在數(shù)學(xué)教學(xué)中,應(yīng)努力讓學(xué)生親身感受數(shù)學(xué)知識的形成與發(fā)展過程,數(shù)學(xué)知識內(nèi)容呈現(xiàn)要講道理.筆者參加了一次公開教學(xué)活動,以蘇教版《數(shù)學(xué)》選擇性必修第二冊第8章第二節(jié)8.2.3“二項分布”為課題上了一節(jié)注重過程學(xué)習(xí)的高效課堂,獲得一致好評.本文詳述本節(jié)課的教學(xué)實際過程及個人教學(xué)反思.
1.教學(xué)過程
1.1 復(fù)習(xí)舊知,引入新知
師:首先,我們回顧一下必修二概率一章與獨立事件有關(guān)的知識內(nèi)容…….以上內(nèi)容是在求解概率問題時,需要考慮的模型,根據(jù)模型求解概率,會使得求解更加簡捷.求概率還有其它模型嗎?
1.2 創(chuàng)設(shè)情境,引入課題
師:來看下面幾個試驗:(1)投擲相同的一枚硬幣5次,設(shè)每次正面向上的概率為0.5;(2)小明玩射擊氣球游戲,現(xiàn)有相同的氣球10個,設(shè)每次射擊擊破氣球的概率為0.7;(3)小強罰球命中率為0.8,罰球6次;(4)口袋內(nèi)裝有5個白球、3個黑球,有放回地從中抽取5個球;(5)連續(xù)投擲一枚圖釘3次,設(shè)每次針尖向上的概率為p.
問題1 上面這些試驗有什么共同特點?
師:從下面幾個方面思考:(1)每次試驗,條件是否相同?(2)每次試驗間有無關(guān)聯(lián)?(3)每次試驗后可能的結(jié)果有幾個?(4)每次試驗,某個事件發(fā)生的概率相同嗎?
學(xué)生逐一回答后,概括共同特點:(1)每次試驗是在相同條件下進(jìn)行的;(2)各次試驗的結(jié)果相互獨立;(3)每次試驗只有兩個結(jié)果:發(fā)生與不發(fā)生;(4)每次試驗中某事件發(fā)生的概率是相同的.
把只包含兩個可能結(jié)果的試驗,叫做獨立重復(fù)試驗,又名伯努利試驗.接下來我們一起了解一下瑞士數(shù)學(xué)家伯努利的簡介…….
將一個伯努利試驗獨立重復(fù)進(jìn)行n次,所組成的隨機試驗,叫做n次獨立重復(fù)試驗,又名n重伯努利試驗.它的共同特征:(1)重復(fù)性;(2)獨立性;(3)對立性.
學(xué)習(xí)新的概念后,我們來及時鞏固學(xué)習(xí)效果.判斷下列試驗是不是獨立重復(fù)試驗……
設(shè)計意圖:從學(xué)生簡單熟悉的例子入手,有助于快速理解概念本質(zhì)與特征.了解數(shù)學(xué)家的相關(guān)知識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,體會數(shù)學(xué)家為數(shù)學(xué)所付出的巨大努力;讓學(xué)生親身經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)與概括的過程,體現(xiàn)學(xué)生的主體地位.
1.3 展開問題,探索新知
投擲一枚圖釘,若針尖向上的概率為p,則針尖向下的概率為q=1-p,連續(xù)拋擲一枚相同的圖釘3次,記針尖向上次數(shù)為X,求其分布列.
師:當(dāng)遇到一個困難問題的時候,可以把它分解成一個個簡單的問題,化復(fù)雜為簡單,化陌生為熟悉,這就是數(shù)學(xué)中的轉(zhuǎn)化與化歸思想.小學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)字從1學(xué)起,我們先研究:連續(xù)擲3次,恰有1次針尖向上的概率是多少?
記“第i次擲得針尖向上”為事件Ai,問題分解如下.
問題2.1 連續(xù)擲3次,恰有1次針尖向上有幾種情況?請分別用事件來表示.
問題2.2 概率分別是多少?
生:概率都是p1q2.
問題2.3 3次中恰有1次針尖向上的概率呢?
生:概率是3p1q2.
師:連續(xù)擲3次,恰有1次針尖向上,用排列組合來理解有C13種,1次針尖向上我們用X=1表示,即PX=1=C13p1q2.類似的,再來看剩余的幾種情況.
問題3 連續(xù)擲3次,恰有0次針尖向上有幾種情況?請用事件表示,概率是多少?
問題4 連續(xù)擲3次,恰有2次針尖向上有幾種情況?請用事件表示,概率是多少?
問題5 連續(xù)擲3次,恰有3次針尖向上有幾種情況?請用事件表示,概率是多少?
生:事件A1A2A3,概率是PX=3=C33p3q0.
