《概率论》课程教学大纲
一、课程信息及课程简介
(一)课程信息
英文课程 名称 | Probability Theory | 总学时 | 40 | 学分 | 2.5 |
课程 编码 | 0701220007 | 理论 学分数 | 3 | 实验 学分数 | 0 |
适用 专业 | 信息与计算科学 | 先修课程 | 数学分析,高等代数 |
课程 类别 | □公共基础 □专业基础 R专业(R必修 □限选 □任选) □实践环节 |
(二)课程简介
概率论是研究随机现象并找出其统计规律的一门学科,是广泛应用于社会、经济、工程等各个领域的定量和定性分析的科学体系。现实世界中随机因素无处不在,该门课程和各个专业学科的结合越来越密切,通过本课程的学习,不仅能培养学生用数学理论解决实际问题的意识和初步能力,而且为后续课程打下一定的学习基础。
二、课程目标
(一)具体目标
通过学习本课程,学习者应:
课程目标1: 掌握概率论的基本概念,熟悉概率论中的计算方法,获得熟练的演算技能和初步应用的能力。
课程目标2: 提高逻辑推理能力,抽象概括能力和创新能力,具有建立数学模型的能力以及综合运用数学知识去分析和解决问题的能力。
课程目标3: 发展自主学习能力,形成良好的学习习惯,树立善于思考、敢于质疑、严谨求实的科学精神。
(二)课程目标与毕业要求的关系
课程目标 | 支撑的毕业要求 |
课程目标1 | 要求1. 专业知识: 具有扎实的数学基础,掌握科学计算与计算机技术的基础知识和基本方法,并具备分析实际问题和处理数据的能力。 |
课程目标1 | 要求2. 问题分析: 能够将数学和计算机语言的基础知识和基本方法应用到各个相关领域,特别是复杂数据工程的分析、建模和算法设计。 |
课程目标1 | 要求5. 现代工具: 能够针对实际问题,使用恰当的技术和专业软件,设计和开发新技术或新方案,并将新技术用于预测和模拟。 |
课程目标2 |
课程目标3 |
三、课程教学内容对课程目标的支撑
(一)理论教学安排
章节或知识模块 | 教学内容 | 支撑课程目标 及基本要求 | 学时 分配 | 教学方法与 学生任务 |
第一章 随机事件及其概率 |
1.随机事件及其运算 2.概率的定义及其确定方法 3.概率的性质 4.条件概率 5.独立性 | 支撑课程目标1、2、3
基本要求: 1.了解随机事件、频率的概念、概率的统计定义; 2.理解样本空间和样本点的概念; 3.掌握随机事件的运算法则; 4.掌握概率的古典定义,并能计算基本的古典概型问题; 5.掌握概率的几何定义,并能计算基本的几何概型问题; 6.了解概率的公里化体系的知识; 7.理解并掌握概率的基本性质,并能正确地运用概率的基本性质解决实际问题; 8.理解条件概率的含义,掌握条件概率的计算公式; 9.能利用乘法公式和事件的独立性计算积(交)事件的概率; 10.能利用全概率公式和贝叶斯公式计算有关的概率问题;11.理解n重独立试验及n重贝努里(Bernoulli)试验的含义,并会利用二项概率公式计算在n重贝努里试验中,事件A恰好出现k次的概率。 | 10 | 教学方法:讲授法+练习法+讨论+网络课程线上视频自主学习 学生任务: 1、作业: 事件的表示,古典概型和几何概型的计算,常用概率公式的运用,全概率公式的应用,贝叶斯公式的应用。 2、自学: 总结各种概率计算方法等。 3、讨论: 讨论古典概型、几何概型是否符合公理化定义。 |
第二章 随机变量及其分布 | 1.随机变量及其分布 2.随机变量的数学期望 3.随机变量的方差与标准差 4.常用离散分布 5.常用连续分布 6.随机变量函数的分布
| 支撑课程目标1、2、3
基本要求: 1.理解随机变量的概念; 2.掌握离散型随机变量和连续型随机变量的描述方法; 3.理解分布列与概率密度的概念及其性质; 4.理解分布函数的概念及性质; 5.会应用概率分布计算有关事件的概率; 6.掌握二项分布、泊松分布、均匀分布、正态分布、指数分布、伽玛分布的概率分布、数学期望和方差; 7.利用切比晓夫不等式估计有关事件的概率; 8.会求随机变量的简单函数的分布;9.求给定分布的其他数字特征。
