Vẽ giúp làm sáng tỏ những ý tưởng. Vẽ giúp truyền đạt ý tưởng. Và vẽ cũng giúp có thêm nhiều ý tưởng mới. Từ những mẫu thiết kế nhà, cho đến bảng hiệu quảng cáo, từ những sơ đồ khoa học cho đến những những mẫu đồ chơi, tất cả đều cần đến tư duy về hình vẽ. Trong lĩnh vực giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán (STEM), vẽ luôn là kỹ năng cần thiết. Ở đâu cũng cần có những bản vẽ. Từ những sơ đồ, biểu đồ đơn giản cho đến những bản vẽ kỹ thuật chi tiết phức tạp, tất cả đều cần tư duy hệ thống và logic. Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu về tầm quan trọng và cách thức tích hợp dạy vẽ trong giáo dục STEM.

Tại sao cần dạy vẽ trong giáo dục STEM?

Các bằng chứng tâm lý học, giáo dục và thần kinh học đều cho thấy hoạt động vẽ mang lại nhiều lợi ích cho quá trình học của trẻ, không chỉ giúp học sinh dễ nhớ và còn phát triển tư duy về không gian, tư duy hệ thống và thái độ học tập tích cực.

• Vẽ giúp học trực quan dễ hiểu và dễ nhớ hơn. Hình ảnh đại diện như hình vẽ, sơ đồ, và biểu đồ có thể truyền tải thông tin phong phú và rõ ràng hơn các dòng văn bản. Trong tiếng Anh có thành ngữ, “A picture is worth a thousand words” (một bức ảnh đáng giá ngàn lời nói) thường để ví cho ý nghĩa quan trọng của hình vẽ. Và điều dễ dàng nhận thấy đó là hầu hết các sách thiếu nhi, từ chuyện cổ tích cho đến khoa học viễn tưởng, đều tràn ngập hình ảnh với nhiều màu sắc khác nhau. Đó chính là cách giáo dục cho trẻ về hiểu biết mang tính trực quan (visual literacy)^[1]. Các nghiên cứu giáo dục cũng chứng minh rằng khi sử dụng các công cụ trực quan, (chẳng hạn như bản vẽ, các mô hình), sẽ giúp não kết nối các thông tin cũ và mới tốt hơn, từ đó có thể giúp duy trì ghi nhớ thông tin lâu dài hơn^[2].

• Vẽ giúp phát triển tư duy về thị giác – không gian (visual – spatial thinking). Một đặc điểm quan trọng trong lĩnh vực ngành STEM đó là tư duy về thị giác – không gian. Tư duy này giúp cho việc quan sát, phản ánh lại và tính toán trong các bản vẽ kỹ thuật và thiết kế mô hình được đảm bảo tính chính xác cao. Ngoài ra, tư duy thị giác – không gian còn cho phép người học có thể phát triển được tầm nhìn về một “bức tranh lớn” cho một vấn đề phức tạp nào đó với đầy đủ các chi tiết của các thành phần trong hệ thống^[3]. Bên cạnh đó, tư duy về thị giác – không gian cũng góp phần hình thành nên siêu nhận thức (metacognition), tức là kỹ năng tư duy về cách con người chúng ta tư duy^[4]. Cụ thể là thông qua các bước thực hành vẽ trong quá trình học STEM, học sinh học được cách: phân tích đối tượng hoặc ý tưởng; đưa ra quyết định về chọn lựa đặc điểm nào cần được nhấn mạnh; đánh giá về kích thước, hình dạng và màu sắc; và tìm các mối liên hệ và ý nghĩa giữa các thành phần bên trong hệ thống sự vật, hiện tượng hay khái niệm. Trong một công bố nghiên cứu giáo dục thực nghiệm gần đây, kết quả cho thấy các học sinh tiểu học khi tham gia các hoạt động vẽ khoa học đã phát triển về tư duy không gian 3 chiều khá sớm, điều mà thông thường các học sinh trình độ phổ thông mới có cơ hội phát triển^[5].

• Vẽ giúp phát triển đồng thời cả những kỹ năng thực hành (hands-on) và tư duy (minds-on) cùng một hoạt động. Điều này có thể ví như một mũi tên bắn trúng được hai đích. Thật vậy, khi được yêu cầu vẽ một chu trình vòng đời của bướm, học sinh không chỉ quan sát thực tế về sự biến đổi hình thái sinh học từ trứng, sâu, nhộng và thành bướm, mà quá đó học sinh còn phải suy nghĩ về kích thước, số lượng, thời gian, không gian, môi trường sống của từng giai đoạn. Những câu hỏi của giáo viên như: “liệu các trứng đều nở thành bướm hết không?”, “giai đoạn nào không cần thức ăn bên ngoài?”, sẽ kích thích tư duy khoa học của học sinh hiểu biết hơn về quá trình sinh học của loài bướm. Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng, các bản vẽ mang tính quy trình, sơ đồ, mô hình giúp học sinh phát triển tư duy và nhận thức các khái niệm một cách sâu sắc^[6].

• Ngoài ra, một điều thú vị nữa là vẽ còn giúp rèn luyện thái độ sống tích cực, giảm các hội chứng mất tập trung và bướng bỉnh^[7]. Để có thể vẽ tốt, trẻ cần phải tập quan sát và thể hiện lại một cách cẩn thận. Chính nhờ quá trình thực tập và được hướng dẫn của giáo viên, trẻ sẽ rèn luyện được thái độ tích cực đối với quá trình học. Một số nghiên cứu gần đây cho thấy đối với các học sinh nam ở bậc tiểu học, vốn gặp hội chứng rối loạn thách thức chống đối (Oppositional Defiant Disorder – ODD), việc tăng cường hoạt động vẽ trong các giờ học đã giúp cho các em cải thiện đáng kể khả năng lắng nghe, tính kiên trì và cải thiện thành tích học của mình^[8],^[9]. Mối liên hệ thần kinh vận động, thị giác với cảm xúc và trạng thái tâm lý tích cực đang thu hút rất nhiều nghiên cứu của nhiều lĩnh vực khoa học trong thời gian gần đây.

