UCLA Life Sciences Revamped How It Teaches Math. Is It An Example Others Should Follow?

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Körülbelül 10 évvel ezelőtt felhívták Alan Garfinkelt, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem élettudományi tanszékének professzorát. A dékántól származott, aki elmondta, hogy a tanszék megvizsgálta a „Calculus for Life Sciences” elsõ pályaszámítási kurzust.

A belső felülvizsgálat eredményei nem voltak olyan nagyszerűek, és azt mutatták, hogy az osztály „teljesen értéktelen” – mondja Garfinkel. A diákok körében népszerűtlen osztály, úgy tűnt, nem készíti fel őket a STEM-ben való karrierre. És úgy tűnt, hogy az osztály kiszűri a nőket és a kisebbségeket a tanszéki előmenetelből.

Ez a felhívás elindította az egyetem élettudományi tanszékének matematikatanításának évekig tartó folyamatát. Ez végül egy új bevezető élettudományi matematikai kurzushoz vezetett, a Mathematics for Life Sciences (az LS 30 sorozat).

Egyre fontosabbá vált a biológushallgatóknak a matematikai fogalmak megértésének szükségessége, különösen a tudományon átsöprő digitális forradalom miatt. A UCLA professzorai azonban úgy érezték, hogy a hagyományos matematikai tanterv nem volt inspiráló a diákok számára, és az órákon kevés hasznos példát kínáltak a tényleges biológiából – derül ki az egyetem tagjai által készített előadásból, amelyet EdSurge áttekintett. Úgy tűnt, hogy a tanítás régi módjai miatt a diákok nem értik a matematika fontosságát a választott területükön.

A tanszék 2013-ban kezdte meg új élettudományi matematikai sorozatának oktatását, mintegy 20 hallgató részvételével kísérleti kurzus keretében. Az oktatóknak akadályokat kellett leküzdeniük ahhoz, hogy eljussanak ide, beleértve a hivatalos tankönyv hiányát és a matematika tanszéken dolgozó kollégák kezdeti szkepticizmusát – mondja Blaire Van Valkenburgh, aki akkoriban a tanszék dékánhelyettese volt, és a reformtörekvést vezette.

A főiskolások szerint azonban végül az eredmények már-már hitet keltettek.

Főleg úgy tűnt, hogy a diákok értékelték az erőfeszítést, és az LS 30 folyamatos növekedést mutatott az elmúlt öt évben, egy közleményben idézett adatok szerint. tanulmány Garfinkel becslése szerint ma körülbelül 2022 diáknak tanítják évente a nagy állami egyetemen. A diákok a lábukkal szavaztak – teszi hozzá Van Valkenburgh.

A matematika tanszéket lenyűgözte a hallgatók reakciója az új kurzussal kapcsolatban, különösen az a fajta izzó diákértékelés, „amit a normál matematikai kurzusokon nem kapunk meg” – mondja Don Blasius, a UCLA matematikaprofesszora, aki ismeri az élettudományokat. matematikai felújítás.

A tanulmány szerint sok ilyen diák olyan ember, aki nem biztos, hogy túlélte volna a STEM-et. Ezek a számok azt állítják, hogy a közzétételkor rendelkezésre álló számokat felhasználva az osztályba beiratkozott tanulók 72 százaléka nő, 31 százalékuk hátrányos társadalmi-gazdasági hátterű, 32 százalékuk pedig olyan csoportokból származik, amelyek nem képviseltetik magukat jól a STEM-ben.

A STEM akadálya?

Garfinkel számára a változás a matematikai tanterv megreformálásának sikeres példája, amely egyrészt felszámolta a STEM-pályafutás akadályait, másrészt gyakorlati példákon alapozta meg a matematikatanítást.

Bár a tudomány, a technológia, a mérnöki és a matematikai területeken történt némi előrelépés az elmúlt években, a STEM továbbra is viszonylag változatlan. A Pew Research Center adatai azt jelzik, hogy a fekete és spanyol munkavállalók és diákok jelentősen alulreprezentáltak a STEM foglalkozásokban és oktatási programokban. És bár a nők többsége az egészségüggyel kapcsolatos munkakörökben dolgozik, tavalytól kevésbé vannak jelen a fizikai tudományokban vagy mondjuk a műszaki területen. A jelenlegi pályán a Pew kutatói azt állítják, hogy nem valószínű, hogy a STEM fokozat megszerzése változtat ezen.

Ezen a statisztikán sok vezető szeretne változtatni a területen. Az UCLA erőfeszítéseit részben a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatásával támogatták – derül ki a dokumentumokból, amelyeket a nagyjavítást vezető csapat tagjai adtak át az EdSurge-nek.

A UCLA program sikere legalábbis részben annak tudható be, hogy csökkentette a tanszék számítástechnikai előfeltételeit, amit az LS 30 kurzus támogatói úgy jellemeznek. „kigyomlálni” intézkedéseket.

