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摘要：本文在论述STS教育主要思想的基础上，对数学建模活动的特点进行了深入的分析。数学建模的社会性、综合性、开放性和创造性与STS教育所倡导的教育理念是一致的。
关键词：STS教育 数学建模
The Argument about the STS Education in the Mathematic Model
Du Chunyan He Shuaitian
Abstract：In base of the main idea of the STS education，the paper analyses the activity character about mathematic model detailed.Its sociality，syntheses，opening and progress are coincident with the opinion introduced in STS education.
Keywords：STS education Mathematic model
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】B
【文章编号】1009-9646(2009)04-0062-02
STS是科学、技术、社会的缩写。STS教育早在20世纪初期就提出来了，但直到70年代才得到应有的重视。至90年代初，STS教育已经在世界科学教育改革中形成了一种新思潮：要把科学教育、科学课程重点放在价值观、社会、技术和决策方面，要联系社会技术和人类进行科学教育，让学生能够将对科学技术的理解与整个人类、环境和文化系统的复杂性结合起来，产生一种主动承担起社会发展任务的责任感，并以此为依据对未来做出决策；让学生在学习科学技术的过程中，智能得到开发，劳动素质得到提高，未来意识得到增强，培养出了解科学技术及其后果，并能够参与科学决策和具有良好科学素质的复合型人才。
尽管STS教育没有精确的定义，但从各国STS教育的情况来看，主要强调课程开放性和综合理解；强调从学生个人发展以及科学、技术、社会之间的相互关系出发，突出课题的背景、主题和活动；强调学习者的学习建构过程，充分发挥学习者的自主性、批判性和创造性等。而我们现在大力提倡的数学建模活动与STS教育所倡导的教育理念是完全一致的。
1.数学建模具有丰富的生活背景，突出了建模的社会性
数学建模的社会性主要体现在以下几个方面：
1.1 课题具有鲜明的社会背景：传统的数学教学过分强调概念和理论分析，并将他们从社会背景中分离出来。所以，社会中许多具体的科学技术问题在数学教育中变成了抽象的、没有背景的概念和术语。那些复杂的、具有重要社会背景的科学技术问题被忽略了，那些与政治生活、社会生活、意识形态、伦理道德有关的科学技术活动也从数学教育中剔除了。其结果便是用客观的、非人性化、没有主观标准的实证知识取代了道德和价值判断。而数学建模则不同，它是以人类社会面临的许多重大问题或人们所关注的热点问题为背景，例如，人口增长问题、军备竞赛问题、传染疾病、资源的再生利用、危险物资和核废料的处理、彩票的发行等，这些课题不但可以激发学生内在的学习兴趣，更重要的是，通过对这些课题的研究，使学生意识到数学作为科学和技术对社会和人类生活的作用和影响，增强他们利用数学知识解决实际问题的意识。
1.2 活动具有广泛的社会效应：我国从1992年开始举办全国数学建模竞赛以来，规模逐渐扩大，由1992年的79所院校314个队，发展到2006年864所学校9985个队参加比赛，参加培训或选修数学建模的学生更是多达数百万。参赛学校由过去的一些重点大学发展到一般大学、大专、甚至一些职业技术学校。随着参赛规模和参赛层次的不断扩大，造成的社会影响也越来越大。更为重要的是，数学建模是集数学、计算机、人文修养于一体的综合性活动，该活动的广泛开展，对于推进高等学校数学教学改革，培养大学生的数学素质和创造性，提高大学生尤其是理科大学生的人文素质具有深远的影响。
