谈初中概率教学

2019-11-14 08:04:35

  中文摘要:课堂教学中要为学生提供充分的进行数学实践活动和交流的机会,多采用自主探索、合作交流、操作实践的学习方式,使他们在自主探索的过程中获得广泛的数学活动经验。
  
  关键词:概率试验
  
  教科书中有许多概率试验,有一些凭经验似乎完全可以直接判断,为什么还要做那么多试验?这个问题确实值得思考,要弄清楚这个问题,需要从概率内容特点和学生学习概率的认知规律去分析。
  
  第一、通过概率试验,有助于学生体会随机现象的特点。在进行试验及对试验数据的分析中,学生将逐渐体会到随机现象的不确定性,以及大量重复试验所呈现的规律性。
  
  第二、通过概率试验,可以估计一些随机事件的概率。在实际生活中,大量随机事件发生的概率是不能依靠计算得到的,此时人们可以通过做试验,将大量重复试验时的频率作为事件发生的概率的估计值,如抛瓶盖、抛图钉的问题。另外,一些随机事件虽有概率理论,但超出学生现有知识水平,也可通过试验获得事件概率的估计值。
  
  第三、通过概率试验,有助于学生澄清一些错误认识。在概率学习中,学生虽然有一些生活经验基础,但也有局限性和困惑,对后者不是靠训练就可改变的,必须结合学生的生活经验,让学生亲自动手操作,将学生的感性经验向理性思考发展。如一枚均匀的硬币有正、反两面,因此随意掷出后任何一面朝上的概率都是1/2,假如你已经随意投掷了九次,结果都是正面朝上,那么第十次随意掷出后是正面朝上的概率大还是反面朝上的概率大?有的学生会认为,正面朝上的概率大,因为正面朝上出现的次数多,有的学生则认为,反面朝上的概率大,因为前面一直出现的是正面朝上,这次该轮到反面朝上了。
  
  也正是基于上述理由,概率知识的学习不能走纯粹计算的路子(实践也已证明),否则学生很难真正理解概率的意义。而生活中有大量可以用作理解概念的问题情境,教学就应当走试验的路子——让学生通过对实际问题情境的感受去理解概率的含义。即使概率的定量化的学习牵涉到数值计算,也绝不是一个简单的算术问题,而应对其中概率值有理解,这必须通过学生的亲身试验——获取数据、处理数据等,才可能正确形成。
  
  活动试验模式是一种构建在“班级授课制”大背景之上的,以合作学习小组活动为基本形式,充分而合理地利用师生之间、生生之间的动手操作、合作交流来促进学生学习,发挥学生学习潜能的教学方式。该模式通过创设和谐民主的师生人际关系,倡导团结、互助的良好学习氛围,充分发挥学生的主体作用,提高学生整体参与热情,从而使每一个合作成员都能在自己的基础上共同达到学习目标。
  
  活动试验模式的基本操作过程大体是这样的:直觉猜想——做试验——算一算。在该基本操作过程中还可以实现:(1)合理分组、注重合作;(2)师生平等、融洽感情;(3)既有分工、又有协作;(4)提倡竞争、深化参与;(5)积极评价、互相学习。
  
  课例记一次课堂摸奖试验
  
  1.试验背景(直觉猜想)
  
  初三概率中有一个这样的问题“抽奖有先后,对个人公平吗?”学生们在讨论了“当后抽人不知道前人抽出的结果”时,得出了“此种抽签方法是公平的”一致结论;而对于“当后抽人知道前人抽出的结果”时是否公平产生了争议。教师鼓动大家说:“我们不妨做一次试验,看看到底会怎么样”,同学们立即来了兴趣。
  
  2.试验设计(做试验)
  
  为了使试验便于操作,大家商定做一个简单的模型,“3张彩票中有2张有奖,3个人依次从中任意摸出一张,摸出后让后人看到结果。”
  
  规定4人一组,前后桌就近组合,第一个人先摸一张,摸出后不放回,让第二个人看到结果后,第二个人从其余的两张里再摸一张,第三个人无从选择,剩下的彩票是第三个人的,每次摸奖的顺序始终不变,第四个人负责记录结果,结果包括试验的总次数,第一个人,第二个人,第三个人的获奖次数,最后还要用计算器计算每个人的获奖频率,进行比较,获得相关结论。奖券的设计由各组自己定,但必须保证摸奖过程中的随机性,每组要求试验60次以上。
  
  3.试验过程与结果分析
  
  在宣布好试验规则后,同学们开始了试验,过了一会儿,有一组同学发现他们摸到奖的机会差不多,就停止了摸奖而喊起来“后摸的人不知道也一样!”。
  
  教师:“为什么呢?”
  