師:所以X的分布列為:
這些數(shù)字上標(biāo)、下標(biāo)以及指數(shù)之間有什么關(guān)系呢?由特殊到一般,連續(xù)擲3次,恰有k次針尖向上的概率是多少?
生:P(X=k)=Ck3pkq3-k(k=0,1,2,3).
師:推廣到連續(xù)擲n次,恰有k次針尖向上的概率是多少?
生:P(X=k)=Cknpkqn-k(k=0,1,2,…,n).
師:若隨機變量X的分布列為P(X=k)=Cknpkqn-k(k=0,1,2,…,n),稱X服從參數(shù)為n,p的二項分布.
一般地,在n次獨立重復(fù)試驗中,用X表示事件A發(fā)生的次數(shù),設(shè)每次試驗中事件A發(fā)生的概率為p0lt;plt;1,p+q=1,事件A恰好發(fā)生k次的概率為P(X=k)=Cknpkqn-k,k=0,1,2,...,n,稱X服從參數(shù)為n,p的二項分布,記X~B(n,p).
問題6 公式中參數(shù)n,p,k分別表示什么?
師:隨機變量X的分布列為:
問題7 表中第二行數(shù)據(jù)和我們前面學(xué)習(xí)的哪些內(nèi)容有些相似?
生:第二行恰好是二項展開式q+pn=C0np0qn+C1np1qn-1+…+Cknpkqn-k+…+Cnnpnq0中各對應(yīng)項的值,因此稱X服從參數(shù)為n,p的二項分布,這也是為什么叫二項分布的原因.
設(shè)計意圖:緊跟前面所舉實例,由簡單到復(fù)雜,層層遞進(jìn),既樹立了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的信心,也讓學(xué)生感受知識收獲的喜悅.在學(xué)習(xí)過程中體會類比、特殊到一般、轉(zhuǎn)化與化歸的思維;每一個事件的說出,讓學(xué)生體會到分類討論的思想,不是單一的學(xué)習(xí)知識,同時也在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)思想與思考問題的方法.
1.4 歸納提升,知識升華
小組學(xué)習(xí):閱讀課本116頁例2,例3.
問題8 猜想一下例3中數(shù)學(xué)期望、方差與參數(shù)n,p有何關(guān)系?
師:猜想出結(jié)論,還有經(jīng)過嚴(yán)格的證明,我們一起來欣賞一下數(shù)學(xué)期望的證明,關(guān)于方差的證明,大家課后可以嘗試證明.
師:這里數(shù)學(xué)期望與方差公式大家熟悉嗎?
生:兩點分布E(X)=p,D(X)=p(1-p)與這個公式有點相似.
師:那二項分布與兩點分布有什么聯(lián)系嗎?
生1:從公式來看是n=1的特殊情形,即兩點分布是一個特殊的二項分布.
生2:從概率角度來看也是這樣的.
生3:二項分布是兩點分布的一般形式,二項分布中的每次試驗的結(jié)果都服從兩點分布.
設(shè)計意圖:一個個小小的問題,讓學(xué)生感受前后知識之間的區(qū)別與聯(lián)系,“于無聲處聽驚雷”,讓學(xué)生在思考的同時,大膽猜想耐心求證,感受數(shù)學(xué)邏輯推理的嚴(yán)謹(jǐn)與細(xì)致,感受數(shù)學(xué)知識的螺旋上升發(fā)展過程.
2.教學(xué)反思
本節(jié)課,本著“注重過程學(xué)習(xí),打造高效課堂”的理念設(shè)計教學(xué).第一、以學(xué)生最熟悉的實例進(jìn)行課前導(dǎo)入,起點低.并且實例都是以學(xué)生已有知識為背景,符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律.德國教育家第斯多惠說過:教學(xué)必須符合人的天性及其發(fā)展的規(guī)律,這是任何教學(xué)的首要的、最高的規(guī)律.第二、在問題的設(shè)計與分解時,適當(dāng)降低難度,讓每一位同學(xué)走進(jìn)數(shù)學(xué),親近數(shù)學(xué),感受數(shù)學(xué)知識體系的形成、發(fā)生與發(fā)展過程,使它不可磨滅地銘記在學(xué)生的記憶深處.本節(jié)課立足轉(zhuǎn)化思想,將復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡單,從特殊入手,不斷將未知轉(zhuǎn)化為已知去解決.第三、例題的設(shè)計源于課本,讓學(xué)生注重課本知識的學(xué)習(xí),重視“知識地基”的打牢.第四、心理學(xué)家羅杰斯指出:“在學(xué)習(xí)過程中獲得的不僅是知識,更重要的是獲得如何進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法或經(jīng)驗.” 通過不斷的追問,使學(xué)生在獲取數(shù)學(xué)知識的同時,逐步養(yǎng)成善于思考的良好習(xí)慣,這也是數(shù)學(xué)教學(xué)的目的.