時間:2023-04-06 18:53:13
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇概率統計論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
為了探討危巖突發性破壞產生的激振信號在不同時刻的相互依賴關系,即激振波的周期性特征,可對激振信號進行自相關分析。可看出實驗條件下危巖破壞激振信號自相關性具有如下特征:
(1)危巖破壞y方向激振信號的自相關系數幅值大于x方向激振信號的自相關系數,如與激振源第11#危巖塊相鄰的第12#危巖塊中部的1#測點量測的y方向自相關系數約為100,而y方向自相關系數為49,約為y方向的0.5倍,而位于第13#危巖塊的2#測點記錄的y方向激振信號的自相關系是x方向激振信號自相關系數的5.6倍。激振信號自相關系數越大,表明危巖破壞產生的激振信號對時間的依賴性越明顯。
(2)危巖塊之間界面的完整性對激振信號自相關系數出現頻率的影響是顯著的,界面越完整,激振信號自相關系數變化頻率越高,波形越密,如位于第12#危巖塊的1#傳感器和位于第13#危巖塊的2#傳感器記錄的激振信號自相關系數頻率明顯大于位于第22#危巖塊的3#傳感器記錄的激振信號自相關系數變化頻率。
(3)危巖塊之間界面的完整性對激振信號自相關系數持續時間的影響也比較顯著,危巖塊之間界面的完整性較差時激振信號衰減所需時間越短,如位于第12#危巖塊的1#傳感器和位于第13#危巖塊的2#傳感器記錄的激振信號自相關系數持續時間均在20ms左右,而位于第22#危巖塊的3#傳感器記錄的激振信號自相關系數約為15ms。
2激振信號統計特征
實驗條件下測試的危巖破壞激振信號為激振加速度,給出了1#、2#和3#測點x方向(水平方向)和y方向(豎直方向)激振信號的均值、有效值和標準偏差統計數據,
(1)各測點x方向激振信號的均值、有效值及標準差均小于y方向的數值,表明危巖破壞瞬間產生的激振信號的強度在y方向表現得較為顯著,其中激振信號均值的負號表征激振作用的方向豎直向下。
(2)距離激振源越近,激振信號強度越大,如第12#危巖塊鄰近激振源,位于第12#危巖塊的1#測點的激振信號的有效值明顯大于位于第13#危巖塊中部的2#測點和位于第22#危巖塊中部的3#測點的激振信號的有效值。
(3)2#和3#測點與激振源第11#危巖塊之間的距離雖然相同,但是由于2#測點所在的第13#危巖塊與1#測點所處的第12#危巖塊之間的主控結構面存在非貫通段,而3#測點所在的第22#危巖塊與1#測點所處的第12#危巖塊之間屬于較緊密結合的巖層界面,如2#測點y方向的有效值明顯大于3#測點y方向的有效值,表明激振信號強度穿過非貫通段時耗散量要小于穿過巖層界面時的耗散量,換言之,危巖塊之間的完整性越好,越利于激振信號的傳遞。
(4)每個測點y方向的標準差均大于同一測點x方向的標準差,測試點與激振源之間的距離及激振信號傳遞路徑中危巖體之間的完整性對激振信號標準差有一定影響,測試點與激振源之間的距離較小時,激振信號標準差反而較大,激振信號傳遞路徑中危巖體之間的完整性較差時,激振信號標準差反而偏小,這一現象似乎有悖常理,可能與危巖突發性破壞產生的噪聲有關,尚需要做進一步分析論理。
二結論
激振效應是危巖破壞瞬間釋放出的能量向四周傳播表現出的動力學現象,可用激振加速度表征危巖破壞激振信號,劣化相鄰危巖塊的穩定性態?;趬嬄涫轿r室內模型試驗,本文對激振信號的概率統計特征進行了分析,得到如下主要結論:
(1)激振信號具有一定自相關性,用自相關系數表征。自相關系數越大,表明激振信號對時間的依賴性越明顯,且豎直方向激振信號的自相關系數大于水平方向激振信號的自相關系數,如3#測點記錄的激振信號豎直方向自相關系數是水平方向自相關系數的5.6倍。
(2)危巖破壞瞬間,距離激振源越近,激振信號的均值、有效值和標準差數值越大,且豎直方向的量值大于水平方向的量值。
2.改進了概率統計的教學方法
目前高師概率統計的課堂教學仍在采用傳統的“滿堂灌”的教學方法,無視學生的表現和教學效果,教學的目的往往只針對最后的統一考試,教學過程中只是簡單地把知識灌輸給學生,強調對解題能力的訓練,忽視了學生對知識理解和應用的掌握,忽視了對學生創新能力的培養。因此,我們改進了概率統計的教學方法,首先在概率統計課堂教學中突出了的數學思想的教學。概率統計中的數學思想的教學主要有隨機思想、統計調查思想、統計描述思想、統計推斷思想等。在概率統計教學過程中,我們注重了數學思想方法的教學,注意了各種統計方法的使用條件及注意事項,而且分析它們與一般的數學思想方法的異同,突出概率統計思想方法的特點。其次在概率統計教學中采用了類比方法進行教學。類比是一種從特殊到特殊的推理,具有推理的猜測性、聯系的廣泛性、探索性等特點。概率統計中有許多內容可以作類比教學,例如,多維隨機變量的教學可與一維隨機變量的進行類比,連續型隨機變量的教學與離散型隨機變量進行類比。
3.加強了現代信息技術與課程內容的整合
