新工科背景下的應用型本科院校《概率論與數理統計》課程改革研究與實踐

李小琴

摘 要：該文從以能力為重點的素質觀以及應用型人才的培養定位等方面要求出發，闡述了機械設計與自動化專業《概率論與數理統計》課程改革的必要性與重要性，提出了新工科背景下的應用型本科院校《概率論與數理統計》課程改革研究與實踐，并以筆者學院機械設計與自動化專業為例，針對機械設計與自動化專業應用型人才，著重解決好以下兩個問題：（1）如何傳授給新工科背景下械設計與自動化專業學生更扎實、更實用的概率論與數理統計方面的應用方法。（2）如何有效培養學生自主學習的習慣，提高新工科背景下械設計與自動化專業學生的思維實踐能力。

關鍵詞：新工科 自主學習 概率統計課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）01（a）-0-02

1 機械設計與自動化專業《概率論與數理統計》課程改革的必要性與重要性

《面向未來的中國新工科建設》一文中，新工科建設的總體思路中提到，高校在該校自身具有的優勢和特色上，從中確定具有明顯優勢和潛力并有資源投入保障的那些待建的新工科。而在確定該校待建新工科時必須重視新工科與產業的直接對接。在新工科建設過程中注重和突出本校的人才培養特色顯得尤其重要，需要每一所高校在達到新工科專業人才培養共性要求的情況下，突出該校個性化的特色培養。科學技術不斷發展的21世紀，學科的交叉和融合越來越普遍。隨機數學方法作為一種重要的工具，在自動化專業學科研究中占有的地位越來越顯著，特別是隨著信息技術的發展，隨機數學方法的大量運用對概率統計課程提出了更高要求。因此原來的高等數學課程已經不能滿足需要，作為高等數學三大主角之一的《概率論與數理統計》課程的改革勢在必行。

2 概率論與數理統計課程教與學中的現狀分析

（1）《數學建模》僅作為選修課程開設。數學建模課程在解決實際問題很有用，它們屬于基礎的工具課程，而概率論與數理統計方面的知識在數學建模中應用也非常廣泛，但通過綜合分析發現，一直以來筆者學院參加全國大學生數學建模競賽的學生們運用概率論與數理統計知識很不熟練。

（2）教學內容單一。主要是傳授較系統的數學知識，注重對解題能力的培養，忽視數學方法分析、解決問題的思考訓練，更缺乏對當前最前沿的實際應用的介紹，所學內容很難反映出與機械設計與自動化專業的關聯。

（3）概率論與數理統計課程教師在機械設計與自動化專業進該課程教學時，不僅缺少對所教專業的必要了解，而且對課程教學的內容和方法也研究甚少，從而導致該課程授課內容與學生專業實際應用出現了脫節，缺乏對學生專業綜合素質培養的針對性和實用性，無法獲得良好的教學效果。

（4）概率論與數理統計課程教師在機械設計與自動化專業進該課程教學時，過多地注重概率統計學科知識的連貫性、系統性與嚴謹性，過多地進行理論推導演算過程，過多地干預學生的思維與解題解法，過于趕鴨子上架，讓學生照瓢畫葫蘆，比較少放手讓學生開闊思維，鼓勵學生大膽利用已學概率統計知識去解決專業課程與生活中實際問題，引領學生融會貫通高等數學課程知識與專業知識、培養學生創新能力。

3 針對以上教與學現狀，在進行概率統計課程改革中著重要解決的兩個問題

首先著重解決以下兩個問題：（1）如何傳授給新工科背景下械設計與自動化專業學生更扎實、更實用的概率論與數理統計方面的應用方法。（2）如何有效培養學生自主學習的習慣，提高新工科背景下械設計與自動化專業學生的思維實踐能力。

