數(shù)學(xué)專業(yè)概率統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文

時(shí)間:2022-06-02 10:27:36

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數(shù)學(xué)專業(yè)概率統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文

一、引言

如本校數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)和信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè),該課程實(shí)踐教學(xué)主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)理論知識(shí)的模擬和實(shí)證。這樣的實(shí)踐教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解有一定的幫助,但對(duì)于實(shí)際的運(yùn)用卻缺少訓(xùn)練?;诖?,在實(shí)踐教學(xué)過程中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一些與專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,并在教學(xué)中嘗試使用,取得了良好的效果。

二、設(shè)計(jì)思路

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合。作為師范類數(shù)學(xué),畢業(yè)后主要從事教育教學(xué)工作。在教育教學(xué)工作中,免不了要對(duì)教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果等進(jìn)行分析,需要用到統(tǒng)計(jì)知識(shí)。因而在設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容時(shí),應(yīng)根據(jù)學(xué)生就業(yè)后的需求情況,結(jié)合教育統(tǒng)計(jì)與教學(xué)測(cè)評(píng)等內(nèi)容,設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題目(內(nèi)容),如調(diào)查當(dāng)?shù)貙W(xué)生數(shù)學(xué)能力狀況、調(diào)查某一教學(xué)內(nèi)容教學(xué)效果情況等。通過實(shí)際操作,使學(xué)生掌握教育統(tǒng)計(jì)研究的方法,不僅提高學(xué)生的能力,也為今后在教育教學(xué)工作中開展科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。2.軟件的選用。目前,專業(yè)的統(tǒng)計(jì)軟件有SAS、SPSS、Eviews、R等,這些軟件的專業(yè)性很強(qiáng),功能也非常強(qiáng)大。但本人認(rèn)為作為非專業(yè)的一般使用者,選用Excel就可以了,其原因主要有以下幾個(gè)方面:第一,專業(yè)軟件對(duì)于非專業(yè)人員要運(yùn)用自如有一定難度;第二,專業(yè)軟件不少需要購(gòu)買,且價(jià)格昂貴,一般人難以承受;第三,Excel軟件是一款使用廣泛的辦公軟件,且較易學(xué);最后,Excel軟件提供了豐富的函數(shù),可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析和決策輔助以及制圖等功能,完全能夠滿足基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)分析工作。因此,在實(shí)踐教學(xué)中建議選用Excel軟件。3.突出實(shí)用性,增加綜合運(yùn)用?!?a href="http://www.eimio.cn/lunwen/shejilunwen/sysjlw/201506/600060.html" target="_blank">概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課程的實(shí)驗(yàn)主要以模擬和實(shí)證分析為主,缺乏結(jié)合實(shí)際、應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用,設(shè)計(jì)綜合性、操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題目,以項(xiàng)目的形式組織學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)。例如設(shè)計(jì)題目《中學(xué)生數(shù)學(xué)能力的調(diào)查研究》,在此題之下可以分多個(gè)小題,如《中學(xué)生空間想象能力的調(diào)研》、《中學(xué)生性別差異對(duì)空間想象能力的影響研究》等等,讓學(xué)生6~8人一組,每組選擇一題開展研究。