現代信息技術的發展對數學教育的影響是不言而喻的。在實際課堂教學中,教師們充分利用計算機的優勢,使得概率統計這門學科學生學起來更便利,使得課堂更加多樣和豐富多彩,現在在我們這個學科的課堂上,計算機已經成為了學習的有力工具。對于概率統計的教學,除了采用多媒體教學之外,還讓學生通過數學軟件或統計軟件,如MatLab、SAS等上機操作實驗,體驗概率統計的思想,如概率中的蒲豐投針問題、馮-諾依曼用數學程序在計算機上模擬等給我們上機操作提供了有趣的題材。我們在概率統計課堂教學中強調了學生動手能力的培養,在教師指導下運用所學的知識和計算機技術,分析解決一些實際問題,寫出分析報告。例如,在回歸分析這部分內容的學習過程中,通過讓學生收集本校大學生學習投入與學業成績的相關數據,指導學生運用統計軟件,建立大學生學習投入與學業成績之間關系的回歸模型。這樣做大大提高了實踐教學的效果,在實驗中,通過動手能幫助學生理解該課程中一些抽象概念和理論,同時利用所學的方法和技巧,讓學生獨立完成研究型的小課題,從而培養學生的創新精神和實踐能力。
4.改革了考核方法
課程的考核方法是教學中重要的一個環節。現在該課程的考核方式與其他課程基本上類似,期末考試成績占80%(或70%),平時成績占20%(或30%)?,F行的考核方式不盡合理,不能全面的評價學生的整體成績,所以我們進行了改進。我們在實際工作中采取了靈活多樣的多種方式相結合的考核方法。就是將傳統的單一閉卷考試方式改為閉卷與開卷相結合、平時考核與期末考試相結合的靈活多樣的考核方法。閉卷考試主要考查學生對概率統計概念、理論的掌握程度;開卷考試主要考查學生對概率統計方法的掌握程度,通過設計一些與教學相關的、應用性的綜合型案例,采用數學建模的形式,讓學生完全自主的運用所學方法去分析、討論和解決實際問題。平時考核的方式采取多種形式,包括平時的作業訓練、學習小結及撰寫課題小論文等。課題小論文是教師在教學過程中設計一些小課題,通過學生對這些課題的分析、討論、總結及撰寫論文的過程,達到了調動學生學習主動性、促進了自主學習的目的。多樣的考核形式,既增強了教師教學的靈活性,又讓學生真正體會到學習的樂趣,增加學習的積極性,真正培養了學生的應用能力和創新思維,達到了明顯的教學效果。
二、對課程教學改革中出現的問題的改進
在教學過程中為了更好地解決信息化背景下“概率論與數理統計”課程教學與培養學生創新實踐能力和應用能力的關系,實現教學內容與教學模式的改革與學生應用能力培養的統一。下面從三個方面說明進一步的改進措施。
(一)進一步加強“概率論與數理統計”課程的分類
教學與課堂教學改革結合學校學生的實際情況,進一步加強理、工、經管、生命、社會工作等不同專業的分類教學,針對不同專業采取不同學時、內容有所側重的分類教學模式,加強統計方法的應用教學,對不同專業的分類教學進一步進行探討。
(二)進一步更新、優化教學內容,完善“概率論與數理統計”
精品課網站的建設定期對全校各專業進行調研,了解各專業對“概率論與數理統計”課程教學的反饋與需求,及時修訂、調整和更新課程的教學內容,優化課程體系。目前長春理工大學的“概率論與數理統計”是省級精品課,為了更好地順應信息化大環境的需求,學校會進一步完善本課程網站的建設,使得學生在自主學習的過程中更加便捷。
(三)增加課程設計、計算機實踐環節
鼓勵學生申報創新實驗計劃項目,參加數學建模競賽在教學過程中增加課程設計、計算機實踐環節,結合較多的應用實例,留一些開放性的案例,要求學生做案例研究,寫出合格的研究報告,訓練學生的實踐能力。鼓勵學生申報創新實驗計劃項目,參加數學建模競賽。通過創新實驗計劃項目、數學建模競賽等活動,提供一個學生、教師課后交流的平臺,吸納部分本科生參與到教師的科研活動當中,最大限度的挖掘學生潛在的能力。“概率論與數理統計”教學,不再是單一的數學理論與方法,而是通過教學,在傳授相關數學知識和方法的同時,使學生更多地領悟該門課程的精神實質和思想方法,促使學生自覺地接受數學文化的熏陶,從而提高學生的創新思維能力。
(2)在教學過程中要將隨機現象的各種形式進行數據化處理,例如,在講到“隨機變量”的概念時,可以通過豐富的實例使學生隨時從網絡、雜志、電視媒體中,有意識地獲得一些隨機數據信息,讓學生理解隨機數據的重要性,從而看到隨機現象的規律是通過隨機數據反映出來的。同時,也可以通過計算機模擬產生一組隨機數,從這組隨機數的不同取值說明隨機變量的隨機性。
(3)培養學生從統計角度思考隨機現象中的各種問題,可以從身邊的各種現象談起,如心血管病是否與職業有關,人的一生是否會遇到強震,等等。從統計的角度進行分析和思考,使學生看到統計思維的合理性,從而產生對統計的興趣,形成統計活動的良好開端。
二、收集和分析數據的作用
統計的出發點是收集數據,然后再科學的分析數據和整理數據。不列顛百科全書對統計學下了如下定義:“統計學是收集和分析數據的科學與藝術”。這就是說,統計學不僅是一門科學,而且是一門收集和分析數據的藝術,要求從數據中挖掘出新的信息,而不是死記硬套現有的公式和定理。為了突出收集和分析數據的重要性,我們在教學的過程中,可以考慮以下幾個方面:
(1)首先展現給學生一系列的實際數據,比如一批電燈泡的壽命、某年級外語考試成績等,讓學生對數據有一個明確的感性認識,意識到統計是從數據出發的,先有數據,然后才有公式和定理。不同的數據具有不同的實際意義,弄清楚這些數據的分布規律和性質是統計的基本任務。
(2)強調如何有效地收集數據是統計中的重要問題,通常是從總體中抽取樣本,抽樣的方法是多種多樣的,在教學中可以結合實例作抽樣試驗,比如從同一種型號的汽車中隨機抽取5輛,測量每公里的耗油量;觀察吞某類藥物的病人的反應情況;調查部分學生的外語考試成績;等等。