1.3 注重培养学生的社会意识：传统教育很少提供一个作为社会成员的责任和参与社会活动的背景。而数学建模结合实际，提供了具有背景的社会问题，为学习者提供了根据责任和义务回答伦理道德等社会问题的可能性。例如，环境污染问题、疾病的传染控制问题、交通拥挤问题等，通过对这些具有价值和伦理冲突的实际问题的研究，对学习者学會价值判断和伦理判断，构建各自不同的道德伦理观具有重要的影响。另一方面，数学建模活动所提供的是合作、批判、讨论和协商的民主生活方式，为学习者提供了更适合品质和性格形成的社会背景。
2.数学建模主题多样、形式灵活，突出了建模的开放性
2.1 内容开放：传统的数学教育存在的主要问题就是脱离学生的生活背景，而将他们定格在“书本世界”或“科学世界”之中，使数学教育丧失了生命的活力。而数学建模则与之完全相反，把“教材就是学生的全部世界”转变为“全部世界成为学生的教材”。生活、社会、科学技术等各方面的问题和知识源源不断被纳入到课程体系之中。
2.2 过程开放：数学建模的培训过程和竞赛过程都是开放的：数学建模的培训主要是在教师讲授相关的数学基础知识和方法的基础上，组织一些讨论班，由兴趣相同的学生组成。由教师安排内容，主要是选择具有代表性的案例让学生自己去学习和研究，写出学习报告，上台讲解，大家讨论，师生都可以平等地提出问题。在建模竞赛过程中，三个人一组，既可以相互讨论、相互启发、相互交流，也可以查阅文献、资料。这种时空的相对开放性，为学生最大限度地发挥创造性思维提供了可能性。
2.3 师生关系的开放性：在数学建模的整个活动中，打破了传统教学过程中严格的师生关系，取而代之的是教师和学生的角色在不断地发生着转变，始终处于相对开放之中：在建模活动的初期，由于学生缺乏必要的数学建模知识，教师扮演着传统的传道者，向学生灌输必要的建模知识和方法；当学生具备一定知识储备后，教师开始扮演编剧和导演的角色，把具有实际背景的问题转化成探索性的问题，使其能够满足不同学生在具有合理自由度的思维空间探索的需要。同时，教师还积极创造问题情景，就像导演给演员说戏一样，使问题与学生的经验世界发生联系和作用，让他们感受到“做”学问的乐趣；在建模培训的后期，师生关系发生了根本性的变化，学生成为课堂的主角，一般都是由他们自己报告小组的成果，而教师则成为了观众和评论者。
2.4 评价的开放性：一般来说，无论是数学建模培训课程还是数学建模竞赛，其考核方法都是完全开放的，考核内容不受课程内容的局限，从实际出发布置适当的数学建模问题，既没有现成的方法，也没有现成的答案，给学生留有一定发挥创造的空间，重点考核学生综合知识和方法的掌握以及综合能力的高低。而对考核结果的评价标准也是相对开放的，主要依据假设的合理性、建模的创新性、结果的正确性、表述的清晰性为原则，重点突出创新性。这种开放的考核方法和评价理念，对于培养学生的创新精神和创新能力具有重要作用。
3.数学建模内容覆盖面广，突出了建模的综合性
3.1 选材的综合性：数学建模无论是培训课程还是竞赛题目，涉及面广，综合性强，既有对诸如选举问题、军备竞赛、战略物质储备的管理、战争模型、价格波动、耐用品的销售等政治、军事、经济方面的重大问题的分析，也有对诸如拥挤的水房、洗衣机节水、施肥效果、足球队排序、公交车调度等发生在百姓身边小事的关注；既有对诸如蛋白质氨基酸的组合、局部脑血流量的测定、非线性交调频率的优化、汽车灯丝优化等科学技术的研究(对一般人而言，属于冷门)，也有对诸如交通拥挤、彩票发行、传染病流行、环境污染等热门问题的讨论。无论大课题还是小事件，一旦转换视角，从数学角度进行考察时，所蕴涵的内容和方法都是非常丰富的。
3.2 方法的综合性：由于数学建模内容的灵活性、综合性，使得很多建模问题无法用单一的、固定的数学方法处理，为此，在数学建模培训中要涉及很多数学方法。常用的建模方法有：量纲分析法、机理分析法、层次分析法、概率统计法、回归分析法、变分法、差分法、数据拟合法、样条函数法、图与网络法、模糊识别法、最优化方法、对策论、决策分析、排队论等，以及计算机使用与编程、软件包的使用方法，参赛方法和技巧，以及科技论文的写作方法等。
