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两南大学硕士学位论文摘要 信息技术与本科概率统计课程整合 的实验研究 课程与教学论专业硕士学位申请人戴亮 指导教师李忠如副教授 摘要 概率论与数理统计是研究和揭示随机现象统计规律性的数学学科，是理、工 科各专业的一门重要的基础理论课。通过该课程的学习，使学生掌握概率论与数 理统计的基本概念，了解它的基本理论和方法，从而使学生初步掌握处理随机现 象的基本思想和方法，培养学生运用概率统计方法分析和解决实际问题的能力， 培养学生创造性思维能力。 今天，概率论与数理统计理论已经广泛应用于自然科学和社会科学的诸多领 域，然而我国许多高校的概率论与数理统计的课程教学仍然停留在知识的授予 上，停留在理论推导、公式套用与计算上，既忽略了学生兴趣与能力的培养，也 使得学生未能关注概率统计理论实质的把握，进而难以培养学生良好的统计观念 和概率思想。因此，对本科概率统计课程的教学改革逐渐被提上日程。 信息技术的飞速发展，不仅影响着人类的生活方式和工作方式，而且还深刻 地改变着人类的教育方式、学习方式乃至思维方式。信息技术与学科课程整合是 实现教育信息化的重要途径，近几年已成为教育研究领域的一个热点问题。 本论文讨论了信息技术与概率统计整合的研究背景。对信息技术与课程整合 给出了界定，并以浙江大学盛骤编撰的概率论与数理统计为基础，从本科概 率论与数理统计课程所面临的实际教学问题出发，针对具体的教学实践，提出了 整合的教学设计方案，同时对整合后的教学效果进行了评价和分析。 西南大学硕士学位论文 摘要 皇曼曼鲁曼曼皇卑皇舅曩量葛舅皇詈鼍舅曼曼曹量置皇量鲁皇鲁皇舅| 罾置量曼曼舅_ 置i _ | 置 经过实验研究，结果表明： 1 、采用改革的教学方案，能调动学生学习概率论与数理统计的积极主动性， 有利于提高学习兴趣；改善学习方法，学会学习；增强学生的动手实践能力。 2 、能培养学生独立分析问题和解决问题的能力； 3 、利于提高学生的学业成绩。 关键词：信息技术概率统计本科教学课程整合 i i 西南大学硕+ 学位论文 a b s t r a c t a ne x p e r i m e n t! a r c ho ft h ei n t e g r a t i c r e s e a r c i it l l ei n t e r r a t i o n t e c h n o l o g ya n dt h eu n d e r g r a d u a t e sc o u r s e o fp r o b a b i l i t ya n d s t a t i s t i c s a b s t r a c t p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c si sab r a n c ho fm a t h e m a t i c st or e s e a r c ha n dr e v e a l s t a t i s t i c s r e g u l a r i t yo fr a n d o mp h e n o m e n a i t i sav e r yi m p o r t a n tf u n d a m e n t a l t h e o r e t i c a ll e s s o nf o rs c i e n c ea n de n g i n e e r i n gm a j o r s i t ss t u d yw i l lh e l ps t u d e n t sm a s t e r t h eb a s i cc o n c e p t so fp r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c s ，u n d e r s t a n dt h eb a s i cp r o b a b i l i t yt h e o r y a n ds t a t i s t i c a lm e t h o d s ，h a v eap r e l i m i n a r yi d e a sa n dm e t h o d st h a tc a nb eu s e dt od e a l w i t hr a n d o mp h e n o m e n o n ，a n dt r a i nt h e mu s i n gp r o b a b i l i t y a n a l y s i sa n ds t a t i s t i c a l m e t h o d st os o l v ep r a c t i c a lp r o b l e m s ，t od e v e l o pt h ea b i l i t yo fc r e a t i v et h i n k i n g t o d a y , t h et h e o r yo fp r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c sa p p l i e dt om a n yd o m a i n si nt