| 14 | 教学方法:讲授法+练习法+讨论+网络课程线上视频自主学习 学生任务: 1、作业: 离散型随机变量分布律,连续型随机变量概率密度,分布函数的计算,区间概率的计算,常见分布的概率计算,随机变量函数的分布及概率计算、会求期望和方差。 2、自学: 总结各种概率分布的相互关联。 3、讨论: 讨论切比晓夫不等式成立的条件。 |
第三章 多维随机变量及其分布 | 1.多维随机变量及其联合分布 2.边际分布与随机变量的独立性 3.多维随机变量的函数的分布 4.多维随机变量的特征数 5.条件分布与条件期望
| 支撑课程目标1、2、3
基本要求: 1.了解多维随机变量的概念; 2.了解二维随机变量的分布函数及其性质,了解二维离散型随机变量的分布列及其性质。了解二维连续型随机变量的概率密度及其性质,并会用它们计算有关事件的概率; 3.掌握二维随机变量的边缘分布与联合分布的关系,并会计算边缘分布; 4.了解条件分布的概念,掌握离散型随机向量的条件分布律及连续型随机向量的条件分布函数和条件密度函数的计算公式,并会由之进行计算; 5.多维均匀分布和二维正态分布;6.理解随机变量独立性的概念,掌握应用随机变量的独立性进行概率计算;7.会求两个独立随机变量的简单函数的分布; 8.掌握由卷积公式求连续的独立随机变量和的分布; 9.掌握由变量变换法求连续随机向量的联合密度函数; 10.掌握协方差和相关系数的计算公式; 11.掌握随机变量的条件数学期望的计算; 12.会运用重数学期望公式计算随机变量的数学期望。 | 10 | 教学方法:讲授法+练习法+讨论+网络课程线上视频自主学习 学生任务: 1、作业: 二维分布律,二维概率密度,及二维随机变量区域概率的计算,二维分布函数的计算,边际分布的计算,随机变量的独立性判断,二维随机变量函数的分布计算,会求各类数字特征。 2、自学: 总结各种概率分布的相互关联,自学正态分布的判别方法。 3、讨论: 讨论三个函数的卷积含义。
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第四章 大数定律及中心极限定理 | 1. 随机变量序列的几种收敛性 2. 特征函数 3. 大数定律 4. 中心极限定理 | 支撑课程目标1、2、3
基本要求: 掌握随机变量的特征函数的性质 及其应用; 2.掌握常用分布的特征函数; 3. 掌握依概率收敛的概念及大数定律,能证明给定的随机变量序列服从大数定理; 4.掌握林德伯格一列维中心极限定理(独立同分布的中心极限定理)和德莫佛一拉普拉斯定理(二项分布以正态分布为极限分布)及一般的独立不同分布中心极限定理,并会用相关定理近似计算有关事件的概率。
| 6 | 教学方法:讲授法+练习法+讨论+网络课程线上视频自主学习 学生任务: 1、作业: 会求常见分布的特征函数、掌握两种收敛性的概念、会用中心极限定理计算概率。 2、自学: 自学各种收敛性的相互关联,自学如何判别一个给定的函数是否是特征函数。
3、讨论: 讨论中心极限定理成立的条件和计算过程。 |
四、考核方式及成绩评定
(一)考核方式
本课程按能利用各类数学方法解决实际工程问题的毕业要求达成的需要,采用过程考核和期末考核相结合的方式组织课程考核。
(二)成绩评定
1.总成绩评定
总成绩 = 过程考核成绩*50% + 期末考核成绩*50%
2.过程考核成绩评定
过程考核成绩(100%)= 考核方式A(30%)+ 考核方式B(30%)+ 考核方式C(40%)
成绩评定方式:
(1)考核方式A:课堂表现:通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况,来评价学生相关的能力。
(2)考核方式B:平时作业:围绕课程的学习目标进行作业的设计,考核学生对于概念的理解情况,以及学生对于知识点的掌握、应用情况。
(3)考核方式C:阶段性测验:阶段性测验由任课教师在学期中期组织一次测验,考察学生对已学知识的掌握情况。
3.期末考核成绩评定
(1)期末考核范围:涉及本大纲三、(一)中所列教学内容;
(2)期末考核方式:闭卷考试;
(三)课程目标达成的考核评价方式
课程目标 | 考核评价方式 |
过程考核 | 期末考核 |