Tích hợp kỹ năng vẽ trong giáo dục STEM như thế nào?

Có nhiều cách tiếp cận để tích hợp kỹ năng vẽ trong giáo dục STEM. Sau đây, tôi xin trình bày 3 tiếp cận phổ biến: Bắt đầu từ những khái niệm đơn giản, Lồng ghép trong thảo luận  và Sử dụng trong đánh giá.

Bắt đầu bằng những khái niệm đơn giản

Các nghiên cứu giáo dục gần đây chỉ ra rằng, việc dạy vẽ trong các chủ đề khoa học và kỹ thuật đơn giản hơn chúng ta nghĩ và hoàn toàn có thể bắt đầu từ những giai đoạn dạy học rất sớm dành cho trẻ^[10],^[11]. Ngay từ khi trẻ chưa biết viết, các hình vẽ đơn giản cũng có thể giúp truyền đạt các thông tin khoa học. Chẳng hạn như sau khi quan sát một hạt đậu nảy mầm, có thể yêu cầu học sinh mẫu giáo vẽ lại để minh họa cho khái niệm hạt nảy mầm. Các bé mẫu giáo có thể vẽ lại theo cách quan sát bằng mắt thường, hay dựa vào các quan sát gián tiếp như xem tranh, xem qua phim. Các hình vẽ có thể nghệch ngoạc, chưa chuẩn xác về kích thước, nhưng nếu diễn đạt được logic về sự thay đổi theo trình tự thì đó cũng là một tư duy về mặt khoa học. Những hình vẽ đơn giản ban đầu ấy chính là một cơ hội học tập để các bé mẫu giáo hình thành nên các khái niệm khoa học đi kèm với hình ảnh. Chẳng hạn như: thay đổi về kích thước, thay đổi về các bộ phận, thay đổi về màu sắc… Ngoài ra, các khái niệm có thể kết nối với nhau tạo thành một bản đồ tư duy (mind map) hay bản đồ khái niệm (concept map). Ở các cấp học lớn hơn, các yêu cầu vẽ lại quá trình thí nghiệm, vẽ lại hiện tượng quan sát được, hay tóm tắt bằng các sơ đồ mang tính chất tổng hợp chính là những bài tập vận dụng để làm rõ các khái niệm khoa học mà các lớp học nào cũng có thể áp dụng được.

Khuyến khích thảo luận trong khi vẽ:

Vẽ trong dạy học STEM không chỉ là rèn luyện kỹ năng vẽ mà còn chú trọng phát triển kỹ năng tư duy (thinking). Mục tiêu này được thúc đẩy thông qua một quá trình đặc biệt đó là thảo luận trong lúc vẽ. Khi giáo viên hướng dẫn học sinh vẽ, giáo viên gợi mở cho học sinh cách chia sẻ các góc nhìn đa chiều và trau chuốt hơn cách tư duy của mình. Các câu hỏi gợi ý chẳng hạn như: “Các em thấy điều gì là nổi bật nhất?”, “hình dáng của vật giống hình gì mà các em đã từng thấy?”… Ngôn ngữ diễn đạt phong phú trong quá trình vẽ sẽ giúp các học sinh phát triển đồng thời các kỹ năng quan sát và tư duy. Điều đặc biệt lưu ý là giáo viên cũng cần khéo léo tôn trọng cách tư duy của các em học sinh. Tránh áp đặt suy nghĩ của người lớn, tránh dùng những từ ngữ quá mới, mơ hồ đối với lứa tuổi của trẻ. Bởi mỗi trẻ em sẽ có một cách nhìn riêng về cùng một sự vật, hiện tượng. Quá trình giáo dục cần giúp cho các cách nhìn riêng của các em phải càng trở nên phong phú, sâu sắc và ngày càng hợp lý hơn.

Phần thảo luận có thể bắt đầu trước khi vẽ, trong quá trình vẽ và sau khi vẽ xong (ví dụ như trong hình 1). Giáo viên cần tạo những khoảng thời gian thảo luận nhất định để cho học sinh được thể hiện ý kiến của mình. Có thể kết hợp với cách làm việc theo từng cặp, hoặc theo từng nhóm. Có những bản vẽ cần nhiều thời gian thảo luận hơn vì đòi hỏi phải quan sát kỹ hoặc thông qua các bước thu thập dữ liệu trước đó. Chẳng hạn như sau khi quan sát hiện tượng chiếc bong bóng xì hơi giúp chiếc xe mô hình chuyển động về phía trước, học sinh có thể vẽ lại cơ chế vật lý đã khiến chiếc xe chuyển động. Để làm được việc này, học sinh phải làm mô hình chuyển động của xe lặp đi lặp lại nhiều lần, vẽ lại các giai đoạn chuyển động của xe và của bong bóng, và chú thích cho từng giai đoạn. Đối với các học sinh ở cấp độ thấp, quá trình vẽ có thể được hỗ trợ thêm bằng các nhãn chú thích đã được in sẵn. Đối với học sinh ở cấp độ lớn hơn, giáo viên có thể yêu cầu thêm bằng cách diễn giải các công thức toán học và thông số đo đạt ở bên cạnh hình vẽ, làm cho bản vẽ có nhiều thông tin mang tính kỹ thuật hơn. Trong quá trình này, các thảo luận được gợi mở thông qua các câu hỏi mở thay vì các câu hỏi đóng (kiểu đúng, sai). Mục tiêu của thảo luận làm tăng thêm sự tập trung, quan sát mở rộng và tư duy tổng hợp của học sinh, chứ không phải là làm sao để vẽ một hình ảnh đẹp.

