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

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Pred približno 10 leti je Alan Garfinkel, profesor na oddelku za znanosti o življenju na Univerzi v Kaliforniji v Los Angelesu, prejel klic. Bil je od njegovega dekana, ki je povedal, da je oddelek pregledal njihov prvi tečaj računanja, »Račun za vede o življenju«.

Rezultati notranjega pregleda niso bili tako veličastni in so pokazali, da je bil razred »popolnoma ničvreden«, pravi Garfinkel. Pri študentih ni bil priljubljen, zato se je zdelo, da jih razred ni pripravljal na kariero v STEM. In zdelo se je, da razred filtrira ženske in manjšine, da ne bi napredovali v oddelku.

S tem pozivom se je začel dolgoletni proces preoblikovanja načina poučevanja matematike na oddelku za znanosti o življenju na univerzi. To je končno pripeljalo do novega uvodnega tečaja matematike o znanosti o življenju, Matematika za znanosti o življenju (serija LS 30).

Potreba študentov biologije po razumevanju matematičnih konceptov je postala vse pomembnejša, zlasti z digitalno revolucijo, ki je zajela znanost. Toda profesorji UCLA so menili, da tradicionalni učni načrt za matematiko ni bil navdihujoč za študente in da razredi ponujajo le malo uporabnih primerov iz dejanske biologije, glede na predstavitev, ki so jo pripravili člani univerze in ki jo je pregledal EdSurge. Zdi se, da stari načini poučevanja študente niso razumeli pomena matematike za njihovo izbrano področje.

Oddelek je svojo novo serijo matematike za vede o življenju začel poučevati leta 2013 v pilotnem tečaju s približno 20 študenti. Fakulteta je morala premagati ovire, da je sploh prišla do tja, vključno s pomanjkanjem uradnega učbenika in začetnim skepticizmom kolegov na oddelku za matematiko, pravi Blaire Van Valkenburgh, ki je bila takrat prodekanja oddelka in je vodila prizadevanja za reformo.

Toda na koncu so bili rezultati skoraj neverjetni, pravijo tisti na fakulteti.

Zdelo se je, da študenti predvsem cenijo trud in LS 30 je v zadnjih petih letih pokazal stalno rast, glede na številke, navedene v študija objavljeno februarja 2022. Danes Garfinkel ocenjuje, da ga na veliki javni univerzi poučuje približno 2,000 študentov na leto. Študentje so glasovali z nogami, dodaja Van Valkenburgh.

Oddelek za matematiko je bil navdušen nad odzivom študentov na nov tečaj, še posebej nad vrstami sijajnih mnenj študentov, "ki jih ne dobimo pri običajnih tečajih matematike," pravi Don Blasius, profesor matematike na UCLA z znanjem znanosti o življenju. prenova matematike.

Veliko teh študentov je ljudi, ki morda ne bi obstali v STEM, glede na študijo. Te številke trdijo, da je glede na številke, ki so na voljo ob objavi, 72 odstotkov študentov, vpisanih v razred, žensk, 31 odstotkov jih je iz socialno-ekonomsko prikrajšanih okolij in 32 odstotkov iz skupin, ki niso dobro zastopane v STEM.

Ovira za STEM?

Za Garfinkla sprememba predstavlja uspešen primer reforme kurikuluma za matematiko, ki je hkrati odstranil oviro za poklice STEM in utemeljil poučevanje matematike na praktičnih primerih.

Čeprav so področja znanosti, tehnologije, inženiringa in matematike v zadnjih letih dosegla določen napredek, STEM ostaja razmeroma malo raznolik. Številke iz raziskovalnega centra Pew kažejo, da so temnopolti in latinoameriški delavci in študenti zelo premalo zastopani v poklicih in izobraževalnih programih STEM. In medtem ko so ženske od lani večina zaposlenih na delovnih mestih, povezanih z zdravjem, so manj prisotne v fizikalnih vedah ali, recimo, tehniki. Na trenutni poti, trdijo raziskovalci Pew, ni verjetno, da bi pridobitev diplome STEM to spremenila.

Mnogi voditelji na tem področju želijo spremeniti to statistiko. Prizadevanja UCLA so bila delno podprta z donacijo Nacionalne znanstvene fundacije, glede na dokumente, ki so jih EdSurgeu posredovali člani ekipe, ki je vodila prenovo.

Vsaj delno je bil uspeh programa UCLA pripisan dejstvu, da je zmanjšal predpogoje za računanje oddelka, kar zagovorniki tečaja LS 30 označujejo kot "izločiti" ukrepe.

