Развитие критического мышления студентов – будущих биотехнологов средствами математики

Введение. В условиях доступности информации, содержащей вводящие в заблуждение аргументы, распространенности электронных устройств и интернета востребованной становится способность эффективно ориентироваться в информационном поле, устанавливать причинно-следственные связи, формулировать собственные выводы и принимать взвешенные решения. Следовательно, одной из ключевых компетенций современного выпускника университета, от которой зависит его адаптация в обществе и профессиональная реализация, выступает критическое мышление. Его развитие является актуальной задачей в процессе математического образования студентов ряда направлений подготовки, которым предстоит работать в сферах, имеющих непосредственное отношение к благополучию будущих поколений.

Цель. Выявить и апробировать методические условия, обеспечивающие развитие критического мышления студентов – будущих биотехнологов в процессе обучения математике в вузе. Дополнительной задачей стала разработка диагностического инструментария, направленного на оценку навыков критического мышления.

Методология, методы и методики. В исследовании принял участие 81 студент Вятского государственного университета направления подготовки 19.03.01 Биотехнология. Основные методики измерения критического мышления, представленные Опросником склонности к критическому мышлению (UF/EMI Critical Thinking Disposition Instrument) и Шкалой барьеров критического мышления (The Critical Thinking Barriers Scale, CTBS), были дополнены диагностическим инструментарием из специально составленных задач с учетом специфики обучения математике будущих биотехнологов. Статистический анализ полученных результатов выполнен посредством U-критерия Манна-Уитни.

Результаты и научная новизна. Впервые представлены особенности формирования и оценки критического мышления студентов – будущих биотехнологов средствами математики на основе современных исследований. Сформулирован ряд методических условий, обеспечивающих развитие данного типа мышления, что уточняет и расширяет представления о системе математической подготовки бакалавров-биотехнологов. Разработан и апробирован диагностический инструментарий. Его ключевой особенностью является то, что студент работает не в симулированной среде, а над реальными проблемами. Эффективность вмешательства на основе описанных условий подтверждена достоверными различиями (Uэмп. = 128<Uкр.= 142; p < 0,01).

Практическая значимость. Выявленные методические условия и предложенный диагностический инструментарий могут быть использованы при совершенствовании математической подготовки будущих биотехнологов, а также для оптимизации процесса обучения математике с целью развития основных компонентов критического мышления.

1. Dulun Ö., Lane J. F. Supporting critical thinking skills needed for the International Baccalaureate Diploma Programme: A content analysis of a national and two international education programs in Turkey // Thinking Skills and Creativity. 2023. Vol. 47. DOI: 10.1016/j.tsc.2022.101211

2. Evendi E., Al Kusaeri A. K., Pardi M. H. H., Sucipto L., Bayani F., Prayogi S. Assessing students’ critical thinking skills viewed from cognitive style: Study on implementation of problem-based e-learn-ing model in mathematics courses // Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education. 2022. No 7 (8). DOI: 10.29333/ejmste/12161

3. Merma-Molina G., Gavilán-Martín D., Baena-Morales S., Urrea-Solano M. Critical thinking and effective personality in the framework of education for sustainable development // Education Sciences. 2022. No 1 (12). DOI: 10.3390/educsci12010028

4. Facione P. A. Critical thinking: What it is and why it counts. Measured Reasons LLC. 2020. Available from: https://www.insightassessment.com/wp-content/uploads/ia/pdf/whatwhy.pdf (date of access: 06.02.2023).

5. Basri H., Purwanto, Asari A. R., Sisworo. Investigating critical thinking skill of junior high school in solving mathematical problem // International Journal of Instruction. 2019. No 3 (12). P. 745–758. DOI: 10.29333/iji.2019.12345a

6. Солодихина М. В., Солодихина А. А. Развитие критического мышления магистрантов с помощью STEM-кейсов // Образование и наука. 2019. Т. 21, No 3. С. 125–153. DOI: 10.17853/1994-5639-2019-3-125-153

7. Christian K. B., Kelly A. M., Bugallo M. F. NGSS-based teacher professional development to implement engineering practices in STEM instruction // International Journal of STEM Education. 2021. No 8. DOI: 10.1186/s40594-021-00284-1

8. De la Hoz M. C., Solé-Llussà A., Haro J., Gericke N., Valls C. Student primary teachers’ knowledge and attitudes towards biotechnology – are they prepared to teach biotechnological literacy? // Journal of Science Education Technology. 2022. No 2 (31). P. 203–216. DOI: 10.1007/s10956-021-09942-z

