MATLAB引入概率论与数理统计教学的实践探究

蔡希文

学习概率的分析和统计的主要目的就是为了通过统计分析，得出相关数据背后隐藏的重要信息，从而获得对于某个事件的最终认识和评价，为决策提供有效的参考。这就好比是中奖概率的计算一样，而MATLAB数学软件则是专门针对数据进行统计和分析的一款数学软件，将MATLAB数学软件应用到概率论与数理统计教学的实践中，能够有效强化概率论与数理统计教学的实践成效，促使数学的概率论与数理统计教学的实践不断获得突破。本文介绍了MATLAB数学软件及其优势，分析目前将MATLAB引入数学概率论与数理统计教学的实践中存在的问题，并探究将MATLAB引入概率论与数理统计教学实践的有效途径。

以往的数学概率论与数理统计教学主要是通过具体的统计和计算公式，对于相关数据信息进行统计和分析，得出最终的分析结果，发挥数学概率和统计的功能。但是在众多的数据统计和概率运算中，需要记住大量的计算公式，不同的概率类型和统计学知识，要求学习者必须要在大量的公式中以最快的速度调出有用的公式，进行数据的统计和概率计算，这无疑是增加了学习者的负担，在未来的统计和概率计算工作中，将进一步实现现代化、信息化，强调利用信息技术进行概率的计算和统计，因此，当前概率论和数理统计教学要转变教学方式，积极引入创新的教学途径，借助科技发展的成果，做好概率和数理统计教学工作。

1 MATLAB的内涵和优势

实际上，MATLAB是一种商业数学软件，该软件是由美国的一家软件公司开发的，能够实现算法开发、数据计算、数据分析、可视化等高级的数字技术功能，其中包含了交互式环境和计算语言。该商业数学软件是MATRIX以及LABORATORY的合成词，翻译过来就是指矩阵工厂，这种矩阵工厂研发和使用主要是针对科学计算、数字可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。这款商业数字软件集众多技术和功能与一身，软件系统能够实现数值分析、数据计算、矩阵排列和计算、建模和仿真、可视化等目标，是目前众多行业发展中需要用到的一款有效数据计算和分析系统，软件突破了传统的非交互式程序设计语言的编辑模式，是现代科技进步和发展优化的产物。目前，该商业数学软件已经成功应用于工程的数据计算和分析、设计控制、数字成图、信号处理、信号检测、金融建模及分析等众多方面的研究和设计工作中，带来了显著的技术应用优势。

MATLAB自身具有众多的优势，其一，软件具备高效精准的符号计算和数据计算分析功能，能够让用户免去以往复杂冗长的数据计算，只需要借助这一数字软件，就能实现相关计算，获取准确的计算结果；其二，软件能够针对图形进行有效处理，能够将数据的计算结果和编程，实施可视化的技术处理；其三，系统中的用户界面设置和语言表达都十分自然，没有太多专业化的描述，让用户对于数字软件的运用变得更加简单易懂；其四，软件自带的应用工具箱具有众多的功能，方便用户在软件使用中进行相关工具的使用和操作。

2 将MATLAB引入概率论与数理统计教学实践中存在的问题

2.1缺乏有效认识，课程引入发展缓慢

现阶段，已经有一些院校在概率论与数理统计教学的实践中开始引入MATLAB软件，希望通过软件系统的引入，让概率论与数理统计教学更加具有针对性，学生无需再花费较多的时间进行课程相关计算公式的背诵和记忆，让他们从复杂的数字计算中获得了解放，能够有更多的心思放在课程的专业学习中。但是，真正做到将MATLAB软件引入概率论与数理统计教学中的院校却是屈指可数的，很多院校缺乏对于这一软件引入的认识，依然采取传统的教学方式进行教学，学生学习压力大，每天需要花费大量的实践在数字计算中，不利于学生将更多的精力放在课程的专业提升上。