Za ljudi, kot je Garfinkel, je tradicionalna matematika popolnoma zastarela. Gre za pomnjenje formul in uporabo tehnik papirja in svinčnika, ki po njegovem mnenju v tem stoletju niso bile vrhunske. In to je velik dejavnik, pravi, ki manjšine in ženske potiska iz STEM, ker so morda imele manj izkušenj s tradicionalno matematiko, preden so prispele na fakulteto.

Namesto tega se je LS 30 osredotočil na modeliranje, ki temelji na bioloških primerih, kot je razumevanje povratne dinamike populacij morskega psa in tuna. Ne predvideva ozadja računanja in omejuje svoje poučevanje na koncepte programiranja in matematike, ki so potrebni za praktično modeliranje.

Navsezadnje, trdi Van Valkenburgh, se zdi, da je novi program učencem vlil zaupanje o njihovih kvantitativnih spretnostih in jih motiviral, da te spretnosti pridobijo tako, da so lekcije utemeljili v problemih, ki so jih želeli rešiti. Skratka, pomagalo je tudi odgovoriti na pogosto vprašanje "zakaj bi se sploh trudil učiti to?" vprašanje.

Van Valkenburgh, ki se je pred kratkim upokojil, meni, da je bilo napredovanje tečaja »verjetno najpomembnejša [neakademska] stvar, ki sem jo naredil«.

Spreminjanje računa

Številne druge univerze so izrazile zanimanje, da bi sledile zgledu UCLA, pravi Garfinkel. In Univerza v Arizoni, Tucson, druga javna šola, zdaj poučuje različico LS 30.

Toda končno se je sprememba v načinu poučevanja matematike izkazala za počasno.

Zdi se, da se srednje šole na splošno neradi spreminjajo, pravi Garfinkel, zaradi zahtev za vpis na fakulteto. Medtem fakultete opozarjajo na račun AP, ki se ga učijo na srednjih šolah, da bi pojasnili, zakaj ne bodo spremenili tečajev računa za novince.

»Zato menimo, da moramo doseči obe ravni hkrati,« dodaja Garfinkel.

V ta namen sodeluje z Brendanom Kellyjem, direktorjem oddelka za uvodno matematiko na Harvardu, da bi letos ponudil podoben tečaj srednješolcem v poletnem šolskem programu Harvarda, nekajtedensko serijo za študente, da bi bili izpostavljeni višjemu učenju. . Ni pa jasno, koliko sredstev jim bo uspelo pridobiti za program, pravi.

Še en dejavnik? Vsi se ne strinjajo s spreminjanjem načina poučevanja matematike. Nestrinjanje glede tega se javno pojavlja v kalifornijskem odboru za izobraževanje ponovno oceni državni okvir matematike K-12.

Medtem ko hvali tečaj LS 30 za vključevanje študentov v matematiko, Mario Bonk, trenutni predsednik oddelka za matematiko na UCLA, nakazuje, da ima "resne pomisleke" glede izvoza modela na fakultete po vsej državi, ker je vsebina tečaja neverjetno specifično za biologijo. Če se bodo ti študenti pozneje odločili, da smer ved o življenju ni zanje, bodo resno premalo pripravljeni na kaj drugega, pravi Bonk.

Navsezadnje za Bonka to ni model, ki bi mu morali nujno slediti vsi oddelki. Vendar pa poudarja potrebo, da se poučevanje matematike prenese v 21. stoletje. Uvažanje primerov iz resničnega življenja v računstvo je dobra ideja – tista, ki lahko učence navduši za ukvarjanje z matematiko, pravi Bonk. Dobra ideja je tudi vključitev osnovnih veščin programiranja v tečaje. Vendar dodaja, da za učenje razumevanja matematike – »univerzalnega jezika vesolja« – ni idealno, če jo umaknete iz oddelka za matematiko. Skratka, trdi, tečaj se zdi izjemen pri poučevanju biološkega modeliranja, vendar je manj zvezden pri poučevanju abstraktnih načel matematike.

Drugi nasprotujejo širšemu pristopu reforme matematike na splošno in trdijo, da niti približno ni tako strog. Na primer, Barbara Oakley, odkrita profesorica inženiringa na Univerzi v Oaklandu, je trdila, da reforma kurikuluma za matematiko prikrajša učence. Po besedah Oakleyjeve te reforme ponavadi zmanjšajo poudarek na običajni praksi – kot je tabela ur vrtanja –, za katero trdi, da študentom onemogoča tekoče ravnanje s številkami.

Zdi se, da to pripis ne vpliva na Garfinkla. »Popolnoma se ne strinjam z idejo, da je potrebno tisto, čemur pravijo 'rigorozno',« pravi Garfinkel in poudarja, da njegov tečaj nima predpogojev za računstvo, kljub temu pa se lahko uspešno spopade s problemi biološkega modeliranja.