9. Semerci N., Semerci Ç., Ünal F., Yılmaz E., ve Yılmaz Ö. Eleştirel düşünme engelleri ( ELDEN) ölçeği: Geçerlik ve güvenirlik çalışmaları // Cumhuriyet International Journal of Education. 2019. No 1 (8). P. 281–299. DOI: 10.30703/cije.48427

10. Surjanti J., Prakoso A. F., Kurniawan R. Y., Sakti N. C., Nurlaili E. I. Development of high order thinking skills in Indonesian teachers // The Education and Science Journal. 2022. No 3 (24). P. 104–125. DOI: 10.17853/1994-5639-2022-3-104-125

11. Pepin B., Kock Zj. Students’ Use of Resources in a challenge-based learning context involving mathematics // International Journal of Research in Undergraduate Mathematics Education. 2021. No 2 (7). P. 306–327. DOI: 10.1007/s40753-021-00136-x

12. Irham, Tolla I., Jabu B. Development of the 4C teaching model to improve students’ mathematical critical thinking skills // International Journal of Educational Methodology. 2022. No 3 (8). P. 493–504. DOI: 10.12973/ijem.8.3.493

13. Tossavainen T., Rensaa R. J., Haukkanen P., Mattila M., Johansson M. First-year engineering students’ mathematics task performance and its relation to their motivational values and views about mathematics // European Journal of Engineering Education. 2021. No 4 (46). P. 604–617. DOI: 10.1080/03043797.2020.1849032

14. Тарасова К. В., Орел Е. А. Измерение критического мышления студентов в открытой онлайн-среде: концептуальная рамка и типология заданий // Вопросы образования. 2022. No 3. С. 187–212. DOI: 10.17323/1814-9545-2022-3-187-212

15. Namakshi N., Warshauer H. K., Strickland S., McMahon L. Investigating preservice teachers’ assessment skills: Relating aspects of teacher noticing and content knowledge for assessing student thinking in written work // School Science and Mathematics. 2022. No 3 (122). P. 142–154. DOI: 10.1111/ssm.12522

16. Sachdeva S., Eggen P.-O. Learners’ Critical Thinking about learning mathematics // International Electronic Journal of Mathematics Education. 2021. No 3 (16). DOI: 10.29333/iejme/11003

17. Durnali M. ‘Destroying barriers to critical thinking’ to surge the effect of self-leadership skills on electronic learning styles // Thinking Skills and Creativity. 2022. Vol. 46. DOI: 10.1016/j.tsc.2022.101130

18. Mahmud M. S., Pa W. A. M. W., Zainal M. S., Drus N. F. M. Improving students’ critical thinking through oral questioning in mathematics teaching // International Journal of Learning, Teaching and Educational Research. 2021. No 11 (20). P. 407–421. DOI: 10.26803/ijlter.20.11.22

19. Setiana D. S., Purwoko R. Y., Sugiman. The application of mathematics learning model to stimulate mathematical critical thinking skills of senior high school students // European Journal of Educational Research. 2021. No 1 (10). P. 509–523. DOI: 10.12973/eu-jer.10.1.509

20. Тестов В. А. Решение задач как основное средство развития математического мышления // Математический вестник Вятского государственного университета. 2022. No 1 (24). С. 57–61. DOI: 10.25730/VSU.0536.22.008

21. Semilarski H., Soobard R., Rannikmäe M. Promoting students’ perceived self-efficacy towards 21st century skills through everyday life-related scenarios // Education Sciences. 2021. No 10 (11). DOI: 10.3390/educsci11100570

22. Monrat N., Phaksunchai M., Chonchaiya R. Developing students’ mathematical critical thinking skills using open-ended questions and activities based on student learning preferences // Education Research International. 2022. Vol. 2022. DOI: 10.1155/2022/3300363

23. Firdaus, Kailani I., Bakar Md. N. B., Bakry. Developing critical thinking skills of students in mathematics learning // Journal of Education and Learning. 2015. Vol. 3. P. 226–236. Available from: http://edulearn.intelektual.org/index.php/EduLearn/article/view/1830/1482 (date of access: 29.01.2023).