3.3 能力的综合性：数学建模所研究的问题是综合性，所需要的知识和方法是綜合性的，培养学生的能力也是综合性的。即通过向学生传授综合的知识和方法，使学生具有丰富的想象能力、抽象思维的简化能力、一眼看穿的洞察能力、与时俱进的开拓能力、学以至用的创造能力、会抓重点的判断能力、灵活运用的综合能力、使用计算机的动手能力、信息资料的查阅能力、科技论文的写作能力、团结协作的攻关能力等等。
4.数学建模过程极具挑战性，突出了建模的创造性
4.1 提供了具有实际背景的问题情景：数学建模为学习者提供了一种真正的背景，使学生感觉到科学和技术就发生在其中，从而引发他们的兴趣。正是这些与学生生活经验和履历情景相关的实际问题(而不是那些抽象、空洞、高深莫测的数学内容)，才使学生充分信任并带有热情的去面对这些问题的挑战，激励他们主动地观察、猜测、实验、推理、验证和交流。
4.2 提供了创造性思维的活动空间：数学建模活动主要是以小组为单位进行活动，由教员安排内容，主要选择有代表性的一些案例供学生讨论研究。这些带有挑战性的问题，给学员提供了动手、动脑、参与创造性活动的机会，学习者可以不受任何约束、畅所欲言，鼓励学生积极思考、勇于争辩、敢于提出见解、敢于批驳他人、相互补充、相互学习。在竞赛过程中，相互支持、相互理解、相互交流、相互合作，充分发挥各自的特长，联合攻关，使每个人的聪明才智都能够得到充分的展现。
4.3 提供了创造性活动的氛围：数学建模活动为学生提供了提出问题、发表看法的机会和可能。心理学家认为，鼓励学生独立地提出问题是确保学习者能够参与创造活动的最有效途径。在数学建模活动中，学生可以通过他们自己的问题，更清楚地表明他们对有关科学技术和社会主题的理解程度，对潜在问题和解决方法以及其他人观点的看法。这种民主的教学方式不仅激活每个学习者的探索欲望，而且也鼓励每个学习者发挥自主性。而自主性对于发展学习者的创造力具有极其重要的作用，因为自我概念、自信、自立等自主性特征是创造性人格的基本特征。
参考文献
[1] 孙可平.STS教育论，上海：上海教育出版社，2001
[2] 任善强、雷鸣.[M].重庆：重庆大学出版社，1998
关键词：STS教育 数学建模
The Argument about the STS Education in the Mathematic Model
Du Chunyan He Shuaitian
Abstract：In base of the main idea of the STS education，the paper analyses the activity character about mathematic model detailed.Its sociality，syntheses，opening and progress are coincident with the opinion introduced in STS education.
Keywords：STS education Mathematic model
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】B
【文章编号】1009-9646(2009)04-0062-02
STS是科学、技术、社会的缩写。STS教育早在20世纪初期就提出来了，但直到70年代才得到应有的重视。至90年代初，STS教育已经在世界科学教育改革中形成了一种新思潮：要把科学教育、科学课程重点放在价值观、社会、技术和决策方面，要联系社会技术和人类进行科学教育，让学生能够将对科学技术的理解与整个人类、环境和文化系统的复杂性结合起来，产生一种主动承担起社会发展任务的责任感，并以此为依据对未来做出决策；让学生在学习科学技术的过程中，智能得到开发，劳动素质得到提高，未来意识得到增强，培养出了解科学技术及其后果，并能够参与科学决策和具有良好科学素质的复合型人才。
