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第二屆全國(guó)高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)詳細(xì)教學(xué)設(shè)計(jì)

 微笑如酒 2023-01-15 發(fā)布于廣東

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導(dǎo)讀

課程名稱(chēng):概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)

授課教師簡(jiǎn)介:

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楊苗苗:理學(xué)博士,畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué),現(xiàn)任教于齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)數(shù)學(xué)與人工智能學(xué)部,主持山東省自然科學(xué)基金1項(xiàng);講授《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《應(yīng)用隨機(jī)過(guò)程》等課程。主要研究領(lǐng)域?yàn)榉蔷€(xiàn)性泛函分析、偏微分方程等。



01
課程整體思路

1、基本信息

《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》是一門(mén)公共基礎(chǔ)課,面向全校理、工、經(jīng)管類(lèi)本科二年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè),48學(xué)時(shí)3學(xué)分,每學(xué)年授課對(duì)象超過(guò)5000人。

2、課程目標(biāo)

(1)價(jià)值塑造目標(biāo):堅(jiān)定理想信念,厚植家國(guó)情懷,培養(yǎng)探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感,培養(yǎng)精益求精的大國(guó)工匠精神,激發(fā)科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng);

(2)知識(shí)傳授目標(biāo):掌握概率論(隨機(jī)事件的概率、隨機(jī)變量的分布、隨機(jī)變量數(shù)字特征)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的(參數(shù)估計(jì)、假設(shè)檢驗(yàn))基本理論和基本方法,為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);

(3)能力培養(yǎng)目標(biāo):能夠?qū)?jīng)濟(jì)社會(huì)中的各種隨機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法解釋生活中的各種隨機(jī)現(xiàn)象,具有分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)素養(yǎng),養(yǎng)成以“數(shù)據(jù)”為依據(jù)的求真務(wù)實(shí)精神,具有獨(dú)立思考、創(chuàng)新意識(shí)和批判性思維。

3、教學(xué)痛點(diǎn)問(wèn)題

(1)傳統(tǒng)大學(xué)數(shù)學(xué)公共課教學(xué)多以教師講授為主,師生、生生之間的互動(dòng)都非常有限,翻轉(zhuǎn)課堂模式又不適合數(shù)學(xué)公共課教學(xué),教學(xué)內(nèi)容經(jīng)典傳統(tǒng),但缺乏新意,不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;

(2)“平時(shí)作業(yè)+期中考試+期末考試”的考核形式仍然比較單一?!八男隆睍r(shí)代,學(xué)生需要多元化的考核形式檢驗(yàn)其學(xué)習(xí)效果、反映其協(xié)作創(chuàng)新能力,這是傳統(tǒng)“作業(yè)+考試”的形式做不到的;

(3)傳統(tǒng)大學(xué)數(shù)學(xué)公共課教學(xué)多采用大班制授課,專(zhuān)業(yè)差異、人數(shù)眾多的實(shí)際情況導(dǎo)致教師很難因材施教。

4、課程內(nèi)容與資源的建設(shè)及應(yīng)用情況

團(tuán)隊(duì)選擇省級(jí)一流課程——山東科技大學(xué)、北京科技大學(xué)的《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》作為學(xué)生的線(xiàn)上學(xué)習(xí)資源,并對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)。為了避免精品課程水土不服,我們不僅對(duì)線(xiàn)上課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了取舍和補(bǔ)充,同時(shí)對(duì)平臺(tái)提供的作業(yè)和考試進(jìn)行了替換,形成本土化的學(xué)習(xí)清單,另外組織自學(xué)測(cè)試(64題)和章測(cè)試(40題)。

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校內(nèi)CG平臺(tái)建立了本校的線(xiàn)上課程資源,包括視頻56個(gè),共749分鐘,習(xí)題756題,本課程每學(xué)期利用CG平臺(tái)組織全校范圍的階段性測(cè)試2次。此外,我們?yōu)閷W(xué)生把關(guān)了B站上的課程,并在公眾號(hào)、視頻號(hào)、B站發(fā)布了非正式學(xué)習(xí)資源。

