借鑒steam教育，創建數學建模創新實驗室

賴玉華 蔡崗 張建敏

摘 要 隨著數學以空前的廣度和深度向一切領域滲透，數學建模的運用領域越來越廣泛，數學建模教育面臨了更多的挑戰和更大的壓力。本文借鑒STEAM融合多學科的教育理念，提出組建團隊、整合資源、用科學的方法，建立數學建模創新教育活動實訓框架等措施，創建數學建模創新實驗室。

關鍵詞 STEAM 數學建模 創新實驗室

1 STEAM教育的解讀

STEAM 是美國知名學者格雷特·亞克門教授在 STEM 中增加了“A”提出的，它融合了Science（科學）、Technology（技術）、Engineering（工程）、Arts（藝術）、Maths（數學）五門學科，提倡培養學生采取項目學習的形式，利用 STEAM 這五方面的知識來解決問題，培養跨學科學習的能力。

亞克門教授強調，STEAM 教育作為一種超越傳統的教育模式，可以縮小學生現有知識技能與職業所需知識技能間的差距，提升學生的邏輯思維能力、問題解決的創新能力、同伴之間的合作能力，以及自我實現的激勵能力。因此，STEAM 教育有利于培養具有創造和革新精神的全面發展的人。由此可見，STEAM教育在高校培養學生創新創業教育探索中很值得我們嘗試。

數學建模是運用數學方法和數學手段建立抽象模型，來解決日常生活、生產實踐和科學技術領域中的實際問題的數學活動。它的本質上是用模型的思想來解決實際的問題。數學建模應用已經拓展到更多的如經濟、人口、醫學、交通、環境等領域，很顯然，在對學生進行數學建模培養上，數學專業的老師就面臨了更多的挑戰和更大的壓力，創新改進勢在必行。而STEAM 教育的提倡，無疑為我們提供了一條可鑒可行的指引。

2借鑒steam教育，創建數學建模創新實驗室之探索

2.1樹立目標，組建數學建模實訓團隊

我們知道，利用數學建模的思想來解決問題，需要建模理論知識，如“離散、概率、統計回歸、差分方程、微分方程、模糊數學、博弈、優化與決策”等模型，需要各種如歸納演繹、智能算法、圖論等方法論，同時還必須要利用各種數學及工程學軟件如MATLAB、Mathematica、Spass、lingo、AOTOCAD等，因此，對于數學建模創新教育團隊的組建，離不開作為核心師資數學專業教師的引領，離不開計算機專業教師、工科類專業教師、工藝美術設計專業教師的強勢加盟，以及相應專業的優秀學生積極參與。

2.2合理整合，創建數學建模創新實驗室

本研究為了構建數學建模創新實驗室，從定位、目標和內容這三個結構框架進行確認和梳理。

數學建模創新實驗室的定位在于，建立一所讓學生學會“在實際問題和數學工具之間架上一座不可缺少的橋梁”的自主性學習實驗室，并可以和其他專業實驗室加以區別，以凸顯出數學建模“分析與設計”、“預報與決策”、 “控制與優化”、規劃與管理”的特征，因此在實驗室的環境選擇、文化營造和儀器設備配備上都是圍繞“數學建模”與“創新”。

STEAM 教育的教學不以傳授知識為主要任務，基于STEAM 教育理念而創建的數學建模創新實驗室目標，是融合多學科知識拓展數學運用，引導學生體驗解決問題的過程，培養團結協作精神和創造力，使學生獲得成功，為社會提供一定的服務能力。

STEAM 教育是基于問題的多學科融合式學習，其內容有關課程的整合，是整個實驗室的核心部分，體現著實驗室建設的靈魂。我們著力于基于STEAM 教育的數學建模創新實驗室的內容體系的建構，如圖：

3 STEAM理念在創建數學建模創新實驗室中的科學方法

第一，資源庫建設是實現創新教育的基礎，是教學過程中的重要支撐，是創新教育持續發展的根本保證。數學建模資源庫需要重點建設課程庫、實驗項目庫、經典賽題庫和管理信息庫，以便為持續發展提供優質的教育服務，為學生提供自主學習平臺，推動建模創新教育改革。

本研究關于建立數模創新實驗室所需要資源的重要來源，主要包括數學、計算機、經濟、物理、化學、生物、電子信息工程、藝術等學科的資源，尤其是歷年全國大學生數學建模、深圳杯數學建模挑戰賽的的真題，建立相應學科或跨學科實驗項目庫，應用管理系統、大數據等信息更新，對資源的動態生成進行系統的管理和更新。

第二，建立整體的實訓框架。基于STEAM的數模創新教育活動內容比較豐富 ，為更好引導學生開展創造性的學習活動，我們通過團隊培訓、教學設計、選擇項目、教師指導、藝術設計、項目研究、驗證評估、審核把關和論文形成的基本方法和步驟建立科學體系的實訓框架，來有效地開展數學建模創新教育活動。

參考文獻

[1] 任珂瑤，蔣君毅.STEAM 模式在高職院校創業教育中的實踐與探索[J].黑河學刊，2018，238（04）.

[2] 趙慧臣，陸曉婷.開展STEAM 教育，提高學生創新能力——訪美國 STEAM 教育知名學者格雷特·亞克門教授[J].開放教育研究，2016，22（05）：4-10.