Les chercheurs de l'Université de Virginie-Occidentale modifient la façon dont les mathématiques universitaires sont enseignées en évaluant et en partageant un modèle de résolution de problèmes qui soutient ce que les étudiants apprennent dans d'autres cours comme les affaires ou la biologie.
Le nouveau modèle pour l'enseignement des mathématiques dépend des membres du corps professoral de différents départements collaborant de manière à transformer le programme traditionnel de mathématiques. Cela fait partie d'un effort pour accroître la littératie mathématique chez les diplômés des collèges à l'échelle nationale et s'assurer que les États-Unis peuvent relever ses défis scientifiques et technologiques.
Le projet est dirigé par la mathématicienne Susan Ganter, directrice associée principale du WVU Center for Excellence in STEM Education.
« La plupart des étudiants ont du mal à appliquer les connaissances de leurs cours de mathématiques à la résolution de problèmes dans d'autres classes comme l'ingénierie, l'économie ou la chimie. Il existe un besoin urgent de programmes de sciences, de technologie, d'ingénierie et de mathématiques intégrés qui préparent notre future main-d'œuvre pour établir ces connexions et articuler tous les types de problèmes en termes quantitatifs », a déclaré Ganter.
« Les cours de mathématiques et autres classes devraient s'aligner. L'élément clé de notre modèle, connu sous le nom de Summit-P – ou les mathématiques synergiques de premier cycle via des partenariats d'enseignement interdisciplinaires multi-institutionnels – est le renforcement immédiat des concepts mathématiques dans une variété de salles de classe, créant un contexte partagé dans différents domaines de contenu.
Ganter a d'abord envisagé le sommet-P il y a plus de deux décennies, après de nombreuses années en tant que professeur de mathématiques qui regarde les étudiants lutter. Elle et ses collègues savaient que 95% de leurs élèves n'allaient pas être des majors en mathématiques, mais ils connaissaient également pratiquement toutes les mathématiques requises majeures sous une forme ou une autre.
« Notre question était: » Donnez-nous aux étudiants ce dont ils ont besoin? « », A-t-elle déclaré.
«Nous avons organisé de nombreux ateliers avec des personnes d'autres disciplines et publié un rapport sur les points communs de 22 disciplines en termes de ce dont leurs élèves ont besoin des mathématiques.
« Les similitudes dans la façon dont les professeurs entre les départements ont répondu à nos questions sur le contenu mathématique étaient incroyables – les professeurs de la physique et de l'ingénierie aux arts et aux sciences humaines ont tous dit la même chose sur les compétences mathématiques dont leurs élèves ont besoin, y compris la capacité d'appliquer des concepts mathématiques et de réfléchir à toutes les disciplines. »
Summit-P a été la réponse – un guide pour repenser les cours de mathématiques d'introduction au collège et les cours de discipline partenaire qu'ils soutiennent afin que les idées résonnent entre les expériences académiques des étudiants, soutenant leur capacité à résoudre des problèmes réels.
Ganter a déclaré que le modèle Summit-P avait déjà fait ses preuves dans environ 15 institutions qui l'ont sérieusement mise en œuvre au cours des 10 dernières années.
Dans une université, les étudiants ont étudié le travail social et les soins infirmiers en utilisant l'algèbre et le précalcule pour assembler un budget mensuel pour un refuge pour les victimes de la traite des êtres humains. Dans un autre, les élèves ont appliqué un calcul différentiel à la chimie dans leur classe de mathématiques pour comprendre comment le corps absorbe le sucre dans le contexte du diabète.
Un groupe d'étudiants a utilisé des polynômes pour des applications d'ingénierie pour calculer l'énergie collectée par la gamme solaire d'une tribu amérindienne locale.
Ailleurs, les élèves ont appris à modéliser mathématiquement les schémas de vagues des EKG de vrais patients, y compris des EKG de leur propre cœur. Ces modules et autres sont désormais disponibles pour toute institution souhaitant mettre en œuvre le modèle Summit-P dans ses cours.
Plus de 170 membres du corps professoral représentant diverses disciplines dans plus de 40 collèges et universités font partie de l'effort pour rendre le sommet-P accessible et durable pour différents types d'institutions. Leur travail à ce jour a affecté environ 90 000 étudiants de premier cycle.
« Déjà, les résultats indiquent que les élèves voient plus de liens entre les mathématiques et les disciplines des partenaires », a déclaré Ganter.
« Summit-P donne aux étudiants une réponse à la question: » Pourquoi dois-je suivre ce cours de mathématiques? » Maintenant, nous recherchons quels aspects du modèle Summit-P ont vraiment eu un impact dans certaines institutions, tout en essayant de comprendre pourquoi d'autres institutions ont encore du mal à le faire fonctionner.
« Nous créons une courte liste de critères qui, nous l'espérons, seront la formule nécessaire pour mettre en œuvre ce modèle avec succès et le maintenir – à n'importe quelle institution. »
Les étudiants de premier cycle de WVU aideront le projet, qui implique également Gay Stewart, le professeur Eberly d'éducation STEM au Département de physique et d'astronomie du WVU Eberly College of Arts and Sciences, et directeur du Center for Excellence in STEM Education.
« La réussite des élèves en mathématiques est un facteur clé dans la réussite globale du collège », a déclaré Stewart. « En particulier pour les étudiants qui poursuivent des diplômes menant à certaines des carrières plus rémunérées, cela peut être le principal obstacle. Nos étudiants viennent souvent à nous ne voyant à quoi sert les mathématiques, ce qui entrave leur capacité à l'apprendre, et Summit-P aborde spécifiquement ce problème. Nous sommes tellement heureux de pouvoir aider à diriger cet effort. »
Stewart et Ganter ont vu des changements dans les attitudes des professeurs quant au rôle des mathématiques dans le programme de premier cycle, les membres du corps professoral développant des modules d'enseignement en réponse aux «listes de souhaits» de l'autre.
« Ce projet a validé ce que de nombreuses professeurs savaient », a déclaré Ganter. « Maintenant, ils ont un lieu pour faire en sorte que la transformation se produise et trouver du soutien aux questions et aux défis. Voir tant de personnes qui s'engagent maintenant avec nous pour faire de leur mieux pour leurs étudiants sont très gratifiants et me donnent une énergie renouvelée. »