三、實(shí)踐實(shí)例

在完成理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,利用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),結(jié)合教育工作的需要,設(shè)計(jì)綜合性的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,并通過組織學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn),從而加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。下面通過三個(gè)案例說明實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)和開展。實(shí)例1:2011年全國(guó)五個(gè)自治區(qū)教育經(jīng)費(fèi)投入情況對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?)使學(xué)生學(xué)會(huì)利用相關(guān)資源收集、整理數(shù)據(jù);(2)利用Excel軟件描繪柱形圖。實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì):1.數(shù)據(jù)的收集。根據(jù)收集方式的不同,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可分為間接數(shù)據(jù)和直接數(shù)據(jù)。實(shí)例1中的數(shù)據(jù)為間接數(shù)據(jù),其收集的主要方法有:(1)通過《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)摘要》及各省、市、地區(qū)的統(tǒng)計(jì)年鑒等公開出版物收集數(shù)據(jù);(2)利用中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)等網(wǎng)站查詢數(shù)據(jù);(3)到各地方統(tǒng)計(jì)局查詢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。在此實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生按5人一組,通過中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站,查詢相關(guān)數(shù)據(jù)(如圖1所示),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、整理,得到2011年全國(guó)五個(gè)自治區(qū)教育經(jīng)費(fèi)投入情況數(shù)據(jù)。最后利用Excle軟件繪制數(shù)據(jù)表,并錄入所需數(shù)據(jù),得到2011年全國(guó)五個(gè)自治區(qū)教育經(jīng)費(fèi)投入情況數(shù)據(jù)表(見表1)。由圖2可知,2011年全國(guó)五個(gè)自治區(qū)中,廣西的教育經(jīng)費(fèi)投入最多,西藏投入最少;另外內(nèi)蒙古、廣西、新疆的教育經(jīng)費(fèi)相差不大,西藏、寧夏相對(duì)較少。實(shí)驗(yàn)小結(jié):該實(shí)驗(yàn)是統(tǒng)計(jì)分析中的一個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),主要教會(huì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)、圖書、雜志等途徑收集數(shù)據(jù),并利用Excle軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,最后根據(jù)繪制統(tǒng)計(jì)分析圖,得出分析結(jié)論。類似的還可練習(xí)繪制餅狀圖、折線圖、直方圖等圖形。另外,根據(jù)學(xué)生情況還可以適當(dāng)深入(如三維數(shù)據(jù)圖,多變量數(shù)據(jù)分析圖等),但應(yīng)保持與專業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合。實(shí)例2:對(duì)學(xué)生考試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?)學(xué)會(huì)制作統(tǒng)計(jì)表格;(2)學(xué)會(huì)利用Excel軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì);(3)學(xué)會(huì)使用Excel軟件中的相關(guān)函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì):1.制作統(tǒng)計(jì)表并錄入本班學(xué)生某次考試成績(jī)(表格前6行如圖3所示)。2.在“工具”菜單中選擇“數(shù)據(jù)分析”子菜單,并在彈出的窗口中選擇“描述統(tǒng)計(jì)”,點(diǎn)擊“確定”后將需要進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)選入“輸入?yún)^(qū)域”,依次選定輸出區(qū)域以及需要輸出的統(tǒng)計(jì)值(如匯總統(tǒng)計(jì)、平均置信度等),確定之后可生成描述統(tǒng)計(jì)表(如表2)。3.利用COUNTIF等函數(shù)求出學(xué)生各分?jǐn)?shù)段人數(shù)、優(yōu)秀率、及格率等數(shù)據(jù)(如表3)。實(shí)驗(yàn)小結(jié):該實(shí)驗(yàn)通過對(duì)學(xué)生成績(jī)的統(tǒng)計(jì)分析,教會(huì)學(xué)生利用Excel軟件中的相關(guān)函數(shù)和數(shù)據(jù)分析工具進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對(duì)學(xué)生今后在事教育工作中進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量分析有一定幫助。在此基礎(chǔ)上,還可以進(jìn)行拓展,如分析多門課程成績(jī)情況;分析各班級(jí)間成績(jī)是否存在顯著性差異;男、女生學(xué)習(xí)成績(jī)是否存在顯著性差異等問題。實(shí)例3:中學(xué)生數(shù)學(xué)能力調(diào)查分析。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?)使學(xué)生學(xué)會(huì)調(diào)查問卷的設(shè)計(jì),并了解開展問卷調(diào)查的流程;(2)利用Excel軟件對(duì)問卷數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì):1.設(shè)計(jì)問卷。中學(xué)生數(shù)學(xué)能力主要包括:數(shù)學(xué)的運(yùn)算能力、空間想象能力、邏輯思維能力、實(shí)際應(yīng)用能力等,在設(shè)計(jì)問卷時(shí),讓學(xué)生分成4組,每組設(shè)計(jì)一類能力測(cè)試題。學(xué)生人數(shù)較多時(shí),可分成8組,每?jī)山M負(fù)責(zé)一類試題,各組分別完成設(shè)計(jì)。各組設(shè)計(jì)好的試題,由大家討論,挑選出部分題目,綜合成為中學(xué)生數(shù)學(xué)能力測(cè)試卷。2.分組調(diào)查。學(xué)生分組到各中學(xué)進(jìn)行問卷調(diào)查。在實(shí)施調(diào)查前,先根據(jù)該校學(xué)生名錄,采用隨機(jī)數(shù)表法抽取被調(diào)查學(xué)生名單,然后根據(jù)抽樣名單完成問卷調(diào)查,以保證數(shù)據(jù)的有效性。最后,根據(jù)收回的有效問卷整理出相關(guān)數(shù)據(jù)。3.方差分析。利用Excel軟件數(shù)據(jù)分析中的方差分析模塊,對(duì)整理好的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。分析內(nèi)容可設(shè)置為性別對(duì)學(xué)生各種能力是否存在顯著性影響;年齡對(duì)學(xué)生各種能力是否存在顯著性影響;民族對(duì)學(xué)生各種能力是否存在顯著性影響;等等。學(xué)生分組選擇一個(gè)內(nèi)容進(jìn)行分析,并完成分析報(bào)告。在之后的小組交流中,每組派一名代表闡述本組的分析過程和分析結(jié)果,大家再討論分析是否正確、結(jié)果是否合理等。實(shí)驗(yàn)小結(jié):該實(shí)驗(yàn)綜合性加強(qiáng),在實(shí)驗(yàn)過程中涉及到抽樣調(diào)查、數(shù)據(jù)預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)分析等內(nèi)容。該內(nèi)容以項(xiàng)目進(jìn)行,大項(xiàng)目中分子項(xiàng)目,由學(xué)生分組合作完成,在這樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,學(xué)生既學(xué)到了專業(yè)知識(shí),鍛煉了專業(yè)技能,又培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)協(xié)作、互相交流的品質(zhì)。

