逍遥学能 2015-03-22 11:06
一、内容和内容解析
本节课是高中数学2-3（选修）第二章随机变量及其分布的第二节二项分布及其应用的第一课时条件概率，条件概率在此具有承上启下的作用，既可以通过它来巩固古典概型，又通过条件概率来引入事件的相互独立性，从而为导出二项分布埋下伏笔。
主要内容有：
1.条件概率的概念
2.条件概率的两种计算方法：
（1）利用条件概率计算公式 （2）缩小样本空间法
3.条件概率的性质
条件概率的概念在概率理论中占有十分重要的地位，从其字面上理解就是有条件的概率，是在附加一定的条件下所计算的概率，从广义上讲，任何概率都是条件概率，因为我们是在一定的实验下而考虑事件的概率的，而实验即规定有条件，在概率论中，规定试验的那些基础条件被看作是已定不变的，如果不再加入其他条件或假设，则计算出的概率就叫做“无条件概率”，就是通常所说的概率，当说到“条件概率”时，总是指另外附加的条件，其形式可归结为“已知某事件发生了”。
条件概率是比较难理解的概念，教科书利用“抽奖”这一典型实例，以无放回抽取奖券的方式，通过比较抽奖前和在第一名同学没有中奖条件下，最后一名同学中奖的概率，从而引入条件概率的概念，给出两种计算条件概率的方法，同时指出条件概率具有概率的性质，并给出了条件概率的两个性质。
条件概率的核心是由于条件的附加使得样本空间范围缩小，从而所求事件概率发生变化。所以本节课教学重点就是在概率的背景下学习理解条件概率概念的本质，会运用条件概率的定义式求各种概率模型下的条件概率，体会公式的一般性。
二、目标和目标解析
(1)通过对具体情境“抽奖问题”的分析，初步理解条件概率的含义（让学生明白，在加强条件下事件的概率发生怎样的变化, 通过与概率的对比和类比达到对新概念的理解）
(2)在理解条件概率定义的基础上，将知识技能化，学会用两种方法求条件概率，并能利用条件概率的性质简化条件概率的运算。（明确求条件概率的两种方法，一种是利用条件概率计算公式，另一种是缩减样本空间法。并能选择恰当的方法解决不同概率模型下的条件概率）
(3)通过实例激发学生学习的兴趣，在辨析条件概率时培养学生的思辨能力，让学生亲身经历条件概率概念的形成过程，体会由特殊到一般再由一般到特殊的思维方式。在参与的过程中让他们感受数学带来的无穷乐趣。注重学习过程中师生间、学生间的情感交流，充分利用各种手段激发学习的兴趣，共同体验成功的喜悦。
三、教学问题诊断分析
在本节课之前，学生已经学习了有关概率的一些基础知识，对一些简单的概率模型（如古典概型、几何概型）已经有所了解。在此基础上，本节课引导学生分析生活中还有一些概率是在某些条件的限制下的概率，因此必须让学生会求在附加条件下的概率，我们把它称为条件概率。
学生学习的困难在于：
（1）如何判断一个概率是条件概率，条件概率与我们以前所学过的概率有何区别，即便能看出是条件概率又如何计算条件概率？
答：当题目中涉及“在……前提下（条件下）”，“已知……”等字眼时，一般为条件概率，若题目中没有出现上述明显字眼时，但已知事件的发生影响了所求事件的概率，一般也为条件概率，要注意与的区别，这是分清条件概率与一般概率问题的关键.
（2）为何在定义中要强调,在讲解中特别指出若时，不能用现在的方法定义事件发生的条件下事件发生的概率，而需要从极限的角度，或更一般地，从测度论的角度来定义，现在我们不做研究。
（3）为何要将实例中的运用古典概型计算的条件概率分子分母同时除以总基本事件数，然后转化为(同时发生的概率与事件发生的概率之比？)两种方法的区别是什么？
答：前者是以古典概型为前提的，不适用于其他概率模型，但其方法可以推广，后者即为其推广，可用于其他概率模型中，从而得到更为一般的与计数无关的公式，在教学时可以设问：“如何把上面计算的思想用于其他的概率模型中？”
（4）能否运用韦恩图来描述事件与事件之间的关系？
（在此很多学生容易把事件包含在事件中，但有时两事件所包含的基本事件相交或相离，所以在求条件概率时特别注意分子是而不是，是而不是）
本节课的教学难点：如何判断一个概率是条件概率，如何让学生理解条件概率的本质是样本空间范围的缩小下的概率。如何选用恰当的方法来计算条件概率。
四、教学条件支持
为了使课堂更高效，设置了学案教学的方式，由于对于不同的学生，有可能对概念的理解上不能一步到位，所以在课堂教学中以小组讨论，组长负责的教学模式可以较好的解决这个问题，为便于讨论，我们还将桌凳围成圈，为方便学生很好的展示交流还经常借助实物展台展示学生的研究方法和计算过程，为规范学生步骤，强调重点、难点制作了课件。我校的335课堂教学模式就是这样设计的。
五、教学过程设计
引言：今天我们来学习条件概率，那么什么是条件概率，怎样判断一个概率是条件概率，如何计算条件概率就是我们本节课要研究的重点，下面我们就具体研究一下，首先请同学们看这样几个简单的例子，并判断一下他们与我们所学习过的概率有何不同。
（一）创设情境，引出课题
问题１：1.掷一均匀硬币2次，（1）第二次正面向上的概率是多少？（2）当至少有一次正面向上时，第二次正面向上的概率是多少？
2.设在一个罐子里放有白球和黑球，现依次取两球（没有放回），事件A是第一次从罐中取出黑球，事件B是第二次从罐中取出黑球，那么事件A对事件B有没有影响？
（1）如果罐子里有2个不同白球和1个黑球，事件B发生的概率是多少？
（2）如果罐子里有2个不同白球和1个黑球，在事件A发生的条件下，事件B发生的概率又是多少？若在事件A没有发生的情况下，事件B发生的概率又是多少？
3.三张奖券中只有一张能中奖,现分别由三名同学无放回地抽取，问：(1)最后一名同学抽到中奖奖券的概率是否比前两名同学小.
