UCLA Life Sciences renovó cómo enseña matemáticas. ¿Es un ejemplo que otros deberían seguir?

Hace unos 10 años, Alan Garfinkel, profesor del departamento de ciencias biológicas de la Universidad de California en Los Ángeles, recibió una llamada. Era de su decano, quien dijo que el departamento había inspeccionado su curso de cálculo de primer año, "Cálculo para Ciencias de la Vida".

Los resultados de la revisión interna no fueron tan grandiosos y demostraron que la clase era “absolutamente inútil”, dice Garfinkel. Impopular entre los estudiantes, la clase no parecía estar preparándolos para una carrera en STEM. Y la clase parecía estar filtrando a las mujeres y las minorías para que no progresaran en el departamento.

Esa llamada inició el proceso de años de reelaboración de cómo el departamento de ciencias de la vida de la universidad enseña matemáticas. Esto finalmente condujo a un nuevo curso introductorio de matemáticas de ciencias de la vida, Matemáticas para las ciencias de la vida (la serie LS 30).

La necesidad de que los estudiantes de biología entiendan los conceptos matemáticos se ha vuelto cada vez más importante, especialmente con la revolución digital que se extiende por toda la ciencia. Pero los profesores de UCLA sintieron que el currículo de matemáticas tradicional no inspiraba a los estudiantes y que las clases ofrecían pocos ejemplos útiles de biología real, según una presentación preparada por miembros de la universidad que revisó EdSurge. Las viejas formas de enseñar parecían dejar a los estudiantes sin comprender la importancia de las matemáticas para el campo elegido.

El departamento comenzó a enseñar su nueva serie de matemáticas para ciencias de la vida en 2013, en un curso piloto con alrededor de 20 estudiantes. La facultad tuvo que superar obstáculos para llegar allí, incluida la falta de un libro de texto oficial y el escepticismo inicial de los colegas del departamento de matemáticas, dice Blaire Van Valkenburgh, quien en ese momento era decano asociado del departamento y estaba liderando el esfuerzo de reforma.

Pero al final, los resultados casi increíbles, según los de la universidad.

Principalmente, los estudiantes parecieron apreciar el esfuerzo, y LS 30 ha mostrado un crecimiento constante en los últimos cinco años, según cifras citadas en un estudio publicado en febrero de 2022. Hoy, Garfinkel estima que se enseña a unos 2,000 estudiantes por año en la gran universidad pública. Los estudiantes han votado con los pies, añade Van Valkenburgh.

El departamento de matemáticas quedó impresionado con la reacción de los estudiantes ante el nuevo curso, especialmente el tipo de comentarios entusiastas de los estudiantes "que no recibimos en los cursos normales de matemáticas", dice Don Blasius, profesor de matemáticas en UCLA con conocimientos de ciencias de la vida. renovación matemática.

Muchos de esos estudiantes son personas que podrían no haber sobresalido en STEM, según el estudio. Esas cifras afirman que, utilizando los números disponibles en la publicación, el 72 por ciento de los estudiantes matriculados en la clase son mujeres, con un 31 por ciento de entornos socioeconómicamente desfavorecidos y un 32 por ciento de grupos que no están bien representados en STEM.

¿Una barrera para STEM?

Para Garfinkel, el cambio representa un ejemplo exitoso de reforma del plan de estudios de matemáticas, que eliminó una barrera para las carreras STEM y basó la enseñanza de matemáticas en ejemplos prácticos.

Aunque los campos de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas han experimentado algunos avances en los últimos años, STEM sigue siendo relativamente poco diverso. Cifras del Centro de Investigación Pew indican que los trabajadores y estudiantes afroamericanos e hispanos están muy poco representados en las ocupaciones STEM y los programas educativos. Y aunque las mujeres son la mayoría de los trabajadores en trabajos relacionados con la salud, desde el año pasado, están menos presentes en las ciencias físicas o, por ejemplo, en la ingeniería. En la trayectoria actual, argumentan los investigadores de Pew, es poco probable que la obtención de un título en STEM altere esto.

Muchos líderes en el campo quieren cambiar estas estadísticas. Los esfuerzos de UCLA fueron apoyados, en parte, por una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias, según documentos proporcionados a EdSurge por miembros del equipo que encabezó la revisión.

Al menos en parte, el éxito del programa de UCLA se ha atribuido al hecho de que eliminó los requisitos previos de cálculo del departamento, que los defensores del curso LS 30 caracterizan como medidas de “eliminación”.

