“古典概型”教學(xué)設(shè)計
“古典概型”教學(xué)設(shè)計
一.內(nèi)容和內(nèi)容解析
本節(jié)課是高中數(shù)學(xué)3(必修)第三章概率的第二節(jié)古典概型的第一課時,是在隨機(jī)事件的概率之后,幾何概型之前,尚未學(xué)習(xí)排列組合的情況下教學(xué)的。古典概型是一種特殊的數(shù)學(xué)模型,他的引入避免了大量的重復(fù)試驗,而且得到的是概率精確值,同時古典概型
也是后面學(xué)習(xí)條件概率的基礎(chǔ),起到承前啟后的作用,所以在概率論中占有相當(dāng)重要的地位。主要內(nèi)容有:
1.基本事件的概念及特點:(1)任何兩個基本事件是互斥的;(2)任何事件(除不可能事件)都可以表示成基本事件的和。
2.古典概型的特征:(1)試驗中所有可能出現(xiàn)的基本事件只有有限個;(2)每個基本事件出現(xiàn)的可能性相等。
。常诺涓判偷母怕视嬎愎剑昧信e法計算一些隨機(jī)事件所含的基本事件的個數(shù)及事件發(fā)生的概率。
隨機(jī)事件概率的基本算法是通過大量重復(fù)試驗用頻率來估計,而其特殊的類型??古典概型的概率計算,可通過分析結(jié)果來計算。學(xué)好古典概型可以為其它概率的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),同時有利于理解概率的概念,有利于計算一些事件的概率,有利于解釋生活中的一些問題。
本節(jié)課的重點是理解古典概型的概念及利用古典概型求解隨機(jī)事件的概率。
二.目標(biāo)和目標(biāo)解析
。保ㄟ^“擲一枚質(zhì)地均勻的硬幣的試驗”和“擲一枚質(zhì)地均勻的骰子的試驗”了解基本事件的概念和特點
。玻ㄟ^實例,理解古典概型及其概率計算公式。根據(jù)本節(jié)課的內(nèi)容和學(xué)生的實際水平,通過模擬試驗讓學(xué)生理解古典概型的特征:試驗結(jié)果的有限性和每一個試驗結(jié)果出現(xiàn)的等可能性,觀察類比各個試驗,歸納總結(jié)出古典概型的概率計算公式,體現(xiàn)了化歸的重要思想。適當(dāng)?shù)卦黾訉W(xué)生合作學(xué)習(xí)交流的機(jī)會,盡量地讓學(xué)生自己舉出生活和學(xué)習(xí)中與古典概型有關(guān)的實例。使得學(xué)生在體會概率意義的同時,感受與他人合作的重要性以初步形成實事求是地科學(xué)態(tài)度和鍥而不舍的求學(xué)精神。
。常畷昧信e法計算一些隨機(jī)事件所含的基本事件數(shù)及事件發(fā)生的概率。掌握列舉法,學(xué)會運用數(shù)形結(jié)合、分類討論的思想解決概率的計算問題。
。矗畷醪綉(yīng)用概率計算公式解決簡單的古典概型問題。用有現(xiàn)實意義的實例,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索,善于發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新思想。培養(yǎng)學(xué)生掌握“理論來源于實踐,并把理論應(yīng)用于實踐”的辨證思想。
三.教學(xué)問題診斷分析
學(xué)生已有的知識結(jié)構(gòu)是,已經(jīng)學(xué)習(xí)了隨機(jī)事件的概率,通過實例,已經(jīng)了解隨機(jī)事件的不確定性和頻率的穩(wěn)定性。了解了概率的意義,了解互斥事件及有限個互斥事件概率加法公式。和老教材的區(qū)別在于,學(xué)生是在尚未學(xué)習(xí)排列組合的情況下學(xué)習(xí)概率的。
