Contextualización de la enseñanza de las matemáticas en las carreras tecnológicas

Abstract

The teaching of Mathematics has been always a matter of great concern at all academic levels and more especially in technological degrees. Both the contents of mathematical subjects and the way they are taught, have been always questioned. Currently, students have less interest in technological degrees and the dropout rate has increased in first courses of these studies. One of the main reasons is the lack of motivation that students have towards mathematical subjects in these first academic years, which is derived in most cases, from the lack of awareness about the importance of Mathematics for their academic progress and for their future profession. Likewise, technological knowledge is becoming more specialized, as well as fundamental for economic development of present societies, thus experts in STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) disciplines are more required and the occupation demand of STEM professionals is expected to increase. The fact that there are fewer students interested in technological degrees and that these specialists are the most demanded, accentuate the concern of educators and professionals involved. The main objective of this thesis is to increase students’ motivation and involvement towards mathematical subjects in first academic years of technological degrees through the contextualization of these subjects in the different disciplines which compose their degrees, so that students became aware of the importance of Mathematics for the development of their degree and for their future career. In this way, students’ interest towards Mathematics increase, growing their academic performance and decreasing the dropout failure rate in these degrees. So, this work has as a goal, the improvement of the quality education in technological degrees, in which the required knowledge for the education in sustainable development is taught, and therefore it contributes to the achievement of the SDG (Sustainable Development Goals) proposed by Unesco (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) in the 2030 Agenda. To attain these objectives, the implementation of practical mathematical applications related to the disciplines that students will learn in next academic years, have been undertaken. To this end, in the 2019/2020 y 2020/2021 academic years, the seminars “Applications of Mathematics in Engineering I: Linear Algebra”, and “Applications of Mathematics in Engineering II: Multivariable Calculus”, in UPC (Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech), based on the teaching of these subjects through the execution of real problems, where the mathematical concepts which are part of those subjects, are necessary to solve the problems. To analyze the effect that these seminars have caused on the students, anonymous surveys has been held, where students have valued these sessions regarding to their motivation improvement and to the learning of mathematical concepts through practical applications. Moreover, at the end of each seminar, personal interviews have been undertaken, in which students have been able to express straightforwardly their opinion about these sessions. The results obtained confirm that the implementation of real mathematical problems increases their motivation and improves the learning of the developed mathematical concepts, what implies a performance increase and a dropout rate decrease in first academic years of technological degrees. This entails a greater interest in STEM degrees, which are essential for economic development of present societies.

La enseñanza de las Matemáticas siempre ha sido un tema de gran preocupación a todos los niveles académicos y más especialmente en las carreras tecnológicas. Tanto los contenidos de las asignaturas matemáticas, como la forma de impartirlos han sido constantemente cuestionados. Actualmente los estudiantes tienen cada vez menos interés en las carreras tecnológicas y ha aumentado la tasa de abandono en estas carreras. Una de las causas principales es la falta de motivación que tienen los estudiantes hacia las asignaturas matemáticas en los primeros cursos, que viene derivada en la mayoría de los casos, de la falta de conciencia sobre la importancia de las Matemáticas para su futuro profesional. Asimismo, el conocimiento tecnológico es cada vez más especializado y fundamental para el desarrollo económico de las sociedades actuales, por lo tanto, son más necesarios los especialistas en las disciplinas STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) y por ello se espera un aumento en la demanda de ocupación de profesionales STEM. El hecho de que cada vez haya menos estudiantes interesados en las carreras tecnológicas y de que estos especialistas sean los más demandados, acentúa la preocupación de los educadores y profesionales implicados. El principal objetivo de esta tesis es aumentar la motivación e implicación del alumnado hacia las asignaturas matemáticas de las carreras tecnológicas a través de la contextualización de estas asignaturas en las diferentes disciplinas que componen sus carreras, de tal manera que los estudiantes tomen conciencia de la importancia de las Matemáticas para el desarrollo de su carrera profesional. De esta forma, el alumnado aumenta su interés hacia las Matemáticas, mejorando su rendimiento y disminuyendo así la tasa de fracaso escolar. Así pues, este trabajo tiene como objetivo mejorar la calidad de la enseñanza de las carreras tecnológicas, en las cuales se imparten los conocimientos necesarios para la educación en el desarrollo sostenible, y por consiguiente contribuye al cumplimiento de los ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible) planteados por la Unesco (Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura) en la Agenda 2030. Para conseguir estos objetivos se ha llevado a cabo la implementación de aplicaciones prácticas de las Matemáticas, relacionadas con las disciplinas que el alumnado estudiará en los próximos cursos de sus carreras. Para ello, en los cursos 2019/2020 y 2020/2021 se han impartido los seminarios “Aplicaciones de Matemáticas” en Ingeniería I: Álgebra Lineal, y Aplicaciones de Matemáticas en la Ingeniería II: Cálculo Multivariable, en la UPC (Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech), basados en la enseñanza de estas asignaturas a través de la ejecución de problemas reales, donde los conceptos matemáticos que forman parte de esas asignaturas son necesarios para resolver los problemas. Para analizar el efecto que ha tenido la realización de estos seminarios en los estudiantes, al final de cada sesión se han realizado encuestas anónimas, en las que los estudiantes han valorado estas sesiones con respecto a la mejora en su motivación y al aprendizaje de las Matemáticas a través de las aplicaciones prácticas. Además, al final de cada seminario se han realizado entrevistas personales, en las cuales el alumnado ha podido expresar abiertamente su opinión sobre estas sesiones. Los resultados obtenidos confirman que la implementación de problemas matemáticos reales aumenta su motivación y mejora el aprendizaje de los conceptos matemáticos desarrollados, lo cual implica un aumento en su rendimiento y una disminución del abandono en los primeros cursos de las carreras tecnológicas, que conlleva un mayor interés por las carreras STEM, las cuales son fundamentales para el desarrollo económico de las sociedades actuales