UCLA Life Sciences uuendas seda, kuidas see matemaatikat õpetab. Kas see on näide, mida teised peaksid järgima?

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Umbes 10 aastat tagasi helistati Los Angelese California ülikooli bioteaduste osakonna professorile Alan Garfinkelile. See pärines tema dekaanilt, kes ütles, et osakond oli kontrollinud nende esmakursuslaste arvutuskursust "Calculus for Life Sciences".

Siseülevaatuse tulemused ei olnud nii suured, näidates, et klass oli "absoluutselt väärtusetu", ütleb Garfinkel. Õpilaste seas ebapopulaarne, tundus, et klass ei valmistanud neid ette karjääriks STEM-is. Ja tundus, et klass filtreerib naised ja vähemused osakonnas edasijõudmisest välja.

See üleskutse alustas aastaid kestnud protsessi, kuidas ülikooli bioteaduste osakond matemaatikat õpetab. See viis lõpuks uue sissejuhatava bioteaduste matemaatikakursuseni "Mathematics for Life Sciences" (seeria LS 30).

Bioloogiaüliõpilaste vajadus mõista matemaatika mõisteid on muutunud üha olulisemaks, eriti seoses digirevolutsiooniga, mis hõlmab kogu teadust. Kuid UCLA professorid arvasid, et traditsiooniline matemaatika õppekava ei inspireerinud õpilasi ja et klassid pakkusid vähe kasulikke näiteid tegelikust bioloogiast, selgub ülikooli liikmete koostatud ettekandest, mille EdSurge läbi vaatas. Tundub, et vanad õpetamisviisid ei mõistnud matemaatika tähtsust nende valitud eriala jaoks.

Osakond alustas oma uut bioteaduste matemaatikasarja õpetama 2013. aastal umbes 20 õpilasega pilootkursusel. Õppejõud pidid isegi sinna jõudmiseks ületama takistusi, sealhulgas ametliku õpiku puudumine ja matemaatikaosakonna kolleegide esialgne skeptilisus, ütleb Blaire Van Valkenburgh, kes oli sel ajal osakonna abidekaan ja juhtis reformitööd.

Kuid lõpuks panid tulemused kolledžis õppijate sõnul peaaegu uskuma.

Peamiselt tundusid õpilased seda pingutust hindavat ja LS 30 on viimase viie aasta jooksul näidanud stabiilset kasvu, vastavalt dokumendis viidatud andmetele. õppima avaldati veebruaris 2022. Täna arvab Garfinkel, et seda õpetatakse suures avalik-õiguslikus ülikoolis umbes 2,000 üliõpilasele aastas. Õpilased on hääletanud jalgadega, lisab Van Valkenburgh.

Matemaatikaosakond avaldas muljet õpilaste reaktsioonist uuele kursusele, eriti sellised säravad õpilaste arvustused, „mida me tavalistel matemaatikakursustel ei saa,” ütleb Don Blasius, UCLA matemaatikaprofessor, kellel on teadmised bioteadustest. matemaatika uuendus.

Uuringu kohaselt on paljud neist õpilastest inimesed, kes poleks võib-olla STEM-is välja jäänud. Need arvud väidavad, et avaldamisel saadaolevaid numbreid kasutades on 72 protsenti klassis osalevatest õpilastest naised, kellest 31 protsenti on sotsiaalmajanduslikult ebasoodsa taustaga ja 32 protsenti rühmadest, mis ei ole STEMis hästi esindatud.

STEM-i takistus?

Garfinkeli jaoks on muudatus edukas näide matemaatika õppekava reformimisest, mis nii tõstis takistuse STEM-i karjäärile kui ka põhjendas matemaatika õpetamist praktiliste näidetega.

Ehkki teaduse, tehnoloogia, inseneriteaduse ja matemaatika valdkondades on viimastel aastatel tehtud mõningaid edusamme, on STEM endiselt suhteliselt mitmekesine. Arvud Pew Research Centerilt näitavad, et mustanahalised ja hispaanlastest töötajad ja üliõpilased on STEM-i ametites ja haridusprogrammides tohutult alaesindatud. Ja kuigi naised on enamiku tervisega seotud töökohtade töötajatest, siis eelmise aasta seisuga on neid füüsikateadustes või näiteks inseneriteadustes vähem. Praegusel trajektooril väidavad Pew teadlased, et on ebatõenäoline, et STEM kraadi omandamine seda muudaks.

Paljud valdkonna juhid soovivad seda statistikat muuta. Vastavalt dokumentidele, mille EdSurge'ile esitasid kapitaalremonti juhtinud meeskonnaliikmed, toetas UCLA jõupingutusi osaliselt riikliku teadusfondi toetus.

Vähemalt osaliselt on UCLA programmi edu tingitud asjaolust, et see kärpis osakonna kalkulatsiooni eeldusi, mida LS 30 kursuse pooldajad iseloomustavad kui väljarookimise meetmed.

