大学生のSTEMキャリアへの参入を妨げる障壁の除去

微積分1は、STEMおよびSTEM関連分野の多様なキャリアを目指す新入生が最初に出会う科目であることが多いです。しかし、専攻を宣言し、より高度なSTEMコースに登録する前に、微積分1に合格しなければなりません。この要件により、微積分1は医学校から機械学習の修士課程まで、あらゆる分野への 入門 コースとなります。

ゲイツ財団との協力では、大学の学部生向けに微積分1の授業内容と評価を再構築する方法を研究しています。私たちの目標は、学習の障壁を取り除き、学生がキャリア選択を支援する大学レベルの授業に進み、通過できるよう支援することです。私たちは3つの重点分野を特定しました。

• 高校時代の学生がどの程度の高校経験を問わず、大学レベルの微積分の成果を生み出しましょう。

生徒の数学経験は高校ごとに異なります。ある生徒は微積分Iに入るために必要な知識をすべて得ていた一方で、高校の社会経済的状況のために機会がなかった生徒もいます。そのような機会を持たない学生は、単に必要な教材や指導へのアクセスが不足しているというよりも、能力 がないと描かれることがあります。この高校内容の差異は、特にマイノリティの学生グループにおいて、大学レベルの微積分コースに申し込まなかったり、退学したり、落第したりする割合が高い原因となっています。

• 微積分の概念に焦点を当てた成果を開発しましょう。

微積分Iは、数学が教えてくれること(概念)よりも、数学(プロセス)の知識を優先します。手続きの正確さに重点を置くことで、丸暗記や暗記に優れている生徒は報われ、概念的説明に長けている生徒は罰せられます。このような隔たりは、手続き的な流暢さ以上の理解を示す機会がなかった学生を数学分野から追いやる原因となります。 

• 微積分に誰が属しているかという認識を変えましょう。

教授が学生に基礎的な数学スキルが不足していると判断すると、「間違った道を進んでいる」や「野心的すぎる」とレッテルを貼り、STEM専攻を考えないと判断することがあります。学生が授業に参加すべきでないと言われ、なぜ微積分が自分にとって重要なのか明確に分からない場合、修了や継続する可能性が低くなることがあります。

これらすべてを踏まえ、私たちは具体的なアイデアやスキルをコアコンセプトの広い枠組みの下に整理し、学生がなぜ特定の概念やスキルを学ぶのか理解できるようにしています。また、数学の授業で培った主要なスキルが、さまざまなキャリアパスで成功するために必要なスキルや知識とどのように整合するかを示す学習成果や評価も開発しています。共に、生徒たちをその門の向こうへと導くことができます。 

フィールド研究ではSTEM教室の自由度評価と人工知能を研究し、エリンは数学における教師学習とデジタルシミュレーションを研究しています。フィールドはリサーチアソシエイトで、エリンはアソシエイト計測科学者です。