張群嬌 趙軍產(chǎn)

【摘要】 本文基于CDIO教學(xué)理念，深入研究概率統(tǒng)計(jì)的教學(xué)改革，包括更訂教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段、增加Matlab數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，努力使課堂教學(xué)更加生動(dòng)，讓學(xué)生更容易理解和掌握教學(xué)大綱的重、難點(diǎn).以“學(xué)生成長(zhǎng)”為中心，增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力，特別是知識(shí)的運(yùn)用能力、動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力.

【關(guān)鍵詞】 CDIO；概率統(tǒng)計(jì)；Matlab軟件；教學(xué)實(shí)踐

【基金項(xiàng)目】 武漢紡織大學(xué)校級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目（2016JY083）.

一、引 言

CDIO是國(guó)外高等工科教育的一種創(chuàng)新模式，其具體目標(biāo)是為工程教育創(chuàng)造出一個(gè)合理的、完整的、可概括的教學(xué)目標(biāo).CDIO代表著構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)施（implement）、與運(yùn)行（operate），是當(dāng)前高等工程教育的一種人才培養(yǎng)理念，意在培養(yǎng)學(xué)生的工程能力，該能力不僅包含個(gè)人的學(xué)術(shù)知識(shí)，還包含著學(xué)生的終生學(xué)習(xí)的能力，團(tuán)隊(duì)交流能力和系統(tǒng)掌控能力.從2000年起，麻省理工學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等四所高校形成跨國(guó)研究組合，獲Knut and Alice Wallenberg基金會(huì)近1 600萬美元巨額資助，經(jīng)過4年探索創(chuàng)立了CDIO工程教育理念并成立CDIO國(guó)際合作組織.目前，國(guó)內(nèi)一些高校正在進(jìn)行學(xué)習(xí)、改革.

概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)作為工科高等院校的一門基礎(chǔ)數(shù)學(xué)課程，幾乎是所有后續(xù)工程專業(yè)課程的基礎(chǔ)，具有應(yīng)用性強(qiáng)、與專業(yè)結(jié)合緊密等特點(diǎn).一直以來，在其教學(xué)過程中存在內(nèi)容多、學(xué)時(shí)有限、學(xué)生自主學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱等問題，這些問題嚴(yán)重影響該課程教學(xué)的質(zhì)量.為了讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式去學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)及其應(yīng)用，在CDIO教育理念下，對(duì)該課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革，將成為探索CDIO工程教育模式、切實(shí)提高工程教育質(zhì)量、培養(yǎng)應(yīng)用型工程人才在該課程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié).

二、制訂基于CDIO教育理念的概率統(tǒng)計(jì)課程新的教學(xué)內(nèi)容

概率統(tǒng)計(jì)課程是工科大學(xué)生必修的數(shù)學(xué)課程之一.通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生對(duì)隨機(jī)事件、隨機(jī)變量、參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)的基本概念、基本理論和基本方法有清晰的理解.但多年來，教材一直是沿用傳統(tǒng)的教材內(nèi)容體系，教學(xué)內(nèi)容部分和中學(xué)階段的重復(fù).比如，古典概率在教材中占有很大的比例.事實(shí)上，中學(xué)階段，學(xué)生已經(jīng)接觸到古典概型.對(duì)于類似這樣曾經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容，淺顯部分可以要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)討論，教師深入講解難題.因此，對(duì)于部分教學(xué)內(nèi)容，可以設(shè)置為自學(xué)內(nèi)容.同時(shí)，與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的部分，建議設(shè)置少量學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程.

三、改進(jìn)教學(xué)方法、豐富教學(xué)手段、增加Matlab數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

CDIO模式教學(xué)主張用問題啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生在實(shí)踐中獲得經(jīng)驗(yàn)和技能，由此支撐并鼓勵(lì)學(xué)生探索性學(xué)習(xí)，進(jìn)行創(chuàng)新性的探究.將CDIO模式靈活貫穿到教學(xué)活動(dòng)中，需要更多地采用討論式、參與式、問題式等方法.所以，在有些概念的引入中，可以通過案例激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、開拓思路，樹立“以學(xué)生為主”的思想，讓學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行探索、猜測(cè)、改進(jìn)等.在教學(xué)過程中我們通常將討論式、問題式教學(xué)方法，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用于課堂教學(xué)的各環(huán)節(jié)之中，使教師成為學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)者，將學(xué)科知識(shí)與學(xué)習(xí)方法巧妙地結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)創(chuàng)造.實(shí)現(xiàn)以教師為中心向以學(xué)生為中心轉(zhuǎn)變；以課堂單一教學(xué)形式向以圖書館、實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)實(shí)踐多種教學(xué)形式轉(zhuǎn)變；開展開放式教學(xué)活動(dòng)，小組討論等教學(xué)模式.目前，還可以把部分課程內(nèi)容放到網(wǎng)上，讓學(xué)生有自主學(xué)習(xí)的渠道，特別是一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生課下進(jìn)一步學(xué)習(xí)Matlab等軟件.

由于Matlab具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力與出色的數(shù)據(jù)可視化能力，非常有利于與理論教學(xué)相結(jié)合.例如，在講授分布律與概率密度、n重貝努利實(shí)驗(yàn)、泊松分布近似表示二項(xiàng)分布、大數(shù)定律與中心極限定理的驗(yàn)證、統(tǒng)計(jì)中三個(gè)常見分布的概率密度函數(shù)與參數(shù)的關(guān)系時(shí)，教師都可以給出計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)方法，直觀地展現(xiàn)隨機(jī)變化的過程.同時(shí)，可布置一些類似的習(xí)題，留給學(xué)生作為課外作業(yè)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、理解能力和動(dòng)手能力.因此，適當(dāng)?shù)匾M(jìn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)是必不可少的，是能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的.

四、結(jié) 語

在CDIO工程教育理念的指導(dǎo)下，在概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容改革的具體實(shí)踐中，學(xué)生不再簡(jiǎn)單地按照教師的安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下，在主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)環(huán)境中，充滿興趣地、獨(dú)立地去尋找得到這個(gè)結(jié)果的途徑和方法，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和動(dòng)手實(shí)踐能力.另一方面，教師的作用從單純的知識(shí)傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)者，在引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、掌握新內(nèi)容的同時(shí)，不斷提升自身的基本能力和專業(yè)水平.

【參考文獻(xiàn)】

[1]嚴(yán)彥文.基于CDIO理念的工科概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)改革研究[J].課程教育研究，2015（4）：165.

[2]盛驟，謝式千，潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].第4版.北京：高等教育出版社，2008.

[3]楊宇明.引入數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)思想方法進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)教學(xué)的設(shè)想[J].科技信息，2010（30）：87.