尽管STS教育没有精确的定义，但从各国STS教育的情况来看，主要强调课程开放性和综合理解；强调从学生个人发展以及科学、技术、社会之间的相互关系出发，突出课题的背景、主题和活动；强调学习者的学习建构过程，充分发挥学习者的自主性、批判性和创造性等。而我们现在大力提倡的数学建模活动与STS教育所倡导的教育理念是完全一致的。
1.数学建模具有丰富的生活背景，突出了建模的社会性
数学建模的社会性主要体现在以下几个方面：
1.1 课题具有鲜明的社会背景：传统的数学教学过分强调概念和理论分析，并将他们从社会背景中分离出来。所以，社会中许多具体的科学技术问题在数学教育中变成了抽象的、没有背景的概念和术语。那些复杂的、具有重要社会背景的科学技术问题被忽略了，那些与政治生活、社会生活、意识形态、伦理道德有关的科学技术活动也从数学教育中剔除了。其结果便是用客观的、非人性化、没有主观标准的实证知识取代了道德和价值判断。而数学建模则不同，它是以人类社会面临的许多重大问题或人们所关注的热点问题为背景，例如，人口增长问题、军备竞赛问题、传染疾病、资源的再生利用、危险物资和核废料的处理、彩票的发行等，这些课题不但可以激发学生内在的学习兴趣，更重要的是，通过对这些课题的研究，使学生意识到数学作为科学和技术对社会和人类生活的作用和影响，增强他们利用数学知识解决实际问题的意识。
1.2 活动具有广泛的社会效应：我国从1992年开始举办全国数学建模竞赛以来，规模逐渐扩大，由1992年的79所院校314个队，发展到2006年864所学校9985个队参加比赛，参加培训或选修数学建模的学生更是多达数百万。参赛学校由过去的一些重点大学发展到一般大学、大专、甚至一些职业技术学校。随着参赛规模和参赛层次的不断扩大，造成的社会影响也越来越大。更为重要的是，数学建模是集数学、计算机、人文修养于一体的综合性活动，该活动的广泛开展，对于推进高等学校数学教学改革，培养大学生的数学素质和创造性，提高大学生尤其是理科大学生的人文素质具有深远的影响。
1.3 注重培养学生的社会意识：传统教育很少提供一个作为社会成员的责任和参与社会活动的背景。而数学建模结合实际，提供了具有背景的社会问题，为学习者提供了根据责任和义务回答伦理道德等社会问题的可能性。例如，环境污染问题、疾病的传染控制问题、交通拥挤问题等，通过对这些具有价值和伦理冲突的实际问题的研究，对学习者学會价值判断和伦理判断，构建各自不同的道德伦理观具有重要的影响。另一方面，数学建模活动所提供的是合作、批判、讨论和协商的民主生活方式，为学习者提供了更适合品质和性格形成的社会背景。
2.数学建模主题多样、形式灵活，突出了建模的开放性
2.1 内容开放：传统的数学教育存在的主要问题就是脱离学生的生活背景，而将他们定格在“书本世界”或“科学世界”之中，使数学教育丧失了生命的活力。而数学建模则与之完全相反，把“教材就是学生的全部世界”转变为“全部世界成为学生的教材”。生活、社会、科学技术等各方面的问题和知识源源不断被纳入到课程体系之中。
2.2 过程开放：数学建模的培训过程和竞赛过程都是开放的：数学建模的培训主要是在教师讲授相关的数学基础知识和方法的基础上，组织一些讨论班，由兴趣相同的学生组成。由教师安排内容，主要是选择具有代表性的案例让学生自己去学习和研究，写出学习报告，上台讲解，大家讨论，师生都可以平等地提出问题。在建模竞赛过程中，三个人一组，既可以相互讨论、相互启发、相互交流，也可以查阅文献、资料。这种时空的相对开放性，为学生最大限度地发挥创造性思维提供了可能性。
2.3 师生关系的开放性：在数学建模的整个活动中，打破了传统教学过程中严格的师生关系，取而代之的是教师和学生的角色在不断地发生着转变，始终处于相对开放之中：在建模活动的初期，由于学生缺乏必要的数学建模知识，教师扮演着传统的传道者，向学生灌输必要的建模知识和方法；当学生具备一定知识储备后，教师开始扮演编剧和导演的角色，把具有实际背景的问题转化成探索性的问题，使其能够满足不同学生在具有合理自由度的思维空间探索的需要。同时，教师还积极创造问题情景，就像导演给演员说戏一样，使问题与学生的经验世界发生联系和作用，让他们感受到“做”学问的乐趣；在建模培训的后期，师生关系发生了根本性的变化，学生成为课堂的主角，一般都是由他们自己报告小组的成果，而教师则成为了观众和评论者。
