Khoa học Đời sống của UCLA đã cải tiến cách dạy toán. Đó có phải là một tấm gương mà những người khác nên noi theo?

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Khoảng 10 năm trước, Alan Garfinkel, giáo sư khoa khoa học đời sống tại Đại học California, Los Angeles, nhận được một cuộc gọi. Đó là từ trưởng khoa của anh ấy, người nói rằng khoa đã kiểm tra khóa học giải tích dành cho sinh viên năm nhất của họ, "Giải tích cho Khoa học Đời sống."

Kết quả đánh giá nội bộ không quá hoành tráng, cho thấy rằng lớp học “hoàn toàn vô giá trị,” Garfinkel nói. Không được học sinh ưa chuộng, lớp học dường như không chuẩn bị cho họ sự nghiệp trong lĩnh vực STEM. Và lớp học dường như đang lọc ra phụ nữ và dân tộc thiểu số để tiến bộ trong khoa.

Cuộc gọi đó đã bắt đầu quá trình kéo dài nhiều năm để làm lại cách khoa khoa học đời sống của trường đại học dạy toán. Điều này cuối cùng đã dẫn đến một khóa học toán khoa học đời sống nhập môn mới, Toán học cho Khoa học Đời sống (sê-ri LS 30).

Nhu cầu hiểu các khái niệm toán học của sinh viên ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là với cuộc cách mạng kỹ thuật số đang lan rộng khắp khoa học. Nhưng các giáo sư của UCLA cảm thấy rằng chương trình giảng dạy toán học truyền thống không gây hứng thú cho sinh viên và các lớp học đưa ra một vài ví dụ hữu ích từ sinh học thực tế, theo một bài thuyết trình do các thành viên của trường đại học chuẩn bị mà EdSurge đã xem xét. Những cách giảng dạy cũ dường như khiến học sinh không hiểu được tầm quan trọng của môn toán đối với lĩnh vực mà họ đã chọn.

Bộ bắt đầu giảng dạy bộ môn toán mới cho khoa học đời sống vào năm 2013, trong một khóa học thí điểm với khoảng 20 sinh viên. Blaire Van Valkenburgh, lúc đó là phó trưởng khoa và đang dẫn đầu nỗ lực cải cách, cho biết khoa đã phải vượt qua những trở ngại để đạt được điều đó, bao gồm cả việc thiếu sách giáo khoa chính thức và sự hoài nghi ban đầu từ các đồng nghiệp trong khoa toán.

Nhưng cuối cùng, kết quả gần như không thể tin được, theo những người ở trường đại học.

Nhìn chung, các sinh viên dường như đánh giá cao nỗ lực này và LS 30 đã cho thấy sự tăng trưởng ổn định trong XNUMX năm qua, theo các số liệu được trích dẫn trong một báo cáo. nghiên cứu được xuất bản vào tháng 2022 năm 2,000. Ngày nay, Garfinkel ước tính rằng nó được dạy cho khoảng XNUMX sinh viên mỗi năm tại trường đại học công lập lớn. Van Valkenburgh cho biết thêm, các sinh viên đã bỏ phiếu bằng chân.

Don Blasius, giáo sư toán học tại UCLA, người có kiến thức về khoa học đời sống, cho biết: Khoa toán rất ấn tượng với phản ứng của sinh viên đối với khóa học mới, đặc biệt là kiểu đánh giá tích cực của sinh viên “mà chúng tôi không nhận được trong các khóa học toán thông thường”. cải cách toán học.

Theo nghiên cứu, rất nhiều học sinh trong số đó là những người có thể không hứng thú với STEM. Những số liệu đó khẳng định rằng, sử dụng những con số có sẵn khi xuất bản, 72 phần trăm học sinh đăng ký tham gia lớp học là nữ, với 31 phần trăm có hoàn cảnh kinh tế xã hội khó khăn và 32 phần trăm từ các nhóm không được đại diện tốt trong STEM.

Rào cản đối với STEM?

Đối với Garfinkel, sự thay đổi này là một ví dụ thành công về cải cách chương trình giảng dạy toán học, một cải cách vừa dỡ bỏ rào cản đối với sự nghiệp STEM vừa dạy toán dựa trên các ví dụ thực tế.

Mặc dù các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đã có một số tiến bộ trong những năm gần đây, nhưng STEM vẫn tương đối không đa dạng. Số liệu từ Trung tâm nghiên cứu Pew chỉ ra rằng những người lao động và sinh viên Da đen và gốc Tây Ban Nha được đại diện rất ít trong các chương trình giáo dục và nghề nghiệp STEM. Và trong khi phụ nữ chiếm đa số lao động trong các công việc liên quan đến sức khỏe, thì kể từ năm ngoái, họ ít hiện diện hơn trong các ngành khoa học vật lý hoặc kỹ thuật chẳng hạn. Theo quỹ đạo hiện tại, các nhà nghiên cứu của Pew lập luận, không chắc rằng việc đạt được bằng cấp STEM sẽ thay đổi điều này.

Nhiều nhà lãnh đạo trong lĩnh vực này muốn thay đổi những thống kê này. Các nỗ lực của UCLA được hỗ trợ một phần bởi khoản trợ cấp từ Quỹ Khoa học Quốc gia, theo các tài liệu được cung cấp cho EdSurge bởi các thành viên của nhóm dẫn đầu cuộc đại tu.

Ít nhất một phần, thành công của chương trình UCLA là do nó đã cắt giảm các yêu cầu tiên quyết về tính toán của khoa, điều mà những người đề xuất khóa học LS 30 mô tả là biện pháp “loại bỏ”.

