信息技术应用 μ，σ对正态分布的影响板书设计及设计说明

普通高中课程标准实验教科书

数学﹙选修2-3﹚一、教学目标

一、知识与技能

1、结合正态曲线，加深对正态密度函数的理解；

《正态分布》

2、通过正态分布的图形特征，归纳正态曲线的性质．

二、过程与方法

讲授法与引导发现法．通过教师先讲，师生再共同探究的方式，让学生深刻理解相关概念，领会数形结合的数学思想方法

，体会数学知识的形成．

三、情感态度与价值观

通过教学中一系列的探究过程使学生体验发现的快乐，形成积极的情感，培养学生的进取意识和科学精神．

二、教学重点与难点

重点：正态分布曲线的特点及其所表示的意义；

难点：了解在实际中什么样的随机变量服从正态分布，并掌握正态分布曲线所表示的意义．

三、教学方法

讲授法与引导发现法

四、教具准备

黑板，多媒体，高尔顿试验板

五、教学过程设计

教学教

学

内

容

环节

学生上台演示高尔顿板试验．

创设情境，为导入新知做准备．

让学生演示试验，能提高学生的学习积极性，提高学习数学的兴趣．让学生体验“正态分布曲线“的生成和发现历程．

师

生

互

动

设

计

意

图

创设情境

学生感悟体验，对试验的结果进行定向思考．

学生经过观察小球在槽中的堆积形状发现：下落的小球在槽中的分布是有规律的．

1．用频率分布直方图从频率角度研究小球的分布规律．

引导学生思考回顾，教师通过课件演示作图过程．

通过把与新内容有关的旧知识抽出来作为新知识的“生长点”，为引入新知搭桥

⑴

将球槽编号，算出各个球槽内的小球个数，作出频率分布表．

⑵

以球槽的编号为横坐标，以小球落入各个球槽内的频率与组距的比值为纵坐标，画出频率分布直方图。

在这里引导学生回忆得到，此处的纵坐标为频率除以组距．

教师提出问题：这里每个长方形的面积的含义是什么？

学生经过回忆，易得：长方形面积代表相铺路，形成正迁移．

通过这里的思考回忆，加深对频率分布直方图的理解．

建构概念

连接各个长方形上端的中点得到频率

分布折线图．

应区间内数据的频率．

教学环节

教

学

内

容

师

生

互

动

分析表达式特点：解析式中前有一个系数12设

计

意

图

（3）随着试验次数增多，折线图就越来越接近于一条光滑的曲线．

与旧教材不同的是，该处在学生从形的角度直观认识了正，后面是一个以e为底数的指数形式，(x)2幂指数为22，解[来

源学科网]

析式中含两个常数和态曲线之后才给出曲线对应的表达式，这样处理能更直观，学生更易理解正态曲线的来源．

[来源:Z&xx&k.Com]e，还含有两个参数和，分别指总体随机变量的平均数和标准差，可用样本平均数和标准差去估计．

[来源:Zxxk.Com]

建构从描述曲线形状的角度自然引入了正态密度函数的表达式：

概,x念

[来源:学§科12ex222,x,

2.继续探究：当我们去掉高尔顿板试验最下边的球槽，并沿其底部建立一个水平坐标轴，其刻度单位为球槽的宽度，用X表示落下的小球第一次与高尔顿板底部接触时的坐标．

提出问题：图中阴影部分面积有什么意义？

引导学生得到：此时小球与底部接触时的坐标X是一个连续型随机变量．

启发学生回忆：频率分布直方图中面积对应频率，不难理解，图中阴影部分的面积，就可以看成多个矩形面积的和，也就是X落在区间(a,b]的频率；再结合

这个步骤实现了由离散型随机变量到连续型随机变量的过渡．

通过设疑，引起学生对问题的深入思考，加深对定积分几何意义的理解．

直接问X落在区间(a,b]上的概率，学生不容易反应过来，改为问面积的意义后，便于学生理解该问题．

y O

abx

定积分的意义,阴影部分面积就是正态密度函数在该区间上的积分§网Z§X§X§K]

教

学

内

容

值，这样，概率与积分间就建立了一个等量关系．

教学环师

生

互

动

设

计

意

图

节[来源:学§科

§网Z§X§X§K]

