CN109036001A - 一种概率论模型教学优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数学教学技术领域，具体的说是一种概率论模型教学优化方法，该方法使用抛硬币设备，该抛硬币设备包括壳体、支架、放置槽、缓冲孔、弹射槽和弹射模块；弹射模块包括第一限位单元、第二限位单元、导向柱、固定块和弹片；第一限位单元和第二限位单元结构相同且对称设置，第一限位单元包括按压柱、摆动板和拉绳；按压柱一端铰接着摆动板一端，按压柱移动用于推动摆动板绕转轴旋转，摆动板上端一侧设有两个半圆形凸起；摆动板的下端一侧固定连接拉绳，拉绳经过导向辊后固定连接在导向柱下端，导向柱上端固定连接在弹片底部；弹片位于两个摆动板之间。本发明通过设置弹射模块，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率。

Description

一种概率论模型教学优化方法

技术领域

本发明属于数学教学技术领域，具体的说是一种概率论模型教学优化方法。

背景技术

互动式教学就是通过营造多边互动的教学环境，在教学双方平等交流探讨的过程中，达到不同观点碰撞交融，进而激发教学双方的主动性和探索性，达成提高教学效果的一种教学方式。

概率，又称或然率、机会率、机率(几率)或可能性，它是概率论的基本概念。概率是对随机事件发生的可能性的度量，一般以一个在0到1之间的实数表示一个事件发生的可能性大小。越接近1，该事件更可能发生；越接近0，则该事件更不可能发生，其是客观论证，而非主观验证。

在大学高等数学中，授课老师为使学生更直观的学习到概率方面的知识，往往通过一些实际的概率演示实验，其中最常做的是抛硬币实验，即经过多次抛硬币，统计出得到硬币正反面向上的概率是二分之一；为了加深学生对概率的理解，应该让学生亲身做。通过亲身做可以更好的体会事件发生的频率，及频率与概率的联系与区别，体会大量重复实验时频率可以作为事件发生概率的估计值。

现有的人工抛硬币实验往往是通过一人手抛硬币，另一人旁边计数的方式进行实验，然而，由于需要实验的次数之多，需要耗费大量人力物力，造成效率较低，不便于教学活动的开展。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种概率论模型教学优化方法，该方法使用抛硬币设备，该抛硬币设备通过设置弹射模块，通过推动按压柱使得摆动板转动，摆动板转动后使得弹片脱离摆动板的限制，弹片向外恢复并将弹射槽槽内的硬币弹出；第一个硬币弹出后，操作者松开按压柱，在拉绳的作用下，使得弹片重新卡入两个摆动板之间，通过反复推动导向柱，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种概率论模型教学优化方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将抛硬币设备安装到工作台；

步骤二：让学生参与抛硬币实验，学生操作步骤一的抛硬币设备进行实验，并进行硬币正反面出现次数的记录；

步骤三：使用高速摄像机采集步骤二中抛出的硬币的运动轨迹；

步骤四：使用计算机比对步骤三中每个硬币的抛射轨迹，筛除操作不当产生的数据；

步骤五：通过图像采集装置，记录步骤一至四的实验过程，采集的视频资料进行存储备份，下一批学员教学时，遇到抛硬币设备损坏，可通过直接播放视频资料加深学生对概率的理解；

步骤六：将步骤五采集的视频资料同步传输到其他教室的投影仪上，实现其他教室的同步学习；

其中，所述的抛硬币设备包括壳体、支架、放置槽、缓冲孔、弹射槽和弹射模块；所述壳体倾斜向下设置，所述壳体底部固定连接支架，所述壳体顶部设有放置槽，所述放置槽一端固定连接挤压弹簧，所述放置槽另一端设有缓冲孔，所述缓冲孔侧边设有弹射槽，所述弹射槽内设有弹射模块；所述弹射模块包括第一限位单元、第二限位单元、导向柱、固定块和弹片；所述第一限位单元和第二限位单元结构相同且对称设置，所述第一限位单元包括按压柱、摆动板和拉绳；所述按压柱贯穿壳体一侧侧壁，并与壳体滑动连接，所述按压柱一端铰接着摆动板一端，所述摆动板的中部设有转轴，所述转轴固定连接在壳体上，所述按压柱移动用于推动摆动板绕转轴旋转，所述摆动板上端一侧设有两个半圆形凸起；所述摆动板的下端一侧固定连接拉绳，所述拉绳经过导向辊后固定连接在导向柱下端；所述导向柱滑动安装在固定块上，所述固定块固连在壳体上，所述导向柱上端固定连接在弹片底部；所述弹片位于两个摆动板之间，相邻两个摆动板之间间距小于弹片长度，所述弹片自由状态时为平板形，所述弹片通过拉绳牵引后呈弧形卡接在两个摆动板的半圆形凸起之间。使用时，压缩挤压弹簧后将一批硬币放入放置槽内，在挤压弹簧的推力下硬币穿过缓冲孔后落到弹射槽内，完成硬币的填装；在完成装填后，通过同时推动第一限位单元和第二限位单元的按压柱，使得摆动板转动，摆动板转动后使得弹片脱离摆动板的限制，弹片向外恢复并将弹射槽槽内的硬币弹出；第一个硬币弹出后，操作者松开按压柱，在拉绳的作用下，使得弹片重新卡入两个摆动板之间，通过反复推动导向柱，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率。

