基于工程教育的工程統計論文范文

本站小編為你精心準備了基于工程教育的工程統計論文參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

一、工程教育中“概率論與數理統計”課程的缺陷

通常，大學本科學生學習的“概率論與數理統計”是數學基礎課。學生將數學概念運用于工程中還有很大差距，例如，對于工程背景比較多的“假設檢驗”部分，學生理解起來很困難，更談不上工程應用。學生理解概率統計的基礎是在排列組合方法基礎上的古典概型，而不是來自于現實的頻率和工程數據。在“概率論與數理統計”的學習中應該更注重的是概念的理解，而這正是廣大學生所疏忽的，學生對“什么是隨機變量”、“為什么要引進隨機變量”說不清楚，他們更關心的是數學計算。學生對用“不確定性”的思維方法很不習慣，經常套用確定性的思維方法而呆板的結論，不能對結論作出合理解釋。實際上，只會數學推導的學生并不是對統計學做到了“知其所以然”，這是因為他們還不知道現實世界中的“所以然”。出現這種缺陷的根本原因如下：（1）數學概念的引出往往缺少工程背景；（2）低年級學生缺少對工程問題的基本認識；（3）教學以數學計算為導向，缺少解決實際問題的思維訓練。

二、工程教育需要的統計學

工程師需要有效地運用科學原理和技術方法解決實際問題。工程學中所運用的工程方法基本按如下步驟進行：（1）清晰和準確地描述問題；（2）識別影響問題的重要因素；（3）對問題建立模型，明確模型的約束條件和假設；（4）通過觀察和實驗獲得數據，并運用數據檢驗（2）、（3）步中的模型或結論；（5）根據觀察到的數據修正模型；（6）用模型解決問題；（7）設計一項適當的實驗證明問題的解是有效的；（8）根據問題的解作出總結，提出建議；（9）工程實施。在工程學中數據和模型是基本方法，統計學為工程學提供了這類數據和模型方法。在解決工程問題的過程中，常在以下環節中運用相應的統計方法。

在設計開發方面，運用實驗設計和可靠性等方法；在生產環節中，運用質量控制、假設檢驗等方法；在銷售環節中，運用相關分析、回歸分析和實驗設計等方法；在服務環節中，運用可靠性分析中的維修策略等。工程學對統計方法的依賴源于工程中的大量數據都具有變異性。變異性是指連續觀察一個系統時并不能得到完全相同的結果。統計學給出了描述這種變異性的工具和利用這種工具作出合理決策的理論框架。在工程學中，運用統計學不僅需要計算技術，而且需要統計學的思維方式。

三、“工程統計學”與傳統“概率論與數理統計”課程的區別

“工程統計學”以工程問題為導向，首先使學生認識數據包括數據的變異性，再認識隨機事件和隨機變量，進一步運用隨機變量解決工程中的參數估計、假設檢驗、回歸分析和實驗設計等問題。傳統“概率論與數理統計”課程基本以數學概念為導向，通常首先講授樣本空間，再進入與中學知識銜接密切的古典概型，引入隨機變量。“工程統計學”與傳統“概率論與數理統計”課程的根本區別在于“工程統計學”引導學生充分認識工程領域的統計方法，而不是單純將統計看成是高中數學的延續。由于這些區別，“工程統計學”的內容彌補了“概率論與數理統計”的部分缺陷。“工程統計學”課程還將在以下幾個方面促進工程教育，而“概率論與數理統計”課程的作用不夠充分。

1.使學生盡早理解工程問題。

由于數學類基礎課集中于一二年級，學生基本不了解工程問題，更不懂得工程學的思考方法，在“工程統計學”課程中可以讓學生漸漸接受工程學方法。例如，經驗模型的建立本質上是工程學的方法，學生往往習慣于數學中經常通過演繹推導公式，而不習慣于通過數據建模。

2.通過實際問題認識統計方法。

在數理統計中，假設檢驗通常是學生難以理解的問題，在工程學中有很多實際檢驗問題，例如產品驗收，這些實際問題有助于學生理解統計方法。

3.為繼續學習工程類課程提供更有力的支持。

通常的數學課程缺少與后續工程類課程的聯系，“工程統計學”中統計方法與后續工程類課程的聯系更緊密，學生容易產生學習興趣。

四、“工程統計學”的CDIO教學模式

“工程統計學”適合采用CDIO教學模式。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、貫徹（Implement）和運作（Operate），它以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的方式學習工程，容易將理論與實踐有機聯系起來。CDIO教學模式具體實施可以以項目為導向進行教學。項目導向的統計學教學具有以下特點：

（1）強調學生本位。

教學始終貫穿以學生為中心的理念及其主體的需求，強調學生需求主體的主動參與，強調主動實踐學習與項目帶動學習。

（2）強調能力本位。

改注重套公式演算為“做統計分析”，“做”與“聽”結合，重在能力培養。這種通過完成項目進行學習的方式，有利于激發學生的探索欲望、學習興趣，由此獲得的自學能力、分析能力、應用能力和創新能力，使學生終生受益。

（3）強調職業素養培養。

教學以項目為載體，讓學生體驗學習統計分析對工程問題的作用，使學生能以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習，從而培養個人能力、團隊能力和系統調控能力。

（4）將職業發展、職業道德與科學方法相融合，強調職業素質培養，有利于道德、誠信、團隊意識、責任感等職業素養的教育與養成。

“工程統計學”采用項目導向方式進行教學，重點讓學生在課外“做統計分析”，操作時注意遵循以下原則：

（1）項目準備時，教師對學生是否具備了從事項目活動所必需的統計技術的情況應當充分了解，確保項目活動成為學生應用或鞏固知識與技能的途徑。要善于為學生提供幾個能引起他們興趣或與專業相關的項目主題。

（2）項目實施時，教師要鼓勵學生自主學習，自己選擇項目主題，最好是本專業的問題，確定學習目標，尋找材料。學生可能對問題的理解比統計學的教師更好，這樣講更有利于師生互動。教師可以幫助學生確定要解決的項目。

（3）項目進行時，教師要告誡學生善于向專業教師請教或者進一步學習解決陌生的問題。

（4）項目評價時，教師和學生共同對解決問題的過程進行評價。學生對整個過程進行反思與評論，并就相應的評價結果進行討論后，教師再予以評價。這一過程對提高學生修正解決問題過程的能力很重要。CDIO教學模式可以彌補工程教育中統計學教學方法的缺陷。

作者：王璽單位：上海電力學院數理學院