借鉴steam教育，创建数学建模创新实验室

赖玉华 蔡岗 张建敏

摘 要 随着数学以空前的广度和深度向一切领域渗透，数学建模的运用领域越来越广泛，数学建模教育面临了更多的挑战和更大的压力。本文借鉴STEAM融合多学科的教育理念，提出组建团队、整合资源、用科学的方法，建立数学建模创新教育活动实训框架等措施，创建数学建模创新实验室。

关键词 STEAM 数学建模 创新实验室

1 STEAM教育的解读

STEAM 是美国知名学者格雷特·亚克门教授在 STEM 中增加了“A”提出的，它融合了Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）、Maths（数学）五门学科，提倡培养学生采取项目学习的形式，利用 STEAM 这五方面的知识来解决问题，培养跨学科学习的能力。

亚克门教授强调，STEAM 教育作为一种超越传统的教育模式，可以缩小学生现有知识技能与职业所需知识技能间的差距，提升学生的逻辑思维能力、问题解决的创新能力、同伴之间的合作能力，以及自我实现的激励能力。因此，STEAM 教育有利于培养具有创造和革新精神的全面发展的人。由此可见，STEAM教育在高校培养学生创新创业教育探索中很值得我们尝试。

数学建模是运用数学方法和数学手段建立抽象模型，来解决日常生活、生产实践和科学技术领域中的实际问题的数学活动。它的本质上是用模型的思想来解决实际的问题。数学建模应用已经拓展到更多的如经济、人口、医学、交通、环境等领域，很显然，在对学生进行数学建模培养上，数学专业的老师就面临了更多的挑战和更大的压力，创新改进势在必行。而STEAM 教育的提倡，无疑为我们提供了一条可鉴可行的指引。

2借鉴steam教育，创建数学建模创新实验室之探索

2.1树立目标，组建数学建模实训团队

我们知道，利用数学建模的思想来解决问题，需要建模理论知识，如“离散、概率、统计回归、差分方程、微分方程、模糊数学、博弈、优化与决策”等模型，需要各种如归纳演绎、智能算法、图论等方法论，同时还必须要利用各种数学及工程学软件如MATLAB、Mathematica、Spass、lingo、AOTOCAD等，因此，對于数学建模创新教育团队的组建，离不开作为核心师资数学专业教师的引领，离不开计算机专业教师、工科类专业教师、工艺美术设计专业教师的强势加盟，以及相应专业的优秀学生积极参与。

2.2合理整合，创建数学建模创新实验室

本研究为了构建数学建模创新实验室，从定位、目标和内容这三个结构框架进行确认和梳理。

数学建模创新实验室的定位在于，建立一所让学生学会“在实际问题和数学工具之间架上一座不可缺少的桥梁”的自主性学习实验室，并可以和其他专业实验室加以区别，以凸显出数学建模“分析与设计”、“预报与决策”、 “控制与优化”、规划与管理”的特征，因此在实验室的环境选择、文化营造和仪器设备配备上都是围绕“数学建模”与“创新”。

STEAM 教育的教学不以传授知识为主要任务，基于STEAM 教育理念而创建的数学建模创新实验室目标，是融合多学科知识拓展数学运用，引导学生体验解决问题的过程，培养团结协作精神和创造力，使学生获得成功，为社会提供一定的服务能力。

STEAM 教育是基于问题的多学科融合式学习，其内容有关课程的整合，是整个实验室的核心部分，体现着实验室建设的灵魂。我们着力于基于STEAM 教育的数学建模创新实验室的内容体系的建构，如图：

3 STEAM理念在创建数学建模创新实验室中的科学方法

第一，资源库建设是实现创新教育的基础，是教学过程中的重要支撑，是创新教育持续发展的根本保证。数学建模资源库需要重点建设课程库、实验项目库、经典赛题库和管理信息库，以便为持续发展提供优质的教育服务，为学生提供自主学习平台，推动建模创新教育改革。

本研究关于建立数模创新实验室所需要资源的重要来源，主要包括数学、计算机、经济、物理、化学、生物、电子信息工程、艺术等学科的资源，尤其是历年全国大学生数学建模、深圳杯数学建模挑战赛的的真题，建立相应学科或跨学科实验项目库，应用管理系统、大数据等信息更新，对资源的动态生成进行系统的管理和更新。

第二，建立整体的实训框架。基于STEAM的数模创新教育活动内容比较丰富 ，为更好引导学生开展创造性的学习活动，我们通过团队培训、教学设计、选择项目、教师指导、艺术设计、项目研究、验证评估、审核把关和论文形成的基本方法和步骤建立科学体系的实训框架，来有效地开展数学建模创新教育活动。

参考文献

[1] 任珂瑶，蒋君毅.STEAM 模式在高职院校创业教育中的实践与探索[J].黑河学刊，2018，238（04）.

[2] 赵慧臣，陆晓婷.开展STEAM 教育，提高学生创新能力——访美国 STEAM 教育知名学者格雷特·亚克门教授[J].开放教育研究，2016，22（05）：4-10.