學(xué)生學(xué)習(xí)的困難在于,對古典概型的兩個特征理解不夠深刻,一看到試驗包含的基本事件是有限個就用古典概型的公式求概率,沒有驗證“每個基本事件出現(xiàn)是等可能的”這個條件;另外對基本事件的總數(shù)的計算容易產(chǎn)生重復(fù)或遺漏。
本節(jié)課的教學(xué)難點:如何判斷一個試驗是否是古典概型,分清在一個古典概型中某隨機(jī)事件包含的基本事件的個數(shù)和試驗中基本事件的總數(shù)。
在解決概率的計算上,教師鼓勵學(xué)生嘗試列表和畫出樹狀圖,讓學(xué)生感受求基本事件個數(shù)的一般方法,讓學(xué)生直觀的感受到對象的總數(shù),而且還能使學(xué)生在列舉的時候作到不重不漏,從而化解由于沒有學(xué)習(xí)排列組合而學(xué)習(xí)概率這一教學(xué)困惑。在判斷一個試驗是否是古典概型時,教師可以設(shè)置一些問題讓學(xué)生判斷,加深對兩個特點缺一不可的理解。在例3的教學(xué)中,給出由于忽略等可能的條件而導(dǎo)致的錯誤解法,引起學(xué)生的認(rèn)知沖突,有利于學(xué)生的掌握知識。
四.教學(xué)條件支持
為了有效實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),條件許可,可以借助計算機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué)。進(jìn)行例3教學(xué)時,通過模擬和分析兩種方式中每個基本事件的等可能性,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在第二種情況下每個基本事件不是等可能的。
五.教學(xué)過程設(shè)計
。ㄒ唬﹦(chuàng)設(shè)情境,引出課題
問題1:考察兩個試驗:(1)拋擲一枚質(zhì)地均勻的硬幣的試驗;(2)擲一顆質(zhì)地均勻的骰子的試驗。在這兩個試驗中,可能的結(jié)果分別有哪些?
設(shè)計意圖:通過擲硬幣與擲骰子兩個接近于生活的試驗的設(shè)計。先激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,然后引導(dǎo)學(xué)生觀察試驗,分析結(jié)果,找出共性。
師生活動:學(xué)生思考、討論,教師利用試驗給出所有可能出現(xiàn)的結(jié)果即基本事件。
問題2:基本事件有什么特點?
師生活動:教師加以引導(dǎo)與啟發(fā),利用基本事件的關(guān)系發(fā)現(xiàn)基本事件的特點。學(xué)生歸納與總結(jié),鼓勵學(xué)生用自己的語言表述,從而提高學(xué)生的表達(dá)能力與數(shù)學(xué)語言的組織能力
問題3:在擲骰子試驗中,隨機(jī)試驗“出現(xiàn)偶數(shù)點”可以由哪些基本事件組成?
設(shè)計意圖:通過舉例,進(jìn)一步加深對基本事件的理解,從而為引出古典概型的定義做好鋪墊。
問題4:例1.從字母a,b,c,d中任意取出兩個不同字母的實驗中,有那些基本事件?
設(shè)計意圖:為了引出古典概型的概念,設(shè)計了例1。將數(shù)形結(jié)合和分類討論的思想滲透到具體問題中來。由于沒有學(xué)習(xí)排列組合,因此用列舉法列舉基本事件的個數(shù),不僅能讓學(xué)生直觀的感受到對象的總數(shù),而且還能使學(xué)生在列舉的時候作到不重不漏。解決了求古典概型中基本事件總數(shù)這一難點。
師生活動:教師引導(dǎo)學(xué)生列舉時做到不重復(fù)、不遺漏。學(xué)生列舉出基本事件。教師指出畫樹狀圖是列舉法的基本方法
。ǘ┩ㄟ^設(shè)疑,引出概念
問題1:你知道擲均勻硬幣出現(xiàn)正面朝上的概率是多少?擲骰子出現(xiàn)偶數(shù)點的概率是多少?例1中出現(xiàn)字母“d”的概率又是多少?
