Desarrollo a través de las matemáticas del pensamiento crítico de los estudiantes que se gradúan como biotecnólogos

Introducción. Dedibo a la disponibilidad de información que contiene argumentos engañosos y el predominio de los dispositivos electrónicos e internet, exige de parte del interesado poseer la capacidad de orientarse de manera efectiva en el campo de la información, establecer relaciones de causa y efecto, formular sus propias conclusiones y tomar decisiones fundamentadas en una información concordante con la realidad. En consecuencia, una de las competencias clave de un graduado universitario moderno, de la que depende su adaptación en la sociedad y realización profesional, es el pensamiento crítico. Su desarrollo es una tarea de gran actualidad en el proceso de formación matemática de los estudiantes en una serie de áreas de la educación universitaria, que como futuros profesionales deberán trabajar en ámbitos que están directamente relacionadas con el bienestar de las generaciones futuras.

Objetivo: El propósito del artículo es identificar y probar las condiciones metodológicas que aseguren el desarrollo del pensamiento crítico de los estudiantes, que en el día de mañana se graduarán como biotecnólogos en su proceso de aprendizaje de las matemáticas en la universidad. Una tarea adicional ha sido el desarrollo de herramientas de diagnóstico destinadas a evaluar las habilidades de pensamiento crítico.

Metodología, métodos y procesos de investigación. En el estudio participaron 81 estudiantes de la Universidad Estatal de Vyatka, cuya carrera corresponde al código 19.03.01 de Biotecnología. Los principals métodos usados para la medición el pensamiento crítico, presentados en la Encuesta como instrument de Tendencia al Pensamiento Crítico (UF/EMI) y la Escala de Barreras del Pensamiento Crítico (CTBS), fueron complementadas con instrumentos de diagnóstico a partir de tareas especialmente diseñadas, teniendo en cuenta las especificidades del aprendizaje de las matemáticas de los futuros biotecnólogos. El análisis estadístico de los resultados obtenidos se realizó utilizando la prueba U de Mann-Whitney.

Resultados y novedad científica. Por primera vez se presentan las características de la formación y evaluación del pensamiento crítico de los estudiantes que se gradúan de biotecnólogos por medio de las matemáticas basadas en investigaciones modernas. Se han formulado una serie de condiciones metodológicas que aseguran el desarrollo de este tipo de pensamiento, que aclara y amplía la comprensión del sistema de formación matemática de los licenciados en biotecnología. Se han desarrollado y probado instrumentos de diagnóstico. Su característica fundamental es que el alumno no trabaja en un entorno simulado, sino en problemas reales. La efectividad de la intervención basada en las condiciones descritas fue confirmada por diferencias significativas (Uemp. = 128 < Ucr. = 142; p < 0,01).

Significado práctico. Las condiciones metodológicas identificadas y las herramientas de diagnóstico propuestas pueden utilizarse para mejorar la formación matemática de los futuros biotecnólogos, así como para optimizar el proceso de enseñanza de las matemáticas con el fin de desarrollar los principals componentes del pensamiento crítico.

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