h e n a t u r a ls c i e n c e sa n ds o c i a ls c i e n c e s h o w e v e r , t h et e a c h i n go fu n d e r g r a d u a t ep r o b a b i l i t y a n ds t a t i s t i c ss t i l lp a u s e di nt h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dq u e s t i o ns o l u t i o n ，w h i c hc a u s e d t h es t u d e n ts e p a r a t e df r o me s s e n t i a l l yt og r a s pt h er e l a t e dt h e o r yi np r o b a b i l i t ya n d s t a t i s t i c s a tt h es a m et i m e ，t h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gm e t h o dh a sa l s on e g l e c t e dr a i s i n g s t u d e n t s i n t e r e s ta n da b i l i t y t h e r e f o r e ，t h ee d u c a t i o nr e f o r mo fu n d e r g r a d u a t e p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c sc u r r i c u l u mi sg r a d u a l l yr a i s e d t h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yn o to n l ya f f e c t st h eh u m a nw a y o fl i f ea n dw o r k i n gm e t h o d s ，b u ta l s op r o f o u n d l yc h a n g e st h ew a yo fe d u c a t i o n ， l e a r n i n ga n de v e nt h i n k i n g i n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dc u r r i c u l u mi sa n i m p o r t a n tp a t ht o w a r d st h ei n f o r m a t i o n b a s e de d u c a t i o n ，w h i c hh a sb e c o m ea f o c u s q u e s t i o n i nt h ef i e l do fe d u c a t i o nr e s e a r c h t h i st h e s i sh a s 昏v e nt h eb a c k g r o u n do fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dp r o b a b i l i t y i i i 西南大学硕十学位论文 a b s t r a c t a n ds t a t i s t i c s ，t a k e ss h e n g z h o u s p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c s i nz h e j i a n gu n i v e r s i t ya sa f o u n d a t i o n ，b a s e do nt h ep r a c t i c a lp r o b l e m sf a c i n gt h eu n d e r g r a d u a t ep r o b a b i l i t ya n d s t a t i s t i c sc u r r i c u l u m ，u p o nt h eb a s i so fr e l a t e dt h e o r e t i c a la n a l y s i s ，d e s i g nat e a c h i n g p l a nf o r t h et e a c h i n go fp r o b a b i l i t ya n d s t a t i s t i c s i n t e g r a t e d w i t h i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ya n dt h ei n n o v a t e du n i tt e a c h i n gd e s i g n i n gp r o c e d u r e s ，a n d