2.4 评价的开放性：一般来说，无论是数学建模培训课程还是数学建模竞赛，其考核方法都是完全开放的，考核内容不受课程内容的局限，从实际出发布置适当的数学建模问题，既没有现成的方法，也没有现成的答案，给学生留有一定发挥创造的空间，重点考核学生综合知识和方法的掌握以及综合能力的高低。而对考核结果的评价标准也是相对开放的，主要依据假设的合理性、建模的创新性、结果的正确性、表述的清晰性为原则，重点突出创新性。这种开放的考核方法和评价理念，对于培养学生的创新精神和创新能力具有重要作用。
3.数学建模内容覆盖面广，突出了建模的综合性
3.1 选材的综合性：数学建模无论是培训课程还是竞赛题目，涉及面广，综合性强，既有对诸如选举问题、军备竞赛、战略物质储备的管理、战争模型、价格波动、耐用品的销售等政治、军事、经济方面的重大问题的分析，也有对诸如拥挤的水房、洗衣机节水、施肥效果、足球队排序、公交车调度等发生在百姓身边小事的关注；既有对诸如蛋白质氨基酸的组合、局部脑血流量的测定、非线性交调频率的优化、汽车灯丝优化等科学技术的研究(对一般人而言，属于冷门)，也有对诸如交通拥挤、彩票发行、传染病流行、环境污染等热门问题的讨论。无论大课题还是小事件，一旦转换视角，从数学角度进行考察时，所蕴涵的内容和方法都是非常丰富的。
3.2 方法的综合性：由于数学建模内容的灵活性、综合性，使得很多建模问题无法用单一的、固定的数学方法处理，为此，在数学建模培训中要涉及很多数学方法。常用的建模方法有：量纲分析法、机理分析法、层次分析法、概率统计法、回归分析法、变分法、差分法、数据拟合法、样条函数法、图与网络法、模糊识别法、最优化方法、对策论、决策分析、排队论等，以及计算机使用与编程、软件包的使用方法，参赛方法和技巧，以及科技论文的写作方法等。
3.3 能力的综合性：数学建模所研究的问题是综合性，所需要的知识和方法是綜合性的，培养学生的能力也是综合性的。即通过向学生传授综合的知识和方法，使学生具有丰富的想象能力、抽象思维的简化能力、一眼看穿的洞察能力、与时俱进的开拓能力、学以至用的创造能力、会抓重点的判断能力、灵活运用的综合能力、使用计算机的动手能力、信息资料的查阅能力、科技论文的写作能力、团结协作的攻关能力等等。
4.数学建模过程极具挑战性，突出了建模的创造性
4.1 提供了具有实际背景的问题情景：数学建模为学习者提供了一种真正的背景，使学生感觉到科学和技术就发生在其中，从而引发他们的兴趣。正是这些与学生生活经验和履历情景相关的实际问题(而不是那些抽象、空洞、高深莫测的数学内容)，才使学生充分信任并带有热情的去面对这些问题的挑战，激励他们主动地观察、猜测、实验、推理、验证和交流。
4.2 提供了创造性思维的活动空间：数学建模活动主要是以小组为单位进行活动，由教员安排内容，主要选择有代表性的一些案例供学生讨论研究。这些带有挑战性的问题，给学员提供了动手、动脑、参与创造性活动的机会，学习者可以不受任何约束、畅所欲言，鼓励学生积极思考、勇于争辩、敢于提出见解、敢于批驳他人、相互补充、相互学习。在竞赛过程中，相互支持、相互理解、相互交流、相互合作，充分发挥各自的特长，联合攻关，使每个人的聪明才智都能够得到充分的展现。
4.3 提供了创造性活动的氛围：数学建模活动为学生提供了提出问题、发表看法的机会和可能。心理学家认为，鼓励学生独立地提出问题是确保学习者能够参与创造活动的最有效途径。在数学建模活动中，学生可以通过他们自己的问题，更清楚地表明他们对有关科学技术和社会主题的理解程度，对潜在问题和解决方法以及其他人观点的看法。这种民主的教学方式不仅激活每个学习者的探索欲望，而且也鼓励每个学习者发挥自主性。而自主性对于发展学习者的创造力具有极其重要的作用，因为自我概念、自信、自立等自主性特征是创造性人格的基本特征。
参考文献
[1] 孙可平.STS教育论，上海：上海教育出版社，2001
[2] 任善强、雷鸣.[M].重庆：重庆大学出版社，1998