在前面分析的基础上，引出正态教师在前面分析的基础上引出正态分布的概念，并说明记法。

以旧引新，虽概念较抽象，但这样处理学生不会觉得太突建构概念

分布概念：

一般地，如果对于任何实数a＜b，随机变量X满足：

Pa＜Xbba,xdx，则称X的分布为正态分布，常记作引导学生分析得，兀，易于接受新知X所落区间的端点能识．同时培养学生把否取值，均不影响X落在该区间内的概率．

前后知识联系起来进行思维的习惯．

N,2如果随机变量X服从正态．分布，则记作X~N,2．

请学生结合高尔顿板试验讨论提

学生通过讨论，教师引导学生得出问题的结果：

1．它是随机的．

“什么样的随机变量服从（或近似服从）正态分布？”是本节课的难点，采用设置问题串的方式，将复杂的问题分解成几个容易解决的问题，能有效突破难点．同时采用小组讨论的形式，加强学生的合作意识，同时培养他们的辩证观．

通过举例，让学生体会到生活中处处有正态分布，感受到数学的实际应用．

出的问题，并尝试归纳服从或近似服从正态分布的随机变量所具有的特列举实例

征：

1．小球落下的位置是随机的吗？

2．竖直落下．受众多次2．若没有上部的小木块，小球会落在哪里？是什么影响了小球落下的位置？

3．前一个小球对下一个小球落下的位置有影响吗？哪个小球对结果的影响大？

碰撞的影响．

3．互不相干、不分主次．

4．不能，具有偶然性．

然后归纳出特征：一个随机变量如果是众多的、互不相干的、不分主次的偶然因素作用4．你能事先确定某个小球下落时之和，它就服从或近似会与哪些小木块发生碰撞吗？

服从正态分布．

教师列举实例分析，帮助学生更加透彻

的理解．

引导学生结合三幅图像及高尔顿引导学生联系三幅图像，结合高尔顿板试验思考以下问题：

该环节借助计算机模拟及高尔顿板试验试验结果呈现了教学中难以呈现的课程内容，能很好地锻炼学生观察归纳的能力，体现了归纳分类、深入探究

板试验，根据问题归纳正态曲线的性质：

(1)曲线在x轴的上方，与x轴不相交；

(1)曲线在坐标平面的(2)曲线是单峰的，图像关于直线什么位置？曲线为什么与x轴不相交？

x对称；

(3)曲线在x处达峰值12；

(2)曲线有没有对称轴？

(3) 曲线有没有最高点？坐标是？

(4)曲线与x轴围成的面积是多少？

化难为易、数形结合的思想．

(4)曲线与x轴之间的面积为1；

教教

学

内

容

学师

生

互

动

设

计

意

图

环节

学生通过观察并结合教师通过计算机绘出两组图像（动画），让学生观察：

第一组：固定的值，取三个不同的数；

第二组：固定的值，取三个不同的数；

针对解析式中含深入探究

参数与的意义可有两个参数，学生较得：当一定时，曲线随的变化而沿x平移；当一定时，影响了曲线的形状．即：越小，则曲线越瘦高，表示总体分布越集中；难独立分析参数对曲线的影响，这里通过固定一个参数，讨论另一个参数对图象的影响，这样的处理大大降低了难度，并能则曲线越矮胖，很好地突出重点．

越大，表示总体分布越分散．

例1、下列函数是正态密度函数的

是（

B

）

A.f(x)12e(x)222,,(0)

学生通过观察解析

设计这一题主要为了加强学生对正态密度函数的理解．

都是实数

式的结构特征可知只有x222B.f(x)e2

(x1)24B选项符合正态密度函数解析式的特点．

1C.f(x)e22自

D.f(x)1e2

x22

我

例2、把一条正态曲线a沿横轴向右平移2个单位,得到一条新的曲线

学生易分析知：正态曲线a经过平移仍是正态曲线，峰值不变。

通过该例的设置，深化学生对正态曲线的特点及正态分布密度函数表达式中尝

b．下列说法中不正确的是(

D

)

