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淺議大數據時代下概率論與數理統計教學改革


2019-05-06    來源:科技資訊    作者:劉麗蘭

摘 要:大數據時代的出現,對概率統計的教學提出了新的挑戰。該文分析了高職院校概率論與數理統計教學的現狀,分析現狀產生的原因,并從概率論與數理統計教學的內容、教學方式、課程設置與考核方式幾個維度推進教學改革進行了探討。 
  關鍵詞:大數據時代 概率論與數理統計 藍墨云班課 教學改革 
  中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2019)01(c)-0136-02 
  大數據時代是一個整合大數據、充分利用數據資源的階段。概率統計是一門實踐性很強的學科。因此與數學分析、線性代數比較而言,概率統計就其趣味性和實用性來說,當之無愧數第一。它廣泛應用于醫學、金融、管理、保險等領域,因此被國內各大高校眾多專業以及文科性質的專業設置為公共基礎課程。然而,針對筆者學院高職院校學生的實際,基礎相對較為薄弱,學習主動性差,而該學科理論抽象,特別是由過去的確定性向不確定性思維轉變,難度大,晦澀的概念及推理過程理解困難。因此傳統的純理論型的教育教學方式已跟不上大數據時代的發展需求。 
  1 概率論與數理統計教學現狀 
  概率論與數理統計作為一門研究隨機現象的科學,廣泛應用于各個領域,特別是一些新型專業如大數據理論的重要基礎,教學的根本目標是切實掌握相關知識、能夠對數據做一些簡單的分析,探索其中的內在規律,預測未來的發展趨勢,并檢驗預測的正確性、培養學生嚴謹的邏輯推導能力、數據分析能力以及計算機運用能力。 
  (1)教學內容上,舍本逐末,重概率論而輕數理統計。然而往往參數的估計、假設檢驗等數理統計的知識才是核心,在專業應用上尤為重要。 
  (2)教學方式上,以粉筆、PPT為主,手段單一。以情景導入、概念的推導、公式的推算、例題的講解等這樣墨守成規的上課方式,結果往往是教師講課、學生參與度很低,導致學生很被動聽課,加之內容本身晦澀難懂,同學們學習興趣不大,甚至聽不懂的同學直接放棄,有些同學也是抱著應付考試的心態聽課,與學習該課程的目標相違背。 
  (3)課程設置上,純理論化教學,沒有安排實訓課。對于一些復雜的概率計算,或者概念的推理,既費時又收效甚微。特別是講到分布函數時,只是借助幾張靜態圖片進行講述,難以幫助同學們很好地進行理解。 
  (4)考核方式上以“平時成績與期末卷面成績相結合”的方式,比較單一。易讓同學們前松后緊,加上合班教學,課堂難以管理,導致很多學生前面完全放松不聽課,到了期末,想聽卻又難以聽懂。 
  2 成因分析 
  (1)學生自身方面的原因。高職院校的學生,絕大部分是因為高中基礎沒打好,尤其是數學基本功不好,而考入高職院校的,而且其中過半數文科生,還有部分職高對口過來的學生,中學時,簡單的概率問題就沒打好基礎,特別是對口招生過來的同學,概率統計的學習更是困難。通過藍墨云班課的調查顯示,對大班100人的調查,結果顯示,僅5名同學表示沒有困難,其中35名同學表示非常有困難,其他60人表示有困難。對學習困難原因的調查,有65名同學表示因為自身基礎原因導致學習困難。同學們學習概率統計的自信心嚴重不足,對概率統計的學習有困難,聽不懂,同學們對這門學科的學習便沒有興趣以至于不想聽。 
  (2)教師方面的原因。高職院校的教師,缺乏企業掛職鍛煉的經歷,基本上是由一所就讀的高校跳到另一所任教的高校。所以授課的內容基本上不外乎純理論知識的灌輸以及概念、定理的推導,而與專業的結合力度很少,缺乏實際應用的介紹。另外課時安排偏少,需要忙于趕進度,忙迎考復習以至于沒有根本太多時間對知識領域進行展開、延伸來講。 