m e a n w h i l e g i v e sa na n a l y s i sa n da s s e s s m e n t t h ee x p e r i m e n ts h o w s ： 1 n e wt e a c h i n gc a l la r o u s et h es t u d e n t si n t e r e s t si np r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c s ， e n c o u r a g et h e i ra u t o n o m o u sl e a r n i n ga n di m p r o v et h e i rl e a r n i n gm e t h o d s 2 t h e i n t e g r a t i o nt e c h n o l o g y a n dt h ec o u r s eo f p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c sc a r l s t r e n g t h e ns t u d e n t sa b i l i t yo f p r o b l e m - a n a l y s i sa n dp r o b l e m s o l v i n g 3 t h ei n t e g r a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ec o u r s eo f p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c sc a n e n h a n c es t u d e n t sm a t h e m a t i c sa c h i e v e m e n t k e y w o r d s ： i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ；p r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c s ；u n d e r g r a d u a t e t e a c h i n g ；i n t e g r a t i o no fc u r r i c u l u m 独创性声明 学位论文题目： ，信息技本复本科概壅统让迟程整金教塞验硒密 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。 学位论文作者： 戴觅 签字日期：20 0 8 年9 月2 2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：式鬲己 签字日期：20 0 8 年9 月2 2 日 签字日期：20 0 8 年9 月2 2 日 两南大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1研究背景 当今世界，信息化已经成为经济和社会发展的大趋势。信息技术的飞速发展， 不仅深刻地影响着人类的生活方式和工作方式，而且深刻地改变着人类的教育方 式、学习方式乃至思维方式。信息的获取、分析、处理、应用的能力将作为现代 人最基本的能力和素质的标志。掌握和应用现代信息技术是信息社会对人才的基 本要求。现代学校教育的一个重要特点便是科学的教育方法和现代化的教学手段 越来越被广泛地采用。2 1 世纪的教育是一种五彩缤纷的信息化教育，应用现代教 育技术是现代科学技术和社会发展对教育的要求，是教育改革的需要。因此，信 息技术与学科整合的课堂教学模式是信息化时代发展的必然趋势。 二十世纪以来数学科学的巨大发展牢固地确立了数学作为科学的技术基础的 地位，数学的应用早已超越了传统的领域，并且直接进入人类活动的各个方面并 发挥着臣大作用。随着现代技术的飞跃发展，不论是在自然科学领域还是在社会 科学领域中，随机性数学一概率统计得到了蓬勃的发展。它不仅形成了结构宏 大的理论，而且在许多领域中都有其广泛的应用，如金融、保险、经济与企业管 理、工农业生产、军事、地质学、工程技术、空间技术、气象与灾害预报，同时 在许多新兴学科与边缘学科如信息论、排队论、对策论、遗传学、医药、可靠性 系统中也贡献不小。反过来，在这些领域中出现的许多新课题又促进了概率统计 的进一步发展，从而使得概率统计成为了近代数学最活跃的分支之一 鉴于概率统计的这些深刻的实际背景，这门处理随机现象的数量关系与数量 规律性的课程越来越受到重视，成为了大学里的一门十分重要的基础课程。因此， 学习和掌握好概率统计的知识，不仅是将来从事科学研究和实际工作的需要，更 是高度发展的现代化社会对现代化人才提出的基本要求。 1 2 信息技术与课程整合的研究现状 有关课程整合的主张与实践出现在1 8 世纪，最初是指与课程分化相对的一种 课程设计理念和策略，也有人把它译作课程一体化。它是指把分门别类的课程或 者学习科目，以及特定的系统学习活动，紧密联结在一起，构成具有整体效应的 课程结构。1 9 世纪末到2 0 世纪初，欧美各国以及日本等国倡导“新教育”的改革 。