5、教學(xué)活動(dòng)的組織及實(shí)施情況

團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持“以學(xué)生為中心、以能力為重點(diǎn)、以產(chǎn)出為導(dǎo)向”的教學(xué)理念,通過(guò)課前、課中、課后的活動(dòng)開(kāi)展混合式教學(xué):

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(1)為了有效地將線(xiàn)上學(xué)習(xí)與線(xiàn)下課堂有機(jī)融合,我們?cè)O(shè)計(jì)了三類(lèi)內(nèi)容由學(xué)生線(xiàn)上自學(xué)。

第一類(lèi):根據(jù)教學(xué)目標(biāo),結(jié)合布魯姆教育目標(biāo)分類(lèi),我們將對(duì)應(yīng)低階目標(biāo)、難度不大、重復(fù)性高的內(nèi)容交給學(xué)生線(xiàn)上自學(xué)。

第二類(lèi):根據(jù)課堂授課內(nèi)容,課前提出問(wèn)題,學(xué)生經(jīng)過(guò)查閱資料、小組討論等課前活動(dòng),提交解決方案,課上學(xué)生代表匯報(bào)、教師點(diǎn)評(píng)。

第三類(lèi):結(jié)合課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容,學(xué)習(xí)本節(jié)課將介紹的經(jīng)典理論起源與發(fā)展、著名科學(xué)家的科研經(jīng)歷。

(2)課堂教學(xué)結(jié)合了“BOPPPS+PAD”模式,設(shè)計(jì)了“課程導(dǎo)入-同伴教學(xué)-組間對(duì)抗-虛擬實(shí)驗(yàn)-知識(shí)拓展-自主歸納”六個(gè)環(huán)節(jié)。

在“課程導(dǎo)入”環(huán)節(jié),團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)了很多傳統(tǒng)教材沒(méi)有的案例,以古典故事、時(shí)事新聞等為內(nèi)容,以原創(chuàng)flash、視頻為載體導(dǎo)入新課。

在“同伴教學(xué)”環(huán)節(jié),學(xué)生先獨(dú)立思考、獨(dú)立解答,然后組織學(xué)生同伴教學(xué)。同伴教學(xué)后二次提交答案。通過(guò)雨課堂統(tǒng)計(jì),同伴教學(xué)后的答案正確率有明顯提高。

在“組間對(duì)抗”環(huán)節(jié),合堂班分為2~3組,不同的組以不同的方法答題,或每個(gè)組完成不同的小問(wèn),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)熱情。

“同伴教學(xué)”和“組間對(duì)抗”環(huán)節(jié)組織學(xué)生分享匯報(bào),之后鼓勵(lì)同學(xué)們互相找茬。匯報(bào)成員稱(chēng)為“面壁者”,找茬成員稱(chēng)為“破壁者”(來(lái)自科幻作品《三體》)。每節(jié)課表現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué),被稱(chēng)為“乘風(fēng)破浪的小哥哥/小姐姐”。

在“虛擬實(shí)驗(yàn)”環(huán)節(jié),學(xué)生通過(guò)手機(jī)進(jìn)入我們開(kāi)發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行虛擬仿真,有效地將學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn)內(nèi)化為理論知識(shí)。

在“知識(shí)拓展”環(huán)節(jié),教師將對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)散與遷移,介紹學(xué)科前沿動(dòng)態(tài),以及與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的國(guó)家歷史、文化、科技等領(lǐng)域的成果,培養(yǎng)學(xué)生的科研精神、工匠精神、家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

在“自主歸納”環(huán)節(jié),由學(xué)生進(jìn)行小結(jié),其他學(xué)生補(bǔ)充說(shuō)明,培養(yǎng)學(xué)生自主歸納的高階能力。

(3)課后進(jìn)階學(xué)習(xí):