  同学甲:“再摸下去也一样,为什么我也说不清。”
  
  教师:“有一点道理,再深入想下去,怎么样去证明你的结论,先继续试验下去,再看看其他组怎么样。”
  
  最后在统计的过程中,发现一些组的数据有些问题,有的是不细心数错的,有的没有按照试验规则去做,有一组把试验设计成了3张中有一张有奖的,同学乙无奈地说:“老师,我们把摸奖设计成一个奖品了!”教师没有简单地对他们进行批评,而是引导他们怎么对这些数据进行修正,而使得和规则保持一致。教师:“能不能想一个办法弥补呢?把数据作废太可惜了!”同学丙:“把没有奖的当成有奖的就行了,就是用试验次数减去他们各自没有得奖的次数,就等于他们各自得奖的次数。”
  
  经过数据调整,大家得到九个组的有效数据,如表1(表中所得频率数据皆为计算器算得,各个频率保留两位小数))
  
  表1各个组摸奖的情况统计
  
  从表1中我们可以看出:第五组的第一个人,中奖的频率最大,频率约为0.83,第八组中的第一个人中奖的频率最小,频率约为0.51。第一组、第五组、第八组,个人之间的差距相对大一点,第六组和第四组每个人最接近。
  
  教师:“每个组的情况有所不同,是因为人的运气所致吗?”
  
  同学丁:“摸奖是随机的,会出现各种情况。”
  
  同学戊:“概率是在大量重复试验的基础上得到的,我们摸的次数太少了。”
  
  教师:“我们没有那么多时间,怎么办?”
  
  同学己:“把各个组的第一个人、第二个人、第三个人中奖的次数分别加起来,试验总次数就比较大了。结果应该就接近概率了。”
  
  从表中可以看出,甲、乙、丙三个人中奖的频率很接近,众人拾柴火烟高,大家对这个结果欢欣鼓舞。
  
  那么我们为什么会感到不公平呢?主要是前面的人在摸出一张后,后面的人知道了结果,计算的是剩余的奖券中中奖的概率,没有考虑到整体的运算结果,是一种信息的透明产生的心理效应。在大型摸奖活动中,比如国家的体育彩票、福利彩票,采取最后摇奖,就避免了这种心理效应。
  
  4.试验总结与评价
  
  试验器材的使用直接影响了试验的操作水平和兴趣。在摸奖活动中,大部分都是用纸做的卡片,还有用三个相同的硬币的,更让我惊奇的是有一组找了三个骰子!
  
  试验记录的方法多种多样,有画“∨、X”表示是否中奖;有写“0、1”表示中奖与否,有的用文字“有、没有”,“中、不中”,“正、反”的,还有用数字表示的。记录方法和试验效率直接有关,特别是和统计的速度相关。在相同时间内最高的一组试验次数是89,最低一组试验次数是43次。
  
  在试验过程中,大部分同学是很认真地参与其中,得到了锻炼,但也有的同学合作性不强,不和他人合作,自己在做其他的事情,或者在看热闹。有一组的组织很乱,数据没有利用价值,失去了试验的意义。通过这次摸奖活动,使大家看到数学不仅仅是做题,还可以做试验,合作中体现能力,活动中得到知识。
  
  参考文献:
  
  [1]李俊.中小学概率的教与学[M].上海:华东师范大学出版社,2003.
  
  [2]张顺和.在数学活动中进一步认识概率[J].时代数学学习(教研版).2005年第11、12期.
  
  [3]王林全.当代中小学数学课程发展[M].广东教育出版社.2006.8.
  
  [4]高长风.新课标解读与教学案例设计初中数学[M].中央民族大学出版社.
  
  

来源:凤凰数学