张德然，茆诗松，概率统计教学中关于随机性数学思维的培养【j 】课程教材教法，2 0 0 3 t ( 9 ) ：3 9 l 西南大学硕士学付论文 第一章绪论 家们第一次将课程整合运动推向了高潮。当时的整合课程主要包括人文、科学、 艺术、技术。 信息技术与课程整合是随着信息技术发展与广泛应用而出现与发展的，信息 技术与课程整合是课程整合在现代社会发展的新内容。 信息技术与课程整合在国外起源于最早的c a i 和c b e ，从1 9 4 5 年到1 9 8 0 年间， 自世界上第一台电子计算机诞生到微型计算机出现，各大公司和大学等研究机构 就开始致力于研究这种新技术如何在教育领域加以应用，其间出现了教学机、“计 算机导师 等c a i 系统。1 9 8 0 到1 9 9 0 年间，国外r 一尤其是美国微型计算 机在中小学、各个大学已经得到了广泛的使用。此后多媒体计算机的出现被称为 计算机的一场革命，其具有的综合处理文字、图形、声音、图象的能力使其显示 出在教育和人才培训方面的非凡才干，使c a i 发展到一个新的阶段。 1 9 9 0 年后的c a i 的发展进入了一个更加快速、更加具有革命性的阶段，微型 计算机更加便宜，进入了更多的家庭和学校，为学习提供了更加逼真的感受和更 加丰富的资源以及前所未有的交互方式。在些期间有关学习环境的理论的发展促 进了学者们对将现代信息技术与课程教学结合起来的思考，而由技术发展催生的 创设学习环境的简易性和浸入性反过来也促使了建构主义等学习理论的应用。可 以说这个阶段是国外真正的“信息技术与课程整合 实质形成的阶段。美国2 0 0 0 年教育技术高层论坛提出了“d i g i t a ll e a r n i n g ”的计划，该计划就是在以学生 为中心、教师为指导的思想指导下，师生共同学习，共同研究，共同利用信息技 术的成果来丰富教育教学活动，从而推动信息化的建设和发展。由此看来，即使 在美国这样信息化程度很高的国家里，有关如何将信息技术与课程整合的问题也 只是处于研究的起步阶段，它的发展需要有一个循序渐进的过程。与此同时，世 界各国也都将信息技术与课程整合作为基础教育发展的重要任务。 纵观发达国家教育信息化的进程，一般分为两个发展阶段：第一阶段是教育 信息基础设施建设阶段，重点是建设畅通的信息渠道和丰富的信息资源，大规模 地培训教师，以及通过开设信息技术教育课程，教会学生使用计算机，为应用信 息技术营造良好的环境。第二阶段则从技术应用的初始阶段转向整合阶段，把信 息技术与学科教学有机地结合起来，从根本上改变传统教和学的观念以及相应的 学习目标、方法和评价手段。 当前，我国大多数高等院校关于概率统计的本科教学大多还停留在理论分析、 问题的抽象与求解阶段，没有跟上时代的要求和需要。国内对概率统计教学的研 d 刘力，李红波，信息技术与课程整合不等同于c a i j ，现代教育技术，2 0 0 5 ，( 5 ) ：2 3 2 5 审谢幼如，新型教学模式的研究，【j 】电化教育聊f 究，2 0 0 0 ，( 1 ) ：l i 1 3 2 西南大学硕士学位论文第一章绪论 究大多偏向予解题技巧与知识点的分析，在教与学的研究方面，侧重于教师如何 教，很少注意到学生如何学，较少注意到学习主体的学生学习时的情感、态度、 意志品质等非智力因素状况。这样在教学中就以灌输为主，以知识的拥有量和记 忆的保持度来评价学习效果，而不是以学生的认知水平的发展状况和能力的提高 情况为评价标准。 同时，传统的教学方法和学习方式的单一，一支粉笔加一块黑板，教师以书 本为主，按照定义一定理一例题一练习的讲授程式，学生难于了解知识产 生的客观背景，以及知识发现的思维过程。如此反复地进行，教师在讲台上程序 式地输出，学生在台下被动地输入，这种教学不仅不利于学生的创造性思维的培 养，而且极大地扼杀了学生的学习兴趣，降低了学习的积极性，不利于学生对知 识的深入理解和实际应用。 著名的数学家李大潜院士认为数学知识的传授，如果不满足于填鸭式的灌注， 而是更多地针对数学这门学科的特点，采取启发、诱导的方式，就可以使学生在 学习知识的过程中，逐步地、由不自觉到自觉地将这些方面的素质耳濡目染，身 体力行，铭刻于心，形成习惯，变成他们优秀素质的一个重要组成部分，为他们 一生的发展打下良好的基础。 既然数学教育本质上是一种素质教育，数学的教改就必须大力推动数学的教 学更加自觉地贯彻素质教育的精神，使学生不仅知道许多重要的数学概念、方法 和结论，而且领会到数学的精神实质和思想方法，掌握数学这门学科的精髓，使 数学成为他们手中得心应手的武器，终生受用不尽。这应该是数学教学努力追求 的目标，也是衡量数学教学的成效与优劣的最根本的依据。 由于计算机传入中国较晚，传统意义上的提供大规模个别化学习的c a i 系统 在中国几乎就没有出现过。从1 9 8 0 年初微型计算机引入我国起，我国的c a i 直接 进入了微型计算机的时代。实际上微型计算机大量进入我国大学是从8 0 年代中期 以后开始的，一开始的应用就是程序教学和文字处理，后来逐渐应用于辅助学科 课堂教学圆。形式是教师在课堂上利用计算机呈现预先设计好的教学内容，而不是 为学生提供个别化学习的环境。