(3)分析數據是統計工作的核心,分析數據就是對數據進行加工處理,從而獲取數據中關于總體的信息。通過構造各種不同的統計量,對所研究的總體進行推斷,達到從部分認識全體的目的。在教學中可以通過計算機軟件對數據的結構、統計量的分布作動畫演示,比如數據頻率直方圖、經驗分布函數曲線、樣本均值分布直方圖等,從而提高學生對分析數據的興趣。
三、結合實例強調統計方法的重要性
概率統計是數學的一個重要分支,它的方法別具一格,無論對自然科學還是社會科學,現代統計方法是必不可少的。在教學的過程中,結合實例強調統計方法的重要性,既能加深對于概率統計理論知識的理解,又能激發學生對這門課程的興趣,具體可從以下幾個方面進行考慮:
(1)結合日常生活實例進行教學,比如統計學生中同生日的人數,隨著統計人數的增加,至少有兩人同生日這一事件的頻率會接近于1,然后將這一結果與理論概率進行比較;統計吸煙與非吸煙人群中患肺癌的比例,檢驗吸煙與患肺癌是否存在某種依賴關系;觀測一天中某人手機的呼喚次數,然后與泊松分布進行擬合優度檢驗;統計某年級的外語考試成績,根據數據進行正態分布的擬合優度檢驗;等等。
(2)結合實例突出統計中的基本方法,參數估計和假設檢驗是進行統計推斷的兩種最基本的方法,其涉及的范圍十分廣泛,在教學的過程中應首先理解方法的基本原理和理論依據,結合典型實例進行分析,比如通過估計湖中魚的條數,使學生了解矩法和最大似然法的原理和步驟;通過檢驗自動包裝機工作是否正常,使學生掌握假設檢驗的方法步驟。
(3)結合實例系統介紹統計中的基本內容,使學生進一步認識到統計方法的實用性和廣泛性,為學生在今后的學習和研究中提供廣闊的應用空間。
四、從統計觀點出發進行概率論的教學
“不確定性”或“隨機性”是概率統計這門學科研究的對象,從統計的觀點來看,“隨機”并非完全“偶然”,其中蘊含內在的規律性,這種規律是對隨機現象經過大量觀察后得到的某種統計規律。隨機事件的概率、隨機變量的概率分布、數字特征等只是這種統計規律在數量上的某種刻畫。目前的教學計劃是先講概率后講統計,在講概率時可從統計的觀點出發進行概率論的教學,這樣有利于對概率論中基本概念的深層次的理解和全面的把握,學生學習起來不容易出現概率和統計前后脫節的問題,有利于整門課程首尾呼應,貫穿一體,具體可把握以下幾個方面:
(1)從統計的觀點出發講清楚概率論中幾個最基本的概念。
(2)從統計的觀點出發理解概率論中幾個最基本的定理。比如從數據的分散程度理解切比雪夫不等式的含義;由頻率的穩定性和觀測數據的平均值的變化趨勢看大數定律的意義;從大量數據的疊加的波動性理解中心極限定理的含義;等等。
(3)從統計數據出發利用現代化的教學手段進行概率論的教學。比如通過繪制數據的直方圖來理解概率密度函數;由二維數據的平面散點圖看相關系數的大小;通過動畫演示高爾頓釘板實驗來揭示中心極限定理的奧秘;等等。
二、對課程教學改革中出現的問題的改進
在教學過程中為了更好地解決信息化背景下“概率論與數理統計”課程教學與培養學生創新實踐能力和應用能力的關系,實現教學內容與教學模式的改革與學生應用能力培養的統一。下面從三個方面說明進一步的改進措施。
(一)進一步加強“概率論與數理統計”課程的分類教學與課堂教學改革
結合學校學生的實際情況,進一步加強理、工、經管、生命、社會工作等不同專業的分類教學,針對不同專業采取不同學時、內容有所側重的分類教學模式,加強統計方法的應用教學,對不同專業的分類教學進一步進行探討。
(二)進一步更新、優化教學內容,完善“概率論與數理統計”精品課網站的建設
定期對全校各專業進行調研,了解各專業對“概率論與數理統計”課程教學的反饋與需求,及時修訂、調整和更新課程的教學內容,優化課程體系。目前長春理工大學的“概率論與數理統計”是省級精品課,為了更好地順應信息化大環境的需求,學校會進一步完善本課程網站的建設,使得學生在自主學習的過程中更加便捷。
(三)增加課程設計、計算機實踐環節,鼓勵學生申報
在高校概率統計教材中,從數學文化的角度對概率統計教學進行詮釋已經得到數學教育界的普遍重視,教材在數學文化價值教育方面起到至關重要的作用。高校概率統計教材在數學文化教育方面也做了大量的工作,我們以盛驟等人主編的《概率論與數理統計》(第四版)、繆全生主編的《概率與統計》(第三版)和同濟大學應用數學系主編的《工程數學—概率統計簡明教程》三本教材(后文中分別以教材一、教材二、教材三稱之)作為例子,它們在數學文化滲透方面的特點體現在:
(1)教材設計更注重生活和技術應用領域背景的滲透
在內容編排方面,每個知識點都能注意以生活實際或當前的技術應用問題作為背景予以介紹,強調知識的直觀性和應用背景,強調實際問題的解決,使得學生有比較直觀的認識,能提高學生的學習興趣和學習熱情。如在介紹條件概率的定義時,教材幾乎都能從擲硬幣、擲骰子等簡單的生活實際出發,從特殊到普遍地引出條件概率的定義。內容背景涉及較多的是產品質量分析模型(如質量、壽命、含量、誤差等方面),教材一和教材三比教材二涉及應用背景的面更加廣泛、量更大。在例題和習題設計方面,教材注重以解決有經濟、社會、工程技術等方面實際背景的問題為主,旨在提高學生的實際應用能力。在所統計的三本教材中,具有應用背景的例題占總的例題數超過了50%,習題中有應用背景的題目在50%左右,特別是以自然科學為應用背景的題目占了絕大多數