El trabajo de curso de cálculo tradicional, para personas como Garfinkel, está totalmente desactualizado. Se trata de memorizar fórmulas y utilizar técnicas de papel y lápiz que, a su juicio, no han sido punteras en este siglo. Y es un factor importante, dice, que empuja a las minorías ya las mujeres a abandonar STEM, porque es posible que hayan tenido menos experiencia en matemáticas tradicionales antes de llegar a la universidad.

En cambio, LS 30 se centró en el modelado basado en ejemplos biológicos, como comprender la dinámica de retroalimentación de las poblaciones de tiburones y atunes. No presupone antecedentes en cálculo y limita su enseñanza a los conceptos matemáticos y de programación que son necesarios para el modelado práctico.

En última instancia, argumenta Van Valkenburgh, el nuevo programa parece haber infundido confianza en los estudiantes sobre sus habilidades cuantitativas, así como también los ha motivado a adquirir esas habilidades al basar las lecciones en problemas que les importaba resolver. En resumen, también ayudó a responder a la pregunta común "¿por qué molestarse en aprender esto?" pregunta.

Van Valkenburgh, quien se jubiló recientemente, reflexiona que avanzar en el curso fue “probablemente lo más importante [no académico] que hice”.

Cambiando el Cálculo

Varias otras universidades han expresado interés en seguir el ejemplo de UCLA, según Garfinkel. Y la Universidad de Arizona, Tucson, otra escuela pública, ahora enseña una versión de LS 30.

Pero, en última instancia, el cambio en la forma en que se enseñan las matemáticas ha resultado lento.

Las escuelas secundarias en general parecen renuentes a cambiar, dice Garfinkel, debido a los requisitos de ingreso a la universidad. Mientras tanto, las universidades apuntan hacia el cálculo AP que se enseña en las escuelas secundarias para explicar por qué no cambiarán los cursos de cálculo de primer año.

“Así que pensamos que tenemos que alcanzar ambos niveles simultáneamente”, agrega Garfinkel.

Con ese fin, está trabajando con Brendan Kelly, el director de matemáticas introductorias en Harvard, para ofrecer un curso similar a los estudiantes de secundaria este año en el programa de escuela de verano de Harvard, una serie de un par de semanas para que los estudiantes se expongan a la educación superior. . Pero no está claro cuánto financiamiento lograrán obtener para el programa, dice.

¿Otro factor? No todos están de acuerdo con cambiar la forma en que se enseñan las matemáticas. El desacuerdo sobre esto se está manifestando públicamente a medida que la junta de educación de California reevalúa el marco de matemáticas K-12 del estado.

Mientras elogia el curso LS 30 por involucrar a los estudiantes en matemáticas, Mario Bonk, el actual presidente del departamento de matemáticas de UCLA, sugiere que tiene "serias dudas" acerca de exportar el modelo a universidades de todo el país porque el contenido del curso es increíblemente específico de la biología. Si estos estudiantes deciden más adelante que la carrera de ciencias de la vida no es para ellos, estarán seriamente mal preparados para cualquier otra cosa, dice Bonk.

En última instancia, para Bonk, no es un modelo que necesariamente deban seguir todos los departamentos. Pero sí subraya la necesidad de llevar la enseñanza de las matemáticas al siglo XXI. Importar ejemplos de la vida real al cálculo es una buena idea, que puede inspirar a los estudiantes a involucrarse con las matemáticas, dice Bonk. También es una buena idea incluir habilidades básicas de programación en el trabajo del curso. Pero, agrega, para aprender a entender las matemáticas, “el lenguaje universal del universo”, sacarlo del departamento de matemáticas no es lo ideal. En resumen, argumenta, el curso parece excepcional en la enseñanza de modelos biológicos, pero es menos estelar en la enseñanza de los principios abstractos de las matemáticas.

Otros están en desacuerdo con el enfoque más amplio de la reforma matemática en general, alegando que no es tan riguroso. Por ejemplo, Barbara Oakley, la franca profesora de ingeniería de la Universidad de Oakland, ha argumentado que reformar el currículo de matemáticas tiende a poner en desventaja a los estudiantes. Según Oakley, estas reformas tienden a restar importancia a la práctica habitual, como la perforación de las tablas de multiplicar, lo que, según ella, niega a los estudiantes la fluidez con los números.

Es una imputación que no parece influir en Garfinkel. “Estoy completamente en desacuerdo con la idea de que lo que se necesita es lo que ellos llaman 'riguroso'”, dice Garfinkel, enfatizando que su propio curso no tiene requisitos previos de cálculo y, sin embargo, puede abordar con éxito problemas de modelado biológico.

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• Fuente: https://www.edsurge.com/news/2023-01-17-ucla-life-sciences-revamped-how-it-teaches-math-is-it-an-example-others-should-follow