設(shè)計意圖:學(xué)生根據(jù)已有的知識,已經(jīng)可以獨立得出概率,通過教師的步步追問,引導(dǎo)學(xué)生深層次的考慮問題,看到問題的本質(zhì),得出概率公式。讓學(xué)生帶著思考問題觀察試驗,使其有目的的去尋找答案,有效的利用課堂時間,達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。公式的推導(dǎo)是在老師的啟發(fā)引導(dǎo)下,讓學(xué)生帶著好奇心去觀察數(shù)學(xué)模型。
師生活動:學(xué)生較容易得出上述問題的概率。
教師追問:這些概率你是怎么得出的?
學(xué)生:(1)從實驗來的;(2)從可能性角度分析得到的。
對于擲骰子試驗,出現(xiàn)各個點的可能性相同,
記出現(xiàn)1點,2點,…,6點的事件分別為A1,A2,…,A6 ,記“出現(xiàn)偶數(shù)點”為B,則P(A1)=P(A2)=…=P(A6),
又P(A1)+P(A2)+…=P(A6)=P(必然事件)=1
所以:P(A1)=P(A2)=…=P(A6)=
教師追問:出現(xiàn)偶數(shù)點的概率為什么是?
師生:記“出現(xiàn)偶數(shù)點”為事件B,利用概率的加法公式有
。校ǎ拢剑校ǎ粒玻校ǎ粒矗校ǎ粒叮剑
推導(dǎo)出概率公式:
問題2:上述概率公式的推導(dǎo)過程中基本事件有什么特點?
設(shè)計意圖:培養(yǎng)運用從具體到抽象、從特殊到一般的辯證唯物主義觀點分析問題的能力,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的化歸思想。啟發(fā)誘導(dǎo)的同時,訓(xùn)練了學(xué)生觀察和概括歸納的能力。通過問題的解決引出古典概型的概念。
師生活動:教師引導(dǎo)學(xué)生找出共性。具有下列兩個特點的概率模型才能運用上述公式,我們稱為古典概率模型,簡稱古典概型。
。1)試驗中所有可能出現(xiàn)的基本事件只有有限個;(有限性)
。2)每個基本事件出現(xiàn)的可能性相等。(等可能性)
問題3:(1)向一個圓面內(nèi)隨機(jī)地投射一個點,如果該點落在圓內(nèi)任意一點都是等可能的,你認(rèn)為這是古典概型嗎?為什么?
。ǎ玻┠惩瑢W(xué)隨機(jī)地向一靶心進(jìn)行射擊,這一試驗的結(jié)果只有有限個:命中10環(huán)、命中9環(huán)……命中5環(huán)和不中環(huán)。你認(rèn)為這是古典概型嗎?為什么?
設(shè)計意圖:兩個問題的設(shè)計是為了讓學(xué)生更加準(zhǔn)確的把握古典概型的兩個特點。突破了如何判斷一個試驗是否是古典概型這一教學(xué)難點。
師生活動:學(xué)生互相交流,回答補(bǔ)充,教師歸納。(1)不是古典概型,因為試驗的所有可能結(jié)果是圓面內(nèi)所有的點,試驗的所有可能結(jié)果數(shù)是無限的;(2)不是古典概型,因為試驗的所有可能結(jié)果只有7個,而命中10環(huán)、命中9環(huán)……命中5環(huán)和不中環(huán)的出現(xiàn)不是等可能的,即不滿足古典概型的第二個條件。
(三)例題分析,加深理解
問題1:例2.單選題是標(biāo)準(zhǔn)化考試中常用的題型,一般是從A、B、C、D四個選項中選擇一個正確答案。如果考生掌握了考察內(nèi)容,他可以選擇唯一正確的答案。假設(shè)考生不會做,他隨機(jī)的選擇一個答案,問他答對的概率是多少?