由于政府行为较少计算机与教学的结合一开始 就表现为零散的教师个人行为，又因为学校购买的计算机数量有限，而且没有学 科教学的软件，有能力的学科教师只有自己做课件，而且只能在课堂上演示使用。 这种课堂演示型的以至今在我国大学一直占主导地位。这种教学仅仅是将信息技 术作为一种知识和技能孤立地进行学习，或者是呈现知识的一种方式，而忽视了 信息技术作为一种基础技能在整个教育教学过程中的实践作用，因此没有取得良 回李大潜，2 0 0 2 年5 月1 8 口在数学建模骨干教师培训班上的讲话数学建模与素质教育 。祝智庭，现代教育技术一走向信息化教育 v ，北京，教育科学出版社，2 0 0 2 年，3 5 3 两南大学硕士学位论文第一章绪论 好的教学效果，没有发挥信息技术丰富的应用价值。 进入2 0 世纪9 0 年代以后，随着多媒体计算机技术、校园网络和在教育中的 应用日益普及，教育研究者和主管部门己经清醒地认识到单纯在大学中开设计算 机知识和技能的课程，忽视了学生创新精神和实践能力的培养，已经不能满足新 型的教育模式的需求。 自进入九十年代以来，信息技术迅速兴起、蓬勃发展，其应用已l 遍及国民经 济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带来 巨大的变革。特别是由于其具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点，所 以能提供最理想的教学环境，它必然会对教育、教学过程产生深刻的影响。这种 深刻影响可以用一句话来概括：信息技术将会改变教学模式、教学内容、教学手 段、教学方法，最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育体制的根本变革。因 而在现阶段研究信息技术辅助概率统计的教学就被赋予了重要的意义。如何有效 地应用信息技术，并充分发挥其优势，是进行概率统计教学模式改革的突破口。 今天，随着计算机技术的发展与在教育领域的广泛运用，首先在高等数学教 育改革中进行探索与研究，国内高校的一些学者对利用信息技术与概率统计整合 的教学已经进行了一些研究实践。如：何丽红指出计算机技术在课堂上的应用不 仅仅是局限于多媒体课件的使用，更重要的是可以对概率统计的基本理论进行模 拟和演示：游华，徐荣聪通过实践，认为概率统计实验课的目的是从问题出发， 借助于计算机，通过学生亲自设计和动手，体验解决问题的过程，在实验中学习、 探索和发现概率统计的规律：徐少先，师丽雅指出通过计算机模拟实验，进行概 率教学，让学生在实验中获得概率概念的经验认识，对提高学生的认知水平和计 算机水平是必要的；常丽艳思考了如何有效利用相应的数学信息，才能让学生借 助技术工具，将思维推想过程不断深入 ；王国风研究了利用e x c e l 抛掷硬币试验 的方法 ；莫协强在分析概率统计的学科特点、教学现状的基础上，结合建构主义 学习理论，通过设置问题情境，探讨一种新型教学模式；任玉杰指出把多媒体教 学融入各种数学课程之中，帮助学生理解基本概念和基本理论，在学生运用数学 知识解决实际问题的过程中，培养他们的创新能力和应用能力 ；禹辉煌，甘向阳 。何克抗，多媒体教育应用的重大意义及发展趋贽 m 北京师范大学h j 版社。2 0 0 0 年，2 3 - 2 4 o 何丽红，加强计算机技术在概率论与数理统计中的应用 j ，高等理科教育。2 0 0 6 ( 4 ) ：4 2 4 4 o 游华，徐荣聪，概率统计实验课的改革初探 j ，宁德师专学报，2 0 0 7 ( 2 ) ：7 7 8 0 徐少先，师丽雅，计算机模拟实验在概率教学中的应用 j ，湖南轻工业高等专科学校学报，1 9 9 9 ( 1 2 ) ：5 4 - 5 8 o 常丽艳。利用信息技术进行数学实验的教学设计课例 j ，数学通报，2 0 0 5 ( 1 3 ) ：5 5 5 7 王国风，进行模拟抛掷硬币试验 j ，学科教学，2 0 0 5 ( 1 0 ) ：2 9 o 莫协强，建构主义理论下概率统计教学模式的探讨与实验e j ，2 0 0 5 ( 4 ) ：7 7 8 1 任玉杰，高校数学教学模式改革与数学实验 j ，人学数学，2 0 0 4 ( 1 ) ：1 9 2 3 4 两南大学硕士学何论文 第一章绪论 讨论了概率统计智能c a i 课件的研制和开发的意义；葛虹，刘国庆，王勇针对概 率统计类课程不同于其它确定性数学的特点，在教学方法上强调多维立体教学方 式，即结合多媒体课件，案例教学，软件演示，实验教学，以期达到学生受益最 大化的目标。 在过去很长的一段时间里，我国的很多教育者把注意力都放在了利用多媒体 技术单纯呈现教学信息上，而忽视了技术与课程的有效整合。所以，对信息技术 与学科教学的整合还需要进一步加强和完善。 尽管我国有的学者通过自己的教学实践，总结出了一些利用信息技术辅助概 率统计教学的经验，但由于对信息技术与课程整合这一问题目前还处于起步阶段， 故而对这一问题的研究还有待进一步的完善。尤其是对如何将信息技术与概率统 计内容整合、如何基于信息技术进行概率统计教学、如何评价信息技术与概率统 计课程整合对学生学习方式与学习质量的影响这一问题的研究甚少。 1 3 研究方法 信息技术与概率统计课程的整合，是通过对传统教学手段、多媒体计算机等 教学媒体的综合运用，通过教学设计，对教学信息进行集成性处理，创设可由师 生共享的教学情境，综合发挥学生的主体作用、教师的指导作用和教学媒体的辅 助作用，实现课堂教学的组织结构和运作方式的变革。