UCLA Life Sciences uudisti kuinka se opettaa matematiikkaa. Onko se esimerkki, jota muiden pitäisi seurata?

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Noin 10 vuotta sitten Kalifornian yliopiston Los Angelesissa biotieteiden osaston professori Alan Garfinkel sai puhelun. Se tuli hänen dekaaniltaan, joka sanoi, että laitos oli tarkastanut heidän fuksi laskennan kurssin "Calculus for Life Sciences".

Sisäisen arvioinnin tulokset eivät olleet niin mahtavia, mikä osoitti, että luokka oli "täysin arvoton", Garfinkel sanoo. Oppilaiden keskuudessa epäsuosittu luokka ei näyttänyt valmistavan heitä STEM-uraan. Ja luokka näytti suodattavan naiset ja vähemmistöt etenemisestä osastolla.

Tämä kutsu aloitti vuosia kestäneen prosessin, jossa uusittiin yliopiston biotieteiden laitoksen matematiikan opetusta. Tämä johti lopulta uuteen biotieteiden matematiikan johdantokurssiin, Mathematics for Life Sciences (LS 30 -sarja).

Biologian opiskelijoiden tarve ymmärtää matematiikan käsitteitä on tullut yhä tärkeämmäksi, varsinkin kun digitaalinen vallankumous pyyhkäisee tieteeseen. Mutta UCLA:n professorit katsoivat, että perinteinen matematiikan opetussuunnitelma ei inspiroinut opiskelijoita ja että luokat tarjosivat muutamia hyödyllisiä esimerkkejä todellisesta biologiasta, EdSurgen arvioiman yliopiston jäsenten laatiman esityksen mukaan. Vanhat opetustavat näyttivät jättävän opiskelijat ymmärtämättä matematiikan merkitystä heidän valitsemalleen alalle.

Laitos aloitti uuden biotieteiden matematiikkasarjansa opetuksen vuonna 2013 noin 20 opiskelijan pilottikurssilla. Tiedekunnan täytyi ylittää esteitä päästäkseen sinne, mukaan lukien virallisen oppikirjan puute ja matematiikan laitoksen kollegoiden alkuperäinen epäilys, sanoo Blaire Van Valkenburgh, joka oli tuolloin laitoksen apulaisdekaani ja johti uudistustyötä.

Mutta loppujen lopuksi tulokset melkein herättivät uskoa yliopiston opiskelijoiden mukaan.

Pääasiassa opiskelijat näyttivät arvostavan työtä, ja LS 30 on osoittanut tasaista kasvua viimeisen viiden vuoden aikana opiskella julkaistu helmikuussa 2022. Nykyään Garfinkel arvioi, että sitä opetetaan noin 2,000 XNUMX opiskelijalle vuodessa suuressa julkisessa yliopistossa. Opiskelijat ovat äänestäneet jaloillaan, Van Valkenburgh lisää.

Matematiikan osasto oli vaikuttunut opiskelijoiden reaktiosta uuteen kurssiin, erityisesti sellaisista hehkuvista opiskelijaarvosteluista, "jotka emme saa tavallisilla matematiikan kursseilla", sanoo Don Blasius, UCLA:n matematiikan professori, jolla on tietoa biotieteistä. matematiikan uudistus.

Suurin osa näistä opiskelijoista on tutkimuksen mukaan ihmisiä, jotka eivät ehkä ole selvinneet STEMistä. Nämä luvut väittävät, että julkaisuhetkellä saatavilla olevia lukuja käyttäen 72 prosenttia luokkaan ilmoittautuneista opiskelijoista on naisia, joista 31 prosenttia on sosioekonomisesti heikommassa asemassa ja 32 prosenttia ryhmistä, jotka eivät ole hyvin edustettuina STEMissä.

este STEMille?

Garfinkelille muutos on onnistunut esimerkki matematiikan opetussuunnitelman uudistamisesta, joka sekä nosti esteen STEM-uran tieltä että perusti matematiikan opetusta käytännön esimerkeiksi.

Vaikka tieteen, teknologian, tekniikan ja matematiikan aloilla on edistytty jonkin verran viime vuosina, STEM on edelleen suhteellisen monimuotoinen. Luvut Pew Research Centeristä osoittavat, että mustat ja latinalaisamerikkalaiset työntekijät ja opiskelijat ovat huomattavasti aliedustettuina STEM-ammateissa ja koulutusohjelmissa. Ja vaikka naiset ovat valtaosa terveyteen liittyvissä töissä työskentelevistä työntekijöistä, he ovat viime vuodesta vähemmän läsnä fysikaalisissa tieteissä tai esimerkiksi tekniikassa. Nykyisellä kehitysradalla Pew-tutkijat väittävät, että on epätodennäköistä, että STEM-tutkinnon saavuttaminen muuttaa tätä.

Monet alan johtajat haluavat muuttaa näitä tilastoja. UCLA:n ponnisteluja tuettiin osittain National Science Foundationin apurahalla uudistusta johtaneen tiimin jäsenten EdSurgelle toimittamien asiakirjojen mukaan.

Ainakin osittain UCLA-ohjelman menestys on johtunut siitä, että se leikkasi laitoksen laskennan edellytyksiä, joita LS 30 -kurssin kannattajat luonnehtivat "karsia pois" toimenpiteistä.