(2)緊密結合信息技術的發展,提高統計計算能力的培養
加強數理統計的內容,注重統計方法在實際工作中的應用。如增加了假設檢驗問題中的P值檢驗法和一些統計圖的應用,還介紹了bootstrap方法在數據處理方面的應用。增加Excel軟件和“宏”數據分析工具的使用。信息技術的發展給概率統計的研究賦予更強大的工具,沒有現代的專業統計分析軟件作為研究工具,概率統計問題的研究是不可想像的,在概率統計教材中適當引入統計軟件的運用是必要的。雖然現在統計分析軟件的功能很強大,但需要經過專業的學習才能掌握,為適應概率統計的入門使用,盛驟等人主編的《概率論與數理統計》(第四版)中就增加了Ex-cel軟件和“宏”數據分析工具在概率統計中的應用,特別是在數理統計方面的運用,這對沒有經過專業統計軟件學習的學生和使用者有很大的幫助。
2.高校概率統計教材數學文化元素滲透中存在的問題
(1)教材中數學史的呈現太少
呈現方式不明朗數學史的學習,能使學生了解數學在推動社會發展方面和社會發展之間的相互作用,能使學生了解數學科學的思想體系、數學的美學價值和數學家的創新精神等因素。教材中的定義、定理、法則和公式都是數學家們經過上百年甚至上千年的歷史錘煉后的完美邏輯體系,這種完美的形式忽略了曲折復雜的數學發現過程,但正是這種過程隱含著豐富的數學文化元素。如對概率定義的引入,三本概率統計教材幾乎都是這樣表達“歷史上有人做過……其結果如表……”,然后在表格中列出歷史上的幾個有關頻率的試驗,甚至有些教材只是用簡短的語言一帶而過,然后給出概率的統計定義,緊接著就給出概率的其他定義。這樣的表達,學生缺乏對概率定義公理化過程的認識,也失去了一次培養學生提高學習概率統計興趣與熱情的機會。更重要的是,概率定義的形成本身就是數學抽象化過程的典型例子,在這個過程中,學生可以體會到數學的抽象特性和方法。遺憾的是,目前高校概率統計教材中出現數學史的地方實在太少了。據統計,教材一、教材二和教材三中出現數學史的地方僅有頻率的定義中提到的德摩根、蒲豐和皮爾遜等人拋硬幣試驗的介紹或一些試驗數據;教材二在引言中則對概率論的發展歷史作了一個簡介。三本教材中對數理統計的歷史介紹等于0,其實概率統計教材中能出現數學史的地方比比皆是,教材可以充分利用這些素材進行呈現。
(2)應用背景相對薄弱
概率統計是一門實踐性強、應用性廣的學科,當前高校教材都注重生活和技術應用領域背景的滲透,社會科學的應用背景相對薄弱。這樣的知識呈現方式,對提高學生的學習興趣和應用意識都有很大的幫助。但數學文化背景的方式是多樣,如重要數學名人物傳、數學發展事件記、重要數學成果和概率統計在社會科學方面的應用等內容,這是體現數學文化價值的一種有效方式,也是學生從中獲取數學思想方法、體會數學精神和體驗數學美的重要途徑,遺憾的是當前高校概率統計教材在這方面還比較缺乏。
(3)多元文化缺失
概率統計已經成為現代社會、經濟、管理等學科的重要工具,高校概率統計教材在體現這些領域的應用方面有較大的篇幅,但與學生相關生活文化背景的聯接方面顯得不夠,這容易導致學生認為很多概率統計的知識與他們生活或工作相隔遙遠甚至沒有關聯,嚴重影響了學生學習概率統計的興趣和態度。
二、概率統計教材設計
中凸顯數學文化的思考現行的概率統計教材的知識系統邏輯體系已經經過多年的驗證,證明是可行的。數學文化視野下的教材設計目的是,如何在現行教材的知識體系中體現數學文化的元素,數學文化很大一部分是內隱的,這就要求我們不能單純把數學文化內隱的知識部分相關內容簡單地累加到教材里面去,而應該有機地結合在概率統計外顯的知識內容中去。下面談幾點構想。
1.關注數學史在教材中的作用
概率統計教材的內容安排要適當兼顧知識發現的歷史,使學生能夠領略到數學內容發現的過程,體會到數學知識發現過程所蘊含的數學思想、數學方法和數學精神,有利于學生數學知識體系的建構和優秀品質的形成。如在介紹“概率”的定義時,教材的編排最好能介紹概率定義形成的三個歷史階段:概率的統計定義、古典定義和公理化定義。使學生在學習概率的定義時能了解概率定義形成的歷史,了解貝朗特悖論的意義,得到數學螺旋上升抽象過程的感悟,掌握數學思維的方法,從而學會批判、質疑、獨立和嚴謹的思維品質。在學習DeMoivre-Laplace定理時可以介紹DeMoivre等人在二項分布正態逼近的研究工作,這項研究是數理統計學的基礎,也是概率統計思想的重要體現,重溫這段歷史可以啟迪學生的思維、激發學生的興趣。回歸與相關分析的發現對數理統計學發展的影響是極其重大的,這個統計模型的應用,使統計學由統計描述時期進入了統計推斷的時期,它促使一個嚴謹的統計學框架的形成,學習該知識點內容時,很有必要向學生介紹回歸與相關分析的產生歷程。其實,概率統計中還有很多地方可以進行數學史介紹的,學生在了解這些知識產生的過程中將會得到濃厚的數學思維熏陶。
2.強調知識與文化的有機融合