2.2缺乏对于软件的应用能力，软件使用效果不理想

一些学校引入了MATLAB软件，但是在概率论与数理统计教学的实践中，真正将软件灵活运用的并不多，这是因为很多学校的师生对于MATLAB软件的认识并不到位，他们对于MATLAB软件的软件功能、相关技术等不了解，以至于他们在教学和学习过程中，虽然引入了MATLAB软件，但是软件的实际应用并不多，在很多院校的在概率论与数理统计教学的实践中，MATLAB软件实际上只是一种摆设，并没有真正发挥效用。调查发现，很多教师在具体教学中，并没有注重实用这些软件。一方面，因为有些教师自身对软件的硬件操作并不熟悉，自身专业操作技能水平有限；另一方面，有些教师并没有积极响应学校教育教学工作改革的号召，在教学中，并没有注重现代化教学软件和手段的使用，仍然是以传统教学模式比较常见。这些均严重制约着教学水平和教学质量的提升，也不利于教学最高战略目标的实现。

2.3师资教学能力有限，教学专业性不强

利用MATLAB软件进行概率论与数理统计教学的实践，不仅要求教师要具备良好的课程教学能力，更要有创新教学思维，对于MATLAB软件了解并能熟练使用，这样才能通过课程教学的开展和软件的适当引入，为学生提供一种创新的计算和分析解决方式，但是很显然，目前很多概率论与数理统计的课程教师并不具备这样的能力，整体上来看，相关课程教师的总体师资水平有限，无法利用好于MATLAB软件，辅助概率论与数理统计的教学实践。教师自身在提升和发展自己专业教学能力方面，并不够重视，导致整个教学实践无法取得理想的效果。

3 将MATLAB引入概率论与数理统计教学实践的有效途径

3.1提升软件应用认识，促进课程与软件的有效融合

现阶段，学校要认识到MATLAB软件的引入对于概率论与数理统计教学实践的积极作用，尽可能进行课程教学优化，提升软件的应用和认识，促进将MATLAB在概率论与数理统计教学实践中的引入，加紧课程教学和软件应用的融合，致力于将学生从复杂沉重的数字计算和分析中解放出来，提升课程学习效率。

3.2加强教师培训，提升综合教学能力

将MATLAB引入概率论与数理统计教学的实践中，对于现阶段很多的数学教师而言，都是一种极大的挑战，因为MATLAB涉及的相关知识、其软件运用原理、内部知识结构等对于大部分数学教师而言几乎是闻所未闻的，要他们在概率论与数理统计教学的实践中有效应用MATLAB这一教学数学軟件，需要教师自身就掌握并能熟练运用MATLAB软件，还要有将MATLAB数学软件与数学课程教学相联系的能力，在课程教学实践中有效寻求教学与软件的契合点，为MATLAB在概率论与数理统计教学的实践中的自然引入做好铺垫。因此，要针对数学教师开展概率论与数理统计教学的实践创新以及MATLAB的引入的专题培训教学活动，让更多的数学老师掌握使用信息技术辅助教学的操作，确保教师在今后的每一节数学课程教学中，都有信息技术的融入，不仅仅是停留在PPT上，形式更加的多样，内容也更丰富。有几何画板的演示，有微课的知识点讲解，还有flash的动画展现。信息技术的融入让学生更直观更形象地理解和掌握知识，也让课堂的容量更大。确实，信息技术已经成数学学习不可或缺的手段，高校通过开展MATLAB软件应用和概率论与数理统计教学的实践创新的活动，为广大数学教师搭建数学教学经验和技巧的交流平台。

目前，数学课程教学正处于深化新课改的关键时刻，数学概率论与数理统计教学的实践课程、课堂教学都应做出相应的改变来适应新的形势，针对数学核心素养背景下的数学教师专题培训活动开展，让更多优秀的数学老师同台竞技，和专家一起交流，非常难得，也非常有意义，对于提升现阶段数学教师教学综合素养和创新能力具有不可替代的作用。

总结：MATLAB软件是一套高性能的数值计算和可视化软件，是实现数据分析与处理的有效工具。在进行数学概率论与数理统计教学的实践课程的教学中，学校要提升对于MATLAB软件的认识，促进对于软件的应用，通过培训教师对于软件的理解和使用能力，促进MATLAB软件有效辅助概率论与数理统计教学的实践，提升课程教学成效。

（作者单位：信阳农林学院）