對于問題一，我們提出首先應從概率統計課程內容上進行全面的改革，選取的數學內容應與與機械設計與專業、職業相融合，隨機數學方法在專業和職業中有所體現。故選取內容遵循四大原則：（1）實用性與發展性相統一的原則，為了便于學生日后升學、更好的發展，我們授課過程中穿插了MBA入學考試和普通研究生入學考試真題。（2）學科化與生活化相統一的原則，概率統計課與專業、與生活相結合，縮短數學與專業的距離，我們盡量選取和設計偏生活化的案例，如講授全概率公式和貝葉斯公式時，設計了體檢報告、網店可信度等方面的題目。（3）基礎性與時代性相統一的原則，在當今的大數據、智能化、云計算的科技背景下，我們選用了專業化的概率統計題目，如隨機信號分析。（4）過程性與結果性相統一的原則，淡化概率統計繁瑣的理論推導過程，克服高中時的“唯分數”“唯升學”“唯做題”，突出數學的實際應用，提高學生“學以致用”的本領，滲透“案例教學”，讓數學之用顯而易見，提高學習興趣，激發學習熱情，克服“唯答案”，強調數學思想，讓數學之美觸手可及，培養學生知識創新創造能力。

對于問題二，如何有效培養學生自主學習的習慣，提高新工科背景下械設計與自動化專業學生的思維實踐能力，我們提出首先應從概率統計課程的教學模式上進行全面的改革，剔除掉概率統計中學生毫無興趣、毫無勇氣聽取的繁瑣的純數學理論證明，學生更積極更有興趣的是利用概率統計數學確實解決專業中的實際問題，因此，教學中應盡量貫穿學概率、用概率的思路，以數學建模的框架模式來傳授數學方法，同時提高更嚴謹周密、更靈活有效的隨機數學邏輯思維。

新工科背景下，云計算、大數據、智能化時代的大學生，信息獲取快且量大，過去的“唯做題”“唯最終結果”“唯專業或唯基礎”已經遠遠不能滿足他們，他們迫切的期待思維上的嚴謹敏捷，處事上的靈活變通，真正的“學以致用”，且是用在專業學習及日后工作生活中，故在數學課程上應重數學思想、數學習慣、數學素養以及數學知識與專業、職業、生活實際的相融合。

教學模式上，一方面，以概率統計的實際問題為導入，以隨機數學思想方法為主線，以概率統計知識及其產生過程為平臺，以應用理論解決實際問題為目的，通過教學，使學生掌握概率論的基礎知識與方法，為學習其他后續課程和日后解決工作、生活中的實際問題打好基礎；另一方面，堅持服務需求，成效導向，積極與專業老師多交流，學習專業知識，使基礎課與專業融合度更高；積極創造條件，開設數學實驗課（數學應用軟件的操作使用，數學建模等）；不斷完善充實網絡教育內容，搭建師生互動平臺，擴展師生交流的空間，使現代信息技術與教育教學深度融合。

解決好以上兩大問題，在一定程度上對于解決新工科背景下，應用型本科機械設計與自動化專業概率統計課程和教學中存在問題具有理論和實踐意義，為學院應用型本科人才培養模式研究提供借鑒，從整體上率先推進學院在新工科背景下，本科各專業概率統計課程和教學改革研究工作，促進人才培養質量的提高，同時為該院概率統計課程和教學改革實踐提供借鑒，開創概率統計數學課教學新局面，對以后其他專業概率統計課程和教學改革研究也具有一定的參考價值。

我們認為概率統計課程改革的開展意義重大，它對于進一步明確新工科背景下，機械設計與自動化專業培養目標，明確機械設計與自動化專業概率統計課程教學目標，改革概率統計課程教學方法，提高概率統計課程教學質量，為其他新工科專業概率統計課程教學改革提供借鑒，提高專業人才培養質量將起著重要作用。

參考文獻

[1] 林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017，38（2）：26-35.

[2] 孫宏國.“概率論與數理統計”教學的感悟[J].數學學習與研究，2018（5）：20.