Hình 1. Mô hình vẽ kết hợp với thảo luận và làm các thí nghiệm quan sát

Một trong những tình huống thường gặp trong quá trình tích hợp dạy vẽ trong các buổi học STEM, đó là học sinh lo lắng vì cảm thấy bản thân không có khiếu vẽ, hay hình vẽ không được “nghệ thuật” như ý muốn. Để tránh tâm lý này, giáo viên cần động viên học sinh quan sát, mô tả bằng ngôn ngữ trước khi bắt đầu vẽ. Giáo viên không nên so sánh và đánh giá hình vẽ giữa các học sinh với nhau. Những từ như “rất đẹp”, “rất nghệ thuật”, “rất có hồn”… mang tính biểu cảm cá nhân nên hạn chế sử dụng trong quá trình dạy học các môn khoa học. Thay vào đó, giáo viên có thể dùng các lời khen như “rất tốt”, “rất logic”, “thật rõ ràng và dễ hiểu”… Giáo viên phải tinh ý tìm các điểm tốt của từng bản vẻ để động viên và khích lệ học sinh. Những gợi ý và các câu hỏi tương tác sẽ kích thích các em tiếp tục hoàn thiện bản vẽ của mình.

Vẽ được dùng trong các hoạt động đánh giá:

Trong dạy học, quá trình đánh giá người học được xem là một bước quan trọng. Quá trình này không chỉ giúp thấy được sự tiến bộ của học sinh mà còn thông qua đó, giúp giáo viên điều chỉnh các hoạt động dạy học của mình để phù hợp hơn với đối tượng người học. Nghĩa là đánh giá luôn là quá trình có mục tiêu 2 chiều, giúp cả học sinh và cả giáo viên. Thông qua, các hoạt động vẽ, học sinh có thể cho giáo viên biết được những suy nghĩ ban đầu, cả những khái niệm đã được hiểu đúng và những ngộ nhận (misconceptions). Quá trình này có thể được thực hiện qua các bài tập gọi là đánh giá đầu buổi học/khoá học (pretest). Chẳng hạn: giáo viên có thể yêu cầu các học sinh vẽ một chu trình của nước, hay cấu tạo của một chiếc xe đạp, hay một con nhện. Ngoài ra, giáo viên có thể cho học sinh ghi chú, dán nhãn (labels) vào từng bộ phận/thành phần của hình vẽ. Qua các bài tập đánh giá ngắn như vậy, giáo viên có thể biết được những hiểu biết ban đầu của học sinh, cũng như thiếu sót cần được khắc phục. Đó một trong những cách đánh giá rất hữu ích và thú vị cho cả trò và thầy trong những giây phút đầu của buổi học. Phần lớn các kết quả nghiên cứu đều cho thấy quá trình đánh giá thông qua vẽ và chú thích đều làm cho học sinh hào hứng và cho nhiều kết quá sáng tạo bất ngờ đối với cả học sinh và giáo viên^[12],^[13]. Ngoài ra, các nghiên cứu cũng khuyến khích giáo viên nên lưu lại các sản phẩm vẽ của học sinh. Sau quá một trình học dài, hãy cho các em xem lại và tự đánh giá các tác phẩm của mình từ những bài học rất lâu trước đó. Có thể làm một không gian triển lãm các tác phẩm của các em. Việc lưu lại các sản phẩm vẽ là một cách rất tốt để học sinh tự phát hiện ra sự tiến bộ của bản thân cũng như những điểm cần hoàn thiện hơn. Các các sản phẩm vẽ của học sinh còn có thể được cắt dán, biên tập lại và dán vào các poster trình bày khoa học.

Tóm lại, tích hợp kỹ năng vẽ trong giáo dục STEM là một hoạt động rất cần thiết, không chỉ giúp học sinh phát triển óc quan sát, tư duy thị giác – không gian, mà còn rèn luyện thái độ học tập tích cực. Hoạt động dạy vẽ có thể được sử dụng trong suốt quá trình học, kể cả trong quá trình đánh giá sơ bộ đầu buổi học hay đánh giá tổng kết cuối buổi học. Các nghiên cứu giáo dục đều chỉ ra rằng giáo viên nên khuyến khích quá trình thảo luận của học sinh trong quá trình vẽ, vừa giúp các em phát triển ngôn ngữ, kỹ năng giao tiếp và trình bày chính kiến của mình. Giáo viên nên khéo léo động viên học sinh thể hiện các góc nhìn khác nhau trên bản vẽ, giúp học sinh hoàn thiện bản vẽ ngày càng chi tiết hơn, logic hơn, chứa đựng nhiều thông tin khoa học hơn và dễ hiểu hơn. Các hoạt động dạy vẽ đi kèm với các thí nghiệm, quan sát thực tế, làm mô hình, trình bày poster… luôn làm cho các hoạt động dạy và học STEM trở nên phong phú và thú vị đối với cả giáo viên và học sinh. Chính vì những đặc điểm tích cực và nhân văn của quá trình vẽ trong giáo dục STEM, mà rất nhiều nhà giáo dục đã đề nghị đưa yếu tố nghệ thuật (art) vào trong giáo dục tích hợp STEM để trở thành STEAM.