试

A. 曲线b仍然是正态曲线．

B. 曲线a和曲线b的最高点的纵坐而曲线的左右平移与标相同．

C. 以曲线b为概率密度曲线的总体的均值比以曲线a为概率密度曲线的总体的均值大2．

D. 以曲线b为概率密度曲线的总体的方差比以曲线a为概率密度曲线的总体的方差大2．

即均值有关．故D选参数与的理解．

项的说法不正确．

教

学

内

容

师

生

互

动

设

计

意

图

教学环节

某校某次数学考试的成绩X服自

例3 、学生通过观察图通过一个贴近生活的实例，让学生体会到数学在实际问题

我

尝

从正态分布，其密度函数曲线如下图：

像，可知对称轴60，根据峰值可知182y 中的应用，培养学生8，代入正态曲线表应用所学知识解决问达式可得：

O

20

40

60

80100

x ,x

182ex602128题的能力，激发学习热情．体现了数形结合的思想．

①

写出X的正态密度函数；

第二问根据图像利

试

②

若参加考试的共1200人（满分100分），你能估计及格人数吗？

用对称性知及格人数占总参考人数一半．

（为了

通过一组判断题，进一步加深学生对正态分布的认识．

⒈判断正误：

①

学生结合正态曲线特点可知．

②

由正态分布记法知标准差为2．

③

学生结合概率的几何意义可知．

④

结合正态曲线的对④

若X~N(32)，

称性可得到结果．

①

正态密度曲线y,(x)关于直线x0对称．

（×）

②

正态总体N(34)的标准差为更好地突出本节课重点，

引

导

运

用

4．

（×）

③

正态分布随机变量等于一个特定实数的概率为0．

（√）

1则P(X3)

．

（×）

3教师引导学生从知识内容和思想方法两方同时更通过小结使学生1.

知识归纳：

正态密度曲线→正态分布的意义

面进行课堂小结．

最后教师说明:正对本节课的知识结构态分布广泛存在于自然有一个清晰的认识,现象、生产和生活实际同时使学生自己内化之中,我们研究它主要知识，查漏补缺,使学还是希望它能服务于我生在认识上达到一个们的生活,那么它在实新的高度．

际中究竟有着怎样的妙用呢?我们下节课继续学习! 好地突破难点，考虑到本课堂小↓

↓

正态密度曲线特点

正态分布的实例

↓

参数对正态曲线的影响

结

2. 思想方法：

数形结合思想

节课的课堂容量及学生的认知情况，我将3原则放在了第二课时．）

六、课后作业

1. （必做题）设随机变量X服从正态分布N(29)，若P(Xc1)P(Xc1),求c的值并写出其正态密度函数解析式．

2.（必做题）以学习小组（4人）为单位，搜集某项数据资料（如某年级学生的身高、体重等）．仿照课本的方法，研究该数据是否服从（或近似服从）正态分布？如果是，请估计参数的值．

3.（选做题）在高尔顿板试验中，为什么落在中间球槽的小球最多？

七、板书设计

正态分布

一、

正态密度函数 ,(x)12e(x)222正态曲线的特点：

(1)曲线在x轴上方，与x轴不相交；

(2)曲线是单峰的，关于直线x对称；

,x(,)

二、

正态分布

(3)曲线在x处达到峰值12；

若对任何实数ab，随机变量X满足

(4)曲线与x轴之间的面积为1；

P(aXb)a(x)dx

,b(5)当一定时，曲线随着的变化而

沿x轴平移；

(6)当一定时，曲线的形状由确定．

越小，曲线越“瘦高”，

表示总体分布越集中；越大，曲线越“矮胖”，

表示总体分布越分散．

则称X的分布为正态分布．常记作N(2)．若随机变量X服从正态分布，则记为X~N()．

2

八、教学后记

通过对本堂课的钻研和设计，我谈两点体会：

1．数学知识间存在着内在的本质联系，本设计充分注意了新旧知识间的内在联系，这样有助于学生理解记忆前后所学知识，并将其融会贯通，从而更好地加以运用．

2．“数学是思维的体操”，要提高学生的数学思维能力，需要通过学生自身动口、动手、动脑，以及教师的正确引导．因此，在课堂设计中，我把试验交给学生做，让他们感悟函数模型的生成，并时刻注重引导和调动学生的主观能动性，创造条件给足时间让学生“讲、演、练”

，充分而有效的发挥学生的主体作用，让学生在课堂上享有相当的主动权，拥有积极思考和参与教学活动的时间和空间，让学生在相互讨论和启发中活动，在活动中学习，在活动中思维，在活动发展，教师应是活动的引导者，组织者，参与者！