概率統計的數學文化部分呈現要以導引的形式出現,而不能把相關內容簡單地累加到教材中去,從而保護學生自我探索熱情,使數學文化真正植根于學生的知識建構中去。如在“概率的基本概念”部分,有必要介紹概率定義形成的三個歷史階段,但在具體的教材呈現中,沒有必要把這些歷史材料詳細地羅列到教材中去,如果只是簡單地把數學史料添加到教材里面去,只能增加教材的容量,導致教材臃腫,變成數學史的堆積而已。而應該是在循序漸進介紹概率定義的同時,適當采用簡潔和引導性的語言,營造一種寬松的數學學習環境,引導學生學會自己查找相關學習資源,讓學生既能感受到概率定義的發展歷史,也能掌握如何通過查找資料來進一步驗證和了解這種發展的詳細情況的能力。又如,在“假設檢驗”這一章,可以介紹歷史上威爾登檢驗骰子是否均勻的試驗,但沒必要陳述這個試驗的詳細過程,可以以問題的形式把威爾登與皮爾遜對試驗結果的爭論呈現出來,使學生既能了解假設檢驗產生的這段歷史,也可以重溫探索科學的過程。
2實驗課內容
以51學時的理工科概率論與數理統計課程為例,其中實驗課10學時。
2.1蒲豐投針問題(2學時)。平面上畫有間隔為d的等距平行線,向平面任意投擲一枚長為l的針,求針與平行線相交的概率。設x是一個隨機變量,它服從區間上的均勻分布,同理,φ是一個隨機變量,它服從區間上的均勻分布。要求學生完成以下問題,并通過MATLAB編程解決。a.進行n次抽樣,得到樣本值,統計出滿足不等式的次數,從而計算出p的估計值。b.任意調整n的取值,會發現什么規律?c.參數l,d的不同選擇,會導致什么結果?設計意圖:希望學生能夠掌握各種隨機數產生的方法,了解隨機模擬的方法原理,理解如何用統計模擬的方法近似計算值。
概率與數理統計是實際應用性很強的一門數學學科,它在經濟管理、金融投資、保險精算、企業管理、投入產出分析、經濟預測等眾多經濟領域都有廣泛的應用。概率與數理統計是高等院校財經類專業的公共基礎課,它既有理論又有實踐,既講方法又講動手能力。然而,在該課程的具體教學過程中,由于其思維方式與以往數學課程不同、概念難以理解、習題比較難做、方法不宜掌握且涉及數學基礎知識廣等特點,許多學生難以掌握其內容與方法,面對實際問題時更是無所適從,尤其是財經類專業學生,高等數學的底子相對薄弱,且不同生源的學生數理基礎有較大的差異,因此,概率統計成為一部分學生的學習障礙。如何根據學生的數學基礎調整教學方法,以適應學生基礎,培養其能力,并與其后續課程及專業應用結合,便成為任課教師面臨的首要任務。作為我校教學改革的一個重點課題,在近幾年的教學實踐中,我們結合該課程的特點及培養目標,對課程教學進行了改革和探討,做了一些嘗試性的工作,取得了較好的成效。
1與實際結合,激發學生對概率統計課程的興趣
概率論與數理統計從內容到方法與以往的數學課程都有本質的不同,因此其基本概念的引入就顯得更為重要。為了激發學生的興趣,在教學中,可結合教材插入一些概率論與數理統計發展史的內容或背景資料。如概率論的直觀背景是充滿機遇性的賭博,其最初用到的數學工具也僅是排列組合,它提供了一個比較簡單而非常典型(等可能性、有限性)的隨機模型,即古典概型;在介紹大數定律與中心極限定理時可插入貝努里的《推測術》以及拉普拉斯將概率論應用于天文學的研究,既拓廣了學生的視野,又激發了學生的興趣,緩解了學生對于一個全新的概念與理論的恐懼,有助于學生對基本概念和理論的理解。此外,還可以適當地作一些小試驗,以使概念形象化,如在引入條件概率前,首先計算著名的“生日問題”,從中可以看到:每四十人中至少有兩人生日相同的概率為0.882,然后在各班學生中當場調查學生的生日,查找與前述結論不吻合的原因,引入條件概率的概念,有了前面的感性認識后學生就比較主動地去接受這個概念了。
在概率統計中,眾多的概率模型讓學生望而生威,學生常常記不住公式,更不會應用。而概率統計又是數學中與現實世界聯系最緊密、應用最廣泛的學科之一。不少概念和模型都是實際問題的抽象,因此,在課堂教學中,必須堅持理論聯系實際的原則來開展,將概念和模型再回歸到實際背景。例如:二項分布的直觀背景為n重貝努里試驗,由此直觀再利用概率與頻率的關系,我們易知二項分布的最可能值及數學期望等,這樣易于學生理解,更重要的是讓其看到如何從實際問題抽象出概念和模型,引導學生領悟事物內部聯系的直覺思維。同時在介紹各種分布模型時可以有針對性地引入一些實際問題,向學生展示本課程在工農業、經濟管理、醫藥、教育等領域中的應用,突出概率統計與社會的緊密聯系。如將二項分布與新藥的有效率、射擊命中、機器故障等問題結合起來講;將正態分布與學生考試成績、產品壽命、測量誤差等問題結合起來講;將指數分布與元件壽命、放射性粒子等問題結合起來講,使學生能在討論實際問題的解決過程中提高興趣,理解各數學模型,并初步了解利用概率論解決實際問題的一些方法。
2運用案例教學法,培養學生分析問題和解決問題的能力
案例教學法是把案例作為一種教學工具,把學生引導到實際問題中去,通過分析與互相討論,調動學生的主動性和積極性,并提出解決問題的基本方法和途徑的一種教學方法。它是連接理論與實踐的橋梁。我們結合概率與數理統計應用性較強的特點,在課堂教學中,注意收集經濟生活中的實例,并根據各章節的內容選擇適當的案例服務于教學,利用多媒設備及真實材料再現實際經濟活動,將理論教學與實際案例有機的結合起來,使得課堂講解生動清晰,收到了良好的教學效果。案例教學法不僅可以將理論與實際緊密聯系起來,使學生在課堂上就能接觸到大量的實際問題,而且對提高學生綜合分析和解決實際問題的能力大有幫助。通過案例教學可以促進學生全面看問題,從數量的角度分析事物的變化規律,使概率與數理統計的思想和方法在現實經濟生活中得到更好的應用,發揮其應有的作用。