为完成研究的目的，本研 究采用了下列方法进行：教育实验研究法、文献调研法、观察法、访谈法等。 本论文试图通过信息技术与概率统计课程的整合，使学生更好地理解概率统 计理论知识，并引导学生主动去发现问题、分析问题，最终培养学生的学习能力 与创新能力。寻找信息技术与概率统计整合的切入点是本研究的难点，这需要仔 细分析，找出和问题相应的理论知识，通过对理论知识的理解建立模型，再结合 当前流行的数学软件，设计出相应程序进行求解，对所得结果进行分析、整理， 得出结论。最后，引导学生对该过程和结论进行反思，有助于培养学生提出拓展 性的思考。 1 4研究思路 传统的教学方法大多是黑板加粉笔，既花费教师大量的时间来书写板书，减 少了课堂的信息量，又减少了教师与学生进行讨论和交流的时间，使得课堂教学 效率低，表现力差。即使当前高校已有不少教师采用课件教学，但仍缺乏与学生 之间的交流，也忽视了学生掌握知识的过程。再由于各专业教学改革，使得数学 禹辉煌，甘向阳，概率统计智能c a i 课件的研制和开发的意义 j ，数学理论与应用，2 0 0 4 ( 4 ) ：1 0 9 l l l 。葛虹，刘国庆，王勇，概率统计类课程多维立体教学的认识和实践 j ，大学数学，2 0 0 5 ( 6 ) ；7 i o 5 西南大学硕十学何论文 第一章绪论 课程的教学学时不断被压缩，教学密度越来越大。因此，对低效率的传统教学模 式进行改革已成当务之急，要进行这一改革，势必要借助于信息技术。随着信息 技术的发展，电子黑板和多媒体课件已经进入大学课堂。如何发挥传统教学手段 和信息技术的各自优势，把它们有机地整合在一起，优化课堂教学，探索理想的 教学模式，使之适应现代教育的要求，是摆在我们面前需要首先考虑的问题。面 向2 1 世纪改革教学内容和教学体系，目标是要提高学生的理性思维能力，培养善 于发现问题和解决问题的综合素质。教育部提出的改革课题，将大学工科数学分 为五大块“一元微积分、多元微积分及其应用、代数与几何、随机数学和数学实 验”。其中“随机数学”在大学里学生所接触到的就是概率论与数理统计，其知识 内容包含随机事件的概率、随机变量及统计推断等方面的内容，目的是使学生认 识到自然界中一大类现象随机性现象的存在，并培养学生应用理论知识处理 实际问题的能力。因此，本文通过理论的探讨和实践，提出整合的原则和策略， 建立切实可行的教学方法体系，以提高教学质量。 本文内容共分四章，第一章概括论述了概率统计与信息技术整合提出的背景， 并对研究方法和研究思路作了简要介绍。在第二章中，主要讨论信息技术与概率 统计课程整合的有关理论。第三章首先按照概率统计课程的教学大纲，挑选出适 宜信息技术与概率统计课程整合的基本内容，并给出这些课程内容的教学设计。 设计以浙江大学盛骤编撰的概率论与数理统计排分为七个部分，每一部分都 探讨一些典型的实例，并且对实例均给出了相关理论知识及设计方法。第四章根 据信息技术与概率统计课程整合在本科教学中的试点情况，参照已有的传统教学， 对这种教学方法的优点及存在的问题进行探讨，以便在今后的使用中不断完善与 改进。 6 两南大学硕十学位论文第二章信息技术j 了概率统计课程整合的基本理论 第二章信息技术与概率统计课程整合的基本理论 2 1 信息技术与概率统计课程整合的内涵和目标 信息技术与学科课程的整合是当前实施信息化教育中的一个热点问题。随着 教育改革的深入，国家对信息技术与课程的整合也越来越重视。时下，关于信息 技术与课程整合的研究方兴未艾，众多专家学者对此进行了深入的探讨，取得了 丰硕的成果。 2 1 1 信息技术与课程整合的内涵： “整合一词源于英文“i n t e g r a t i o n ”，可解释为“一体化、成为一个整体 。 从哲学角度讲，整合通常是指若干相关事物或因素之间相互作用而合成为一个新 的统一整体的建构和细化过程。在这一过程中，既是此事物“整合予”彼事物的 过程，又是彼事物“融合于 此事物的过程，其结果是引起这些相关事物的共同 发展变化。整合不等于混合。混合只意味着将两种或多种事物简单地相加在一起， 混合的各个事物本身并没有发生质的变化。而整合则强调事物之间彼此融合，各 构成部分发生质的变化并最终形成新的统一体。因而，整合是全面而深入的，需要 一个相对较长的发展变化过程。 信息技术是指能够扩展、延伸人类信息器官的技术的总称，它不等同于计算 机技术。信息技术包括计算机技术，计算机技术只是信息技术的一部分。但是在 当前教师中，有很多人误解了信息技术的含义j 将信息技术等同于计算机技术， 信息技术与课程整合也就被“合理”地误解为计算机技术与课程整合了。 所谓信息技术与课程的整合，国内许多学者提出了不同的意见：如是在课程 教学过程中，把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合， 共同完成课程教学任务的一种新型教学方式；或指将信息技术以工具的形式与课 程融为一体，将信息技术融入课程教学体系的各要素之中，使之成为教师的教学 工具，学生的认知工具，重要的教材形态，主要的教学媒体； 也可以称为信息技 术与课程整合的内涵是要求在先进的教育思想、理论的指导下，把以计算机及网 络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具、丰富的 教学环境的创设工具，并将这些工具全面运用到各学科教学过程中，使各种教学 资源、各个教学要素和教学环节，经过组合、重构，相互融合，在整体优化的基 础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革，从而达到培养学生创新 。