Nguyễn Thành Hải

Viện nghiên cứu giáo dục STEM, ĐH Missouri

Thành viên NSTA, NARST, NABT

^[1] Giorgis, C., Johnson, N. J., Bonomo, A., Colbert, C., Conner, A., Kauffman, G., & Kulesza, D. (1999). Children’s books: Visual literacy. The Reading Teacher, 53(2), 146-153.

^[2] Vasquez, J. A. (2010). Developing visual literacy in science, K-8. NSTA press.

^[3] Ainsworth, S., Prain, V., & Tytler, R. (2011). Drawing to learn in science. Science, 333(6046), 1096-1097.

^[4] Fayena-Tawil, F., Kozbelt, A., & Sitaras, L. (2011). Think global, act local: A protocol analysis comparison of artists’ and nonartists’ cognitions, metacognitions, and evaluations while drawing. Psychology of Aesthetics, Creativity, and the Arts, 5(2), 135.

^[5] Baxter, J., & Banko, W. (2018). Drawing for Meaning: Students develop three-dimensional skills through scientific drawings. Science and Children, 55(6), 80-85.

^[6] Glynn, S., & Muth, K. D. (2008). Using drawing strategically. Science and Children, 45(9), 48-51.

^[7] Kearns, D. (2004). Art therapy with a child experiencing sensory integration difficulty. Art Therapy, 21(2), 95-101.

^[8] Khadar, M. G., Babapour, J., & Sabourimoghaddam, H. (2013). The effect of art therapy based on painting therapy in reducing symptoms of oppositional defiant disorder (ODD) in elementary School Boys. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 84, 1872-1878.

^[9] Hashemian, P., & Jarahi, L. (2014). Effect of painting therapy on aggression in educable intellectually disabled students. Psychology, 5(18), 2058.

^[10] Acher, A., Arcá, M., & Sanmartí, N. (2007). Modeling as a teaching learning process for understanding materials: A case study in primary education. Science Education, 91(3), 398-418.

^[11] Thompson, C. (2002). Drawing together: Peer influence in preschool-kindergarten art classes. In The arts in children’s lives (pp. 129-138). Springer, Dordrecht.

^[12] Ainsworth, S., Prain, V., & Tytler, R. (2011). Drawing to learn in science. Science, 333(6046), 1096-1097.

^[13] Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Achér, A., Fortus, D., … & Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: Making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of research in science teaching, 46(6), 632-654.

5E viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage (Gắn kết), Explore (Khảo sát), Explain (Giải thích), Elaborate (Áp dụng cụ thể^[1]), và Evaluate (Đánh giá). Trong các lớp học khoa học (Science) và các chương trình tích hợp STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) (integrated STEM education) ở Mỹ, mô hình dạy học (instructional model) 5E được áp dụng khá phổ biến. Mô hình 5E dựa trên thuyết kiến tạo nhận thức (cognitive constructivism) của quá trình học, theo đó học sinh xây dựng các kiến thức mới dựa trên các kiến thức hoặc trải nghiệm đã biết trước đó. Để giúp các giáo viên dạy học các môn STEM ở Việt Nam có thêm thông tin tham khảo về cách dạy học ở Mỹ, trong bài viết này đây tôi xin giới thiệu về một vài đặc điểm tổng quan mô hình dạy học 5E.

Lịch sử:

Vào khoảng năm 1987 tiến sĩ Rodger W. Bybee (Hình 1) cùng với các cộng sự của mình làm việc trong tổ chức giáo dục Nghiên Cứu Khung Chương Trình Dạy Sinh Học (BSCS – Biological Sciences Curriculum Study), có trụ sở tại Colorado, Mỹ đã đề xuất một mô hình dạy học cải tiến cho chương trình học các môn sinh học ở bậc tiểu học. Mô hình 5E dựa trên lí thuyết kiến tạo (constructivism) về học tập, theo đó người học xây dựng kiến ​​thức từ quá trình trải nghiệm. Thông qua cách hiểu và phản ánh về các hoạt động đã trải qua, vừa mang tính cá nhân và tính xã hội, người học có thể hòa hợp kiến ​​thức mới với những khái niệm đã biết trước đó. Ngoài ra, mô hình còn kế thừa từ sự phát triển của các mô hình giáo dục đã có trước đó, như của Herbart (trước những năm 1900), của Dewey (khoảng những năm 1930), của Heiss và các cộng sự (khoảng những năm 1950) (Hình 2).

Hình 1. TS. Rodger W. Bybee, người sáng lập ra mô hình dạy học 5E (nguồn https://www.amnh.org)

Hình 2. Tóm tắt lịch sử hình thành và phát triển của mô hình dạy học 5E^[2].

Trong các mô hình dạy khoa học, đặc điểm chung cơ bản là các học sinh làm việc cùng nhau để giải quyết vấn đề, phân tích và vận dụng các khái niệm mới bằng cách đặt câu hỏi, quan sát, phân tích và rút ra kết luận. Sau khi tìm hiểu về những điểm mạnh và hạn chế của các mô hình giảng dạy đã có trước đó, nhóm nghiên cứu của Bybee kế thừa chu trình học tập của Myron Atkin và Robert Karplus (1962)^[3]. Lúc đầu, nhóm nghiên cứu chỉ nghĩ đơn giản làm phải làm sao xây dựng một mô hình dạy học hiểu quả để giúp học các môn sinh học thực nghiệm trở nên dễ dàng hơn, đặc biệt là có tính khả thi cao đối với các giáo viên. Bởi vì các giáo viên dạy sinh học thường than phiền rằng không có một cái phương pháp chuẩn để họ dễ dàng triển khai các bài học và họ thường tỏ ra lo lắng khi mà các bài học thiếu cái sự liền mạch và gắn kết với nhau. Chính vì lẽ đó nhóm nghiên cứu đã đề xuất các mô hình dạy học trong đó thể hiện được đặc điểm của quá trình học khoa học cũng như tạo được sự gắn kết giữa các phần hoạt động với nhau, và đặc biệt là dễ nhớ đối mới mọi người.