在介紹分布函數的概念時,我們首先給出一組成年女子的身高數據,要學生找出規律,學生很快就由前面所學的離散型隨機變量的分布知識得到分組資料,然后引導他們計算累積頻率,描出圖形,并及時抽象出分布函數的概念。緊接著仍以此為例,進一步分析:身高本是連續型隨機變量,可是當我們把它們分組后,統計每組的頻數和頻率時卻是用離散型隨機變量的研究方法,如果在每一組中取一個代表值后,它其實就是離散型的,所以在研究連續型隨機變量的概率分布時,我們可以用離散化的方法,反過來離散型隨機變量的分布在一定的條件下又以連續型分布為極限,服裝的型號、鞋子的尺碼等問題就成為我們理解“離散”和“連續”兩個對立概念關系的范例,其中體現了對立統一的哲學內涵,而分布函數正是這種哲學統一的數學表現形式。盡管在這里花費了一些時間,但是當學生理解了這些概念及其關系之后,隨后的許多概念和內容都可以很輕松地掌握,而且使學生能夠對數學概念有更深層次上的理解和感悟,同時也調動了學生的學習積極性和主動性,培養了他們再學習的能力。
3運用討論式教學法,增強學生積極向上的參與和競爭意識
討論課是由師生共同完成教學任務的一種教學形式,是在課堂教學的平等討論中進行的,它打破了老師滿堂灌的傳統教學模式。師生互相討論與問答,甚至可以提供機會讓學生走上講臺自己講述。如,在講授區間估計方法時,就單雙邊估計問題我們安排了一次討論課,引導學生各抒己見,鼓勵學生大膽的發表意見,提出質疑,進行自由辯論。通過問答與辯駁,使學生開動腦筋,積極思考,激發了學生學習熱情及科研興趣,培養了學生綜合分析能力與口頭表達能力,增強了學生主動參與課堂教學的意識。學生的創新研究能力得到了充分的體現。這種教學模式是教與學兩方面的雙向互動過程,教師與學生的經常性的交流促使教師不斷學習,更新知識,提高講課技能,同時也調動了學生學習的積極性,增進師生之間的思想與情感的溝通,提高了教學效果。教學相長,相得益彰。
保險是最早運用概率論的學科之一,也是我們日常談論的一個熱門話題。因此,在介紹二項分布時,例如一家保險公司有1000人參保,每人、每年12元保險費,一年內一人死亡的概率為0.006。死亡時,其家屬可向保險公司領得1000元,問:①保險公司虧本的概率為多大?②保險公司一年利潤不少于40000元、60000元、80000元的概率各為多少?保險這一類型題目的引入,通過討論課使學生對概率在經濟中的應用有了初步的了解。
4運用多媒體教學手段,提高課堂教學效率
傳統上一本教材、一支粉筆、一塊黑板從事數學教學的情景在信息社會里應有所改變,計算機對數學教育的滲透與聯系日益緊密,特別是概率論與數理統計課,它是研究隨機現象統計規律性的一門學科,而要想獲得隨機現象的統計規律性,就必須進行大量重復試驗,這在有限的課堂時間內是難以實現的,傳統教學內容的深度與廣度都無法滿足實際應用的需要。在教學中我們可以采用了多媒體輔助手段,通過計算機圖形顯示、動畫模擬、數值計算及文字說明等,形成了一個全新的圖文并茂、聲像結合、數形結合的生動直觀的教學環境,從而大大增加了教學信息量,以提高學習效率,并有效地刺激學生的形象思維。另外,利用多媒體對隨機試驗的動態過程進行了演示和模擬,如:全概率公式應用演示、正態分布、隨機變量函數的分布、數學期望的統計意義、二維正態分布、中心極限定理的直觀演示實驗等,再現抽象理論的研究過程,能加深學生對理論的理解及方法的運用。讓學生在獲得理論知識的過程中還能體會到現代信息技術的魅力,達到了傳統教學無法實現的教學效果教育向素質教育的轉變,是我國教育改革的基本目標。財經類專業的概率與數理統計教學,除了在教學方法上應深入改革外,在考試環節上也需要進行改革。
考試是教學過程中的一個重要環節,是檢驗學生學習情況,評估教學質量的手段。對于數學基礎課程概率與數理統計的考試,多年以來一直沿用閉卷筆試的方式。這種考試方式對于保證教學質量,維持正常的教學秩序起到了一定的作用,但也存在著缺陷,離考試內容和方式應更加適應素質教育,特別是應有利于學生的創造能力的培養之目的相差甚遠。在過去的概率與數理統計教學中,基本運算能力被認為是首要的培養目標,教科書中的各種例題主要是向學生展示如何運用公式進行計算,各類輔導書中充斥著五花八門的計算技巧。從而導致了學生在學習概率與數理統計課程的過程中,為應付考試搞題海戰術,把精力過多的花在了概念、公式的死記硬背上。這與財經類培養跨世紀高素質的經濟管理人才是格格不入的。為此,我們對概率與數理統計課程考試進行了改革,主要包括兩個方面:一是考試內容與要求不僅體現出概率與數理統計課程的基本知識和基本運算以及推理能力,還注重了學生各種能力的考查,尤其是創新能力。二是考試模式不具一格,除了普遍采用的閉卷考試外,還在教學中用互動方式進行考核,采取靈活多樣的考核形式。學生成績的測評根據學生參與教學活動的程度、學習過程中掌握程度和卷面考試成績等綜合評定。這樣,可以引導學生在學好基礎知識的基礎上,注重技能訓練與能力培養。
實踐表明,運用教改實踐創新的教學模式,可以使原本抽象、枯燥難懂的數學理論變得有血有肉、有滋有味,可以激發學生的求知欲望,提高學生對課程的學習興趣。在概率統計的教學模式上,我們盡管做了一些探討,但這仍是一個需要繼續付出努力的研究課題,也希望與更多的同行進行交流,以提高教學水平。
參考文獻
[1]陳善林,張浙.統計發展史[M].上海:立信會計圖書用品社,1987:119-151.