打卡是學(xué)生課后24小時(shí)內(nèi)在平臺(tái)以表格、流程圖、導(dǎo)圖等形式小結(jié),下次課前二次提交并進(jìn)行生生互評(píng),根據(jù)艾賓浩斯遺忘曲線(xiàn),鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí);平臺(tái)題庫(kù)作業(yè)包含選擇、填空、主觀題等;課外閱讀是推送給學(xué)生與其專(zhuān)業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn),堅(jiān)持產(chǎn)出導(dǎo)向;數(shù)學(xué)活動(dòng)需要學(xué)生課后以小組為單位,進(jìn)行隨機(jī)試驗(yàn)或者仿真實(shí)驗(yàn),不僅鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,也從實(shí)踐上幫助學(xué)生深化所學(xué)知識(shí),同時(shí)滲透統(tǒng)計(jì)思想;報(bào)告答辯是數(shù)學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合的匯報(bào),鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力、協(xié)作能力和結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

6、教學(xué)時(shí)間安排

本課程共48學(xué)時(shí),其中38學(xué)時(shí)線(xiàn)下,10學(xué)時(shí)線(xiàn)上。另外,經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課前討論、自學(xué)測(cè)試的總學(xué)時(shí)為20學(xué)時(shí)。

7、成績(jī)?cè)u(píng)定方式

過(guò)程性考核和表現(xiàn)性考核相結(jié)合:課前自學(xué)10%+課上表現(xiàn)10%+個(gè)人任務(wù)15%+小組任務(wù)5%+階段考試10%+期末考試50%.

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02

課程教學(xué)設(shè)計(jì)

1.學(xué)情分析與目標(biāo)設(shè)定

本案例中的教學(xué)對(duì)象是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)的學(xué)生,已經(jīng)完成了高等數(shù)學(xué)、微積分等先修課程的學(xué)習(xí),普遍對(duì)理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象的學(xué)科有抵觸心理,認(rèn)為數(shù)學(xué)課枯燥無(wú)聊,課上有效聽(tīng)課率不高;學(xué)生是網(wǎng)絡(luò)原住民,對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源感興趣,對(duì)信息化手段及平臺(tái)接受度高,能熟練使用雨課堂、學(xué)習(xí)通等工具,具有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)編程能力;即使是數(shù)學(xué)成績(jī)好的同學(xué),其優(yōu)勢(shì)也僅限于會(huì)做題,質(zhì)疑思辨的能力、利用數(shù)學(xué)知識(shí)建模解決實(shí)際問(wèn)題的能力、將數(shù)學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)相結(jié)合的能力沒(méi)有得到充分的培養(yǎng)和提升。

《大數(shù)定律》這節(jié)課要求學(xué)生牢記切比雪夫不等式,能夠復(fù)述一系列大數(shù)定律的條件與結(jié)論;能夠應(yīng)用切比雪夫不等式進(jìn)行估計(jì),能對(duì)比并分析一系列大數(shù)定律之間的區(qū)別和聯(lián)系,能借助大數(shù)定律解釋實(shí)際問(wèn)題。

本案例中,我們將低階目標(biāo)內(nèi)容交給學(xué)生線(xiàn)上自學(xué),高階目標(biāo)內(nèi)容設(shè)計(jì)為課堂參與式學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感,培養(yǎng)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.內(nèi)容設(shè)計(jì)與資源整合

根據(jù)教學(xué)大綱,本節(jié)課需要掌握的知識(shí)點(diǎn)包括:切比雪夫不等式;切比雪夫大數(shù)定理;切比雪夫大數(shù)定理的推論;伯努利大數(shù)定理。

本案例中,設(shè)計(jì)學(xué)生線(xiàn)上學(xué)習(xí)切比雪夫不等式,課堂學(xué)習(xí)一系列大數(shù)定律。為此,我們對(duì)線(xiàn)上課程內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu):

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學(xué)生線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)后需要完成以下任務(wù):

(1)切比雪夫不等式的證明過(guò)程如何運(yùn)用數(shù)學(xué)不等式的放大技巧,這對(duì)結(jié)果有什么影響;

(2)通過(guò)自學(xué)測(cè)試應(yīng)用切比雪夫不等式進(jìn)行估計(jì);

(3)查閱資料,小組討論大數(shù)定律的發(fā)展。

課堂教學(xué)通過(guò)我們?cè)O(shè)計(jì)的參與式學(xué)習(xí)活動(dòng)完成一系列大數(shù)定律的學(xué)習(xí),下圖是本節(jié)課的教學(xué)活動(dòng)流程:

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3.教學(xué)過(guò)程與實(shí)施方法

階段一:經(jīng)過(guò)學(xué)生線(xiàn)上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析,學(xué)生課前能夠掌握依概率收斂的定義和切比雪夫不等式的應(yīng)用,但是放大技巧對(duì)結(jié)果的影響理解不透徹,為了解決自主學(xué)習(xí)的痛點(diǎn)問(wèn)題,我們通過(guò)一個(gè)實(shí)際問(wèn)題對(duì)比精確計(jì)算與切比雪夫不等式估計(jì)這兩種方法的結(jié)果有什么區(qū)別。

環(huán)節(jié)

 教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖

線(xiàn)上

線(xiàn)下

過(guò)渡

引導(dǎo)學(xué)生回憶

板書(shū)切比雪夫不等式

復(fù)述切比雪夫不等式

檢驗(yàn)學(xué)生課前對(duì)記憶、復(fù)述的目標(biāo)內(nèi)容掌握情況。

問(wèn)題

導(dǎo)入

播放《金剛川》片段,導(dǎo)出高射炮命中率估計(jì)問(wèn)題。

引導(dǎo)學(xué)生思考用什么方法解決

觀看影片,思考:

抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年紀(jì)念影片《金剛川》是圍繞兩門(mén)高射炮展開(kāi)的。當(dāng)高射炮在對(duì)空中目標(biāo)進(jìn)行射擊的時(shí)候,命中率是比較低的。假設(shè)一枚炮彈命中率為0.01,各枚炮彈是否命中相互獨(dú)立,請(qǐng)估計(jì)10000發(fā)炮彈中命中數(shù)在80~120發(fā)的概率是多少?

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以抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年的紀(jì)念影片導(dǎo)入新課,激發(fā)學(xué)生的興趣。

組間

對(duì)抗

組織學(xué)生組間對(duì)抗

兩組分別用兩種方法作答:其中一隊(duì)用二項(xiàng)分布精確計(jì)算,另一隊(duì)用切比雪夫不等式估計(jì),獨(dú)立思考、作答、雨課堂提交。

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1隊(duì)同學(xué)代表利用雨課堂投屏分享他們用二項(xiàng)分布計(jì)算的解題過(guò)程,由于計(jì)算量太大,學(xué)生沒(méi)有給出最終答案;2隊(duì)同學(xué)代表分享他們用切比雪夫不等式估計(jì)的結(jié)果。

合堂班授課不適合采用小組討論,于是我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種極端的情形,一是全班分成兩三個(gè)大組,一種是兩兩討論,也就是后面的同伴教學(xué)。能夠有效地激發(fā)學(xué)生參與。

乘風(fēng)

破浪

組織兩隊(duì)學(xué)生互相找茬,鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)。

引導(dǎo)學(xué)生頭腦風(fēng)暴,集思廣益,挖掘解決問(wèn)題的多種方法。

教師點(diǎn)評(píng):

由于切比雪夫不等式的證明中兩次運(yùn)用了放大技巧,導(dǎo)致最后的結(jié)果是比較粗糙的。而且僅利用數(shù)字特征進(jìn)行估計(jì),沒(méi)有運(yùn)用隨機(jī)變量的分布,所以信息會(huì)有損失。

學(xué)生提問(wèn)時(shí)適當(dāng)引導(dǎo)。

二組說(shuō)一組計(jì)算量太大,一組又說(shuō)二組估計(jì)太粗糙了。

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還有同學(xué)提問(wèn)是否存在計(jì)算量不太大且精度較高的方法,在教師引導(dǎo)下,有同學(xué)當(dāng)場(chǎng)提出第三種方法,即泊松分布。

將合堂班學(xué)生分成兩三個(gè)大組,有對(duì)抗、有競(jìng)爭(zhēng)、有矛盾,容易激發(fā)學(xué)生的熱情。同時(shí),有助于學(xué)生開(kāi)闊思路,從多種角度思考問(wèn)題。