Sau khi được thử nghiệm thí điểm tại một số chương trình dạy sinh học, mô hình 5E này tiếp tục ảnh hưởng sâu rộng đến với nhiều bộ môn khoa học khác, kể cả các môn toán và công nghệ, kỹ thuật. Các báo cáo đều cho thấy mô hình 5E đem lại hiệu quả đối với học sinh trong quá trình học các môn STEM. Mô hình này còn lan truyền đến nhiều quốc gia và châu lục khác, đến nhiều trình độ dạy học khác nhau^[4], ^[5]. Phương pháp 5E giúp mang lại các cơ hội cho học sinh được xây dựng kiến thức mới và diễn đạt suy nghĩ trong suốt quá trình học.

Như vậy, có thể thấy lịch sử của mô hình 5E được xây dựng dựa trên các mô hình dạy học đã có từ rất lâu trước đó, đồng thời kết hợp với các nghiên cứu thực nghiệm đã được chứng minh trong thực tiễn dạy học các môn khoa học. Mục đích của mô hình này nhằm tạo ra không gian và thời gian (gọi chung là các cơ hội) để người học có thể tự xây dựng các khái niệm một cách vững chắc và ứng dụng nó trong những hoàn cảnh cụ thể một cách có trình tự.

Đặc điểm của mô hình dạy học 5E:

Mô hình dạy học 5E gồm 5 giai đoạn và có những đặc điểm chính như sau:

• Engagement (Gắn kết)

Trong giai đoạn đầu của chu kỳ học tập, giáo viên làm việc để đạt được sự hiểu biết về kiến ​​thức sẵn có của học sinh và xác định bất kỳ khoảng trống kiến ​​thức nào. Điều quan trọng là khuyến khích quan tâm đến các khái niệm sắp tới để học sinh có thể sẵn sàng tìm hiểu. Giáo viên có thể làm cho học sinh đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì họ đã biết về chủ đề. Thông qua các hoạt động đa dạng, giáo viên thu hút sự chú ý và quan tâm của học sinh, tạo không khí trong lớp học, học sinh cảm thấy có sự liên hệ và kết nối với những kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó. Giai đoạn này cho phép học sinh gắn kết, liên hệ lại với các trải nghiệm và quan sát thực tế mà các em đã có trước đó. Trong bước này, các khái niệm mới cũng sẽ được giới thiệu cho các em.

• Khảo sát (Exploration)

Trong giai đoạn này, học sinh được chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm học tập cụ thể. Giáo viên cung cấp những kiến thức hoặc những trải nghiệm mang tính cơ bản, nền tảng, dựa vào đó các kiến thức mới có thể được bắt đầu. Giai đoạn này, học sinh sẽ trực tiếp khám phá và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ đã được chuẩn bị sẵn. Giáo viên có thể yêu cầu học sinh thực hiện các hoạt động như quan sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu.

• Giải thích (Explanation)

Ở giai đoạn này, giáo viên sẽ hướng dẫn học sinh tổng hợp kiến ​​thức mới và đặt câu hỏi nếu họ cần làm rõ thêm. Giáo viên tạo điều kiện cho học sinh được trình bày, miêu tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận được ở bước Khám phá. Ở bước này, giáo viên có thể giới thiệu các thuật ngữ mới, khái niệm mới, công thức mới, giúp học sinh kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó. Để giai đoạn này có hiệu quả, giáo viên nên yêu cầu học sinh chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn Khám phá trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn.

• Áp dụng cụ thể (Elaborate)

Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cho học sinh có được không gian áp dụng những gì đã học được. Giáo viên giúp học sinh thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở bước Giải thích, giúp học sinh làm sâu sắc hơn các hiểu biết, khéo léo hơn các kỹ năng, và có thể áp dụng được trong những tình huống và hoàn cảnh đa dạng khác nhau. Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn. Giáo viên có thể yêu cầu học sinh trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kỹ năng mới. Giai đoạn này cũng nhằm giúp học sinh củng cố kiến ​​thức trước khi được đánh giá thông qua các bài kiểm tra.

• Đánh giá (Evaluation)

Mô hình 5E cho phép đánh giá chính thức (dưới dạng các bài kiểm tra) và phi chính thức (dưới dạng những câu hỏi nhanh). Trong giai đoạn này, giáo viên có thể quan sát học sinh thông qua các hoạt động nhóm nhỏ hoặc nhóm lớn để xem sự tương tác trong quá trình học. Cũng cần lưu ý là học sinh tiếp cận các vấn đề theo một cách khác dựa trên những gì họ học được. Các yếu tố hữu ích khác của Giai đoạn đánh giá bao gồm tự đánh giá, bài tập viết và bài tập trắc nghiệm, hoặc các sản phẩm. Ở đây, giáo viên sẽ linh hoạt sử dụng các kỹ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng học sinh, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ học sinh phù hợp, giúp học sinh đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra.