24. Stephan M., Register J., Reinke L., Robinson C., Pugalenthi P., Pugalee D. People use math as a weapon: Critical mathematics consciousness in the time of COVID-19 // Educational Studies in Mathematics. 2021. No 3 (108). P. 513–532. DOI: 10.1007/s10649-021-10062-z

25. Jungic V. Making calculus relevant: Final exam in the time of COVID-19 // International Journal of Mathematical Education in Science and Technology. 2021. No 4 (52). P. 609–621. DOI: 10.1080/0020739X.2020.1775903

26. Engelbrecht J., Borba M. C., Llinares S., Kaiser G. Will 2020 be remembered as the year in which education was changed? // ZDM Mathematics Education. 2020. No 5 (52). P. 821–824. DOI: 10.1007/s11858-020-01185-3

27. Engledowl C., Weiland T. Data (Mis)representation and COVID-19: Leveraging misleading data visualizations for developing statistical literacy across grades 6–16 // Journal of Statistics and Data Science Education. 2021. No 2 (29). P. 160–164. DOI: 10.1080/26939169.2021.1915215

28. Zhao Y., Watterston J. The changes we need: Education post COVID-19 // Journal of Educational Change. 2021. No 1 (22). P. 3–12. DOI: 10.1007/s10833-021-09417-3

29. Калинин С. И., Торопова С. И. Использование метода проектов в математической подготовке студентов – будущих экологов // Перспективы науки и образования. 2020. No 3 (45). С. 158–168. DOI: 10.32744/pse.2020.3.12

30. Калинин С. И., Торопова С. И. Диагностика математической мотивации как составляющая процесса обучения математике студентов – будущих экологов // Перспективы науки и образования. 2022. No 3 (57). С. 253–272. DOI: 10.32744/pse.2022.3.14

31. Тестов В. А., Перминов Е. А. Роль математики в трансдисциплинарности содержания современного образования // Образование и наука. 2021. Т. 23, No 3. С. 11–34. DOI: 10.17853/1994-5639-2021-3-11-34

32. Ariza M. R., Armenteros A. Q., Castro A. E. Promoting critical thinking through mathematics and science teacher education: The case of argumentation and graphs interpretation about climate change //European Journal of teacher Education. 2021. DOI: 10.1080/02619768.2021.1961736

33. Luque A., Mullinix J., Anderson M., Williams K. S., Bowers J. Aligning calculus with life sciences disciplines: The argument for integrating statistical reasoning // PRIMUS. 2022. No 2 (32). P. 199–217. DOI: 10.1080/10511970.2021.1881847

34. Orhan A. Critical thinking dispositions as a predictor for high school students’ environmental attitudes // Journal of Education in Science, Environment and Health. 2022. No 1 (8). P. 75–85. DOI: 10.21891/jeseh.1056832

35. Liu Y., Pásztor A. Effects of problem-based learning instructional intervention on critical thinking in higher education: A meta-analysis // Thinking Skills and Creativity. 2022. Vol. 45. DOI: 10.1016/j.tsc.2022.101069

36. O’Keeffe L., Paige K. Re-highlighting the potential of critical numeracy // Mathematics Education Research Journal. 2021. No 2 (33). P. 285–299. DOI: 10.1007/s13394-019-00297-8

37. Rubel L. H., Nicol C. The power of place: Spatializing critical mathematics education // Mathematical Thinking and Learning. 2020. No 3 (22). P. 173–194. DOI: 10.1080/10986065.2020.1709938

38. Gal I., Geiger V. Welcome to the era of vague news: A study of the demands of statistical and mathematical products in the COVID-19 pandemic media // Educational Studies in Mathematics. 2022. No 1 (111). DOI: 10.1007/s10649-022-10151-7

39. Nusantara D. S., Zulkardi, Putri R. I. I. Designing PISA-like mathematics task using a COVID-19 context (PISAComat) // Journal on Mathematics Education. 2021. No 2 (12). P. 349–364. DOI: 10.22342/jme.12.2.13181.349-364

40. Zulkardi, Meryansumayeka, Putri R. I. I., Alwi Z., Nusantara D. S., Ambarita S. M., Maharani Y., Puspitasari L. How students work with PISA-like mathematical tasks using Covid-19 context // Journal on Mathematics Education. 2020. No 3 (11). P. 405–416. DOI: 10.22342/jme.11.3.12915.405-416

41. Kertiyani N. M. I., Fatimah S., Dahlan J. A. Critical thinking skill through problem-based learning with problem posing within solution // Journal of Mathematics and Science Teacher. 2022. No 2 (2). DOI: 10.29333/mathsciteacher/12369

42. Skovsmose O. Mathematics and crises // Educational Studies in Mathematics. 2021. No 1–2 (108). P. 369–383. DOI: 10.1007/s10649-021-10037-0

43. Kajander A. The mandate of scholarly mathematics education research: Moving ourselves forward // Canadian Journal of Science, Mathematics and Technology Education. 2020. No 4 (20). P. 775–779. DOI: 10.1007/s42330-020-00121-7