[2]姜啟源,謝金星,葉俊.數學模型(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
1.2離散型隨機變量與連續型隨機變量的類比對于離散型隨機變量,學生感覺較容易,但對于連續型隨機變量,往往學生感覺抽象難理解。由于分布列在離散型隨機變量中的地位與密度函數在連續型隨機變量中的地位等同,因此對于離散型隨機變量中的邊緣分布列與聯合分布列的關系可以過渡到連續型隨機變量中邊緣密度函數與聯合密度函數的關系中去,此外諸如隨機變量的獨立性的充要條件以及期望與方差的計算均可輕松過渡。具體我們可通過“把連續的問題離散化”這種方法,實際是將對離散型隨機變量中對分布列的求和變成對連續型隨機變量中的密度函數求積分即可。表1我們將對其中的部分性質及計算作一個簡要的類比。
1.3一維隨機變量與二維隨機變量的降維類比任何學習都是循序漸進的,一般來說低維空間的知識相對簡單,容易被學生接受,所以最好的方法是從低維空間向高維空間過渡學習。降維類比法是將高維空間中的數學對象降低到低維空間中去觀察,利用低維空間中數學對象的性質類比歸納出高維數學對象的性質。通過上面的類比得知抽象的二維隨機變量的分布函數與一維隨機變量有著一致的表達式,從而大大降低了學習的難度。此外,二維離散型隨機變量的聯合分布列與連續型隨機變量的密度函數的性質與計算均可借助一維隨機變量的相關知識引入。
系統功能及使用說明
總結
附件:部分源代碼
一、交換速率修改系統概述
此系統是為了方便監控班人員修改交換機用戶端口速率而制作的簡易速率修改器,可以起到提高工作效率的作用。界面化的操作方式更能使得新人快速上手。
二、系統功能及使用說明
(圖一)
此系統分為三個部分:
第一部分為菜單欄
(圖二)
菜單欄暫時只開發了“退出系統”和“連接交換機”兩項功能
第二部分為顯示欄
(圖三)
顯示欄的主要作用是顯示當前接連交換機的情況和程序在交換上所執行命令的情況。
第三部分為功能欄
(圖四)
功能欄主要由交換機上最常用的命令按鍵組成。
登陸交換機可以使用輸入節點編碼或使用IP登陸。
使用編碼登陸時,輸入ADSL節點號和節點機編碼后,點擊連接,即可登陸交換機。其節點編號和節點機編碼可在“getIP.ini”文件里按格式進行編輯。
使用IP登陸時,只輸入需要修改速率的交換機IP。點擊“用IP連接”,輸入用戶名和密碼,選擇交換機型號。即可登陸交換機。
登陸交換機后在系統的右側的顯示欄將顯示登陸的情況。
然后可以在功能欄上方的“框”“槽”“端口”為所需要修改速率的用戶端口輸入欄,按實際輸入即可。
修改速率的方式位于功能欄的下方,分為中興設備和華為設備,輸入速率模塊編號后,點擊修改按鍵即可修改端口速率。
另外功能欄里還有“端口狀態”、“線路質量”、“速率定義”(分華為和中興)、“通過MAC查端口”等常用功能。
在功能欄的最下方還可以根據需要輸入其他命令,點擊“send”鍵執行。
三、總結
此系統在實際運用過程中確實起到了一定的幫助作用,尤其是對新手更是提供了方便,但也還有待改進。在今后的工作中將根據實際需要對其做近一步的改良和完善。
附件:部分源代碼
VERSION 1.0 CLASS
BEGIN
MultiUse = -1 'True
Persistable = 0 'NotPersistable
DataBindingBehavior = 0 'vbNone
DataSourceBehavior = 0 'vbNone
MTSTransactionMode = 0 'NotAnMTSObject
END
Attribute VB_Name = "cIniFile"
Attribute VB_GlobalNameSpace = False
Attribute VB_Creatable = True
Attribute VB_PredeclaredId = False
Attribute VB_Exposed = False
'--------cIniFile.cls 代碼----------------
'這里定義了一個cIniFile類
Option Explicit
'// Private member that holds a reference to
'// the path of our ini file
Private strInI As String
'// Win API Declares
Private Declare Function WritePrivateProfileString _
Lib "kernel32" Alias "WritePrivateProfileStringA" _
(ByVal lpApplicationName As String, _
ByVal lpKeyName As Any, _
ByVal lpString As Any, _
ByVal lpFileName As String) As Long
Private Declare Function GetPrivateProfileString _
Lib "kernel32" Alias "GetPrivateProfileStringA" _
(ByVal lpApplicationName As String, _
ByVal lpKeyName As Any, _
ByVal lpDefault As String, _
ByVal lpReturnedString As String, _
ByVal nSize As Long, _
ByVal lpFileName As String) As Long
Private Function MakePath(ByVal strDrv As String, _
ByVal strDir As String) As String
'// Makes an INI file: Guarantees a sub dir
Do While Right$(strDrv, 1) = ""
strDrv = Left$(strDrv, Len(strDrv) - 1)
Loop
Do While Left$(strDir, 1) = ""
strDir = Mid$(strDir, 2)
Loop
'// Return the path
MakePath = strDrv & "" & strDir
End Function
Public Sub CreateIni(strDrv As String, strDir As String)
'// Make a new ini file
strInI = MakePath(strDrv, strDir)
End Sub
Public Sub WriteFile(strSection As String, _
strKey As String, _
strValue As String)
'// Write to strINI
WritePrivateProfileString strSection, _
strKey, strValue, strInI
End Sub
Public Function GetFile(strSection As String, _
strKey As String) As String
Dim strTmp As String
Dim lngRet As String
lngRet = GetPrivateProfileString(strSection, _
strKey, "", strTmp, _
Len(strTmp), strInI)
GetFile = strTmp
End Function
Public Property Let INIFile(ByVal New_IniPath As String)
'// Sets the new ini path
strInI = New_IniPath
End Property
Public Property Get INIFile() As String
'// Returns the current ini path
INIFile = strInI
End Property
VERSION 5.00
Begin VB.Form frmLogin
BorderStyle = 3 'Fixed Dialog
Caption = "登錄"
ClientHeight = 2565
ClientLeft = 2835
ClientTop = 3480
ClientWidth = 4590
LinkTopic = "Form1"
MaxButton = 0 'False
MinButton = 0 'False
ScaleHeight = 1515.487
ScaleMode = 0 'User
ScaleWidth = 4309.762
ShowInTaskbar = 0 'False
StartUpPosition = 2 '屏幕中心
Begin VB.ComboBox Combo1
Height = 300 TabIndex = 7
Top = 960
Width = 2295
End
Begin VB.TextBox txtUserName
Height = 345
Left = 1290
TabIndex = 1
Top = 135
Width = 2325
End
Begin VB.CommandButton cmdOK
Caption = "確定"
Default = -1 'True
Height = 390
Left = 750
TabIndex = 4
Top = 1740
Width = 1140
End
Begin VB.CommandButton cmdCancel
Cancel = -1 'True
Caption = "取消"
Height = 390
Left = 2355
TabIndex = 5
Top = 1740
Width = 1140
End
Begin VB.TextBox txtPassword
