新工科背景下的《概率論與數理統計》教學

林鵬 朱志雯

摘要：新工科對人才培養提出了更高的要求，作為一門重要的公共基礎課，《概率論與數理統計》在人才培養中起到重要的作用。文章結合《概率論與數理統計》課程的特點，有針對性地提出了提高教育質量的改革方案。

關鍵詞：新工科；概率統計；數學教育

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）28-0140-02

一、引言

2017年以來教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，由此，新工科進入了人們的視野[1]。新工科指的是新工科專業，主要指針對新興產業的專業，以互聯網和工業智能為核心，包括大數據、云計算、人工智能、區塊鏈、虛擬現實、智能科學與技術等相關工科專業。新工科專業是以智能制造、云計算、人工智能、機器人等用于傳統工科專業的升級改造。新工科以新經濟、新產業為背景，新工科的建設，一方面要設置和發展一批新興工科專業，另一方面要推動現有工科專業的改革創新。新經濟發展所需要的新工科更加凸顯學科交叉與綜合的特點，綜合性大學發展出的以理科為基礎的工科具有新工科的特點。相對于傳統的工科人才，新興產業和新經濟需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。

數學教育是工科教育的基礎，而概率統計是數學教育的重要組成部分，在經濟發展和工業生產中有著廣泛的應用。如何進一步增強工科學生對于概率統計方法的理解與應用能力已成為新工科數學教學的一個重要的課題。本文結合新工科對人才培養的新要求，對概率統計課程改革和建設進行了探討。

二、加強教學內容的改革與創新

以往的概率統計教學中較多地注重對學生的數學推導、定理的證明，而忽略了對統計思想的講授、統計方法的靈活使用，其結果是很多同學不知道大多數概率統計模型的來源和背景，對實際問題不能找到合理的數據分析方法，以至于在統計方法的應用方面有很大欠缺。新工科對應用型人才的高要求促使教師不斷進行教學內容的優化和改革，提高人才培養質量。

（一）重新梳理教學的重點難點

概率統計模型都是來源于生活實際，因此，概率統計知識的講授都應從實際問題的研究引入[2]。比如對古典概型的介紹、隨機變量的分布等知識點的講解，結合本部分概率統計發展史更能夠激發學生的學習興趣。概率的重點是對隨機變量的研究，因此應適當減少古典概型的計算和訓練，增加隨機變量分布的引入介紹、性質討論和應用練習。統計主要有參數估計和假設檢驗兩大內容。在公共課學時的限制下應減少統計量的推導，完善統計思想的闡述和統計方法的使用，提高學生對概率統計的理解，增強其解決實際問題的能力。

（二）選用合適的教學實例

概率統計的思想要通過實例演示來闡述，因此，好的實例能夠使學生更好地理解講授內容。一方面可以篩選優秀的概率統計教材，另一方面對教材的內容和例題，在教學中可根據學生的具體專業合理利用，并加以改進，做到因材施教。

（三）引入前沿統計方法

概率統計是一門應用性極強的學科，它與不同的專業可以結合產生不同的統計研究方法。比如在生命科學中，數據類型通常是變量個數多于觀測個數，因此不能使用傳統的估計方法，而要使用壓縮統計方法。這時教師可以適當介紹使用廣泛的數據壓縮估計技術。同理，經濟管理的學生可以適當學點回歸分析，建筑工程可介紹些多元統計等。這樣一方面拓展了學生的視野，另一方面使學生認識到概率統計在各自專業領域中的應用，提高學習的積極性。

三、教學模式的改進

實踐證明，傳統的老師講、學生聽這種“滿堂灌、注入式”的教學模式和方法已不能適應現代化的教學要求，很難取得令人滿意的教學效果。采用啟發式、結合案例的教學模式和方法，不但可以由淺入深，由直觀到抽象，使學生真正掌握概率統計的概念和方法，從中獲得學習樂趣，而且還可以充分發揮學生的主觀能動性，使其變被動學習為主動學習[3]。如何將實際問題數學化，又怎樣利用概率與統計這個工具解決實際問題是概率統計教學的重點。在解決與日常生活有關的實際問題中不但加強學生的學習興趣，而且加深學生對知識的理解和掌握。

（一）案例教學

傳統的教學法適當結合案例教學，其教學效果已經得到了廣泛的肯定。概率統計的教學尤其適合案例教學法。以估計理論為例，教師可以結合學生專業，選取貼近生產實際的典型專業案例，通過討論學習有助于培養和發展學生主動參與課堂討論，積極思考，激發學習興趣。同時使學生能夠更好地結合專業課程學習，將不同課程的理論融會貫通，提高其實踐能力和綜合素質。

（二）信息化教學

隨著現代教育技術的發展，涌現出大量新式教育方式。其中信息化教學得到了廣泛的應用。教育信息化是指在教育中應用信息技術手段，使教育環節數字化，從而提高教育質量和效率，形成適應信息社會要求的新教育模式。結合概率統計知識點較多的特征，一方面要通過統計軟件的使用進一步提高課堂效率（結合不同的專業需求可以使用不同的統計軟件，如經濟使用SPSS、化學使用Matlab、醫學使用R等。在授課過程中，若條件允許，可以適當安排一些統計軟件的上機實驗以幫助學生理解），另一方面可以通過加強課程的信息化建設，培養學生的自主學習能力，一些拓展知識可以通過課件、視頻、微課等形式自學。

四、加強師資培訓

教育的實施要依靠教師來實現，因此教師的教學能力對于教學效果起到決定性的作用。要想培養出適合新工科要求的優秀人才，就需要不斷加強對教師的培訓和鍛煉。

（一）派遣教師進修助課

積極開展學術交流，一方面可以邀請專家到校交流教學經驗；另一方面定期派遣教師學習兄弟院校的優秀教育理念和方法，促進教師教學育人能力的整體提高。

（二）選派教師進入企業頂崗進修

通過在行業內的知名企業的實踐鍛煉，了解產業的前沿動態，與自身的理論知識相結合，有利于教學的有的放矢。

五、結語

新工科建設是一個具有多學科融合特性的復雜的系統工程，對教與學都提出了更高的要求，促使學校在教學內容、教學方式和師資力量等方面不斷改革優化，才能使得培養的學生更好地適應時代發展的要求。

參考文獻：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，郝杰.加快發展和建設新工科 主動適應和引領新經濟[J].高等工程教育研究，2017，（01）：1-9.

[2]倪中新，陳敏.注重統計思想的現代工科概率統計教學方法[J].大學數學，2004，（02）：21-23.

[3]李寒梅.案例教學在教師教育課堂教學中的觀察與啟示[J].中國大學教學，2013，（06）：70-72.