优选的，所述弹片中部开设长方形槽，所述长方形槽内固定连接橡胶片；所述橡胶片的底部与导向柱固连。在拉绳的拉拽作用下，弹片重新卡入两个摆动板之间，橡胶片外侧的弹片为金属薄片，用于起支撑作用，橡胶片在拉拽时产生形变，增加硬币的抛射行程，通过预设不同弹力的橡胶片，获得不同抛射行程的抛射实验，使得实验数据更加丰富，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力。

优选的，所述拉绳上固定连接弹性塞；所述壳体上固定连接限位板；所述限位板上设有限位孔，所述限位孔一端开口小于弹性塞外径。推动按压柱使得两个摆动板张开，弹片仅受到拉绳的拉拽，再通过摆动板挤压弹性塞，使得弹性塞穿过限位孔，弹性塞穿过限位孔后使得弹片迅速弹出，增加硬币的抛射行程，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力。

优选的，所述限位孔为锥形孔，所述弹性塞一端设置成锥形。减小拉绳在拉拽弹性塞通过限位孔时的受力，提高拉绳的使用寿命，从而增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

优选的，所述按压柱的外圈套接着环形气囊；所述缓冲孔内固定连接着环状的支撑气囊，所述支撑气囊与环形气囊连通，所述弹片的厚度小于硬币的厚度。在推动按压柱时，环形气囊受压并向支撑气囊供气，环形的支撑气囊充气后，对缓冲孔内的硬币进行挤压，避免前一个硬币抛射时，弹片受到下一个硬币的挤压，从而减小弹片的磨损，增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

优选的，所述支撑气囊表面设有褶皱。增加支撑气囊对硬币的摩擦力，避免下一个待抛射硬币在挤压弹簧的作用下压触到弹片，造成弹片的磨损。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的一种概率论模型教学优化方法，该方法使用抛硬币设备，该抛硬币设备通过设置弹射模块，通过推动按压柱使得摆动板转动，摆动板转动后使得弹片脱离摆动板的限制，弹片向外恢复并将弹射槽槽内的硬币弹出；第一个硬币弹出后，操作者松开按压柱，在拉绳的作用下，使得弹片重新卡入两个摆动板之间，通过反复推动导向柱，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率。

2.本发明的一种概率论模型教学优化方法，该方法使用抛硬币设备，该抛硬币设备通过预设不同弹力的橡胶片，实现不同组别的实验，获得不同抛射行程的抛射实验，使得实验数据更加丰富，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力。

3.本发明的一种概率论模型教学优化方法，该方法使用抛硬币设备，该抛硬币设备通过设置支撑气囊和环形气囊，环形气囊受压并向支撑气囊供气，环形的支撑气囊充气后，对缓冲孔内的硬币进行挤压，避免前一个硬币抛射时，弹片受到下一个硬币的挤压，从而减小弹片的磨损，增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明抛硬币设备的主视图；

图3是图2中E处局部放大图；

图4是图2中A-A剖视图；

图中：壳体1、支架11、放置槽12、缓冲孔13、弹射槽14、弹射模块2、第一限位单元21、第二限位单元22、导向柱23、固定块24、弹片25、按压柱31、摆动板32、半圆形凸起321、拉绳33、橡胶片4、弹性塞5、限位板51、限位孔52、环形气囊6、支撑气囊61。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种概率论模型教学优化方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将抛硬币设备安装到工作台；

步骤二：让学生参与抛硬币实验，学生操作步骤一的抛硬币设备进行实验，并进行硬币正反面出现次数的记录；

步骤三：使用高速摄像机采集步骤二中抛出的硬币的运动轨迹；

步骤四：使用计算机比对步骤三中每个硬币的抛射轨迹，筛除操作不当产生的数据；

步骤五：通过图像采集装置，记录步骤一至四的实验过程，采集的视频资料进行存储备份，下一批学员教学时，遇到抛硬币设备损坏，可通过直接播放视频资料加深学生对概率的理解；