Hình 3. Mô hình dạy học 5E gồm 5 giai đoạn giúp học sinh khám phá khoa học

Hiểu quả của mô hình dạy học 5E:

Tại Mỹ, mô hình 5E khá phổ biến trong các chương trình dạy học khoa học, kể cả chính khoá và ngoại khoá (ở Mỹ các chương trình ngoại khoá khá phong phú, thường được gọi dưới các tên chung là Informal Learning, cụ thể như After School Program, Summer Camps, Enrichment Program, Gifted Education Program, Science Club, Adventure Club…). Đối với các chương trình giáo dục STEM, mô hình 5E trở thành một công cụ hiệu hữu hiệu giúp cho cho cả người học và người dạy đều cảm thấy tiếp nhận bài học có tính hệ thống, liền mạch, có cơ hội phát triển theo tâm lý tự khám phá và kiến tạo kiến thức. Nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy mô hình 5E mang lại nhiều hiệu quả tích cực trong công việc dạy học. Chẳng hạn các học sinh cảm thấy dễ nhớ các kiến thức và bài học hơn khi được học theo mô hình 5E. Đối với các giáo viên mô hình 5E còn giúp cho việc chuẩn bị bài giảng trở nên đơn giản hơn và có tính hệ thống hơn, giúp tạo được những hoạt động đa dạng cho học sinh trải nghiệm. Quy trình dạy học này giúp giáo viên giảm được thời lượng dạy nhiều quá nhiều lý thuyết mà thay vào đó tạo ra các hoạt động thực hành và khám phá. Điều đó có nghĩa là mô hình này thúc đẩy triết lý lấy học sinh làm trung tâm (student-centered). Vai trò của giáo viên chính là tạo ra môi trường học tập trải nghiệm giúp học sinh từng bước khám phá kiến thức mới dựa trên các kiến thức đã biết trước đó. Điều thú vị là các giáo viên dạy các môn STEM sau khi được áp dụng phương pháp 5E đều cảm thấy hào hứng với bài dạy, các nội dung được triển khai được dễ dàng và thuận lợi hơn, đặc biết tránh được các tình huống như bỏ sót kiến thức hay các hoạt động trải nghiệm^[6],^[7].

Nghiên cứu gần đây cũng cho thấy mô hình 5E đã tạo ra “một sự hiểu biết khoa học tốt hơn đáng kể so với cách hướng dẫn truyền thống”^[8]. Ngoài ra, mô hình này còn giúp tăng đáng kể kết quả học tập và duy trì tính kết nối giữa các bài học khoa học^[9]. Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học tại Mỹ (National Science Teacher Association – NSTA) khuyến khích các giáo viên áp dụng mô hình dạy học 5E nếu có thể trong các bài học và các chương trình học phổ thông, kể cả chính khoá và ngoại khoá. Một thuận lợi nữa đối với phương pháp 5E đó chính là giúp học sinh dễ dàng nhớ bài học của mình liên hệ được với các kiến thức đã học trước đó^[10]. Thông thường các chương trình giáo dục, đặc biệt là các khóa học ngoại khóa STEM thường dạy theo chủ đề, ít tính liên tục, các kiến thức thường ít liên quan với nhau. Nhưng nếu áp dụng phương pháp 5E các giáo viên sẽ thấy được sự liên kết về mặt kiến thức giữa các chủ đề thông qua bước gắn kết và mở rộng. Chẳng hạn như khi dạy về 2 chủ đề khác nhau: núi lửa và tên lửa, chúng ta có cảm giác như hai chủ đề đó ít liên quan với nhau. Bởi vì một bên liên quan về địa chất, một bên liên quan về vật lý. Nhưng nếu chúng ta đặt câu hỏi gợi mở cho học sinh về “sự chuyển động” và “mặt năng lượng” thì cả 2 chủ đề trên đều cho thấy có mối liên quan với nhau. Như vậy ở bước gắn kết và mở rộng trong từng bài học từng chủ đề, chúng ta có thể liên hệ qua lại với nhau tạo ra một chương trình dạy học có tính hệ thống, gắn kết và liền mạch.

Viện nghiên cứu sức khỏe quốc gia Hoa Kỳ (NIH) đã nhận thấy phương pháp dạy học 5E này có nhiều tiềm năng và đã được chứng minh hiệu quả trong thực tế, trong nghiên cứu gần đây viện đã công bố những kết quả đạt được của phương pháp 5E đối với dạy học dành cho học sinh cấp phổ thông^[11]. Trong giáo dục STEM rất cần sự liên kết giữa các hoạt động với nhau để tạo thành một mục tiêu giáo dục có tính hiệu quả. Do vậy mô hình dạy học 5E mang lại cho giáo viên một cách nhìn hệ thống và toàn diện triển, giúp ích trong việc triển khai các nội dung đa dạng khác nhau. Trong quá trình dạy học các môn khoa học cũng như các môn kỹ thuật và công nghệ, các bài học thông thường luôn cần các hoạt động về thực hành làm thí nghiệm, ngoài ra cần các khoảng thời gian để vận dụng các kỹ năng về tư duy như giải quyết vấn đề (problem-solving), ra quyết định (decision-making) và tư duy phản biện (critical thinking). Do đó việc áp dụng mô hình dạy học 5E sẽ giúp cho giáo viên tìm được trọng tâm của bài học và dẫn dắt học sinh tiến hành được các bước một cách có hệ thống.

Những cải tiến:

Những năm gần đây phương pháp 5E được đổi mới liên tục nhưng tinh thần các bước 5E vẫn được giữ nguyên. Chẳng hạn như nhiều nhóm nghiên cứu đã đề xuất phương pháp 7E (Hình 4) trong đó mở rộng ra hai thêm hai bước đó là Mở rộng (extend) và Khơi gợi (elicit) ^[12].  Đối với một số môn Công nghệ đòi hỏi nhiều thực hành thì phương pháp 5E được cải tiến thành mô hình EPD-5E. Trong mô hình này này yếu tố công nghệ (EPD – engineering process design) được đặc biệt quan tâm^[13].