Traditsiooniline arvutuskursuste töö selliste inimeste jaoks nagu Garfinkel on täiesti aegunud. See puudutab valemite päheõppimist ning paberi-pliiatsitehnikate kasutamist, mis tema arvates pole sel sajandil olnud tipptasemel. Ja see on tema sõnul suur tegur, mis tõukab vähemused ja naised STEM-ist välja, sest neil võis enne kolledžisse jõudmist olla vähem kogemusi traditsioonilises matemaatikas.

Selle asemel keskendus LS 30 modelleerimisele, mis põhineb bioloogilistel näidetel, näiteks hai-tuunikala populatsioonide tagasiside dünaamika mõistmisel. See ei eelda arvutamise tausta ja piirdub praktilise modelleerimise jaoks vajalike programmeerimise ja matemaatika mõistetega.

Lõppkokkuvõttes, väidab Van Valkenburgh, tundub, et uus programm on sisendanud õpilastes kindlustunnet nende kvantitatiivsete oskuste suhtes ja motiveerinud neid neid oskusi omandama, andes õppetunnid probleemidele, mille lahendamisest nad hoolisid. Lühidalt, see aitas ka vastata sageli küsitavale küsimusele: "Miks üldse vaeva näha seda õppimist?" küsimus.

Hiljuti pensionile läinud Van Valkenburgh mõtiskleb, et kursusel edasiminek oli "tõenäoliselt kõige olulisem [mitteakadeemiline] asi, mida ma tegin".

Arvutuse muutmine

Garfinkeli sõnul on mitmed teised ülikoolid väljendanud huvi UCLA eeskuju järgimise vastu. Ja Arizona ülikool, Tucson, teine riiklik kool, õpetab nüüd LS 30 versiooni.

Kuid lõpuks on matemaatika õpetamise muutmine osutunud aeglaseks.

Garfinkel ütleb, et keskkoolid üldiselt ei taha kolledži sisseastumisnõuete tõttu muutuda. Samal ajal osutavad kolledžid keskkoolidele õpetatavale AP-arvutile, et selgitada, miks nad ei muuda esmakursuslaste arvutuskursusi.

"Seega arvame, et peame tabama mõlemat taset korraga," lisab Garfinkel.

Selleks teeb ta koostööd Harvardi sissejuhatava matemaatika direktori Brendan Kellyga, et pakkuda sel aastal keskkooliõpilastele Harvardi suvekooliprogrammis sarnast kursust, paarinädalast sarja õpilastele kõrgharidusega tutvumiseks. . Kuid pole selge, kui palju raha neil programmi jaoks õnnestub saada, ütleb ta.

Teine tegur? Mitte igaüks ei tea, kuidas matemaatikat õpetatakse. Erimeelsused selles osas mängivad avalikult välja California haridusnõukoguna hindab ümber osariigi K-12 matemaatikaraamistiku.

Kiitades LS 30 kursust õpilaste kaasamise eest matemaatikasse, viitab Mario Bonk, praegune UCLA matemaatikaosakonna juhataja, et tal on "tõsiseid kahtlusi" mudeli eksportimise suhtes kolledžitesse üle kogu riigi, kuna kursuse sisu on uskumatu. bioloogiale omane. Kui need õpilased hiljem otsustavad, et bioteaduste rada pole nende jaoks, oleksid nad millekski muuks tõsiselt alavalmis, ütleb Bonk.

Lõppkokkuvõttes ei ole Bonki jaoks see mudel, mida kõik osakonnad peaksid tingimata järgima. Kuid see rõhutab vajadust tuua matemaatikaõpetus 21. sajandisse. Reaalsest elust pärit näidete importimine arvutusse on hea mõte – see võib inspireerida õpilasi matemaatikaga tegelema, ütleb Bonk. Hea mõte on ka põhiliste programmeerimisoskuste lisamine kursusetöösse. Kuid ta lisab, et matemaatika – „universumi universaalne keel” – mõistmise õppimiseks ei ole selle matemaatikaosakonnast väljatõmbamine ideaalne. Lühidalt, ta väidab, et kursus tundub bioloogilise modelleerimise õpetamisel erakordne, kuid matemaatika abstraktsete põhimõtete õpetamisel on see vähem täht.

Teised vaidlustavad laiema matemaatikareformi lähenemisviisi üldiselt, süüdistades, et see pole kaugeltki nii range. Näiteks Oaklandi ülikooli avameelne inseneriprofessor Barbara Oakley on väitnud, et matemaatika õppekava reformimine kipub õpilasi ebasoodsasse olukorda seadma. Oakley sõnul kipuvad need reformid harjumuspärast praktikat (nt puurimisaegade tabelite koostamist) vähem rõhutama, mis tema väitel eitab õpilastel arvude oskust.

See on väide, mis ei näi Garfinkelit mõjutavat. "Ma ei nõustu täielikult ideega, et vaja on seda, mida nad nimetavad "rangeks"," ütleb Garfinkel, rõhutades, et tema enda kursusel pole arvutuslikke eeldusi ja ta suudab siiski edukalt lahendada bioloogilise modelleerimise probleeme.