步骤六：将步骤五采集的视频资料同步传输到其他教室的投影仪上，实现其他教室的同步学习；

其中，所述的抛硬币设备包括壳体1、支架11、放置槽12、缓冲孔13、弹射槽14和弹射模块2；所述壳体1倾斜向下设置，所述壳体1底部固定连接支架11，所述壳体1顶部设有放置槽12，所述放置槽12一端固定连接挤压弹簧，所述放置槽12另一端设有缓冲孔13，所述缓冲孔13侧边设有弹射槽14，所述弹射槽14内设有弹射模块2；所述弹射模块2包括第一限位单元21、第二限位单元22、导向柱23、固定块24和弹片25；所述第一限位单元21和第二限位单元22结构相同且对称设置，所述第一限位单元21包括按压柱31、摆动板32和拉绳33；所述按压柱31贯穿壳体1一侧侧壁，并与壳体1滑动连接，所述按压柱31一端铰接着摆动板32一端，所述摆动板32的中部设有转轴，所述转轴固定连接在壳体1上，所述按压柱31移动用于推动摆动板32绕转轴旋转，所述摆动板32上端一侧设有两个半圆形凸起321；所述摆动板32的下端一侧固定连接拉绳33，所述拉绳33经过导向辊后固定连接在导向柱23下端；所述导向柱23滑动安装在固定块24上，所述固定块24固连在壳体1上，所述导向柱23上端固定连接在弹片25底部；所述弹片25位于两个摆动板32之间，相邻两个摆动板32之间间距小于弹片25长度，所述弹片25自由状态时为平板形，所述弹片25通过拉绳33牵引后呈弧形卡接在两个摆动板32的半圆形凸起321之间。使用时，压缩挤压弹簧后将一批硬币放入放置槽12内，在挤压弹簧的推力下硬币穿过缓冲孔13后落到弹射槽14内，完成硬币的填装；在完成装填后，通过同时推动第一限位单元21和第二限位单元22的按压柱31，使得摆动板32转动，摆动板32转动后使得弹片25脱离摆动板32的限制，弹片25向外恢复并将弹射槽14槽内的硬币弹出；第一个硬币弹出后，操作者松开按压柱31，在拉绳33的作用下，使得弹片25重新卡入两个摆动板32之间，通过反复推动导向柱23，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率。

作为本发明的一种实施方式，所述弹片25中部开设长方形槽，所述长方形槽内固定连接橡胶片4；所述橡胶片4的底部与导向柱23固连。在拉绳33的拉拽作用下，弹片25重新卡入两个摆动板32之间，橡胶片4外侧的弹片25为金属薄片，用于起支撑作用，橡胶片4在拉拽时产生形变，增加硬币的抛射行程，通过预设不同弹力的橡胶片4，获得不同抛射行程的抛射实验，使得实验数据更加丰富，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力。

作为本发明的一种实施方式，所述拉绳33上固定连接弹性塞5；所述壳体1上固定连接限位板51；所述限位板51上设有限位孔52，所述限位孔52一端开口小于弹性塞5外径。推动按压柱31使得两个摆动板32张开，弹片25仅受到拉绳33的拉拽，再通过摆动板32挤压弹性塞5，使得弹性塞5穿过限位孔52，弹性塞5穿过限位孔52后使得弹片25迅速弹出，增加硬币的抛射行程，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力。

作为本发明的一种实施方式，所述限位孔52为锥形孔，所述弹性塞5一端设置成锥形。减小拉绳33在拉拽弹性塞5通过限位孔52时的受力，提高拉绳33的使用寿命，从而增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

作为本发明的一种实施方式，所述按压柱31的外圈套接着环形气囊6；所述缓冲孔13内固定连接着环状的支撑气囊61，所述支撑气囊61与环形气囊6连通，所述弹片25的厚度小于硬币的厚度。在推动按压柱31时，环形气囊6受压并向支撑气囊61供气，环形的支撑气囊61充气后，对缓冲孔13内的硬币进行挤压，避免前一个硬币抛射时，弹片25受到下一个硬币的挤压，从而减小弹片25的磨损，增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

作为本发明的一种实施方式，所述支撑气囊61表面设有褶皱。增加支撑气囊61对硬币的摩擦力，避免下一个待抛射硬币在挤压弹簧的作用下压触到弹片25，造成弹片25的磨损。