該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)有效地加強(qiáng)了學(xué)生之間思維的碰撞。既回顧了舊知,為下節(jié)課做鋪墊,幫助學(xué)生串聯(lián)知識(shí)點(diǎn),建立知識(shí)體系。

知識(shí)

拓展

簡(jiǎn)單介紹例題中的高射炮,讓學(xué)生了解我國(guó)研發(fā)的高射炮已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

觀看視頻

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了解我國(guó)自主研發(fā)的成果,油然而生科技報(bào)國(guó)的信念。

例題背景中的高射炮已經(jīng)成為過(guò)去,新中國(guó)自主研發(fā)的水平已達(dá)世界領(lǐng)先,不僅提升學(xué)生的民族自信,也培養(yǎng)他們科技報(bào)國(guó)的志向。

階段二:進(jìn)行一系列大數(shù)定律的學(xué)習(xí),在這一階段,圍繞一個(gè)主要問(wèn)題展開(kāi),不再是逐個(gè)講授定理證明,而是引導(dǎo)學(xué)生思考通過(guò)改變條件能得到什么結(jié)論,從而自主得到一系列大數(shù)定律,最后建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題。

環(huán)節(jié)

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖

問(wèn)題

導(dǎo)入

播放熱門(mén)網(wǎng)劇《贅婿》片段,提出問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題探索新知。

觀看視頻,思考:

主人公寧毅穿越到古代,蘇家小姐布店開(kāi)業(yè),每匹布原來(lái)定價(jià)1500文,寧毅定價(jià)3000文,每個(gè)購(gòu)買(mǎi)者可以邀請(qǐng)五位好友幫忙砍價(jià),最終寧毅三倍抬價(jià),卻均價(jià)不變!這是怎么做到的? 

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以熱門(mén)網(wǎng)劇片段導(dǎo)入,貼近學(xué)生生活,具有時(shí)效性,容易將學(xué)生代入情境,激發(fā)學(xué)習(xí)的積極性與探索的興趣。

同伴

教學(xué)

引導(dǎo)學(xué)生分析定理1的結(jié)構(gòu),板書(shū)切比雪夫大數(shù)定律的條件和結(jié)論。

引導(dǎo)學(xué)生思考改變定理?xiàng)l件能得到什么結(jié)論?

板書(shū)定理2條件。

引導(dǎo)學(xué)生思考,進(jìn)一步改變條件能得到什么結(jié)論?

板書(shū)定理3條件。

教師對(duì)定理3進(jìn)行說(shuō)明,深化學(xué)生的理解:

伯努利大數(shù)定律是從理論上驗(yàn)證了概率的統(tǒng)計(jì)學(xué)定義。

回到網(wǎng)劇片段,引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用大數(shù)定律建模解決問(wèn)題。

在教師的引導(dǎo)下,根據(jù)切比雪夫不等式分析定理1切比雪夫大數(shù)定律的結(jié)構(gòu),回憶期望和方差的性質(zhì),從而逐步利用已有知識(shí)得到新結(jié)論。

思考:如果獨(dú)立同分布,期望方差都存在,那么可以得到什么樣的結(jié)論呢?

同伴教學(xué),分享匯報(bào),板書(shū)定理2結(jié)論。

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思考,再把條件改一改,如果相互獨(dú)立,而且服從相同的0-1分布,又能得到什么樣的結(jié)論?

同伴教學(xué),分享匯報(bào),板書(shū)定理3結(jié)論。

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獨(dú)立思考,建立數(shù)學(xué)模型,同伴教學(xué),雨課堂提交,分享匯報(bào)。

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采用啟發(fā)法,引導(dǎo)學(xué)生利用舊知獲得新知。

不再由教師講授定理和證明,引導(dǎo)學(xué)生自己改變條件得到新結(jié)論。

合堂班授課時(shí),并不適合采用小組討論,于是我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種極端的情形,一是全班分成兩三個(gè)大組,一種是兩兩討論,也就是這里的同伴教學(xué)。在合堂班內(nèi),以自己為中心的一個(gè)九宮格為一個(gè)單元,不同意見(jiàn)的學(xué)生互相說(shuō)服,能夠有效地激發(fā)學(xué)生參與討論。