(2)如果已经知道第一名同学抽到了中奖奖券，那么最后一名同学抽到奖券的概率是多少？
根据上面三个例子，你能得出这些概率与我们所学过的概率一样吗？什么地方不一样？
请大家以小组的方式讨论一下。
预设答案：他们与我们所学的概率不一样，都在原有的基础上又附加了条件，使得概率发生变化。（此问学生应该能很容易得出）
设计意图：在此找一些与条件概率有关的话题创造情境，让学生在复习前面所学内容的同时，设置第二问，从而能很快地进入本节课的内容中，激发学生学习本节课的兴趣。同时在讲完条件概率定义后再回过头来重新判断这些概率是否为条件概率，从而前后呼应。
（二）通过设疑，引出概念
那么，如何求在附加条件下的概率呢？
下面我们就以问题3抽奖问题具体分析一下。
首先请同学们结合学案，给同学们5分钟时间交流一下预习情况，并由小组长组织组员讨论，看能否达成共识，把问题暴漏出来，并把讨论成果用实物投影展示一下。
首先来看第一小问：最后一名同学抽到中奖奖券的概率是否比前两名同学小.
预设答案：（1）方法1：如果三张奖券分别用表示，其中表示那张中奖奖券，那么三名同学的抽奖结果共有六种可能：,用B表示事件“最后一名同学抽到中奖奖券”，则仅包含两个基本事件：，由古典概型计算概率的公式可知，最后一名同学抽到中奖奖券的概率为。
方法2：若抽到中奖奖券用“”表示，没有抽到用“ ”，表示，那么三名同学的抽奖结果共有三种可能：，和 ．用表示事件“最后一名同学抽到中奖奖券” , 则仅包含一个基本事件．由古典概型计算公式可知，最后一名同学抽到中奖奖券的概率为.
设计意图：设置问题情境，通过日常生活中经常遇到的抽奖问题，产生认知冲突，从而激发学生求知的欲望。 同时也是为复习古典概型。
师生活动：学生在此尝试时，会从直观感觉上回答谁先回答谁就有可能中奖，如果遇到这种情况，教师不要直接否定，而是让其他小组的学生代表他们小组发言，从古典概型的角度分析，从而很好的解决出现的问题，以这种方式解决出现的错误，最后教师点拨，从而做到让学生自己研究的目的，发挥了学生的主观能动性。
再来看第二小问：如果已经知道第一名同学抽到了中奖奖券，那么最后一名同学抽到奖券的概率是多少？（如果已经知道第一名同学没有抽到中奖奖券，那么最后一名同学抽到奖券的概率又是多少？如果已经知道前两名同学都没抽到呢？）
预设答案：如果已经知道第一名同学抽到了中奖奖券，那么最后一位中奖概率为0.与第一问相比概率减小了。当已经知道第一名学生没有抽到中奖奖券时，后两名同学当然是非常高兴了，因为每人抽到的可能性成了50%了。因为已知第一名同学没有抽到中奖奖券，所以可能出现的基本事件只有和．而“最后一名同学抽到中奖奖券”包含的基本事件只有，由古典概型计算公式可知．最后一名同学抽到中奖奖券的概率为，不妨记为，其中表示事件“第一名同学没有抽到中奖奖券”. 与第一问相比概率增大了。如果已经知道前两名同学都没抽到，那么最后一名同学会高兴地不知所措的，因为就三张奖券，，而且只有一张中奖，已经两张没奖的被抽走了，有奖的那100%会被自己抽到。
设计意图： 此问从两个角度来改变条件，使得最后一名同学抽到中奖的概率一会增大一会减小，从而让学生更能体会到条件的附加确实改变了事件发生的概率，并能从古典概型的角度来解决这样的问题。
师生活动：再请一位小组代表回答第二问，有了第一问的错误分析，在此问的回答中，学生应该不会出错。
最后设问：已知第一名同学的抽奖结果为什么会影响最后一名同学抽到中奖奖券的概率呢？与第一问相比概率发生怎样的变化了呢？
预设答案：在这个问题中，知道第一名同学没有抽到中奖奖券，等价于知道事件一定会发生，导致可能出现的基本事件必然在事件中，从而影响事件发生的概率，使得
设计意图： 通过前两问的分析，让学生对比分析，总结归纳在附加条件下缩小了基本事件的范围，使得基本事件减少了。最后得出条件概率的本质，突破本节课的难点。
师生活动：要求学生把所有基本事件都列举出来，具体分析满足事件A下的基本事件数有哪些，同时满足B事件的基本事件数有哪些，由于附加条件A，使得哪些基本事件数被限制了，让学生上台展示，并做比较系统的分析，从而让学生真正经历概念的生成过程及概念本质的挖掘过程。