設(shè)計意圖:這節(jié)課的難點就是古典概型的判斷,對例2 的分析是突破難點的契機(jī),引導(dǎo)學(xué)生分析例2是否滿足古典概型的兩個基本特征有限性與等可能性,由此掌握求此類題目的方法,讓學(xué)生進(jìn)一步理解古典概型的概率計算公式,體驗概率與實際生活是息息相關(guān)的。
師生活動:教師引導(dǎo)學(xué)生思考是否滿足古典概型的特征?學(xué)生思考、討論、交流,說出看法,教師對學(xué)生的回答進(jìn)行歸納與總結(jié)。
解決這個問題的關(guān)鍵,即討論這個問題什么情況下可以看成古典概型。如果考生掌握或者掌握了部分考察內(nèi)容,這都不滿足古典概型的第2個條件——等可能性,因此,只有在假定考生不會做,隨機(jī)地選擇了一個答案的情況下,才可以化為古典概型。
學(xué)生根據(jù)已學(xué)知識回答:
問題2:在標(biāo)準(zhǔn)化的考試中既有單選題又有多選題,多選題是從A、B、C、D四個選項中選擇所有正確答案,同學(xué)們有一種感覺,如果不知道正確答案多選題更難猜對,這是為什么?
設(shè)計意圖:上述問題的設(shè)計,讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)模型的生活化,能用所學(xué)知識解決新問題是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的主旨。當(dāng)學(xué)生用自己的知識解決問題后,會有極大的成就感,提高了學(xué)習(xí)興趣,體驗了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的真諦。
師生活動:教師引導(dǎo)學(xué)生列舉15種可能出現(xiàn)的答案,判斷是否滿足古典概型的特征,利用概率公式求值。
問題3:例3. 同時擲兩個骰子,計算:
。1)一共有多少種不同的結(jié)果?
。2)其中向上的點數(shù)之和是5的結(jié)果有多少種?
。3)向上的點數(shù)之和是5的概率是多少?
設(shè)計意圖:這節(jié)課是在沒有學(xué)習(xí)排列組合的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)如何求概率,所以在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)古典概型的特征,用列舉法解決概率問題。深化鞏固對古典概型及其概率計算公式的理解,和用列舉法來計算一些隨機(jī)事件所含基本事件的個數(shù)及事件發(fā)生的概率。培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)形結(jié)合的思想,提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力,增強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)思維情趣,形成學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識的積極態(tài)度。
通過觀察對比,發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)果不同的根本原因是——研究的問題是否滿足古典概型,從而再次突出了古典概型這一教學(xué)重點,體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位,逐漸養(yǎng)成自主探究能力。
師生活動:
。ǎ保┙處熃o出問題,學(xué)生思考求解。
。ǎ玻┙處煂W(xué)生的結(jié)果匯總展示,學(xué)生給出的答案可能會有兩種,然后引導(dǎo)學(xué)生分析原因,尋找解答中存在的問題。其中這兩種答案分別對應(yīng)了解題中的兩種處理方法:把骰子標(biāo)號進(jìn)行解題和不標(biāo)號進(jìn)行解題,可以提示學(xué)生先把這兩種方法下的基本事件全部列出來,然后驗證是否為古典概型。
。ǎ常⿲W(xué)生思考、討論,列出兩種方法下的基本事件,發(fā)現(xiàn)基本事件的總數(shù)不相等。
。ǎ矗┙處熗ㄟ^模擬和分析兩種方式中每個基本事件的等可能性,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在第二種情況下每個基本事件不是等可能的,不是古典概型,因此不能用古典概型計算公式。
。ǎ担⿴熒餐偨Y(jié)解題步驟:
、 列舉基本事件(驗證基本事件是否有限,所有基本事件出現(xiàn)是否等可能);
、 列舉目標(biāo)事件所包含的基本事件;
、 利用公式進(jìn)行計算。
問題4:把例3和例1作比較,你能找出它們的聯(lián)系和區(qū)別嗎?