  (3)教材方面的原因。教材方面,目前市面上的教材一般是將概率論與數理統計割裂開來,沒有將兩部分內容進行很好的滲透,以至于在單講概率論時,同學們覺得理論枯燥,不明白概率論用來做什么,為什么要學?而講到概率統計時,不明白怎么樣得以實現。結合該院的實際,課程安排不夠合理。本來數理統計是以微積分為基礎,但是以該校大數據專業學生開設課程來看,大一第一學期就開設概率統計,大家還沒有微積分的基礎,比如由密度函數求分布函數,絕大部分同學困難重重。一般來說,應該在大一完成高等數學上、下冊,大二進行概率論與數理統計的學習比較科學。 
  3 針對以上現狀,結合自身多年的教學經驗以及該校高職院校學生的特點,提出以下幾點教學改革的看法 
  (1)《概率論與數理統計》課程除了培養學生的邏輯思維能力,更重要的是服務于專業,應用于專業。因此,需要結合高職院校學生基礎薄弱的特點,適當地刪減并調整教學內容。針對數據容量大,獲取方式多的大數據,為了能夠更好地從中獲取有價值的信息,需要更好地介紹操作較方便的統計軟件,如SPSS、SAS、Excel,讓同學們學會使用。 
  (2)在教學方法上,引入案例教學,避免枯燥的概念講解及公式推導。教學手段上,結合藍墨云班課APP進行教學。 
  藍墨云班課是一款免費互動教學APP,融入了人工智能技術,是一款智能教學工具。它基于移動互聯網大環境,實現師生之間的即時互動、資源推送和作業任務,完善的激勵與評價體系,激發學生在平臺上自主學習,實時呈現學生學習行為記錄,實現對學生學習過程的過程性考核,更能為教師提供高質量的教學研究大數據,并實現基于人工智能技術的個性化智能助學和智能助教功能。利用藍墨云班課,可以實現課上以學生為主體,教師為主導的教學模式,通過設計問題,讓同學們積極參與,師生互動,共同探討。較大程度上提高同學們學習的參與度和熱情度,課下利用藍墨云推送教學資源,并通過微信群、QQ學習群來為學生解疑答惑。 
  (3)每個章節安排一次實訓課。教同學們使用Matlab、Mathematica等相關數學軟件,驗證課堂上較難的一些推導或者計算。例如,在講到“生日”問題,卡方分布在驗證隨自由度n的不斷增大,密度函數的曲線越來越接近正態分布問題時,可以借助Matlab強大的數據處理、圖像處理功能來解決課堂上較難的計算或者推導問題,另外用Matlab語言替代繁瑣的公式,會增進同學們學習的興趣和自信,而且比較起僅利用書本或PPT的幾張靜態圖來說,當然是更容易被學生所接納。這樣不僅緩解了高職院校學生基礎薄弱,抽象思維能力較弱的尷尬局面,同時也能起到拋磚引玉的作用,使學生逐步學會用數學軟件解決今后工作中碰到的一些棘手的問題,使數學成為真正意義上的基礎工具。 
  (4)考核方式上,除了期末的卷面成績外,更多地傾向于平時成績+調查報告,采用藍墨云班課分組,可以是自行分組,也可以是教師指定。平時成績包括藍墨云簽到,課堂表現,平時的測試活動、頭腦風暴等考核,這些在最后可以導出最終平時成績,科學合理。另外再輔助以調查報告,可以讓同學們學會細心觀察生活中的案例,將所學知識用于生活實例,進行綜合性分析并歸納總結,形成調查報告,讓所學的知識能真正學以致用,同時也能讓同學們形成較好的團隊協作意識。 
  4 結語 
  大數據時代下,數據由樣本變為了總體,如何從“種類多、容量大、生成速度快、價值密度低”的大數據中快速準確地分析出最有價值的信息,概率統計與大數據、云計算相結合也是已是大勢所趨,終將形成怎樣的預測分析產物,今后概率統計內容的取舍又如何,也是我們需要認真研究的方向。 
  參考文獻 
  [1] 郭良棟,武力兵.大數據時代下《概率論與數理統計》課程教學改革的研究與實踐[J].教育教學論壇,2018(16):149-150.
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