四、認(rèn)識(shí)與思考

經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐和探索,本人對(duì)《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》實(shí)踐教學(xué)有一些初略的認(rèn)識(shí),歸納起來主要有以下幾個(gè)方面。1.實(shí)踐教學(xué)的課時(shí)安排。由于概率統(tǒng)計(jì)的廣泛應(yīng)用,在《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課程中應(yīng)該安排實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),特別是應(yīng)用型本科院校,更應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐操作訓(xùn)練。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐,建議《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課程在師范類數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)中總課時(shí)設(shè)置在80學(xué)時(shí)左右,實(shí)踐教學(xué)課時(shí)占總課時(shí)的1/4左右,以保證基本統(tǒng)計(jì)方法的學(xué)習(xí)和實(shí)踐教學(xué)能收到實(shí)效。另外,由于實(shí)踐教學(xué)是建立在理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上,學(xué)生在掌握理論知識(shí)的前提下通過親身實(shí)踐,進(jìn)一步掌握統(tǒng)計(jì)方法。因此建議《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)集中在理論教學(xué)之后。2.實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容選擇。對(duì)于非統(tǒng)計(jì)專業(yè)學(xué)生,在教學(xué)中不必過分強(qiáng)調(diào)對(duì)概率統(tǒng)計(jì)理論的理解,重要的是統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用,因此實(shí)踐內(nèi)容要結(jié)合他們的專業(yè)特點(diǎn)突出應(yīng)用性,在設(shè)計(jì)時(shí)選擇那些在他們今后的工作中能真正有用的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘莆栈镜牟僮鞣椒ǎ袑?shí)提高他們的實(shí)踐能力。3.實(shí)踐教學(xué)的組織形式。在《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》課程實(shí)踐教學(xué)過程中,除了個(gè)人完成的基本實(shí)訓(xùn)內(nèi)容外,應(yīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目形式,有學(xué)生分組開展的實(shí)踐內(nèi)容。在完成項(xiàng)目的過程中,學(xué)生能培養(yǎng)協(xié)作、溝通等能力,對(duì)學(xué)生今后融入社會(huì),順利開展工作有一定的幫助。

作者:盧鈺松韋艷肖單位:河池學(xué)院