設(shè)計意圖:通過比較,培養(yǎng)學(xué)生從不同的角度觀察問題的能力,辯證地看待問題,加深對古典概型的理解。
師生活動:學(xué)生觀察、比較、交流,教師總結(jié):
例3中列舉基本事件時考試是有序的、數(shù)字可以重復(fù)出現(xiàn)的,而例1是無序的、字母不可能重復(fù)出現(xiàn)的。例1也可以從有序的角度考慮:如我們也可以把所有的基本事件列為:(a,b),(a,c),(a,d),(b,a),(b,c),(b,d),(c,a),(c,b),(c,d),(d,a),(d,b),(d,c)
(四)循序漸進(jìn),例題延伸
問題1:假設(shè)儲蓄卡的密碼由4個數(shù)字組成,每個數(shù)字可以是0,1,2…,9十個數(shù)字中的任意一個。假設(shè)一個人完全忘記了密碼,問他到自動提款機(jī)上隨機(jī)式一次密碼就能取到錢的概率是多少?
設(shè)計意圖:選用具有現(xiàn)實意義的例題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)其運用數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力。
師生活動:教師要引導(dǎo)學(xué)生注意題目的前提是“完全忘記了自己的儲蓄卡密碼”,在這種前提下才是古典概型問題,才能用古典概型公式解決問題。
學(xué)生思考、討論、交流,在教師的指導(dǎo)下各自解題。
教師對學(xué)生的結(jié)果進(jìn)行評價和完善,同時讓學(xué)生理解為什么自動取款機(jī)不能無限制地讓用戶試密碼,用身份證上的號碼作密碼不安全等現(xiàn)象。
問題2:某種飲料每箱裝6聽,如果其中有2聽不合格,問質(zhì)檢人員隨機(jī)抽出2聽,檢測出不合格產(chǎn)品的概率有多大?
設(shè)計意圖:激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生解題能力。
師生活動:學(xué)生獨立練習(xí),必要時可以討論。教師個別指導(dǎo)。題目中關(guān)鍵是基本事件的表示方法,教師可給出相應(yīng)的引導(dǎo)與提示。
。ㄎ澹┳兪骄毩(xí),鞏固提高
問題1:一次投擲兩顆骰子,求出現(xiàn)的點數(shù)之和為奇數(shù)的概率。
設(shè)計意圖:為了體現(xiàn)了知識的遞近與螺旋式上升。在教材安排練習(xí)的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一題多解的變式練習(xí),有三種解法,體現(xiàn)了數(shù)學(xué)的多變性和靈活性。更為重要的是萬變不離其中,只有掌握了古典概型的特征,才能體會這道題的意境。
師生活動:教師引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度解決問題。
學(xué)生用列舉法給出解法1:設(shè)A表示“出現(xiàn)點數(shù)之和為奇數(shù)”,用(i,j)記“第一顆骰子出現(xiàn)i點,第二顆骰子出現(xiàn)j點”,i= 1,2,3,4,5,6。顯然出現(xiàn)的36個基本事件組成等概樣本空間,其中A包含的基本事件個數(shù)為18個,故
教師給出解法2:若把一次試驗的所有可能結(jié)果取為:(奇,奇),(奇,偶),(偶,奇),(偶,偶),則它們也組成等概樣本空間;臼录倲(shù)為4,A包含的基本事件個數(shù) 為2。
學(xué)生找出解法3:若把一次試驗的所有可能結(jié)果取為:{點數(shù)和為奇數(shù)},{點數(shù)和為偶數(shù)},也組成等概樣本空間,基本事件總數(shù)為2,A所含基本事件數(shù)為1。
(六)總結(jié)概括,自我評價
問題1:這節(jié)課你有什么收獲?學(xué)到了哪些知識和方法?
