UCLA ライフ サイエンスは、数学の教え方を刷新しました。 それは他の人が従うべき模範ですか?

UCLA ライフ サイエンスは、数学の教え方を刷新しました。 それは他の人が従うべき模範ですか?

タイムスタンプ：17年2023月6日44:XNUMX
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約 10 年前、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の生命科学部門の教授であるアラン・ガーフィンケルに電話がありました。 それは、学科が新入生の微積分コース「生命科学のための微積分」を検査したと言った彼の学部長からのものでした。

内部レビューの結果はそれほど大したものではなく、クラスが「まったく価値がない」ことを示していたと、Garfinkel 氏は言います。 学生に人気がなく、クラスは STEM でのキャリアの準備をしているようには見えませんでした。 そしてクラスは、学科での進歩から女性やマイノリティーを排除しているように見えました.

この呼びかけにより、大学の生命科学部が数学を教える方法を何年にもわたって作り直すプロセスが始まりました。 これは最終的に、新しい生命科学の数学入門コース、生命科学のための数学 (LS 30 シリーズ) につながりました。

生物学の学生が数学の概念を理解する必要性はますます重要になってきており、特にデジタル革命が科学全体を席巻している。 しかし、EdSurge がレビューした大学のメンバーによって作成されたプレゼンテーションによると、UCLA の教授たちは、伝統的な数学のカリキュラムは学生に刺激を与えず、クラスは実際の生物学からの有用な例をほとんど提供しないと感じていました。 昔ながらの教え方では、生徒たちは自分が選んだ分野での数学の重要性を理解できていないように思われました。

この学科は、2013 年に生命科学向けの新しい数学シリーズを、約 20 人の学生を対象としたパイロット コースで教え始めました。 学部はそこにたどり着くまでに障害を克服しなければなりませんでした。その中には、公式の教科書がないことや、数学科の同僚からの最初の懐疑論が含まれていました。当時、数学科の副学部長であり、改革の取り組みを主導していたブレア・ヴァン・ヴァルケンバーグは言います。

しかし、大学関係者によると、結果はほとんど信じがたいものでした。

主に、学生はこの取り組みを高く評価しているようで、LS 30 は過去 XNUMX 年間で着実に成長しています。 研究 2022 年 2,000 月に公開されました。今日、Garfinkel は、大規模な公立大学で年間約 XNUMX 人の学生に教えられていると推定しています。 学生たちは自分の足で投票した、と Van Valkenburgh 氏は付け加えます。

数学部門は、新しいコースに対する学生の反応、特に「通常の数学コースでは得られない」熱烈な学生のレビューに感銘を受けました、と生命科学の知識を持つ UCLA の数学教授である Don Blasius は言います。数学の改造。

研究によると、それらの学生の多くは、STEM でそれを突き抜けていないかもしれない人々です。 これらの数字は、出版時に入手可能な数字を使用すると、クラスに登録されている学生の 72% が女性であり、31% が社会経済的に恵まれない背景から、32% が STEM で十分に代表されていないグループからであると主張しています。

STEMへの障壁？

Garfinkel にとって、この変更は数学カリキュラムの改革の成功例であり、STEM キャリアへの障壁が取り除かれ、実際の例に基づいた数学教育が確立されました。

科学、技術、工学、数学の分野は近年、ある程度の進歩を遂げていますが、STEM は依然として比較的多様ではありません。 ピュー研究所の数字 黒人とヒスパニック系の労働者と学生は、STEM 職業と教育プログラムで非常に過小評価されていることを示しています。 昨年の時点で、女性は健康関連の仕事に従事する労働者の大半を占めていますが、物理科学や工学などの分野では女性はあまり活躍していません。 現在の軌道では、ピューの研究者は、STEM の学位を取得してもこれが変わる可能性は低いと主張しています。

この分野の多くのリーダーは、これらの統計を変更したいと考えています。 オーバーホールの先頭に立ったチームのメンバーによって EdSurge に提供された文書によると、UCLA の取り組みは、国立科学財団からの助成金によって部分的に支援されました。

少なくとも部分的には、UCLA プログラムの成功は、LS 30 コースの支持者が次のように特徴付けている学部の微積分の前提条件を削減したという事実に起因しています。 「手抜き」対策.