曾祥霖，张绍文，论信息技术与课程整合的内涵、层次和基础 j ，电化教育研究2 0 0 6 ( 1 ) ；5 0 圆李克东，数字化学习( 上) 信息技术与课程整合的核心 j ，电化教育研究2 0 0 1 ( 8 ) ：4 6 - - 4 9 闰寒冰，学习过程设计信息技术与课程整合的视角【m 】，北京，教育科学；版社，2 0 0 5 ，2 7 ， 7 西南大学硕士学何论文第二章信息技术j 了概率统计课程粒合的基本理论 精神与实践能力的目标回。 综上所述，信息技术与课程整合的实质是一种基于信息技术的课程研制理论 和实践，是指点信息技术有机地与课程结构、课程内容、课程资源以及课程实施 等方面融为一体，从而对课程的各个方面和维度都产生变革，最终促进课程整体 产生变革。 我们可以从以下三个方面来理解信息技术与概率统计课程的整合：第一，应 该在以网络和多媒体为基础的信息化环境中实施课程教学活动；第二，对课程内 容进行信息化处理后成为学习者的学习资源；第三，利用信息技术使学习者改变 学习方式。学生学习方式的变革是学习化社会的基本要求，为此，信息技术应该 促进学生的学习方式发生改变，主要的变化在于从强迫式学习转换为自我要求的 学习，从知识的系列性、片段性学习转换为融合性、关联性学习，从书桌上的学 习转换为实践性、行动性的体验性学习，从以记忆为中心的学习转换为研讨学习 方法的学习，从固有体系的学习转换为对应生活主题的学习。 这里需要注意一个问题，信息技术与课程的整合具有双向性，应该是双向整 合，即信息技术整合学科课程和学科课程整合信息技术，两者应该做到各取所需， 前者是研究信息技术如何改造和创新课程，后者是研究课程创新中如何开发和利 用信息技术。 2 。1 2 信息技术与课程整合的目标： 建构主义的数学学习观，其基本要点是数学学习不应被看成是学生对教师所 传授知识的被动接受，而是一个以学生已有知识经验为基础的主动建构过程。传 统的教学设计侧重于“教 的设计，重事实与原理的传授，轻知识产生进程的学 习体验圆。对于新型数学教学模式的建构，其着眼点不是关心学习者“知道了什么 ， 而是更多地关注学习者是“怎么样知道的 ，注重学生的自主创新、个性发展与能 力培养。信息技术的发展给新型的数学教学模式提供了条件，便利、多样化的教 学媒体成功地介入数学课堂教学，打破了传统教学模式的束缚，为学生参与提供 了有利的条件，为学习者提供了丰富的、生动的学习资源以及许多发现知识、探 究知识和表达观点的有力工具。 信息技术与课程整合的最高目标乃是有效地改善学习，贯彻课程目标，达到 课程预期效果，从而促进学生的发展。 从宏观上看，信息技术与课程整合的目标是建设数字化教育环境，推进教育 西余胜泉，吴娟，信息技术与课程整合一网络时代的教学模式与方法 m l ，上海教育出版社，2 0 0 4 ，5 0 。朱德全，数学家新课程标准与主题式教学设计【j 】课程教材教法2 0 0 2 ( 1 2 ) ：3 3 3 5 。徐万胥，信息技术与课程整合的理念与策略，【j 】电化教育研究2 0 0 3 ( 2 ) ：5 5 8 西南人学硕士学位论文 第二章信息技术与概牢统计课程整合的基本理论 的信息化进程，促进学校教学方式的根本性变革，培养学生的创新精神和实践能 信息技术与课程整合的目标观 力，实现信息技术环境下的素质教育与创新教育。具体可以概述为培养学生获取、 分析、加工和利用信息的知识和能力，为学生打好全面、扎实的信息文化基础， 培养学生的信息素养与文化，培养学生具有终身学习的态度和能力，培养学生掌 握信息时代的学习方式，培养学生的适应能力、应变能力与解决实际问题的能力， 通过技术手段加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学 生的学习兴趣和经验。 2 2 信息技术与本科概率统计课程的整合的必要性 信息技术与数学教育的整合是当前不可抗拒的一股潮流，面对数学发展史上 的第四个高峰应用数学的蓬勃兴起，信息技术己经成为数学教学中一个必不 可少的一部分，数学教学手段及教学方法的改革己势在必行。 信息技术集文字、声音、图形、影像、动画等各种信息表现形态于一身，为 教学提供了一个理想的操作平台。信息技术的扩充功能，使教学内容突破了对教 科书和教学辅导书的局限，实现了教学资源的多样化。信息技术的再现功能，使 我们可以对一些抽象的过程、微观的现象进行模拟，对动态的过程、瞬间的现象 进行定格分析，使教学内容变得具体生动信息技术的虚拟功能，使得教学内容的 9 西南大学硕士学位论文 第二章信息技术与概率统计课程整合的基本理论 呈现摆脱了文字平面化叙述方式，学生既可进入微观世界，也可进入宏观领域。 信息技术的集成功能，可以提供多元化的学习情境，产生多样性的外部刺激，有 利于学生对知识的获取和保持信息技术的超文本功能，能实现教学信息组织表达 的最优化，使过去难以实现的教学设计变为现实。