設(shè)計意圖:使學(xué)生對本節(jié)課的知識有一個系統(tǒng)全面的認(rèn)識,并把學(xué)過的相關(guān)知識有機(jī)地串聯(lián)起來,便于記憶和應(yīng)用,也進(jìn)一步升華了這節(jié)課所要表達(dá)的本質(zhì)思想,讓學(xué)生的認(rèn)知更上一層。
師生活動:學(xué)生小結(jié)歸納,不足的地方老師補(bǔ)充說明。
1.我們將具有
。1)試驗中所有可能出現(xiàn)的基本事件只有有限個;(有限性)
。2)每個基本事件出現(xiàn)的可能性相等。(等可能性)
這樣兩個特點的概率模型稱為古典概率概型,簡稱古典概型。
2.古典概型計算任何事件的概率計算公式。
3.求某個隨機(jī)事件A包含的基本事件的個數(shù)和實驗中基本事件的總數(shù)的常用方法是列舉法(畫樹狀圖和列表),應(yīng)做到不重不漏。
六.目標(biāo)檢測設(shè)計
第1題:在夏令營的7名成員中,有3名同學(xué)已去過北京。從這7名同學(xué)中任選2名同學(xué),選出的這2名同學(xué)恰是已去過北京的概率是多少?
設(shè)計意圖:首先判斷是否古典概型,然后用列舉法列出基本事件的總數(shù)及隨機(jī)事件所含基本事件的個數(shù),利用公式計算概率。
第2題:下面有三個游戲規(guī)則,袋子中分別裝有球,從袋中無放回地取球,分別計算甲獲勝的概率,哪個游戲是公平的?
游戲1
游戲2
游戲3
1個紅球和1個白球
。矀紅球和2個白球
3個紅球和1個白球
。眰球
。眰球,再取1個球
。眰球,再取1個球
取出的球是紅球→甲勝
取出的兩個球同色→甲勝
取出的兩個球同色→甲勝
取出的球是白球→乙勝
取出的兩個球不同色→乙勝
取出的兩個球不同色→乙勝
設(shè)計意圖:通過這些學(xué)生熟悉的、有趣的隨機(jī)環(huán)境,比較容易使學(xué)生把學(xué)的新知識與自己原有的經(jīng)驗和直覺聯(lián)系起來。
第3題:某城市的電話號碼是8位數(shù),如果從電話號碼中任指一個電話號碼,求:
。ǎ保 頭兩位數(shù)碼都是8的概率;
。ǎ玻 頭兩位數(shù)碼至少有一個不超過8的概率;
。ǎ常 頭兩位數(shù)碼不相同的概率。
設(shè)計意圖:從實際問題出發(fā),結(jié)合古典概型和概率的性質(zhì),先計算事件的對立事件發(fā)生的概率,加強(qiáng)前后知識的聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生的對知識的綜合運用能力。
七.教學(xué)設(shè)計說明:
。保鶕(jù)本節(jié)課的特點,采用引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)和歸納概括相結(jié)合的教學(xué)方法,通過提出問題、思考問題、解決問題等教學(xué)過程,觀察對比、概括歸納古典概型的概念及其概率公式,再通過具體問題的提出和解決,來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生的主體能動性,讓每一個學(xué)生充分地參與到學(xué)習(xí)活動中來。
2.學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的問題情景中,通過觀察、類比、思考、探究、概括、歸納和動手嘗試相結(jié)合,體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位,培養(yǎng)了學(xué)生由具體到抽象,由特殊到一般的數(shù)學(xué)思維能力,形成了實事求是的科學(xué)態(tài)度,增強(qiáng)了鍥而不舍的求學(xué)精神。
。常詥栴}為紐帶,化結(jié)果為過程的教學(xué)理念始終貫穿了整個教學(xué)過程,因為我們不僅希望學(xué)生掌握知識,更希望學(xué)生掌握分析知識、選擇知識、更新知識的能力。簡單的說智慧比知識更重要,知識是啟發(fā)智慧的手段,過程是結(jié)果的動態(tài)延伸,教學(xué)中能夠把結(jié)果變成過程,才能把知識變成智慧!
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