Perinteinen laskentakurssityö Garfinkelin kaltaisille ihmisille on täysin vanhentunutta. Kyse on kaavojen ulkoa opettelemisesta ja paperin ja kynän tekniikoiden käyttämisestä, jotka hänen mielestään eivät ole olleet kärjessä tällä vuosisadalla. Hän sanoo, että se on suuri tekijä, joka työntää vähemmistöt ja naiset pois STEM:stä, koska heillä on ehkä ollut vähemmän kokemusta perinteisestä matematiikasta ennen yliopistoon tuloaan.

Sen sijaan LS 30 keskittyi mallintamiseen, joka perustuu biologisiin esimerkkeihin – kuten hain ja tonnikalan populaatioiden palautedynamiikan ymmärtämiseen. Se ei edellytä laskennan taustaa ja rajoita opetuksensa ohjelmointi- ja matematiikan käsitteisiin, jotka ovat välttämättömiä käytännön mallintamisessa.

Viime kädessä, Van Valkenburgh väittää, uusi ohjelma näyttää juurruttaneen oppilaissa luottamusta heidän määrällisiin taitoihinsa sekä motivoineen heitä hankkimaan nämä taidot maadoittamalla oppitunteja ongelmissa, joiden ratkaisemisesta he välittivät. Lyhyesti sanottuna se auttoi myös vastaamaan usein kysyttyyn "miksi edes vaivautua oppimaan tätä?" kysymys.

Hiljattain eläkkeelle jäänyt Van Valkenburgh pohtii, että kurssin eteneminen oli "luultavasti tärkein [ei-akateeminen] asia, jonka tein".

Laskun vaihtaminen

Garfinkelin mukaan useat muut yliopistot ovat ilmaisseet kiinnostuksensa seurata UCLA:n esimerkkiä. Ja Arizonan yliopisto, Tucson, toinen julkinen koulu, opettaa nyt versiota LS 30:stä.

Mutta viime kädessä matematiikan opetuksen muuttaminen on osoittautunut hitaaksi.

Lukiot näyttävät yleensä olevan haluttomia muuttumaan, Garfinkel sanoo, korkeakoulujen pääsyvaatimusten vuoksi. Samaan aikaan korkeakoulut viittaavat AP-laskentaan, jota opetetaan lukioille selittääkseen, miksi he eivät muuta fuksilaskennan kursseja.

"Joten mielestämme meidän on lyötävä molemmat tasot samanaikaisesti", Garfinkel lisää.

Tätä tarkoitusta varten hän työskentelee Harvardin johdantomatematiikan johtajan Brendan Kellyn kanssa tarjotakseen samanlaisen kurssin lukiolaisille tänä vuonna Harvardin kesäkouluohjelmassa, parin viikon mittaisen sarjan, jossa opiskelijat pääsevät tutustumaan korkea-asteen oppimiseen. . Mutta on epäselvää, kuinka paljon rahoitusta he onnistuvat saamaan ohjelmalle, hän sanoo.

Toinen tekijä? Kaikki eivät ole tietoisia siitä, miten matematiikkaa opetetaan. Erimielisyydet tästä näkyvät julkisesti Kalifornian opetuslautakunnalla arvioi uudelleen osavaltion K-12-matematiikan puitteet.

Ylistäessään LS 30 -kurssia opiskelijoiden houkuttelemisesta matematiikkaan, Mario Bonk, UCLA:n matematiikan osaston nykyinen puheenjohtaja, ehdottaa, että hänellä on "vakavia epäilyksiä" mallin viennistä korkeakouluihin eri puolilla maata, koska kurssin sisältö on uskomatonta. biologialle ominaista. Jos nämä opiskelijat myöhemmin päättävät, että biotieteiden rata ei ole heille, he olisivat vakavasti alivalmistautuneita kaikkeen muuhun, Bonk sanoo.

Loppujen lopuksi Bonkille se ei ole malli, jota kaikkien osastojen tulisi välttämättä noudattaa. Mutta se korostaa tarvetta tuoda matematiikan opetus 21-luvulle. Tosielämän esimerkkien tuominen laskentaan on hyvä idea – sellainen, joka voi innostaa oppilaita osallistumaan matematiikan pariin, Bonk sanoo. Ohjelmoinnin perustaitojen tuominen kurssityöhön on myös hyvä idea. Mutta hän lisää, että matematiikan – ”universumin universaalin kielen” – ymmärtämiseksi sen irrottaminen matematiikan osastolta ei ole ihanteellista. Lyhyesti sanottuna, hän väittää, kurssi näyttää poikkeukselliselta biologisen mallintamisen opettamisessa, mutta se ei ole yhtä loistava matematiikan abstraktien periaatteiden opettamisessa.

Toiset vastustavat laajempaa matematiikan uudistuslähestymistapaa yleensä ja syyttävät, että se ei ole läheskään yhtä tiukkaa. Esimerkiksi Barbara Oakley, suorapuheinen tekniikan professori Oaklandin yliopistosta, on väittänyt, että matematiikan opetussuunnitelman uudistaminen on omiaan haittaamaan opiskelijoita. Oakleyn mukaan näillä uudistuksilla on taipumus vähätellä tavanomaista käytäntöä, kuten aikataulukoiden poraamista, mikä hänen mukaansa kieltää opiskelijoiden sujuvan numeroiden käytön.

Se on syytös, joka ei näytä vaikuttavan Garfinkeliin. "Olen täysin eri mieltä ajatuksesta, että tarvitaan sitä, mitä he kutsuvat "tiukkaksi", Garfinkel sanoo ja korostaa, ettei hänen omalla kurssillaan ole laskennan edellytyksiä, ja silti hän pystyy ratkaisemaan biologisia mallinnusongelmia.