新农科背景下《概率论与数理统计》融合教学的实践与探讨

“新农科”建设要求高等农林教育应创新发展，在培养农业人才时注重培养技能型、应用型、创新型人才，将农业与科学技术结合起来。概率论与数理统计是农业类高等院校的一门数学基础课，Python程序设计是计算机类开设的专业课，本文开展了对“数学类公共基础课+计算机程序设计课程+X”的多课程互融共促教学模式的研究，构建了适应“新农科”建设需要的概率论与数理统计教学课程体系，以及相对应的能力培养体系，以促进基础学科、应用学科交叉融合，提高学生理论与实践相结合的能力，促进新农科创新人才的培养。

《安吉共识——中国新农科建设宣言》拉开了中国新农科建设的序幕。宣言指出，新时代新使命要求高等农林教育必须创新发展。没有农业农村现代化，就没有整个国家现代化，新时代对高等农林教育提出了前所未有的重要使命，国家越来越需要科学技术型人才，在培养农业人才时应注重培养技能型、应用型、创新型人才，将农业与科学技术结合起来。随着中国新农科建设序幕的开启，以及信息化时代新技术在农业领域的广泛应用，计算机技术已经成为当前大学生必备的基本技能。计算机基础课程教学内容覆盖面广、影响面宽，其教学质量对农科专业人才培养质量影响很大，提高大学生计算机应用能力是培养创新精神的一个切入点，在新农科建设中起着重要的作用。

概率论与数理统计主要研究现实生活中的大量随机现象的统计规律，通过理论教学使学生掌握和理解随机变量及分布等基本概念、基本理论及基本方法，进一步培养学生严谨的数学推理能力、运算能力及综合运用所学概率论与数理统计知识进行数学计算、问题求解、理论推导和解决实际应用问题的能力。本文开展了对“数学类公共基础课+计算机程序设计课程+X”的多课程互融共促的教学模式研究，以期将枯燥乏味的理论教学课堂转到生动形象的多媒体教学，通过数学实验中的案例驱动教学，显著提高学生使用抽象的数学知识解决生活实际问题的能力，构建基础课类与专业课类交叉融合、互相促进的教学体系，达成1+1>2的教学效果。

1.教学内容

本研究具体以数学类公共基础课中的《概率论与数理统计》，计算机程序设计课程中的《Python程序设计》为融合对象开展研究，即“概率统计+Python”。将概率统计课程中的基础知识、基本理论、复杂定理、应用问题、案例模型等归类分级：需要并且适合用Python程序设计语言呈现和计算的归为一类，并按难易程度分层设计为一、二、三级；容易理解和激发兴趣的内容设为一级融合点，以知识传授为目的；将教学大纲要求熟练掌握但复杂抽象、不易理解的概念、原理和方法设为二级融合点，注重能力培养；将难以理解的理论推导和典型的应用案例分析设为三级知识点，实现价值塑造。三级融合点对应人才培养的三级目标，即知识目标，能力目标，素质目标。

开展线上线下混合授课的教学模式，保障了线下面授课有比较集中的时间研究融合案例。采用查阅资料，主题讨论，分组任务，课程论文等方式实现以Python为工具解决概率问题的目标。通过设置有一定难度的应用案例，实现“两性一度”。同时将思政元素适时融入，立德树人。

2.教学方法

2020年在教育部印发的《高等学校课程思政建设指导纲要》中指出，“课程思政建设工作要围绕全面提高人才培养能力这个核心点”。这就要求教师在教学过程中传授知识的同时，也要注重对学生能力的培养，使得学生在学习中能够真正做到“学有所用、学以致用”。在“教师主导、学生主体”的教学理念下，教师要结合思政元素，将“知识目标”与“育人目标”进行有机融合。结合概率论的教学内容，努力挖掘思政元素，充分将思政教育巧妙融入课堂教学的每个环节，让学生在学习过程中逐渐形成正确的价值观、人生观以及科学的思想方法，不断提升学生的专业素养，推动学生全面发展。

本研究科学合理地利用线上线下混合式授课方式，发挥国家级一流课程的优势，以“唤醒-赋能-自成长”的理念实现赋能课堂。形成“概率统计+Python”的教学体系，融合共创的教学方法，归类分级的教学内容。紧密结合农业类院校的实际，以解决实际问题的数学方法为研究方向，广泛搜集资料，努力挖掘数学在实际农业生产中的问题，创建课程融合案例库，建立融合案例网站，增强课程实用性，使学生深切地感受到数学有用，并知道怎样去用，从而提高学生学习数学的积极性和应用数学方法解决实际问题的能力。

采用线上线下混合的大学课程教学改革，在大学概率论课程教学过程中，课程组使用的智慧课堂是雨课堂。雨课堂的优点是可以做到与PPT的完美结合。上课时教师在电脑端打开 PPT，使用微信扫码后完成登录，同时学生登录手机客户端，这样教师和学生就建立了互动的桥梁，教师根据上课情况随时可以开启互动。在极短时间内学生可以迅速完成签到；讲解完一个知识点后可将选择题下发到学生客户端中，学生在1～2分钟内能完成答题，此时教师根据学生线上答题情况进行相应判断，动态调整授课内容。雨课堂提供了丰富的课程统计功能，如学生出勤统计，优秀学生和预警学生分析等，可以及时掌握学生学习情况，并提醒和督促学生调整学习状态，还可以提供课程回放功能，弥补学生记忆缺失，给学生复习带来极大便利。