信息技术的交互功能能实现“人 机 、“人机人 双向沟通，实现“人机”之间的交互学习。信 息技术使数学变得更加现实了，使数学模型思想发展到了一个前所未有的水平， 它可以把数学家头脑中的“数学实验”变成现实。 信息技术还构建了一种新型的教学关系，它带来了教学关系、师生关系的变 革，构建了一种民主、平等、新型的教学关系。教与学的边界变得模糊了，教师 与学生的关系变得相对了，学生对老师的敬畏程度大大降低，师生交往更趋于平 等和开放，教师成为学生尊敬的长者、合作的伙伴、学习讨论的对手、交心的挚 友，教师和学生更能获得心理上的共鸣，促进教学相长，更好地实现了教学的互 动与合作。真正的教学应是教育主体教师与学习主体学生交互作用的过程，教师、 学生、教学媒介、教学环境构成了教学的多元关系，强调教学的多元互动，强调 师生之间的合作。信息技术的介入，为教学的多元互动与合作提供了新的可能性。 每个人既是信息的接受者，又是信息的输出者，双重身份使教育者和受教育者处 于相互启发、相互补充、相互引导的合作关系之中。 信息技术与概率统计课程的整合将有利于学生学习概率统计学习形式的个性 化。信息技术的应用有助于学生采取个性化的学习形式。在信息化校园里，教师、 课堂、教材等都可以成为变量，学生可根据自己的学力、兴趣和需要选择求教对 象，自主确定学习目标，选择学习内容，设计和调整学习进度，进行自我评价， 更大限度地体现和满足自己的意愿，这为学生主体性的生长提供了崭新而便捷的 ， 途径。 信息技术的发展，为我们创造了一个丰富的数学教学与学习资源，而且这些 资源都是按照符合人类联想思维特点的超文本结构形式组织起来的。每一个学生 都能从中获取丰富的学习资源，能方便快捷地进行高效学习，学生成为学习的主 体，教师成为学生学习的指导者、帮助者、组织者。网络资源突破了书本是知识 主要来源的限制，丰富了封闭的、孤立的课堂教学，极大地扩充了教学知识量， 使学生的学习不再只是局限于数学课本中的内容。 从信息技术进入课堂到今天，其应用已不再局限于只是幻灯片的利用，不是 单纯地把板书改为了电子教案。著名教育家和心理学家布鲁纳在1 9 5 9 年就曾告诫 。高中数学课程教材与信息技术整合研究与实验【j 】，中学数学课程教材与信息技术整合研究”课题组，课程q 敦 材教法，2 0 0 4 r 1 、- 乙n 1 0 西南大学硕七学位论文 第二章信息技术1 了概率统计课程牿合的基本理论 大家：“课程中的质量问题，是不能靠购买1 6m 的放映设备来躲避的， 我们这 里所指的信息技术下概率统计的整合，是利用信息技术创设适当的教学实验，教 学可以成为一种“问题实验一交流猜想验证 的新模式。数学教 学实验是为获得某种数学理论，检验某个数学猜想，解决某类问题，实验者运用 一定的物质手段，在数学思维活动的参与下，在特定的实验环境下进行的探索、 研究活动。这样，教学成为了开展研究性学习的一种有效方式。教学采取何种模 式，从某种程度上取决于数学教育的目的，而这又与教学现状、社会的需求密切 相关。更为进一步的建构主义认为是学习者在一定的文化背景和情境下，利用必 要的学习资源，通过与其他人( 教师和学习伙伴) 的协商、交流、合作和本人进 行意义建构方式主动获得的。如果学习者不能知道他是怎么样知道的，这就说明 他实际上还没有学会。因此，建构主义强调教师提供资源创设情景，引导学生主 动参与，自主进行问题探究学习，强调协作活动、意义建构。建构主义的教学观 成为构建新型教学模式的基本理念，这使得教学过程中教师、学生、教材( 内容) 和媒体诸要素的关系发生了转变，这种转变体现为：教师的角色由“播音员 转 变为学生学习的指导者和活动组织者；学生的地位从被动的“听众 转变为主动 参与的“演员 ，在学习过程中，成为发现者、探究者和创造者；教学过程由讲授 说明的进程转变为通过情景创设、问题探究、协作学习、意义建构等以学生为主 体的过程。反映在教学模式中就是由“教师中心 向“教师为主导，学生为主体 转变。知识经济时代对创新人才的需求与传统教育中忽视学生创造性能力培养的 矛盾日益凸显。在教学中倡导研究性学习，引进教学实验，以及由此引发的教学 模式的变革，与当前社会对数学教育的需求是一致的。 信息技术与概率统计课程的整合就是信息技术融合到概率统计的教学中去， 作为新型学习生态环境的有机组成部分，其目的在于促进传统教学方式的根本变 革，从“以教师为中心”转向“以学生为中心 ，进而发展学习者的创新精神和实 践能力，培养符合社会发展新需要的人才。课程整合的关键就是学习方式的变革 和课程改革，技术服务于课程、服务于学习者。信息技术在帮助学生理解概率统 计的的概念，语言，命题的因果关系方面都是传统教学无法比拟的，它的出现为 我们改进教学方法提供了新的机会。 信息技术与概率统计课程的整合，是利用现代信息技术的优势，作为教师的 教学辅助工具，情感激励工具和学生的认知工具，构造数字化学习资源，学生实 现学习方式的改革，从被动接受式学习真正转变为自主探索学习和有意义的学习。 尤其构建基于信息技术与数学课程整合的探究式的教学模式，以更好地培养学生 d 美 布鲁纳著教育过程 m 邵瑞珍译北京：文化教育 ；版社，1 9 8 2 ，9 9 。曹一鸣，当代数学教