课堂表现 | 平时作业 | 阶段性测验 |
课程目标1 |
| √ |
| √ |
课程目标2 |
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| √ | √ |
课程目标3 | √ |
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(四)课程目标达成的考核评价标准
课程目标 | 考核评价标准 |
高于预期 | 达到预期 | 低于预期 |
优秀 | 良好 | 合格 | 不合格 |
课程目标1 | 平时作业:对概念和知识点理解完全正确,解题过程书写工整,无错。 | 平时作业:对概念和知识点理解基本正确,解题过程基本无错。 | 平时作业:对概念和知识点理解有一些错误,解题过程有一些错误。 | 平时作业:对概念和知识点理解错误较多,解题过程有大量错误。 |
期末考核:对基本概念、相关理论的理解与应用完全正确或比较正确,基本无误,卷面成绩达到优秀。 | 期末考核:对基本概念、相关理论的理解与应用较为正确,错误较少,卷面成绩达到良好。 | 期末考核:对基本概念、 相关理论的理解与应用存在较多问题,有一些错误,卷面成绩合格。 | 期末考核:对基本概念、 相关理论的理解与应用存在大量错误,卷面成绩不合格。 |
课程目标2 | 阶段性测验:对概念、理论和研究方法的理解和运用完全正确。 | 阶段性测验:对概念、理论和研究方法的理解和运用基本正确。 | 阶段性测验:对概念、理论和研究方法的理解和运用有一些错误。 | 阶段性测验:对概念、理论和研究方法的理解和运用有大量错误。 |
期末考核:对问题进行分析、建模和研究的过程完全正确或比较正确,基本无误,卷面成绩达到优秀。 | 期末考核:对问题进行分析、建模和研究的过程比较正确,错误较少,卷面成绩达到良好。 | 期末考核:对问题进行分析、 建模和研究的过程存在较多问题,有一些错误,卷面成绩合格。 | 期末考核:对问题进行分析、 建模和研究的过程存在大量错误,卷面成绩不合格。 |
课程目标3 | 课堂表现:能按时出勤,能认真完成教师布置的各项学习任务,课外自主学习积极认真。 | 课堂表现:能按时出勤,能认真完成教师布置的大部分学习任务,学习态度比较积极认真。 | 课堂表现:能基本按时出勤,能完成教师布置的大部分学习任务,学习态度一般。 | 课堂表现:存在较多旷课情况,不能完成教师布置的大部分学习任务,学习态度敷衍消极。 |
五、课程反馈
学生可在学习过程以及学习结束后,根据课程的学习情况及时从任课教师处获得学习反馈,以便改进学习。任课教师主动进行过程反馈,在过程中根据学生学习情况,调整优化教学内容和方法,使学生达成课程目标。
六、课程评价与改进
课程考核结束后,任课教师应遵循学院教学工作委员会通过的课程达成评价机制和评价方法,对本课程的课程目标达成进行评价,出具课程达成评价报告,并报学院教学督导委员会审核。教师根据评价结果,撰写授课总结和改进计划,完善课程目标及考核方式,改进教学方法,优化教学内容,以便更好地支撑毕业要求的达成。
七、教材及参考书目
数字化资源:
1.长春理工大学概率论与数理统计精品课程 http://jpk.cust.edu.cn/gllysltj/ArticleShow.asp?ArticleID=2057。
2.南京航空航天大学应用统计学精品课程 http://gc.nuaa.edu.cn/statistics/yytj/index2.htm 。
3.中国科技大学精品课程https://www.bb.ustc.edu.cn/webapps/blackboard/content/listContent.jsp?course_id=_165_1&content_id=_6922_1&mode=reset。
教材:
[1]茆诗松等.概率论与数理统计教程(第3版).高等教育出版社,2019.
参考书目:
[1]盛骤等.概率论与数理统计.高等教育出版社,2018.
[2]同济大学数学系. 概率论与数理统计.人民邮电出版社,2017.
制订人: 顾培培 (修订日期:2023年7月)
审订人: 林洪伟、李德浩 (审订日期:2023年7月)