ガーフィンケルのような人々にとって、伝統的な微積分の授業は完全に時代遅れです。 それは公式を暗記し、紙と鉛筆のテクニックを使用することであり、彼の見解では、今世紀の最先端ではありませんでした. マイノリティや女性を STEM 分野から遠ざける大きな要因は、大学に入学する前に従来の数学の経験が少なかったからだと彼は言います。

代わりに、LS 30 は、サメとマグロの個体群のフィードバック ダイナミクスの理解など、生物学的な例に基づいたモデリングに焦点を当てました。 微積分のバックグラウンドを想定しておらず、実際のモデリングに必要なプログラミングと数学の概念に限定して教えています。

Van Valkenburgh 氏によると、最終的に、新しいプログラムは生徒に定量的スキルに対する自信を植え付けただけでなく、解決したいと考えている問題に基づいたレッスンを行うことで、これらのスキルを習得するよう動機づけたようです。 要するに、「なぜわざわざこれを学ぶのですか?」という一般的な質問への回答にも役立ちました。 質問。

最近退職した Van Valkenburgh は、コースを進めることは「おそらく、私が行った最も重要な [学業以外の] こと」であったと振り返ります。

微積分の変更

Garfinkel 氏によると、他にも多くの大学が UCLA の先例に倣うことに関心を示しているという。 また、別の公立学校であるアリゾナ大学ツーソン校では、現在、LS 30 のバージョンを教えています。

しかし、最終的には、数学の教え方の変化は遅いことが証明されています。

一般的に、高校は変更に消極的であるように思われる、と Garfinkel は言う。 一方、大学は、高校が新入生の微積分コースを変更しない理由を説明するために、高校に教えられる AP 微積分を指摘しています。

「そのため、両方のレベルを同時に達成する必要があると考えています」と Garfinkel 氏は付け加えます。

その目的に向けて、彼はハーバード大学の入門数学のディレクターであるブレンダン・ケリーと協力して、今年、ハーバード大学のサマースクールプログラムで高校生に同様のコースを提供しています。これは、学生が高等教育に触れるための数週間のシリーズです. しかし、彼らがプログラムのためにどれだけの資金を得ることができるかは不明である、と彼は言う.

別の要因？ 誰もが数学の教え方を覆すことに賛成しているわけではありません。 これについての意見の相違は、カリフォルニア州教育委員会として公に展開されています 州の K-12 数学フレームワークを再評価します.

LS 30 コースが学生の数学への関与を称賛する一方で、現在 UCLA の数学科の主任である Mario Bonk 氏は、コースの内容が信じられないほど難しいため、このモデルを全国の大学に輸出することについて「深刻な不安」があることを示唆しています。生物学に特化。 これらの学生が後でライフ サイエンス トラックが自分に向いていないと判断した場合、彼らは他のことに対して深刻な準備不足になるとボンク氏は言います。

最終的に、Bonk にとって、これはすべての部門が従わなければならないモデルではありません。 しかし、それは数学教育を 21 世紀に持ち込む必要性を強調しています。 実際の例を微積分に取り入れることは良い考えです。生徒が数学に取り組むように促すことができます、とボンクは言います。 コースワークに基本的なプログラミング スキルを取り入れることも良い考えです。 しかし、彼は、「宇宙の普遍的な言語」である数学を理解することを学ぶために、数学を数学科から除外することは理想的ではないと付け加えています。 要するに、彼は、このコースは生物学的モデリングを教える点では例外的に見えるが、数学の抽象的な原理を教える点ではそれほど優れていないと主張している.

他の人々は、より広範な数学改革のアプローチ全般に異議を唱え、それほど厳格ではないと非難しています。 たとえば、オークランド大学の率直な工学教授であるバーバラ・オークリーは、次のように主張しています。 数学カリキュラムの改革は学生に不利益をもたらす傾向がある. オークリーによると、これらの改革は、九九をドリルするなどの習慣的な練習を軽視する傾向があり、学生が数字を流暢に扱えるようになることを否定するものだと彼女は主張します。

ガーフィンケルを揺るがすとは思えない代物だ。 「必要なのは彼らが『厳密』と呼ぶものだという考えには完全に同意しません」と Garfinkel は言い、彼自身のコースには微積分の前提条件がなく、生物学的モデリングの問題に首尾よく取り組むことができると強調しました。

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