使用时，压缩挤压弹簧后将一批硬币放入放置槽12内，在挤压弹簧的推力下硬币穿过缓冲孔13后落到弹射槽14内，完成硬币的填装；在完成装填后，通过同时推动第一限位单元21和第二限位单元22的按压柱31，使得摆动板32转动，摆动板32转动后使得弹片25脱离摆动板32的限制，弹片25向外恢复并将弹射槽14槽内的硬币弹出；第一个硬币弹出后，操作者松开按压柱31，在拉绳33的作用下，使得弹片25重新卡入两个摆动板32之间，通过反复推动导向柱23，将一批硬币抛射，能够实现硬币的连续抛射，提高了实验效率；

单一抛射行程的实验数据不能充分体现该实验的随机性，为了实现不同组别的实验，通过预设不同弹力的橡胶片4，获得不同抛射行程的抛射实验，使得实验数据更加丰富，提高实验的随机性，增加实验数据的说服力；

数学概率实验往往需要大量的实验数据，在抛射前一个硬币时，通过在下一个待抛射的硬币外圈施加支撑力，避免弹片25受到待抛射硬币的挤压，从而减小弹片25的磨损，增加设备的稳定性，便于大量重复试验的进行，提高实验效率。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (6)

1.一种概率论模型教学优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：将抛硬币设备安装到工作台；

步骤二：让学生参与抛硬币实验，学生操作步骤一的抛硬币设备进行实验；

步骤三：使用高速摄像机采集步骤二中抛出的硬币的运动轨迹；

步骤四：使用计算机比对步骤三中每个硬币的抛射轨迹；

步骤五：通过图像采集装置，记录步骤一至四的实验过程；

步骤六：将步骤五采集的视频资料同步传输到其他教室的投影仪上；

其中，所述的抛硬币设备包括壳体(1)、支架(11)、放置槽(12)、缓冲孔(13)、弹射槽(14)和弹射模块(2)；所述壳体(1)倾斜向下设置，所述壳体(1)底部固定连接支架(11)，所述壳体(1)顶部设有放置槽(12)，所述放置槽(12)一端固定连接挤压弹簧，所述放置槽(12)另一端设有缓冲孔(13)，所述缓冲孔(13)侧边设有弹射槽(14)，所述弹射槽(14)内设有弹射模块(2)；所述弹射模块(2)包括第一限位单元(21)、第二限位单元(22)、导向柱(23)、固定块(24)和弹片(25)；所述第一限位单元(21)和第二限位单元(22)结构相同且对称设置，所述第一限位单元(21)包括按压柱(31)、摆动板(32)和拉绳(33)；所述按压柱(31)贯穿壳体(1)一侧侧壁，并与壳体(1)滑动连接，所述按压柱(31)一端铰接着摆动板(32)一端，所述摆动板(32)的中部设有转轴，所述转轴固定连接在壳体(1)上，所述按压柱(31)移动用于推动摆动板(32)绕转轴旋转，所述摆动板(32)上端一侧设有两个半圆形凸起(321)；所述摆动板(32)的下端一侧固定连接拉绳(33)，所述拉绳(33)经过导向辊后固定连接在导向柱(23)下端；所述导向柱(23)滑动安装在固定块(24)上，所述固定块(24)固连在壳体(1)上，所述导向柱(23)上端固定连接在弹片(25)底部；所述弹片(25)位于两个摆动板(32)之间，相邻两个摆动板(32)之间间距小于弹片(25)长度，所述弹片(25)自由状态时为平板形，所述弹片(25)通过拉绳(33)牵引后呈弧形卡接在两个摆动板(32)的半圆形凸起(321)之间。

2.根据权利要求1所述的一种概率论模型教学优化方法，其特征在于：所述弹片(25)中部开设长方形槽，所述长方形槽内固定连接橡胶片(4)；所述橡胶片(4)的底部与导向柱(23)固连。

3.根据权利要求2所述的一种概率论模型教学优化方法，其特征在于：所述拉绳(33)上固定连接弹性塞(5)；所述壳体(1)上固定连接限位板(51)；所述限位板(51)上设有限位孔(52)，所述限位孔(52)一端开口小于弹性塞(5)外径。

4.根据权利要求3所述的一种概率论模型教学优化方法，其特征在于：所述限位孔(52)为锥形孔，所述弹性塞(5)一端设置成锥形。

5.根据权利要求1所述的一种概率论模型教学优化方法，其特征在于：所述按压柱(31)的外圈套接着环形气囊(6)；所述缓冲孔(13)内固定连接着环状的支撑气囊(61)，所述支撑气囊(61)与环形气囊(6)连通，所述弹片(25)的厚度小于硬币的厚度。

6.根据权利要求5所述的一种概率论模型教学优化方法，其特征在于：所述支撑气囊(61)表面设有褶皱。