数学不仅是一些知识,也是一种素质,即数学素质; 数学不仅是一种工具,也是一种思维,即理性思维; 数学不仅是一门科学,也是一种文化,即数学文化。如今,人类已进入信息时代,数学无声无息地走进了人们的生活,引领着科技的发展,把握着社会的命脉,几乎所有的工作都与数学相关,追求科学的、可持续发展的工作目标,越来越多地需要数学的描述,需要使用数学工具进行定量分析,可以说信息时代本质上是数学时代,信息技术本质上是数字技术,使用数学的程度甚至成为衡量国家科学进步的主要标志。大学数学课程因其在培养大学生理性思维、计算能力、创新意识等方面具有不可替代的作用,而成为大学课程中最重要的公共必修课,因此学好数学既是学者进取之道,也是人生智慧之举。
在我国从精英教育到大众化教育的转型过程中,高等教育发生了一系列的变化,伴随着变化也产生了诸多前所未有的问题。几十年,甚至上百年一贯制大学数学的教育问题首当其冲受到影响。尽管大学数学教学内容和课程体系改革方兴未艾,面向重点大学的具有新思路且含有数学实验的新教材陆续出现,对数学教学改革起到了推动和引领作用。然而对于普通院校,尤其是独立学院,由于缺乏与本校人才培养目标高度适应的新教材,选用教材时多倾向于与重点大学保持一致,培养目标及学生的差异使普通院校呈现传授与接受的“脱节”,教师教得辛苦,学生学得艰难,有相当比例的学生“学不会,用不了”,教学效果事倍功半。
面对当前普通高校的大学数学教育,笔者认为张景中院士提出的教育数学的观点颇有启发意义。学数学好比吃核桃,核桃仁美味而富有营养,但要完整地砸开吃到它却非易事,“数学教育要研究的是如何砸核桃吃核桃,教育数学则是要研究改良核桃的品种,让核桃更美味更营养,更容易砸开吃净。”为此,我们组织多年从事概率论与数理统计教学的一线教师,遵循教育部制定的“工科类本科数学基础课程教学的基本要求”,立足普通高等院校应用型人才培养目标的需要,融入张景中院士“想的是教育,做的是数学”的思想,编写了概率论与数理统计系列教材。本套教材旨在让更多的学子在轻松学习概率论与数理统计知识的同时,掌握数学本质,培养数学素质,提高数学能力,感受数学魅力,自觉走进数学,自由享用数学。
概率论与数理统计教材包括《概率论与数理统计基础教程》和《概率论与数理统计实训教程》(以下分别简称《基础教程》和《实训教程》),本套教材有以下三个显著特点:
(1) 调整结构,增加实训。新编《概率论与数理统计基础教程》包括概率论的基本概念、随机变量及其分布、随机变量的数字特征与极限定理、样本及抽样分布、参数估计、假设检验、方差分析与回归分析。《基础教程》是课内“学数学”的理论教学篇,《实训教程》是课外“用数学”的实训教学篇。
(2) 分层布局,梯次渐进。考虑到不同专业的学生对数学需求的差异,《实训教程》由以下6个版块组成: 知识网络图、精品课堂、达标实训、拓展实训、应用实训和数学实验,知识网络图给读者全面再现了本章的知识结构和概念间的相互关系,使读者能够更好地把握全章的知识脉络; 精品课堂以还原课堂的形式呈现给读者全章的主要精彩内容,使读者能够以全新的视角解读该章的内容; 达标实训作为基础教材课后习题的详细解答,使读者可以解决其课后习题中的问题; 拓展实训给出该章在考研数学中出现的题目,使读者的学习提升到研究生考试的水平; 应用实训针对该章在实际问题中的应用给出精彩的应用案例,使读者感受概率统计的广泛应用,提高读者解决实际问题的能力; 数学实验介绍Mathematica统计工具箱中部分函数及应用程序,以提高读者概率统计的实践能力。配合基础教材使用真正实现课上与课下、课内与课外的相辅相成。
(3) 融入实验,学以致用。长期以来,数学给一些人们的印象就是凭大脑、纸、笔进行推理、证明和计算,抽象的推理和繁琐的计算使一些学生对数学兴趣索然。计算机科技的迅速发展,优秀的数学软件为用数学方法解决复杂的实际问题提供了良好的平台,使数学教学如有神助,过去学生由于计算技术的局限只能“望洋兴叹”的问题,如今可以通过数学实验轻松解决,数学实验使数学计算变得轻松,数学形象变得直观,数学奥妙变得美丽,数学推理变得自然。引数学实验入大学数学教学是我们近十年的举措,本套教材嵌入的概率统计实验在实训教程中,这一部分的教与学教师可酌情安排。
本书由纪楠、袁书娟、杨亚锋编著,全书由纪楠总体策划,袁书娟、杨亚锋负责组织,具体编写责任人为: 袁书娟(第1章、第6章、第8章),崔玉环(第2章),纪楠(第3章),杨亚锋(第4章),李冬梅(第5章),刘晓红(第7章)。教材融合了河北联合大学编写团队多年的教学经验,注重直观简约,对繁琐的理论推导进行了适度的约简,对数学的理论和概念,尽可能地通过几何直观地解释其抽象和深刻的内涵,内容由浅入深,层层渐进,通俗易懂,既宜于教师因材分层讲授,也便于读者循序渐进自学。
本书得以出版,要特别感谢河北联合大学教材编委会的指导和支持以及清华大学出版社的精心设计和悉心编辑。
由于本书对概率论与数理统计内容调整幅度较大,前后呼应未必贴切,章节衔接未必自然,书中不足之处在所难免,恳请读者批评指正。
编者
2013年冬