組織同伴教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際,真正掌握運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解釋生活中的隨機(jī)現(xiàn)象的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新的意識(shí)。

乘風(fēng)

破浪

組織學(xué)生互相找茬,鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)表自己的觀點(diǎn),

引導(dǎo)學(xué)生頭腦風(fēng)暴。

適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生提問(wèn)。

破壁者提問(wèn)(沒(méi)有學(xué)生提問(wèn)時(shí)教師需要充當(dāng)破壁者)怎么解釋寧毅說(shuō)全江寧有21萬(wàn)人,只要有三分之一的人參加活動(dòng),最終的平均價(jià)格大約就是1500文。

面壁者回答人數(shù)較少時(shí)平均價(jià)格的方差比較大。

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組織學(xué)生頭腦風(fēng)暴,適當(dāng)?shù)臅r(shí)候教師充當(dāng)破壁者,引導(dǎo)學(xué)生勤思考,有助于學(xué)生開(kāi)闊思路。

該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)有效加強(qiáng)了學(xué)生之間思維的碰撞

虛擬

實(shí)驗(yàn)

組織學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真操作。

動(dòng)手操作,體會(huì)“大數(shù)”二字的含義。

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仿真模擬有助于學(xué)生直觀理解大數(shù)定律的意義,同時(shí)將學(xué)生的真實(shí)體驗(yàn)內(nèi)化為理論知識(shí)。

乘風(fēng)

破浪

引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出問(wèn)題。

教師點(diǎn)評(píng):促銷(xiāo)規(guī)則是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的,轉(zhuǎn)盤(pán)金額也是經(jīng)過(guò)計(jì)算的,商家和莊家都不會(huì)設(shè)計(jì)游戲規(guī)則讓自己不賺錢(qián),這就是為什么有人把大數(shù)定律稱(chēng)為“莊家的信條”

破壁者:如果將轉(zhuǎn)盤(pán)金額改寫(xiě)為100~700行不行?

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同伴教學(xué)、分享匯報(bào)。

概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)有助于我們保持清醒的頭腦,遠(yuǎn)離賭博。

知識(shí)

拓展

介紹:

切比雪夫就是在這個(gè)門(mén)庭冷落的時(shí)候從事這項(xiàng)研究的。后來(lái)證明出了大數(shù)定律的一般形式。

疫情期間全方位的統(tǒng)計(jì)體溫?cái)?shù)據(jù)就是根據(jù)大數(shù)定律,只有獲得充分大的樣本容量,才能得到更精準(zhǔn)的疫情預(yù)測(cè)模型。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)大數(shù)定律的發(fā)展,與我們學(xué)習(xí)的順序相反,了解切比雪夫的科研經(jīng)歷:

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了解大數(shù)定律在疫情期間的應(yīng)用:

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線(xiàn)上線(xiàn)下活動(dòng)充分結(jié)合,達(dá)到價(jià)值目標(biāo)。

培養(yǎng)學(xué)生攻堅(jiān)克難的科研精神。

通過(guò)疫情期間的體溫采集,讓學(xué)生真切感受到大數(shù)定律的應(yīng)用,認(rèn)識(shí)到概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)在疫情防控中發(fā)揮的巨大作用。

階段三:本課小結(jié)。

環(huán)節(jié)

教師活動(dòng)

學(xué)生活動(dòng)

設(shè)計(jì)意圖

自主

歸納

引導(dǎo)學(xué)生回憶本節(jié)課內(nèi)容,組織學(xué)生自主歸納。

引導(dǎo)學(xué)生利用圖示、框架進(jìn)行總結(jié)。

自主總結(jié),同伴之間查缺補(bǔ)漏,最后學(xué)生代表為大家匯報(bào)總結(jié)。

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培養(yǎng)學(xué)生自主歸納的高階能力,自主形成知識(shí)框架。

最后,布置作業(yè):

(1)課后打卡:每個(gè)同學(xué)需要在平臺(tái)打卡本課小結(jié),每一章結(jié)束完成思維導(dǎo)圖;

(2)題庫(kù)作業(yè):完成平臺(tái)本節(jié)課對(duì)應(yīng)的習(xí)題;