Hình 4. Mô hình 7E được mở rộng từ 5E theo Eisenkraft, A. (2003)

Như chúng ta biết quá trình học khoa học là một quá trình học khám phá, đi từ những quan sát thực tế đến lý giải và tranh luận dựa vào bằng chứng. Do vậy đặc điểm của sự tìm tòi (inquiry) và tư duy bậc cao (high-order thinking) luôn phải được lồng ghép trong suốt xuyên suốt quá trình học các môn khoa học. Từ quan điểm này mô hình dạy học 5E trở thành một công cụ hiệu quả giúp cho người học xây dựng kiến thức thông qua các bước thực hành khoa học (scientific practices) giống như quá trình làm nghiên cứu khoa học (scientific research) diễn ra trong thực tế. Gần đây, hệ thống giáo dục khoa học phổ thông của Mỹ đang triển khai bộ tiêu chuẩn mới (gọi tắt là NGSS), với nhiều tiêu chí và mục tiêu chi tiết trong đánh giá chất lượng giáo dục các môn khoa học và công nghệ. Điểm nổi bật của bộ tiêu chuẩn này đó là giúp người học phát triển các kỹ năng tư duy liên thông (crosscutting concepts) bên cạnh các nhóm kiến thức nền bắt buộc và các kỹ năng thực hành. Với việc áp dụng mô hình 5E cũng như các cải tiến của nó trong những điều kiện cụ thể, nhiều nghiên cứu đã cho thấy việc triển khai bộ tiêu chuẩn NGSS được thuận lợi nhờ vào tạo ra khoảng thời gian cho người học được tự nguy ngẫm (reflection) và kết nối (connection) với các kiến thức được học^[14]. Nhờ vậy, các kỹ năng tư duy của người học được phát triển tốt hơn.

Hình 5. Sự khác nhau giữa dạy truyền thống và dạy theo bộ tiêu chuẩn NGSS thông qua các bước trong mô hình 5E^[15].

Những điều cần lưu ý:

Tuy mô hình 5E mang lại nhiều hiệu quả tích cực trong việc dạy các môn khoa học và tích hợp STEM, nhưng việc áp dụng và triển khai nó cũng cần phải cân nhắc và có những lưu ý đi kèm. Theo cha đẻ của mô hình này, TS. Robert Bybee, khuyên rằng để sử dụng tối ưu hiệu quả của mô hình 5E, các chủ đề bài học (hay còn gọi là một chu trình) nên được thiết kế trong một đơn vị từ 2-3 tuần, trong đó mỗi giai đoạn có thể là một hoặc vài bài buổi^[16]. Lưu ý là chủ đề bài học khác với đơn vị bài học. Ví dụ: chủ đề về năng lượng có thể gồm nhiều bài học khác nhau: như động năng, thế năng, nhiệt năng… Một chu trình gồm 5 giai đoạn trong một khoảng thời gian như vậy sẽ tạo điều kiện cho học sinh có thêm thời gian để thực hiện các bước, như khám phá, áp dụng chi tiết và mở rộng. Ngược lại, nếu áp dụng mô hình 5E này làm cơ sở cho một bài học (hoặc trong một buổi học) thì sẽ hạn chế các hoạt động khám phá của học sinh và gây nhiều áp lực cho giáo viên khi điều hành lớp. Cũng như vậy, nếu áp dụng cho cả một chương trình học (chẳng hạn 15 tuần) thì cũng sẽ giảm bớt sự hứng thú và tập trung của các em ở các bước.

Các nhà giáo dục cũng khuyên rằn

g không nên bỏ qua một giai đoạn nào hoặc thay đổi trật tự. Nghiên cứu đều cho thấy nếu các bài học bỏ qua một giai đoạn nào hoặc thay đổi trật tự trong chu trình 5E đều ít nhiều ảnh hưởng đến nhận thức và năng lực của người học^[17], ^[18]. Nhiều giáo viên có xu hướng bỏ qua bước gắn kết, thay vào đó thi thẳng vào bước giải thích. Điều này làm cho các học sinh cảm thấy bài học rời rạc và ít liên hệ với các kiến thức đã học trước đó.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng khuyên các giáo viên khi áp dụng 5E, phải linh hoạt trong bước đánh giá. Nên kết hợp các đánh giá quá trình (formative assessment) và đánh giá tổng kết (summative assessment). Bước đánh giá không nhất thiết phải ở cuối cùng của chu trình học, mà có thể được thực hiện đồng thời song song với các bước khác, nếu các hoạt động của học sinh cần có những đánh giá phản hồi thường xuyên và liên tục giúp học sinh kịp thời sửa sai và hoàn thiện sản phẩm.

Mô hình 5E còn được cho là có hiệu quả nhất khi học sinh gặp phải các khái niệm mới lần đầu tiên vì đó là cơ hội cho một chu kỳ học tập hoàn chỉnh. Cũng theo tác giả Rodger W. Bybee, mô hình 5E được sử dụng tốt nhất trong một đơn vị từ hai đến ba tuần, trong đó mỗi giai đoạn là cơ sở cho một hoặc nhiều bài học khác biệt. Ông giải thích rằng: “Sử dụng mô hình 5Es làm cơ sở cho một bài học đơn giản có thể làm giảm hiệu quả của từng giai đoạn do rút ngắn thời gian và cơ hội để thử thách quá trình học”^[19]. Nếu giáo viên dành quá nhiều thời gian cho mỗi giai đoạn, mô hình này sẽ không còn hiệu quả và khi đó học sinh có thể quên những gì đã học được trước đó.