Height = 345
IMEMode = 3 'DISABLE
Left = 1290
PasswordChar = "*"
TabIndex = 3
Top = 525
Width = 2325
End
Begin VB.Label Label1
Caption = "交換機類型:"
Height = 255
Left = 120
TabIndex = 6
Top = 960
Width = 1335
End
Begin VB.Label lblLabels
Caption = "用戶名稱(&U):"
Height = 270
Index = 0
Left = 105
TabIndex = 0
Top = 150
Width = 1080
End
Begin VB.Label lblLabels
Caption = "密碼(&P):"
Height = 270
Index = 1
Left = 105
TabIndex = 2
Top = 540
Width = 1080
End
End
Attribute VB_Name = "frmLogin"
Attribute VB_GlobalNameSpace = False
Attribute VB_Creatable = False
Attribute VB_PredeclaredId = True
Attribute VB_Exposed = False
Option Explicit
Public LoginSucceeded As Boolean
Private Sub cmdCancel_Click()
'設置全局變量為 false
'不提示失敗的登錄
LoginSucceeded = False
Me.Hide
End Sub
Private Sub cmdOK_Click()
UserName = txtUserName.Text
PassWord = txtPassword.Text
Unload Me
End Sub
Private Sub Combo1_Click()
IpType = Combo1.ListIndex + 1
End Sub
Private Sub Form_Load()
Combo1.AddItem "alcatel" Combo1.AddItem "中興9220"
Combo1.AddItem "華為5100"
Combo1.AddItem "華為5300"
End Sub
VERSION 5.00
Begin VB.Form frmTCPIP
BorderStyle = 3 'Fixed Dialog
Caption = "TCPIP Settings"
ClientHeight = 1665
ClientLeft = 2580
ClientTop = 1800
ClientWidth = 3720
Icon = "frmTCPIP.frx":0000
LinkTopic = "Form1"
MaxButton = 0 'False
MinButton = 0 'False
PaletteMode = 1 'UseZOrder
ScaleHeight = 1665
ScaleWidth = 3720
ShowInTaskbar = 0 'False
StartUpPosition = 1 '所有者中心
Begin VB.CheckBox Check1
Caption = "Trace"
Height = 255
Left = 2640
TabIndex = 6
Top = 120
Width = 975
End
Begin VB.CommandButton cmdOKCancel
Caption = "Cancel"
Height = 375
Index = 1
Left = 2640
TabIndex = 3
Top = 1080
Width = 855
End
Begin VB.CommandButton cmdOKCancel
Caption = "OK"
Default = -1 'True
Height = 375
Index = 0
Left = 2640
TabIndex = 2
Top = 480
Width = 855
End
Begin VB.TextBox txtPort
Height = 375
Left = 120
TabIndex = 1
Text = "23"
Top = 1080
Width = 2295
End
Begin VB.TextBox txtRemoteAddress
Height = 375
Left = 120
TabIndex = 0
Text = "127.0.0.0"
Top = 360
Width = 2295
End
Begin VB.Label Label1
Caption = "Remote IP Port"
Height = 255
Index = 1
Left = 120
TabIndex = 5
Top = 840
Width = 2055
End
Begin VB.Label Label1
Caption = "Remote IP Address"
Height = 255
Index = 0
Left = 120
TabIndex = 4
Top = 120
Width = 2055
End
End
Attribute VB_Name = "frmTCPIP"
Attribute VB_GlobalNameSpace = False
Attribute VB_Creatable = False
Attribute VB_PredeclaredId = True
Attribute VB_Exposed = False
Option Explicit
Private Sub Check1_Click()
If Check1.Value = 1 Then
frmTelnet.TraceTelnet = True
frmTelnet.Tracevt100 = True
Else
frmTelnet.TraceTelnet = False
frmTelnet.Tracevt100 = False
End If
End Sub
Private Sub cmdOKCancel_Click(Index As Integer)
On Error Resume Next
Select Case Index
Case 0
frmTelnet.WinsockClient.Close
frmTelnet.WinsockClient.LocalPort = 0
frmTelnet.RemoteIPAd = txtRemoteAddress
frmTelnet.RemotePort = txtPort
frmTelnet.WinsockClient.RemotePort = txtPort
frmTelnet.WinsockClient.RemoteHost = txtRemoteAddress
If Err > 0 Then
MsgBox Error
Else
Unload Me
End If
Case 1
Unload Me
End Select
End Sub
Private Sub Form_Load()
txtRemoteAddress = frmTelnet.RemoteIPAd
txtPort = frmTelnet.RemotePort
' Check1.Value = -(frmTelnet.TraceTelnet)
End Sub
VERSION 5.00 Object = "{248DD890-BB45-11CF-9ABC-0080C7E7B78D}#1.0#0"; "mswinsck.ocx" Begin VB.Form frmTelnet
Caption = "weit's Telnet Client 1.1"
ClientHeight = 9120
ClientLeft = -210
ClientTop = 3015
ClientWidth = 13590
FillColor = &H00800000&
FillStyle = 0 'Solid
BeginProperty Font
Name = "Arial"
Size = 9
Charset = 0
Weight = 400
Underline = 0 'False
Italic = 0 'False
Strikethrough = 0 'False
EndProperty
ForeColor = &H0000FFFF&
Icon = "telnet.frx":0000
KeyPreview = -1 'True
LinkTopic = "Form1"
PaletteMode = 1 'UseZOrder
ScaleHeight = 9120
ScaleWidth = 13590
StartUpPosition = 2 '屏幕中心
Begin VB.TextBox Text13
Height = 375
Left = 10800
TabIndex = 35
ToolTipText = "從億訊查上網記錄查VLanID輸入"
Top = 5040
Width = 615
End
Begin VB.CommandButton Command14
Caption = "alcate通過MAC查端口"
Height = 375 TabIndex = 34
Top = 5040
Width = 1935
End
Begin VB.CommandButton Command13
Caption = "用IP連"
Height = 375
Left = 10440
TabIndex = 33
Top = 2640
Width = 735
End
Begin VB.CommandButton Command12
Caption = "alcatel設置狀態"
Height = 375 TabIndex = 32
Top = 4560
Width = 1935