(3)結(jié)合授課對(duì)象是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,推薦閱讀《基于伯努利大數(shù)定律的云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方法研究》。

(4)請(qǐng)同學(xué)們課下編寫(xiě)程序模擬一下購(gòu)買(mǎi)人數(shù)變化時(shí)平均價(jià)格是如何變化的;

(5)小組研討(選做):試證明如下數(shù)學(xué)等式:

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這看上去是一個(gè)高數(shù)問(wèn)題,請(qǐng)同學(xué)們分組討論一下怎么用我們今天學(xué)的知識(shí)解決。其實(shí)高數(shù)、線(xiàn)代、概率不是獨(dú)善其身的,他們之間相輔相成,同學(xué)們可以通過(guò)這個(gè)問(wèn)題感受一下。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與教學(xué)反饋

(1)本課次學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋

打卡主要考察學(xué)生記憶、復(fù)述、歸納的能力,通過(guò)平臺(tái)記錄的打卡情況,可以看出學(xué)生利用簡(jiǎn)圖打卡,邏輯清晰,框架明確,能夠準(zhǔn)確提取重要信息。

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平臺(tái)題庫(kù)有70%的學(xué)生達(dá)到滿(mǎn)分,對(duì)知識(shí)的掌握和基本應(yīng)用情況較好。

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學(xué)生課后編寫(xiě)代碼對(duì)平均價(jià)格的模擬程序進(jìn)行了迭代優(yōu)化。

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(2)課程整體評(píng)價(jià)與反饋

近兩年團(tuán)隊(duì)教學(xué)改革創(chuàng)新后,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高,通過(guò)混合式教學(xué)平臺(tái),團(tuán)隊(duì)收集了大量的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),可以看出學(xué)生成績(jī)穩(wěn)步提高。對(duì)比同一學(xué)期、同為工科專(zhuān)業(yè)、教學(xué)計(jì)劃、學(xué)時(shí)數(shù)完全一致的學(xué)生成績(jī),試點(diǎn)班的學(xué)生處于優(yōu)秀和良好的比例明顯高于普通班;同時(shí),低分學(xué)生占比明顯低于普通班。這說(shuō)明,團(tuán)隊(duì)的方法在實(shí)際教學(xué)中,能夠明顯提高高分學(xué)生占比,改善教學(xué)效果,降低不及格率,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、參與度和運(yùn)用知識(shí)的能力。

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學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)成績(jī)除平臺(tái)記錄外,我們還細(xì)化了表現(xiàn)性考核的評(píng)價(jià)量表:

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經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)踐,我們反復(fù)調(diào)整和迭代設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng),通過(guò)對(duì)比最近兩輪的混合式教學(xué)周期收集的問(wèn)卷和學(xué)生成績(jī),可以看出我們的設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生成績(jī)和學(xué)習(xí)積極性的提高起到了積極的促進(jìn)作用!

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此外,學(xué)生競(jìng)賽成績(jī)優(yōu)異。近兩年獲得全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽國(guó)家一、二等獎(jiǎng)16項(xiàng),2項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目。

03

總結(jié)與反思

(一)課程特色:

1、教學(xué)模式:

課前、課中、課后的系列活動(dòng),將學(xué)生的角色由被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c者、構(gòu)建者,灌輸式課堂轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)話(huà)式、思辨式課堂,尤其是課堂“組間對(duì)抗”、“同伴教學(xué)”和“乘風(fēng)破浪”環(huán)節(jié),打破了數(shù)學(xué)公共課的沉悶課堂,也解決了大班制不適合小組討論的問(wèn)題。課后任務(wù)有效的將課堂學(xué)習(xí)延拓到了課外,并結(jié)合學(xué)生的所學(xué)專(zhuān)業(yè),注重任務(wù)的進(jìn)階。該模式充分體現(xiàn)以“以學(xué)生為中心”的理念,調(diào)動(dòng)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性,提高師生、生生之間的互動(dòng),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,遞進(jìn)式培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力,切實(shí)體現(xiàn)了教學(xué)設(shè)計(jì)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

2、教學(xué)內(nèi)容:

