UCLA Life Sciences оновив спосіб викладання математики. Чи це приклад для інших?

Перевидано Платоном

читають: 0

Близько 10 років тому Алану Гарфінкелю, професору факультету наук про життя Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, зателефонували. Це було від його декана, який сказав, що кафедра перевірила їхній курс математики для першокурсників «Обчислення для наук про життя».

Результати внутрішнього огляду не були такими грандіозними, показуючи, що клас був «абсолютно нікчемним», каже Гарфінкель. Непопулярний серед студентів, клас, здавалося, не готував їх до кар’єри в STEM. І здавалося, що клас відсіює жінок і представників меншин від просування у відділі.

Цей дзвінок розпочав багаторічний процес переробки того, як кафедра наук про життя університету викладає математику. Це зрештою призвело до нового вступного курсу математики з наук про життя, Математика для наук про життя (серія LS 30).

Потреба студентів-біологів у розумінні математичних концепцій стає дедалі важливішою, особливо в умовах цифрової революції, що охоплює науку. Але професори Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі вважають, що традиційна навчальна програма з математики не надихає студентів і що заняття пропонують мало корисних прикладів із справжньої біології, згідно з презентацією, підготовленою членами університету, яку перевірив EdSurge. Здавалося, що старі способи навчання залишали студентів без розуміння важливості математики для обраної ними галузі.

Департамент почав викладати свою нову серію математики для наук про життя в 2013 році на пілотному курсі з приблизно 20 студентами. Викладачам довелося подолати перешкоди, щоб навіть потрапити туди, включаючи відсутність офіційного підручника та початковий скептицизм колег на математичному факультеті, каже Блер Ван Валкенбург, яка на той час була заступником декана факультету та керувала реформою.

Але зрештою, за словами співробітників коледжу, результати майже не викликали віри.

Головним чином студенти, здавалося, оцінили зусилля, і LS 30 показав стабільне зростання протягом останніх п’яти років, згідно з цифрами, наведеними в вчитися опубліковано в лютому 2022 року. Сьогодні, за оцінками Гарфінкеля, у великому державному університеті її викладають близько 2,000 студентів на рік. Студенти голосували ногами, додає Ван Валкенбург.

Математичний факультет був вражений реакцією студентів на новий курс, особливо тими радісними відгуками студентів, «яких ми не отримуємо на звичайних курсах математики», – каже Дон Блазіус, професор математики в UCLA зі знанням наук про життя. математичний ремонт.

Згідно з дослідженням, багато з цих студентів – люди, які, можливо, не застрягли в STEM. Ці цифри свідчать, що, використовуючи цифри, доступні на момент публікації, 72 відсотки студентів, зарахованих до класу, є жінками, 31 відсоток із соціально-економічно несприятливих верств населення та 32 відсотки з груп, які недостатньо представлені в STEM.

Перешкода для STEM?

На думку Гарфінкеля, ця зміна є успішним прикладом реформування навчальної програми з математики, яка одночасно зняла перешкоди для кар’єри в галузі STEM і закріпила викладання математики на практичних прикладах.

Хоча наука, технології, інженерія та математика досягли певного прогресу за останні роки, STEM залишається відносно нерізноманітним. Цифри з Pew Research Center вказують на те, що чорношкірі та латиноамериканські працівники та студенти значно недостатньо представлені в професіях і освітніх програмах STEM. І хоча жінки становлять більшість працівників, пов’язаних із здоров’ям, станом на минулий рік їх менше у фізичних науках чи, скажімо, інженерії. За поточною траєкторією, стверджують дослідники Pew, малоймовірно, що отримання ступеня STEM це змінить.

Багато лідерів у галузі хочуть змінити цю статистику. Відповідно до документів, наданих EdSurge членами команди, яка очолила капітальний ремонт, зусилля UCLA були частково підтримані грантом від Національного наукового фонду.

Принаймні частково успіх програми Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі пояснюється тим фактом, що вона скоротила передумови кафедри обчислення, які прихильники курсу LS 30 характеризують як заходи «відсіяти»..

