摘要：通过基于STEAM的数学建模活动可以提升初中学生的数学思维和问题解决能力。本论文的研究目的在于探讨STEAM教育与数学建模相结合的有效方法。通过介绍和解释STEAM教育和数学建模的概念，分析了两者结合的必要性和优势。接着，针对初中学生数学思维发展特点，探讨了数学思维的培养方法和策略。然后，设计了一套基于STEAM的数学建模活动，并对活动的目标、内容、方法和评估方式进行了说明。在实施活动并对效果进行评估和分析之后，论文得出了通过STEAM教育和数学建模活动提升初中学生数学思维和问题解决能力的结论。

关键词：STEAM；数学建模活动；初中学生；数学思维；问题解决能力

引言

在当今社会，科技日新月异，知识更新迅速，对每个人的综合素质和能力提出了更高的要求。尤其是数学思维和问题解决能力，这两者不仅是数学教育的核心目标，也是人们在生活和工作中不可或缺的能力。因此，如何提高初中学生的数学思维和问题解决能力，已成为教育工作者们关注的焦点。

1STEAM与数学建模

1.1STEAM教育的概念

STEAM教育是一种综合性的教育模式，它将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）五个学科有机地结合在一起，通过跨学科的学习和项目实践，培养学生综合运用多种知识与技能进行创新思维和问题解决的能力。STEAM教育强调学科之间的融合与协同，注重培养学生的创造性思维、批判性思维和解决问题的能力。在STEAM教育中，学生通过问题导向的学习，通过科学探究、设计制作和项目实施等方式，将学科知识与实际问题相结合，体验和掌握真实世界的应用场景，培养学生的创新意识和实践能力。通过STEAM教育，学生可以积极参与学习活动，发展自己的兴趣和潜能，培养团队合作和沟通交流的能力。

1.2数学建模的基本原理

数学建模是一种应用数学的方法，通过将实际问题转化为数学模型，使用数学方法和技巧来描述和解决问题。数学建模涉及到数学的多个领域，如代数、几何、概率论、统计学等，以及数值计算、优化算法、数据分析等数学工具。数学建模的基本原理是以问题为导向，通过对问题的抽象和模型化，利用数学知识和技能进行分析和求解。数学建模包括问题的分析、模型的建立、求解方法的选择和结果的解释等多个步骤，需要综合运用不同的数学知识和技巧。数学建模的目标是用数学语言和方法来描述和解决实际问题，并为问题的决策和预测提供科学依据。通过数学建模，可以深入理解问题的本质和规律，预测问题的发展趋势和影响因素，为问题的解决提供有效的方法和策略。

2初中学生数学思维特点

初中学生是处于数学学习的关键阶段，他们的数学思维发展特点对于数学教育具有重要的指导意义。初中学生的数学思维特点主要表现在以下几个方面：（1）发展水平不均衡：初中学生的数学思维发展水平存在较大差异，部分学生思维发展迅速，能够灵活运用数学知识解决问题，而部分学生思维发展相对滞后，缺乏解决问题的能力。这种差异主要由学生的个体差异、学习环境差异等因素导致。（2）抽象思维能力欠缺：初中学生的抽象思维能力还不够成熟，他们对于抽象概念和符号的理解相对较弱。在数学学习中，他们容易陷入对公式和定义的机械记忆，缺乏对其深层次理解的能力。

3基于STEAM的数学建模活动设计与实施

3.1目标设计

在本节中，我们将介绍基于STEAM的数学建模活动设计的目标。通过分析初中学生的数学思维发展特点以及数学建模的重要性，我们设定了以下目标：（1）培养学生的创造性思维能力：通过STEAM活动设计，激发学生的创新思维，培养他们对问题的独立思考能力和解决实际问题的能力。（2）提升学生的问题解决能力：通过数学建模活动，培养学生的问题解决能力，使他们能够从复杂问题中找出关键问题、建立相应的数学模型，并运用数学方法进行求解。（3）培养学生的团队合作精神：通过团队合作的方式进行活动，让学生在共同解决问题的过程中，培养互相协作、沟通交流和分享经验的能力。

3.2内容设计

在本节中，我们将介绍基于STEAM的数学建模活动设计的内容。活动的内容将包括以下几个方面：（1）学科融合：将数学与其他科学学科（如科学、技术、工程和艺术）进行融合，以寻找问题解决的创新方法。（2）实际问题：选择与学生生活和实际情境相关的问题作为活动的题目，既能激发学生的兴趣，又能使学生感受到数学在实际生活中的应用。（3）活动设计：设计适合初中学生的活动，活动将包括以下几个环节：问题引入、问题分析、数学建模、方案设计、实施与验证。（4）STEAM元素：活动中将使用科学实验、工程设计、艺术创作等方式，增加活动的趣味性和实践性。（5）资源支持：为活动提供所需的教学资源，包括教材、工具、实验设备等，保证活动的顺利进行。（6）活动时长：根据活动的复杂程度和学生的学科水平，确定活动的时长，一般为数节课或数天。

3.3方法设计

在本节中，我们将介绍基于STEAM的数学建模活动设计的方法。活动的实施方法可以分为以下几个步骤：（1）活动引导：引导学生思考与实际问题相关的数学概念和方法，激发学生的学习兴趣。（2）问题分析：通过分组讨论、探究和实践等方式，帮助学生理解问题的背景和目标，培养学生的问题分析能力。（3）数学建模：教师引导学生利用已学的数学知识和技巧，建立合适的数学模型，并通过计算机软件、计算器等工具进行模拟和预测。（4）方案设计：学生在团队合作的情况下，根据数学模型提出解决方案，并进行方案的实施和验证。（5）结果分析：针对活动的结果和解决方案，引导学生进行结果的分析和讨论，帮助他们总结经验，发现问题并改进方案。总结与评价：通过学生的自评、互评和教师的评价，对活动进行总结和评价，为今后类似活动的改进提供参考。

结语

通过对基于STEAM的数学建模活动的研究，我们可以为初中数学教育改革提供理论支持和实践指导，为培养具有创新精神和实践能力的新一代青年贡献力量。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部．普通高中数学课程标准（2017年版）［S］．北京：人民教育出版社，2019．

［2］黄健，徐斌艳．国际视野下数学建模教与学研究的发展趋势－基于第14届国际数学教育大会的分析［J］．数学教育学报，2023.32（01）：93－98．