A hagyományos kalkulus tanfolyam olyan emberek számára, mint Garfinkel, teljesen elavult. A képletek memorizálásáról és a papír-ceruza technikák használatáról van szó, amelyek véleménye szerint ebben az évszázadban nem voltak élvonalbeliek. És ez egy nagy tényező, mondja, ami kiszorítja a kisebbségeket és a nőket a STEM-ből, mert lehet, hogy kevesebb tapasztalattal rendelkeztek a hagyományos matematikában, mielőtt megérkeztek az egyetemre.

Ehelyett az LS 30 a biológiai példákon alapuló modellezésre összpontosított – például a cápa-tonhal populációk visszacsatolási dinamikájának megértésére. Nem feltételezi a számítási hátteret, és tanítását a gyakorlati modellezéshez szükséges programozási és matematikai fogalmakra korlátozza.

Végső soron, érvel Van Valkenburgh, úgy tűnik, hogy az új program bizalmat keltett a tanulókban mennyiségi készségeik iránt, valamint arra ösztönözte őket, hogy sajátítsák el ezeket a készségeket azáltal, hogy leckéket adtak a megoldandó problémákra. Röviden, ez is segített választ adni arra a gyakran feltett kérdésre, hogy „miért is kell ennek megtanulni?” kérdés.

Van Valkenburgh, aki nemrég vonult nyugdíjba, úgy gondolja, hogy a tanfolyam előrehaladása volt „valószínűleg a legfontosabb [nem akadémiai] dolog, amit tettem”.

A kalkulus megváltoztatása

Garfinkel szerint számos más egyetem is kifejezte érdeklődését az UCLA példája iránt. És az Arizonai Egyetem, Tucson, egy másik állami iskola, most az LS 30 verzióját tanítja.

De végül a matematika oktatásának változása lassúnak bizonyult.

Garfinkel szerint a középiskolák általában vonakodnak a változástól az egyetemi felvételi követelmények miatt. Eközben a főiskolák az AP-számításra mutatnak rá, amelyet a középiskolákban tanítanak, hogy megmagyarázzák, miért nem változtatják meg a gólyaszámítási kurzusokat.

„Tehát úgy gondoljuk, hogy mindkét szintet egyszerre kell elérnünk” – teszi hozzá Garfinkel.

Ennek érdekében Brendan Kelly-vel, a Harvard bevezető matematikai igazgatójával dolgozik azon, hogy idén hasonló kurzust kínáljanak középiskolásoknak a Harvard nyári iskolai programjában, ami egy pár hetes sorozat a diákok számára, hogy megismerkedhessenek a felsőoktatással. . Azt azonban nem tudni, hogy mennyi támogatást tudnak majd megszerezni a programhoz, mondja.

Egy másik tényező? Nem mindenki foglalkozik azzal, hogyan tanítják a matematikát. Az ezzel kapcsolatos nézeteltérések nyilvánosan a kaliforniai oktatási tanácsként játszódnak átértékeli az állam K-12 matematikai keretrendszerét.

Míg az LS 30 kurzust dicséri a diákok matematikával való bevonása miatt, Mario Bonk, a UCLA matematika tanszékének jelenlegi elnöke azt sugallja, hogy „komoly aggályai vannak” a modellnek az ország főiskoláira való exportálásával kapcsolatban, mert a kurzus tartalma hihetetlenül magas. biológiára jellemző. Ha ezek a hallgatók később úgy döntenek, hogy az élettudományok pályája nem nekik való, komolyan alulkészülnének bármi másra – mondja Bonk.

Végső soron Bonk számára ez nem egy olyan modell, amelyet minden osztálynak feltétlenül követnie kell. De hangsúlyozza, hogy a matematika oktatását a 21. századba kell vinni. A valós életből származó példák számításba való importálása jó ötlet – ez ösztönözheti a tanulókat a matematika iránti érdeklődésre, mondja Bonk. Szintén jó ötlet az alapvető programozási ismeretek beépítése a tanfolyamba. Hozzáteszi azonban, hogy a matematika – „az univerzum univerzális nyelvének” – megértéséhez nem ideális a matematika tanszékről való kihúzása. Röviden úgy érvel, hogy a kurzus kivételesnek tűnik a biológiai modellezés tanításában, de kevésbé kiemelkedő a matematika elvont alapelvei oktatásában.

Mások általánosságban kifogásolják a tágabb matematikai reform-megközelítést, és azt állítják, hogy az közel sem olyan szigorú. Például Barbara Oakley, az Oakland Egyetem szókimondó mérnökprofesszora azzal érvelt, hogy a matematikai tanterv megreformálása általában hátrányos helyzetbe hozza a tanulókat. Oakley szerint ezek a reformok hajlamosak alábecsülni a szokásos gyakorlatokat – például az időtáblázatok fúrását –, ami szerinte megtagadja a tanulók számokkal való folyékony kezelését.

Ez egy imputáció, amely úgy tűnik, nem befolyásolja Garfinkelt. „Teljesen nem értek egyet azzal az elképzeléssel, hogy az kell, amit ők „szigorúnak” neveznek” – mondja Garfinkel, hangsúlyozva, hogy saját kurzusának nincsenek számítási előfeltételei, mégis képes sikeresen megbirkózni a biológiai modellezési problémákkal.