Для таких людей, як Гарфінкель, традиційна курсова робота з математики повністю застаріла. Йдеться про запам’ятовування формул і використання технік паперу й олівця, які, на його думку, не були передовими в цьому столітті. І це великий фактор, каже він, який виштовхує представників меншин і жінок з STEM, тому що вони, можливо, мали менше досвіду в традиційній математиці до вступу в коледж.

Натомість LS 30 зосередився на моделюванні, яке ґрунтується на біологічних прикладах, як-от розумінні динаміки зворотного зв’язку популяцій акул і тунців. Він не передбачає жодної підготовки в обчисленнях і обмежує викладання програмуванням і математичними поняттями, необхідними для практичного моделювання.

Зрештою, стверджує Ван Валкенбург, нова програма, схоже, вселила в учнів впевненість у своїх кількісних навичках, а також спонукала їх розвивати ці навички, ґрунтуючи уроки на проблемах, які вони хотіли вирішити. Коротше кажучи, це також допомогло відповісти на поширене запитання: «Навіщо взагалі це вивчати?» запитання.

Ван Валкенбург, який нещодавно пішов на пенсію, згадує, що підвищення курсу було «мабуть, найважливішою [неакадемічною] справою, яку я зробив».

Зміна числення

За словами Гарфінкеля, ряд інших університетів висловили зацікавленість наслідувати приклад UCLA. А Університет Арізони, Тусон, інша державна школа, тепер викладає версію LS 30.

Але зрештою зміни в тому, як викладають математику, виявилися повільними.

За словами Гарфінкеля, середні школи загалом неохоче змінюються через вимоги до вступу до коледжу. Тим часом коледжі вказують на обчислення AP, яке викладають у середніх школах, щоб пояснити, чому вони не змінюють курси обчислення першокурсників.

«Тож ми вважаємо, що маємо досягти обох рівнів одночасно», — додає Гарфінкель.

З цією метою він працює з Бренданом Келлі, директором початкової математики в Гарварді, щоб запропонувати подібний курс для старшокласників цього року в програмі літньої школи Гарварду, серії тривалістю кілька тижнів, щоб студенти познайомилися з вищою освітою . Але незрозуміло, скільки коштів їм вдасться отримати на програму, каже він.

Інший фактор? Не всі погоджуються змінити те, як викладають математику. Розбіжності щодо цього висвітлюються публічно в Каліфорнійській раді освіти переоцінює державну систему математики K-12.

Вихваляючи курс LS 30 за те, що він залучає студентів до математики, Маріо Бонк, нинішній голова математичного факультету Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, припускає, що він має «серйозні побоювання» щодо експорту моделі до коледжів по всій країні, оскільки зміст курсу неймовірно специфічні для біології. Якщо ці студенти пізніше вирішать, що наука про життя не для них, вони будуть серйозно недостатньо готові до будь-чого іншого, каже Бонк.

Зрештою, для Бонка це не модель, якої повинні слідувати всі відділи. Але це підкреслює необхідність перенести навчання математики в 21 століття. Імпорт прикладів із реального життя в обчислення є гарною ідеєю, яка може надихнути студентів займатися математикою, каже Бонк. Привнесення базових навичок програмування в курсову роботу також є хорошою ідеєю. Але, додає він, для того, щоб навчитися розуміти математику — «універсальну мову всесвіту» — вилучення її з математичного факультету не є ідеальним. Коротше кажучи, стверджує він, курс здається винятковим у викладанні біологічного моделювання, але він менш чудовий у викладанні абстрактних принципів математики.

Інші не погоджуються з ширшим підходом до реформування математики загалом, стверджуючи, що він не такий суворий. Наприклад, Барбара Оклі, відвертий професор інженерії Оклендського університету, стверджувала, що реформування навчальної програми з математики, як правило, ставить учнів у невигідне становище. За словами Оуклі, ці реформи, як правило, применшують звичну практику, таку як таблиці часу буріння, яка, на її думку, позбавляє студентів вільного володіння цифрами.

Це припущення, яке, здається, не вплине на Гарфінкеля. «Я абсолютно не погоджуюся з думкою, що необхідно те, що вони називають «суворим», — каже Гарфінкель, підкреслюючи, що в його власному курсі немає передумов для обчислення, але він здатний успішно вирішувати проблеми біологічного моделювання.