新工科背景下的《概率论与数理统计》教学

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　　摘要：新工科对人才培养提出了更高的要求，作为一门重要的公共基础课，《概率论与数理统计》在人才培养中起到重要的作用。文章结合《概率论与数理统计》课程的特点，有针对性地提出了提高教育质量的改革方案。
　　关键词：新工科；概率统计；数学教育
　　中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）28-0140-02
　　一、引言
　　2017年以来教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，由此，新工科进入了人们的视野[1]。新工科指的是新工科专业，主要指针对新兴产业的专业，以互联网和工业智能为核心，包括大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科专业。新工科专业是以智能制造、云计算、人工智能、机器人等用于传统工科专业的升级改造。新工科以新经济、新产业为背景，新工科的建设，一方面要设置和发展一批新兴工科专业，另一方面要推动现有工科专业的改革创新。新经济发展所需要的新工科更加凸显学科交叉与综合的特点，综合性大学发展出的以理科为基础的工科具有新工科的特点。相对于传统的工科人才，新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。
　　数学教育是工科教育的基础，而概率统计是数学教育的重要组成部分，在经济发展和工业生产中有着广泛的应用。如何进一步增强工科学生对于概率统计方法的理解与应用能力已成为新工科数学教学的一个重要的课题。本文结合新工科对人才培養的新要求，对概率统计课程改革和建设进行了探讨。
　　二、加强教学内容的改革与创新
　　以往的概率统计教学中较多地注重对学生的数学推导、定理的证明，而忽略了对统计思想的讲授、统计方法的灵活使用，其结果是很多同学不知道大多数概率统计模型的来源和背景，对实际问题不能找到合理的数据分析方法，以至于在统计方法的应用方面有很大欠缺。新工科对应用型人才的高要求促使教师不断进行教学内容的优化和改革，提高人才培养质量。
　　（一）重新梳理教学的重点难点
　　概率统计模型都是来源于生活实际，因此，概率统计知识的讲授都应从实际问题的研究引入[2]。比如对古典概型的介绍、随机变量的分布等知识点的讲解，结合本部分概率统计发展史更能够激发学生的学习兴趣。概率的重点是对随机变量的研究，因此应适当减少古典概型的计算和训练，增加随机变量分布的引入介绍、性质讨论和应用练习。统计主要有参数估计和假设检验两大内容。在公共课学时的限制下应减少统计量的推导，完善统计思想的阐述和统计方法的使用，提高学生对概率统计的理解，增强其解决实际问题的能力。
　　（二）选用合适的教学实例
　　概率统计的思想要通过实例演示来阐述，因此，好的实例能够使学生更好地理解讲授内容。一方面可以筛选优秀的概率统计教材，另一方面对教材的内容和例题，在教学中可根据学生的具体专业合理利用，并加以改进，做到因材施教。
　　（三）引入前沿统计方法
　　概率统计是一门应用性极强的学科，它与不同的专业可以结合产生不同的统计研究方法。比如在生命科学中，数据类型通常是变量个数多于观测个数，因此不能使用传统的估计方法，而要使用压缩统计方法。这时教师可以适当介绍使用广泛的数据压缩估计技术。同理，经济管理的学生可以适当学点回归分析，建筑工程可介绍些多元统计等。这样一方面拓展了学生的视野，另一方面使学生认识到概率统计在各自专业领域中的应用，提高学习的积极性。
　　三、教学模式的改进
　　实践证明，传统的老师讲、学生听这种“满堂灌、注入式”的教学模式和方法已不能适应现代化的教学要求，很难取得令人满意的教学效果。采用启发式、结合案例的教学模式和方法，不但可以由浅入深，由直观到抽象，使学生真正掌握概率统计的概念和方法，从中获得学习乐趣，而且还可以充分发挥学生的主观能动性，使其变被动学习为主动学习[3]。如何将实际问题数学化，又怎样利用概率与统计这个工具解决实际问题是概率统计教学的重点。在解决与日常生活有关的实际问题中不但加强学生的学习兴趣，而且加深学生对知识的理解和掌握。
　　（一）案例教学
　　传统的教学法适当结合案例教学，其教学效果已经得到了广泛的肯定。概率统计的教学尤其适合案例教学法。以估计理论为例，教师可以结合学生专业，选取贴近生产实际的典型专业案例，通过讨论学习有助于培养和发展学生主动参与课堂讨论，积极思考，激发学习兴趣。同时使学生能够更好地结合专业课程学习，将不同课程的理论融会贯通，提高其实践能力和综合素质。
　　（二）信息化教学
　　随着现代教育技术的发展，涌现出大量新式教育方式。其中信息化教学得到了广泛的应用。教育信息化是指在教育中应用信息技术手段，使教育环节数字化，从而提高教育质量和效率，形成适应信息社会要求的新教育模式。结合概率统计知识点较多的特征，一方面要通过统计软件的使用进一步提高课堂效率（结合不同的专业需求可以使用不同的统计软件，如经济使用SPSS、化学使用Matlab、医学使用R等。在授课过程中，若条件允许，可以适当安排一些统计软件的上机实验以帮助学生理解），另一方面可以通过加强课程的信息化建设，培养学生的自主学习能力，一些拓展知识可以通过课件、视频、微课等形式自学。
　　四、加强师资培训
　　教育的实施要依靠教师来实现，因此教师的教学能力对于教学效果起到决定性的作用。要想培养出适合新工科要求的优秀人才，就需要不断加强对教师的培训和锻炼。
　　（一）派遣教师进修助课
　　积极开展学术交流，一方面可以邀请专家到校交流教学经验；另一方面定期派遣教师学习兄弟院校的优秀教育理念和方法，促进教师教学育人能力的整体提高。
　　（二）选派教师进入企业顶岗进修
　　通过在行业内的知名企业的实践锻炼，了解产业的前沿动态，与自身的理论知识相结合，有利于教学的有的放矢。
　　五、结语
　　新工科建设是一个具有多学科融合特性的复杂的系统工程，对教与学都提出了更高的要求，促使学校在教学内容、教学方式和师资力量等方面不断改革优化，才能使得培养的学生更好地适应时代发展的要求。
　　参考文献：
　　[1]吴爱华，侯永峰，杨秋波，郝杰.加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.
　　[2]倪中新，陈敏.注重统计思想的现代工科概率统计教学方法[J].大学数学，2004，（02）：21-23.
　　[3]李寒梅.案例教学在教师教育课堂教学中的观察与启示[J].中国大学教学，2013，（06）：70-72.
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