微積分是對變化的研究。然而，近幾十年來，微積分教學方法幾乎沒有變化?，F(xiàn)在，F(xiàn)IU的研究表明，一種新的模式可以改善全國的微積分教學。

發(fā)表在《科學》雜志上的一項研究表明，一種重新構想的、創(chuàng)新的微積分教學主動學習方法對所有學生都有好處。該模型由FIU開發(fā)，重點是掌握不同的思維方式和解決問題 - 這些技能在課堂之外很重要。

死記硬背和大型演講廳已被主動學習教室所取代，學生可以協(xié)作解決問題。根據(jù)這項研究，結果是更好的學習成果和對微積分概念的理解，以及比傳統(tǒng)的講座課程中的同齡人更好的成績。

“這項大規(guī)模的研究向我們展示了我們在FIU所看到的：如果你把學生放在一個互動的，主動的學習環(huán)境中，他們可以而且確實學到更多，培養(yǎng)他們將長期使用的'思維習慣'和整個職業(yè)生涯，”該研究的主要作者，F(xiàn)IU的創(chuàng)始主任Laird Kramer說。

克萊默和來自STEM轉型研究所的一個團隊跟蹤了811名FIU本科生，他們在同一微積分I課程的不同部分注冊，采用兩種截然不同的教學方法 - 一半部分是傳統(tǒng)的基于講座的課程，另一半采用FIU開發(fā)的基于證據(jù)的主動學習模型。

為了了解哪一組保留了更多信息并更好地理解了微積分概念，學生在課程結束時接受了測試。主動學習課程的平均通過率較高，為11%。將其應用于美國每年大約 300,000 名學習微積分的學生，這可能意味著還有 33,000 名學生通過微積分并更接近 STEM 學位和職業(yè)。

主動學習小組的學習收益跨越專業(yè)和學術路徑，包括 STEM 中代表性不足的群體。這一發(fā)現(xiàn)意義重大，因為進入大學STEM專業(yè)的學生中，只有不到一半的學生實際上獲得了STEM學位。微積分失敗是一個主要原因。

“微積分仍然是通往工程和科學領域眾多STEM職業(yè)的關鍵一步，”NSFSTEM教育理事會項目主任Michael J. Ferrara說。“這項研究提出了一個嚴格而令人信服的論點，即與更傳統(tǒng)的方法相比，積極的、以學生為中心的微積分課程會帶來更大的學習和成功成果。

“這些好處對于傳統(tǒng)上在STEM勞動力中代表性不足的人群的學生來說尤其深遠，這突顯了更現(xiàn)代的數(shù)學教學方法在我們希望培養(yǎng)全國范圍內(nèi)全方位的STEM人才時至關重要。

改進微積分的教學方法意味著學生更有可能保持正軌并堅持 STEM 課程。反過來，這有助于畢業(yè)更多的STEM專業(yè)人士。

“學生的成功是FIU的首要任務，正如我們微積分課程中主動學習策略的開發(fā)和成功實施所證明的那樣，”FIU執(zhí)行副總裁兼教務長Elizabeth M. Béjar說。“這項研究建立在多年研究課堂主動學習的積極影響的基礎上，以確保學生擁有自信地完成STEM課程所需的知識和技能。

FIU通過其國家認可的STEM轉型研究所領導了合作計劃，以改善學習。研究為微積分、數(shù)學和其他科學和工程的創(chuàng)新教學策略的開發(fā)和引入提供了信息。這導致FIU的STEM專業(yè)四年畢業(yè)率顯著提高。

FIU的主動學習模式與傳統(tǒng)的講座風格一樣具有挑戰(zhàn)性和嚴謹性，但對于通常非常復雜的學習過程更有效，并為大腦的不同部分提供了參與和存儲信息的機會。學生邊做邊學。上課時間是協(xié)作時間。在小組中，學生面對面地開發(fā)和測試假設。目標是學會提出正確的問題并以新的方式看待問題——這意味著，他們像數(shù)學家、工程師、科學家、醫(yī)生一樣思考和行動。

“這項研究始于一項實驗，看看我們是否可以確定新的課程教學方法，并為學生提供另一種學習微積分嚴格內(nèi)容的方法，”藝術，科學與教育學院執(zhí)行院長Mike Heithaus說。“根據(jù)之前的研究，我們相信主動學習方法是有效的。但即使是我們也驚訝于學生在主動學習部分比傳統(tǒng)學習做得更好。一旦我們得到這些結果，我們就開始在整個數(shù)學課程中實施這些方法。