(1)原創(chuàng)了很多傳統(tǒng)教材沒(méi)有的案例和例題背景。課程內(nèi)容不再拘泥于概念、定理和公式等“平板”化知識(shí)的堆砌,而是根植于文化、社會(huì)且與專(zhuān)業(yè)相結(jié)合的“立體”化知識(shí)。用學(xué)生接受度更高的網(wǎng)絡(luò)資源的形式去充實(shí)線(xiàn)上線(xiàn)下學(xué)習(xí)資源,發(fā)布在公眾號(hào)、視頻號(hào)和B站,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

(2)傾心打造五“味”思政課堂:

課程思政的“科技味”:利用國(guó)家科技進(jìn)步及自主研發(fā)成果提升學(xué)生的民族自信。

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課程思政的“影視味”:利用影視資源結(jié)合知識(shí)點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。

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課程思政的“文學(xué)味”:利用文學(xué)作品結(jié)合知識(shí)點(diǎn),從而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)學(xué)科之余還能夠獲得文學(xué)之美的享受。

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課程思政的“時(shí)事味”:充分結(jié)合時(shí)事,讓概率統(tǒng)計(jì)知識(shí)在當(dāng)下發(fā)揮作用。

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課程思政的“歷史味”:通過(guò)我國(guó)古代數(shù)學(xué)家的成果與西方國(guó)家成果的對(duì)比,提升學(xué)生的民族自信。

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3、考核方式:

課后打卡根據(jù)艾賓浩斯記憶曲線(xiàn),課后24小時(shí)內(nèi)完成,下次課前(一周內(nèi))學(xué)生二次提交,生生互評(píng),根據(jù)遺忘曲線(xiàn)強(qiáng)化學(xué)生的記憶。

章測(cè)試采用4次教師命題+1次自主命題,以往章測(cè)試后很少有學(xué)生會(huì)整理測(cè)試題,采用二次提交,促進(jìn)學(xué)生自我糾錯(cuò)。自主命題培養(yǎng)學(xué)生的高階能力,真正以考促學(xué)。

另外,將課上學(xué)生選出“乘風(fēng)破浪的小哥哥小姐姐”,課后數(shù)學(xué)活動(dòng),平臺(tái)討論區(qū)的互動(dòng),以及結(jié)合專(zhuān)業(yè)的報(bào)告和答辯等活動(dòng)納入考核,實(shí)現(xiàn)考核多元化。

4、技術(shù)應(yīng)用:

虛擬實(shí)驗(yàn)室使學(xué)生可以?xún)H用手機(jī)就實(shí)現(xiàn)隨機(jī)試驗(yàn)的仿真操作,提高學(xué)生課內(nèi)外的學(xué)習(xí)參與度,同時(shí)更直觀地加深學(xué)生的理解。

5、分層分類(lèi)教學(xué):

(1)混合式教學(xué)為分層教學(xué)帶來(lái)了更多的時(shí)間與空間,線(xiàn)上學(xué)習(xí)課時(shí),為落后學(xué)生開(kāi)門(mén)診,針對(duì)“學(xué)困生”的具體情況開(kāi)展小班教學(xué),幫助后進(jìn);開(kāi)展“數(shù)學(xué)沙龍”,為“學(xué)優(yōu)生”提供展示的舞臺(tái),鍛煉高階能力。

(2)發(fā)揮學(xué)??平倘诤系膬?yōu)勢(shì),以工程認(rèn)證的理念為指導(dǎo),開(kāi)展“一課多師”活動(dòng),為不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生帶來(lái)數(shù)學(xué)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)交叉融合的盛宴。

(二)可推廣的教學(xué)模式

課前自主學(xué)習(xí)、課堂參與式學(xué)習(xí)、課后進(jìn)階學(xué)習(xí)的系列活動(dòng),適合數(shù)學(xué)類(lèi)課程的合堂班教學(xué),有效解決學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)課興趣低、互動(dòng)少、參與少等問(wèn)題。而且,虛擬實(shí)驗(yàn)室在高等數(shù)學(xué)、微積分、數(shù)學(xué)分析等課程中也有極大的推廣價(jià)值。

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