对机械设计与自动化专业应用型人才，着重解决好以下两个问题：（1）如何传授给新工科背景下械设计与自动化专业学生更扎实、更实用的概率论与数理统计方面的应用方法。（2）如何有效培养学生自主学习的习惯，提高新工科背景下械设计与自动化专业学生的思维实践能力。
　　关键词：新工科 自主学习 概率统计课程改革
　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）01（a）-0-02
　　1 机械设计与自动化专业《概率论与数理统计》课程改革的必要性与重要性
　　《面向未来的中国新工科建设》一文中，新工科建设的总体思路中提到，高校在该校自身具有的优势和特色上，从中确定具有明显优势和潜力并有资源投入保障的那些待建的新工科。而在确定该校待建新工科时必须重视新工科与产业的直接对接。在新工科建設过程中注重和突出本校的人才培养特色显得尤其重要，需要每一所高校在达到新工科专业人才培养共性要求的情况下，突出该校个性化的特色培养。科学技术不断发展的21世纪，学科的交叉和融合越来越普遍。随机数学方法作为一种重要的工具，在自动化专业学科研究中占有的地位越来越显著，特别是随着信息技术的发展，随机数学方法的大量运用对概率统计课程提出了更高要求。因此原来的高等数学课程已经不能满足需要，作为高等数学三大主角之一的《概率论与数理统计》课程的改革势在必行。
　　2 概率论与数理统计课程教与学中的现状分析
　　（1）《数学建模》仅作为选修课程开设。数学建模课程在解决实际问题很有用，它们属于基础的工具课程，而概率论与数理统计方面的知识在数学建模中应用也非常广泛，但通过综合分析发现，一直以来笔者学院参加全国大学生数学建模竞赛的学生们运用概率论与数理统计知识很不熟练。
　　（2）教学内容单一。主要是传授较系统的数学知识，注重对解题能力的培养，忽视数学方法分析、解决问题的思考训练，更缺乏对当前最前沿的实际应用的介绍，所学内容很难反映出与机械设计与自动化专业的关联。
　　（3）概率论与数理统计课程教师在机械设计与自动化专业进该课程教学时，不仅缺少对所教专业的必要了解，而且对课程教学的内容和方法也研究甚少，从而导致该课程授课内容与学生专业实际应用出现了脱节，缺乏对学生专业综合素质培养的针对性和实用性，无法获得良好的教学效果。
　　（4）概率论与数理统计课程教师在机械设计与自动化专业进该课程教学时，过多地注重概率统计学科知识的连贯性、系统性与严谨性，过多地进行理论推导演算过程，过多地干预学生的思维与解题解法，过于赶鸭子上架，让学生照瓢画葫芦，比较少放手让学生开阔思维，鼓励学生大胆利用已学概率统计知识去解决专业课程与生活中实际问题，引领学生融会贯通高等数学课程知识与专业知识、培养学生创新能力。
　　3 针对以上教与学现状，在进行概率统计课程改革中着重要解决的两个问题
　　首先着重解决以下两个问题：（1）如何传授给新工科背景下械设计与自动化专业学生更扎实、更实用的概率论与数理统计方面的应用方法。（2）如何有效培养学生自主学习的习惯，提高新工科背景下械设计与自动化专业学生的思维实践能力。
　　对于问题一，我们提出首先应从概率统计课程内容上进行全面的改革，选取的数学内容应与与机械设计与专业、职业相融合，随机数学方法在专业和职业中有所体现。故选取内容遵循四大原则：（1）实用性与发展性相统一的原则，为了便于学生日后升学、更好的发展，我们授课过程中穿插了MBA入学考试和普通研究生入学考试真题。（2）学科化与生活化相统一的原则，概率统计课与专业、与生活相结合，缩短数学与专业的距离，我们尽量选取和设计偏生活化的案例，如讲授全概率公式和贝叶斯公式时，设计了体检报告、网店可信度等方面的题目。（3）基础性与时代性相统一的原则，在当今的大数据、智能化、云计算的科技背景下，我们选用了专业化的概率统计题目，如随机信号分析。（4）过程性与结果性相统一的原则，淡化概率统计繁琐的理论推导过程，克服高中时的“唯分数”“唯升学”“唯做题”，突出数学的实际应用，提高学生“学以致用”的本领，渗透“案例教学”，让数学之用显而易见，提高学习兴趣，激发学习热情，克服“唯答案”，强调数学思想，让数学之美触手可及，培养学生知识创新创造能力。
　　对于问题二，如何有效培养学生自主学习的习惯，提高新工科背景下械设计与自动化专业学生的思维实践能力，我们提出首先应从概率统计课程的教学模式上进行全面的改革，剔除掉概率统计中学生毫无兴趣、毫无勇气听取的繁琐的纯数学理论证明，学生更积极更有兴趣的是利用概率统计数学确实解决专业中的实际问题，因此，教学中应尽量贯穿学概率、用概率的思路，以数学建模的框架模式来传授数学方法，同时提高更严谨周密、更灵活有效的随机数学逻辑思维。
　　新工科背景下，云计算、大数据、智能化时代的大学生，信息获取快且量大，过去的“唯做题”“唯最终结果”“唯专业或唯基础”已经远远不能满足他们，他们迫切的期待思维上的严谨敏捷，处事上的灵活变通，真正的“学以致用”，且是用在专业学习及日后工作生活中，故在数学课程上应重数学思想、数学习惯、数学素养以及数学知识与专业、职业、生活实际的相融合。
　　教学模式上，一方面，以概率统计的实际问题为导入，以随机数学思想方法为主线，以概率统计知识及其产生过程为平台，以应用理论解决实际问题为目的，通过教学，使学生掌握概率论的基础知识与方法，为学习其他后续课程和日后解决工作、生活中的实际问题打好基础；另一方面，坚持服务需求，成效导向，积极与专业老师多交流，学习专业知识，使基础课与专业融合度更高；积极创造条件，开设数学实验课（数学应用软件的操作使用，数学建模等）；不断完善充实网络教育内容，搭建师生互动平台，扩展师生交流的空间，使现代信息技术与教育教学深度融合。
　　解决好以上两大问题，在一定程度上对于解决新工科背景下，应用型本科机械设计与自动化专业概率统计课程和教学中存在问题具有理论和实践意义，为学院应用型本科人才培养模式研究提供借鉴，从整体上率先推进学院在新工科背景下，本科各专业概率统计课程和教学改革研究工作，促进人才培养质量的提高，同时为该院概率统计课程和教学改革实践提供借鉴，开创概率统计数学课教学新局面，对以后其他专业概率统计课程和教学改革研究也具有一定的参考价值。
　　我们认为概率统计课程改革的开展意义重大，它对于进一步明确新工科背景下，机械设计与自动化专业培养目标，明确机械设计与自动化专业概率统计课程教学目标，改革概率统计课程教学方法，提高概率统计课程教学质量，为其他新工科专业概率统计课程教学改革提供借鉴，提高专业人才培养质量将起着重要作用。
　　参考文献
　　[1] 林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017，38（2）：26-35.
　　[2] 孙宏国.“概率论与数理统计”教学的感悟[J].数学学习与研究，2018（5）：20.
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