Đối với những người như Garfinkel, các khóa học giải tích truyền thống đã hoàn toàn lỗi thời. Đó là về việc ghi nhớ các công thức và sử dụng các kỹ thuật giấy và bút chì, mà theo quan điểm của ông, chưa phải là vượt trội trong thế kỷ này. Và đó là một yếu tố lớn, theo ông, đã đẩy thiểu số và phụ nữ ra khỏi STEM, bởi vì họ có thể có ít kinh nghiệm hơn về toán học truyền thống trước khi đến đại học.

Thay vào đó, LS 30 tập trung vào việc lập mô hình dựa trên các ví dụ sinh học—chẳng hạn như tìm hiểu động lực phản hồi của quần thể cá mập-cá ngừ. Nó giả định không có nền tảng về giải tích và nó giới hạn việc giảng dạy của nó đối với các khái niệm lập trình và toán học cần thiết cho việc lập mô hình thực tế.

Cuối cùng, Van Valkenburgh lập luận, chương trình mới dường như đã truyền cho học sinh niềm tin về các kỹ năng định lượng của họ, cũng như thúc đẩy họ tiếp thu những kỹ năng đó bằng cách đặt nền tảng cho các bài học trong các vấn đề mà họ quan tâm giải quyết. Nói tóm lại, nó cũng giúp trả lời câu hỏi thường gặp "tại sao lại phải học cái này?" câu hỏi.

Van Valkenburgh, người vừa mới nghỉ hưu, phản ánh rằng việc thúc đẩy khóa học “có lẽ là điều [phi học thuật] quan trọng nhất mà tôi đã làm.”

Thay đổi phép tính

Theo Garfinkel, một số trường đại học khác đã bày tỏ sự quan tâm đến việc đi theo sự dẫn dắt của UCLA. Và Đại học Arizona, Tucson, một trường công lập khác, hiện đang dạy phiên bản LS 30.

Nhưng cuối cùng, sự thay đổi trong cách dạy toán đã được chứng minh là chậm.

Garfinkel nói, các trường trung học nói chung có vẻ miễn cưỡng thay đổi vì yêu cầu đầu vào đại học. Trong khi đó, các trường đại học chỉ ra phép tính AP được dạy cho các trường trung học để giải thích lý do tại sao họ không thay đổi các khóa học tính toán cho sinh viên năm nhất.

Garfinkel cho biết thêm: “Vì vậy, chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi phải đạt được cả hai cấp độ cùng một lúc.

Để đạt được mục tiêu đó, anh ấy đang làm việc với Brendan Kelly, giám đốc môn toán nhập môn tại Harvard, để cung cấp một khóa học tương tự cho học sinh trung học năm nay trong chương trình học hè của Harvard, một chuỗi kéo dài vài tuần để học sinh tiếp xúc với việc học lên cao hơn. . Nhưng không rõ họ sẽ quản lý bao nhiêu tiền cho chương trình, ông nói.

Một yếu tố khác? Không phải ai cũng đồng tình với việc thay đổi cách dạy toán. Sự bất đồng về điều này đang diễn ra công khai khi hội đồng giáo dục California đánh giá lại khuôn khổ toán K-12 của tiểu bang.

Trong khi khen ngợi khóa học LS 30 vì đã thu hút sinh viên học toán, Mario Bonk, hiện là trưởng khoa toán tại UCLA, gợi ý rằng ông “nghi ngờ nghiêm trọng” về việc áp dụng mô hình này cho các trường đại học trên toàn quốc vì nội dung của khóa học quá khó tin. đặc trưng cho sinh học. Nếu những sinh viên này sau đó quyết định rằng ngành khoa học đời sống không dành cho họ, thì họ sẽ không được chuẩn bị nghiêm túc cho bất kỳ lĩnh vực nào khác, Bonk nói.

Cuối cùng, đối với Bonk, đó không phải là một mô hình mà tất cả các bộ phận nhất thiết phải tuân theo. Nhưng nó nhấn mạnh sự cần thiết phải đưa hướng dẫn toán học vào thế kỷ 21. Bonk nói: Đưa các ví dụ thực tế vào giải tích là một ý tưởng hay—một ý tưởng có thể truyền cảm hứng cho học sinh tham gia vào toán học. Đưa các kỹ năng lập trình cơ bản vào khóa học cũng là một ý tưởng hay. Tuy nhiên, anh ấy nói thêm, để học hiểu toán học - “ngôn ngữ chung của vũ trụ” - việc loại bỏ nó ra khỏi khoa toán là điều không lý tưởng. Nói tóm lại, ông lập luận, khóa học có vẻ xuất sắc trong việc dạy mô hình sinh học, nhưng nó kém xuất sắc hơn trong việc dạy các nguyên tắc trừu tượng của toán học.

Những người khác có vấn đề với cách tiếp cận cải cách toán học rộng hơn nói chung, cho rằng nó gần như không nghiêm ngặt. Ví dụ, Barbara Oakley, giáo sư kỹ thuật thẳng thắn tại Đại học Oakland, đã lập luận rằng đổi mới chương trình toán có xu hướng gây thiệt thòi cho học sinh. Theo Oakley, những cải cách này có xu hướng không chú trọng đến việc thực hành theo thói quen — chẳng hạn như tra cứu bảng nhân quả — mà bà cho rằng điều này phủ nhận sự thông thạo của học sinh với các con số.

Đó là một sự gán ghép dường như không ảnh hưởng đến Garfinkel. “Tôi hoàn toàn không đồng ý với ý kiến cho rằng điều cần thiết là cái mà họ gọi là 'khắt khe'," Garfinkel nói, nhấn mạnh rằng khóa học của riêng ông không có điều kiện tiên quyết về giải tích nhưng vẫn có thể giải quyết thành công các vấn đề về mô hình sinh học.