Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе изменил способ преподавания математики. Является ли это примером, которому должны следовать другие?

Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе изменил способ преподавания математики. Является ли это примером, которому должны следовать другие?

Отметка времени: 17 января 2023 г., 6:44
Исходный узел: 1910161

Около 10 лет назад Алану Гарфинкелю, профессору кафедры биологических наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, позвонили. Оно было от его декана, который сказал, что факультет изучил их курс исчисления для первокурсников «Исчисление для наук о жизни».

Результаты внутренней проверки были не столь впечатляющими, показывая, что курс был «абсолютно бесполезен», — говорит Гарфинкель. Непопулярный среди студентов, класс, казалось, не готовил их к карьере в STEM. И класс, казалось, отфильтровывал женщин и меньшинства от прогресса в отделе.

Этот звонок положил начало многолетнему процессу переработки преподавания математики университетским факультетом наук о жизни. В конечном итоге это привело к созданию нового вводного курса математики в области наук о жизни «Математика для наук о жизни» (серия LS 30).

Потребность студентов-биологов в понимании математических концепций становится все более важной, особенно в связи с цифровой революцией, охватившей науку. Но профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе считали, что традиционная учебная программа по математике не вдохновляла студентов и что на занятиях было мало полезных примеров из реальной биологии, согласно презентации, подготовленной членами университета, которую рассмотрел EdSurge. Старые методы обучения, казалось, оставляли учеников без понимания важности математики для выбранной ими области.

В 2013 году кафедра начала преподавать свою новую математическую серию для наук о жизни в рамках пилотного курса, в котором приняли участие около 20 студентов. Преподаватели должны были преодолеть препятствия, чтобы даже попасть туда, в том числе отсутствие официального учебника и первоначальный скептицизм со стороны коллег по математическому факультету, говорит Блэр Ван Валкенбург, которая в то время была заместителем декана факультета и руководила реформой.

Но, в конце концов, по словам сотрудников колледжа, в результаты почти невозможно поверить.

В основном студенты, похоже, оценили усилия, и LS 30 продемонстрировал устойчивый рост за последние пять лет, согласно цифрам, приведенным в отчете. Исследование опубликовано в феврале 2022 года. По оценкам Гарфинкеля, сегодня в крупном государственном университете его преподают около 2,000 студентов в год. Студенты проголосовали ногами, добавляет Ван Валкенбург.

Математический факультет был впечатлен реакцией студентов на новый курс, особенно восторженными отзывами студентов, «которых мы не получаем на обычных математических курсах», — говорит Дон Блазиус, профессор математики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе со знанием наук о жизни. математическая реконструкция.

Согласно исследованию, многие из этих студентов — люди, которые, возможно, не застряли в STEM. Эти цифры утверждают, что, используя цифры, доступные на момент публикации, 72 процента учащихся, зачисленных в класс, составляют женщины, 31 процент из социально-экономически неблагополучных слоев населения и 32 процента из групп, которые недостаточно представлены в STEM.

Барьер для STEM?

Для Гарфинкеля это изменение представляет собой успешный пример реформирования учебной программы по математике, который одновременно снял барьер для карьеры в STEM и обосновал преподавание математики на практических примерах.

Хотя в последние годы в области науки, техники, инженерии и математики наблюдается некоторый прогресс, STEM остается относительно неразнообразным. Цифры исследовательского центра Pew. указывают на то, что чернокожие и латиноамериканские рабочие и студенты значительно недопредставлены в профессиях и образовательных программах STEM. И хотя женщины составляют большинство работающих в сфере здравоохранения, по состоянию на прошлый год они меньше представлены в физических науках или, скажем, в инженерии. На текущей траектории, утверждают исследователи Pew, маловероятно, что получение степени STEM изменит это.

Многие лидеры в этой области хотят изменить эту статистику. Усилия Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе были частично поддержаны грантом Национального научного фонда, согласно документам, предоставленным EdSurge членами команды, возглавлявшей капитальный ремонт.

По крайней мере частично, успех программы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе был приписан тому факту, что она сократила предварительные условия факультета по математическому анализу, которые сторонники курса LS 30 характеризуют как меры по «отсеву».