好了，既然我们已经知道什么是条件概率了，那么，条件概率又如何计算呢？有没有计算公式呢？
在此，学生能够得出，（注意，学生在初学时会把分子上的误认为是，这要让学生辨析，可以让学生自己举例说明，也可以以情景设置中的投硬币试验来说明。但是举例要简单，容易理解一些。）但是这个公式通用吗？请同学们看例2，是否为条件概率呢？如果是的话，能用上面这个公式吗？不能的话那该怎么办呢？既然他给出的是概率，那么能否将上面的公式进行等价转化，变成概率关系式呢？请同学们回答问题2。
问题2：对于上面的事件和事件，与它们的概率有什么关系呢？能否运用韦恩图来描述事件与事件之间的关系？请结合图形来计算.
根据古典概型的计算公式，,，其中表示中包含的基本事件个数．所以.因此，可以通过事件和事件的概率来表示.
设计意图：通过此问得出条件概率的定义，加深对条件概率的理解，并得出计算公式，从两个角度分析，一是采用缩小样本空间的方法求出相应的概率， ，二是转化为对应概率之比，同时也让学生明白引入条件概率公式更具有一般性。不仅可以解决古典概型，还可以解决与计数无关的概率问题，进而引入条件概率的定义，培养学生运用从具体到抽象、从特殊到一般的辩证唯物主义观点分析问题的能力，充分体现了数学的化归思想。运用韦恩图来描述事件关系使得学生更容易理解和接受。
问题3：根据以上几个问题的分析，请同学们归纳一下条件概率的定义。并再次分析问题1，归纳条件概率与我们以前所学概率的区别是什么？与的区别是什么？
一般的,设和为两个事件，且，称为在事件 发生的条件下，事件发生的条件概率（conditionalprobability ).读作发生的条件下发生的概率。
设计意图：锻炼学生的概括能力，可以用学生自己的语言归纳，然后老师给予启发和补充,并强调重点，并指明的原因。让学生举例说明条件概率不仅能检测学生对概念的理解程度，同时对活跃课堂气氛有很大的帮助。在此为呼应前面提出的问题一，可以让学生再次分析一下条件概率与我们以前所学概率的区别，从而突破本节课的难点。
问题4：既然条件概率也是概率，那么满足概率的性质吗？分别是什么？这些性质对我们计算概率有什么帮助？
条件概率具有概率的性质，任何事件的条件概率都在0和1之间，即,如果与是两个互斥事件，则,这些性质对我们简化概率运算起到了很好的作用。
设计意图：以此来简化较为复杂的概率计算问题，可以以例3加以说明。
（三）例题分析，加深理解
例1 抛掷红、蓝两颗骰子，记事件A为“蓝色骰子的点数为3和6”， 事件B为“两颗骰子的点数之和大于8”
(1)求P(A)、P(B)、P(AB)
(2)当已知蓝色骰子两点数为3或6时，问两颗骰子的点数之和大于8的概率为多少？（画棋盘图说明）
设计意图：本例的目的是通过棋盘图的形式让学生加深对条件概率的理解，并会用计数的方法，利用古典概型的知识解决条件概率,设置两问更具层次性。同时能够培养学生运用数形结合的思想，提高发现问题、分析问题、解决问题的能力，增强学生数学思维情趣，形成学习数学知识的积极态度。
师生活动：让学生自己思考，自己画图说明。教师最后以课件的形式演示，说明，并指出计数的方式不具有一般性，然后引出例2。
例2 某种动物出生之后活到20岁的概率为0.7，活到25岁的概率为0.56，求现年为20岁的这种动物活到25岁的概率。
设计意图：在例1的基础上， 为体现方法一的局限性，故设置了例2，以用于说明条件概率公式的应用更具广泛性、一般性。
例3 一张储蓄卡的密码共位数字，每位数字都可从0～9中任选一个．某人在银行自动提款机上取钱时，忘记了密码的最后一位数字，求：
(1）任意按最后一位数字，不超过 2 次就按对的概率；
(2）如果他记得密码的最后一位是偶数，不超过2次就按对的概率．
解：设第i次按对密码为事件(i=1,2) ，则表示不超过2次就按对密码．
(1）因为事件与事件互斥，由概率的加法公式得
.