本课程总学时为48学时，根据教学大纲将内容分成50个知识单元分别录制视频，视频的制作原则是尽量简洁明了易懂，课程讲义清晰简洁，线上作业题主要从习题库中近300道客观题中随机选择，设置紧贴教学大纲的知识点，难简设置适中。课程内容主要包括随机事件等概率知识，以及数理统计的基本概念等统计知识。相比于传统的教学过程，课程教学主要注重基本概念和基本理论。在内容方面做了如下的改进，主要体现在：本课程以基本概念、基本理论讲解清晰，基本方法应用简洁为原则，主要强调概率统计的基础知识和培养学生相应的基本能力。针对每个知识单元分别采取短视频方式讲授，并为每个视频配有对应的PPT讲义和在线作业题。

使用微信等新媒体工具与学生在线交流。微信、QQ和公众号等新媒体工具促进了大学计算机线上和线下课程的开展，使得师生交流变得非常方便。教师通过微信群发布各种通知和学习任务安排，教师可以在微信群对线上学习的共性问题进行统一讲解或者录制微视频发送到群里，供大家学习参考。学生可随时向教师发起互动请求，特别是学生自认为问题具有隐私性时，更愿意使用微信等点对点的工具向教师求助，教师的解答也更关注学生的个性问题，从而促进了线上教学的顺利开展。

3.教学效果与考核评价

作为一门应用性比较强的学科，重理论，轻应用的考核评价方法不能使学生将所学知识用到实处，严重偏离应用技术型高校人才的培养目标。因此，我们采取比赛的形式，组织学生参加各级各类计算机设计技能大赛，以比赛促学习，以比赛促创新，以比赛促融合。

传统闭卷考试的单一考核方式仅能反映出学生对统计学理论的掌握程度，而《概率论与数理统计》不仅要求学生掌握理论与方法，还要掌握概率学在农业研究和生产中的应用，需要进行全面综合的考核与评价。因此，河北农业大学《概率论与数理统计》课程的考核分为理论课考核与试验考核。理论课考核由过程性考核成绩和期末考试成绩构成综合成绩，过程性考核成绩和期末考试成绩各占50%，其中过程性考核由出勤（10%）、课堂提问（20%）、课后作业（30%）、预习（10%）和课堂笔记（30%）五部分组成。试验课考核由过程性考核与试验报告成绩进行综合评定，过程性考核占30%，试验报告成绩占70%，其中过程性考核由出勤和试验操作两部分组成，各占50%。

在概率论课程成绩考核评价方面，注重对应用所学知识解决实际问题能力的考核，兼顾线上与线下、过程与结果。经过多年教学实践，课程组建立了线上和线下相互融合、理论与实践相互结合、过程性考核与期末终结性考核相互补充的多元学习考核评价体系。鼓励学生将融合案例的成果以论文形式呈现，利用线上教学平台构建学生自评、生生互评、教师评价相结合的多元评价主体，纳入过程考核体系。锻炼学生自己解决实际问题的能力，检验学生对理论知识的掌握情况，避免学生只把精力花在死记硬背概念、公式上，不注重对这门课所学知识在实际中的应用，只有将理论知识和实践动手能力联系起来，灵活运用概率论知识解决实际问题，才能知道这门课程是否真正被学生所掌握，达到教学目的，培养出有创新意识的人才。

4.小结

涉农情怀教育是我校人才培养重点关注的问题，而能够熟练掌握一种计算机编程语言又是当今许多用人单位对大数据时代大学生的起码要求，所以把免费开源、简单易懂的python运用到概率论与数理统计的课堂教学中，就可以在提高课堂教学质量的同时，让学生掌握一门编程语言，并具备基本的数据处理和分析能力，最终为新农科建设提供有力保障。

我校在农业类专业开展的大学概率论线上线下混合式教学改革已经实施了三个学期，有效增强了学生与教师的课堂互动，激发了学生的学习兴趣和学习主动性，提高了学生的团队意识，培养了学生的创新能力，学生的学习效果明显提升。同时教学改革也更新了教师的教学理念，调动了教师教学研究的积极性，带动了一大批中青年教师积极参与课程体系建设，使得教师整体教学水平有了很大提高。

我校在课程教学过程中，一直以学生掌握和理解概率统计知识，培养学生严谨的数学推理能力及解决实际问题的能力为目的，以培养能力强、素质高的人才为高等教育的使命。在原有的教学方式的基础上，通过精细设计和细分知识点，制作教学视频和在线习题教学内容，利用信息技术手段，线下开展互动式、探究式教学活动，线上自由学习的混合式教学方式进行教学活动，既要吸纳前人优秀的教学方式，又要有所突破，采取部分试点专业通过线上线下混合式教学，并且考核方式采取线上视频、作业成绩与线下考试成绩相结合，提高学生的学习兴趣及学习效果。

5.展望

基于现代人才培养模式，将教学项目与企业生产项目、课程标准和行业企业职业标准、实训管理与生产管理、校内评价和企业评价有机融合在一起，达到理论与实践相结合、校内学习与企业顶岗相结合、服务产业与就业创业相结合，使学校、企业、市场三点成线，整体划一，真正突破传统学校围墙内办学的局限，实现在产业链上、生产实践中培养人，达到职业能力、职业精神、职业行为习惯贯通培养。培养的学生上学即上岗，毕业即就业。今后，本院将继续践行现代人才培养模式，为乡村振兴战略提供人才支撑，为职业教育贡献力量。

（基金项目：河北省高等教育教学改革研究与实践项目2020GJJG070。）

（第一作者王福顺，博士，副教授，研究方向：数据工程。通讯作者田苗，硕士，副教授，研究方向：不确定理论。）