Традиционные курсы исчисления для таких людей, как Гарфинкель, полностью устарели. Речь идет о запоминании формул и использовании техник с бумагой и карандашом, которые, по его мнению, не были передовыми в этом столетии. По его словам, это важный фактор, который отталкивает меньшинства и женщин от STEM, потому что у них, возможно, было меньше опыта в традиционной математике до поступления в колледж.

Вместо этого LS 30 сосредоточился на моделировании, основанном на биологических примерах, например на понимании динамики обратной связи популяций акул и тунцов. Он не предполагает никаких знаний в области исчисления и ограничивает преподавание программированием и математическими концепциями, необходимыми для практического моделирования.

В конечном счете, утверждает Ван Валкенбург, новая программа, похоже, вселила в учащихся уверенность в своих количественных навыках, а также мотивировала их приобретать эти навыки, основывая уроки на проблемах, которые они хотели решить. Короче говоря, это также помогло ответить на часто задаваемый вопрос «зачем вообще изучать это?» вопрос.

Ван Валкенбург, который недавно вышел на пенсию, размышляет, что продвижение курса было «вероятно, самым важным [неакадемическим] делом, которое я сделал».

Изменение исчисления

По словам Гарфинкеля, ряд других университетов выразили заинтересованность в том, чтобы последовать примеру Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. А Университет Аризоны, Тусон, еще одна государственная школа, теперь преподает версию LS 30.

Но в конечном итоге изменения в методах преподавания математики оказались медленными.

Гарфинкель говорит, что средние школы в целом неохотно меняются из-за требований для поступления в колледж. Между тем, колледжи указывают на исчисление AP, которое преподается в средних школах, чтобы объяснить, почему они не изменят курсы исчисления для первокурсников.

«Поэтому мы думаем, что должны достичь обоих уровней одновременно», — добавляет Гарфинкель.

С этой целью он работает с Бренданом Келли, директором по вводной математике в Гарварде, чтобы предложить аналогичный курс старшеклассникам в этом году в рамках программы летней школы Гарварда, двухнедельной серии для студентов, чтобы получить доступ к высшему образованию. . Но неясно, сколько средств им удастся получить для программы, говорит он.

Другой фактор? Не все согласны с изменением методов преподавания математики. Разногласия по этому поводу разыгрываются публично, поскольку Калифорнийский совет по образованию переоценивает математическую структуру штата K-12.

Высоко оценивая курс LS 30 за вовлечение студентов в математику, Марио Бонк, нынешний заведующий кафедрой математики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, предполагает, что у него есть «серьезные опасения» по поводу экспорта модели в колледжи по всей стране, потому что содержание курса невероятно специфичные для биологии. Если эти студенты решат позже, что курс наук о жизни не для них, они будут серьезно не готовы ни к чему другому, говорит Бонк.

В конечном счете, для Бонка это не та модель, которой обязательно должны следовать все отделы. Но это подчеркивает необходимость ввести преподавание математики в 21-й век. По словам Бонка, импортировать примеры из реальной жизни в исчисление — это хорошая идея, которая может вдохновить учащихся на занятия математикой. Привнесение базовых навыков программирования в курсовую работу также является хорошей идеей. Но, добавляет он, для того, чтобы научиться понимать математику — «универсальный язык вселенной», — вытаскивать ее из математического факультета не идеально. Короче говоря, утверждает он, курс кажется исключительным в обучении биологическому моделированию, но менее звездным в обучении абстрактным принципам математики.

Другие не согласны с более широким подходом к математической реформе в целом, утверждая, что он не такой строгий. Например, Барбара Окли, откровенный профессор инженерного дела Оклендского университета, утверждала, что реформирование школьной программы по математике, как правило, ставит учащихся в невыгодное положение. По словам Окли, эти реформы, как правило, преуменьшают значение привычной практики, такой как изучение таблицы умножения, которая, по ее мнению, лишает учащихся возможности свободно обращаться с числами.

Это вменение, кажется, не поколебало Гарфинкеля. «Я совершенно не согласен с идеей о том, что необходимо то, что они называют «строгим», — говорит Гарфинкель, подчеркивая, что его собственный курс не требует предварительных расчетов, но при этом способен успешно решать проблемы биологического моделирования.

Отметка времени:

Больше от Эд Сёрдж