(2）用B 表示最后一位按偶数的事件，则
.
设计意图：通过本例可以使学生进一步熟悉概率和条件概率的性质，并把这些性质用于简化概率和条件概率的计算。
（四）变式练习，巩固提高
1.在5道题中有3道理科题和2道文科题.如果不放回地依次抽取2 道题，求：
(l）第1次抽到理科题的概率；
(2）第1次和第2次都抽到理科题的概率；
(3）在第 1 次抽到理科题的条件下，第2次抽到理科题的概率．
解：设第1次抽到理科题为事件A，第2次抽到理科题为事件B，则第1次和第2次都抽到理科题为事件AB.
(1）从5道题中不放回地依次抽取2道的事件数为==20.
根据分步乘法计数原理，==12 ．于是.
(2）因为 ＝=6 ，所以.
(3）解法 1 由(1)(2)可得，在第 1 次抽到理科题的条件下，第 2 次抽到理科题的概率为.
解法2 因为=6 , =12 ，所以.
设计意图：本题的目的在于考查条件概率的两种计算方法，其三个问题的设计体现了知识的递近与螺旋式上升，有利于引导学生利用条件概率的定义来求解问题（3）中的条件概率，在解答过程中，得到前两个问题的答案后，自然会想到利用条件概率的定义去计算条件概率，解法2，演示了利用缩小基本事件范围的观点来计算条件概率的方法。
2. 设 100 件产品中有 70 件一等品，25 件二等品，规定一、二等品为合格品．从中任取1 件，求 (1) 取得一等品的概率；(2) 已知取得的是合格品，求它是一等品的概率．
3.如果生男孩和生女孩的概率相等，求有3个小孩的家庭中至少有2个女孩的概率。
4.甲乙两地都位于长江下游，根据一百多年的气象记录，知道甲乙两地一年中雨天所占的比例分别为20％和18％，两地同时下雨的比例为12％，问：
（1）乙地为雨天时甲地也为雨天的概率是多少？
（2）甲地为雨天时乙地也为雨天的概率是多少？
设计意图：本题从另外几个侧面考查学生对条件概率概念的认识和利用缩小基本事件范围的方法来求条件概率的计算。难度由浅入深，遵循学生的认知规律，让学生能够很好的完成四道检测题，从而为完成本节课的教学目标画上圆满的句号。
（五）总结概括，自我评价
问题１：这节课你有什么收获?学到了哪些知识和方法?
1.能根据条件概率的定义会判断一个概率是否为条件概率；
2.会运用两种方法求条件概率；
3.能用条件概率的性质简化概率的计算。
复习了古典概型、几何概型等概率知识，起到了温故而知新的目的。同时又加深了对概率的理解，对后继学习起到了承前启后的作用。
设计意图：使学生对本节课的知识有一个系统全面的认识，并把学过的相关知识有机地串联起来，便于记忆和应用，也进一步升华了这节课所要表达的本质思想，让学生的认知更上一层。
师生活动：学生小结归纳，不足的地方其他学生与老师补充说明。
（六）教学设计说明：
1.根据本节课的特点，采用引导发现和归纳概括相结合的教学方法，通过提出问题、思考问题、解决问题等教学过程，观察对比、概括归纳条件概率的概念及其计算公式，再通过具体问题的提出和解决，来激发学生的学习兴趣，调动学生的主体能动性，让每一个学生充分地参与到学习活动中来。通过合作探究、交流展示发现学生在学习中的不足，及时得到纠正与巩固。
2.以问题为纽带，化结果为过程的教学理念始终贯穿了整个教学过程，因为我们不仅希望学生掌握知识，更希望学生掌握分析知识、选择知识、更新知识的能力。在本节课中切忌受传统教学的束缚，以讲为主，要运用新课程理念，以学生为本，让学生成为课堂的主人，在参与课堂活动中，体会学习给他们带来的乐趣，创造和谐的课堂氛围。
3.在教学中，我们不能完全按照教学设计来开展课堂，要运用教师的智慧，随机应变，对于没有预设的问题要充分发挥生生交流的契机，先让学生思考，最后老师点评，切不可把自己的意志强加在学生身上。