Theo báo cáo của tổ chức giáo dục khoa học thuộc Viện Sức khỏe Quốc gia Hoa Kỳ (NIH), bên cạnh những giáo viên áp dục mô hình 5E một cách chuẩn xác và bài bản, cũng có những giáo viên áp dụng một cách không thống nhất với mô hình này (Bảng 1). Sự áp dụng không nhất quán với mô hình 5E gốc ban đầu có thể dẫn các hiểu nhầm cho người học, và hạn chế sự phát triển tư duy và các kỹ năng cần thiết trong quá trình học các môn khoa học. Do vậy, khi giáo viên áp dụng mô hình 5E này trong các bài dạy của mình, cần xây dựng các hoạt động chi tiết, bám sát các mục tiêu và tiêu chí đề ra của từng giai đoạn trong chu trình học.

Bảng 2. Sự khác nhau trong các hoạt động của giáo viên nhất quán và không nhất quán theo mô hình 5E^[20]

Tóm lại, mô hình dạy học 5E là một cách tiếp cận có hệ thống, dựa trên các lý thuyết giáo dục và nghiên cứu thực nghiệm, giúp phát huy vài trò trung tâm của người học. Theo đó, giáo viên đóng vai trò là người hướng dẫn, gợi mở và tạo các cơ hội cho học sinh được tiếp cận các khái niệm mới ở dưới nhiều góc độ và mức độ khác nhau, các bước được tiến hành tuần tự và có kế thừa. Đối với giáo dục STEM tích hợp, các hoạt động trải nghiệm là cơ hội để học sinh có thể đào sâu và áp dụng các kiến thức được học, đồng thời giúp liên hệ với các kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó. Tính hệ thống và liên tục của mô hình 5E giúp phát triển đồng thời kiến thức, kỹ năng và thái độ của người học. Trước những ưu điểm và hiệu quả đã được chứng minh so với các phương pháp truyền thống, mô hình này đang được áp dụng rộng rãi vi ở nhiều lĩnh vực giáo dục khác nhau và nhiều quốc gia trên toàn thế giới. Tuy nhiên các khuyến cáo dành cho các giáo viên khi áp dụng mô hình này cần thận trọng và bám sát các tiêu chuẩn và tiêu chí của từng bước trong mô hình này để đạt hiệu quả tốt nhất.

Nguyễn Thành Hải

Viện nghiên cứu giáo dục STEM, ĐH Missouri

Thành viên NSTA, NARST, NABT

^[1] Trong ngữ cảnh của phương pháp giáo dục này, “elatoration” được hiểu theo nghĩa áp dụng vào hoàn cảnh cụ thể để làm rõ và chi tiết hóa các khái niệm.

^[2] Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J. C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. Colorado Springs, Co: BSCS, 5, 88-98.

^[3] Atkin, J. M., & Karplus, R. (1962). Discovery or invention?. The Science Teacher, 29(5), 45-51.

^[4] Tezer, M., & Cumhur, M. (2017). Mathematics through the 5E Instructional Model and Mathematical Modelling: The Geometrical Objects. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education, 13(8), 4789-4804.

^[5] Ah-Nam, L., & Osman, K. (2017). Developing 21st Century Skills through a Constructivist-Constructionist Learning Environment. K-12 STEM Education, 3(2), 205-216.

^[6] Artun, H., & Coştu, B. (2013). Effect of the 5E model on prospective teachers’ conceptual understanding of diffusion and osmosis: A mixed method approach. Journal of Science Education and Technology, 22(1), 1-10.

^[7] Tural, G., Akdeniz, A. R., & Alev, N. (2010). Effect of 5E teaching model on student teachers’ understanding of weightlessness. Journal of Science Education and Technology, 19(5), 470-488.

^[8] Wilder, M., & Shuttleworth, P. (2005). Cell inquiry: A 5E learning cycle lesson. Science Activities: Classroom Projects and Curriculum Ideas, 41(4), 37-43.

^[9] Musheno, B. V., & Lawson, A. E. (1999). Effects of learning cycle and traditional text on comprehension of science concepts by students at differing reasoning levels. Journal of research in science teaching, 36(1), 23-37.

^[10] Fazelian, P., & Soraghi, S. (2010). The effect of 5E instructional design model on learning and retention of sciences for middle class students. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 5, 140-143.

^[11] Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J. C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. Colorado Springs, Co: BSCS, 5, 88-98.

^[12] Eisenkraft, A. (2003). Expanding the 5E model. The Science Teacher, 70(6), 56.

^[13] Lottero-Perdue, P., Bolotin, S., Benyameen, R., Brock, E., & Metzger, E. (2015). THE EDP-5E. Science and Children, 53(1), 60.

^[14] Bybee, R. W. (2014). The BSCS 5E instructional model: Personal reflections and contemporary implications. Science and Children, 51(8), 10-13

^[15] https://www.knowatom.com/blog/what-is-the-5e-instructional-model

^[16] Bybee, R. W. (2014). The BSCS 5E instructional model: Personal reflections and contemporary implications. Science and Children, 51(8), 10-13.

^[17] Taylor, J. A., Van Scotter, P., & Coulson, D. (2007). Bridging Research on Learning and Student Achievement: The Role of Instructional Materials. Science Educator, 16(2), 44-50.

^[18] Wilson, C. D., Taylor, J. A., Kowalski, S. M., & Carlson, J. (2010). The relative effects and equity of inquiry‐based and commonplace science teaching on students’ knowledge, reasoning, and argumentation. Journal of research in science teaching, 47(3), 276-301.

^[19] Bybee, R. W. (2009). The BSCS 5E instructional model and 21st century skills. Colorado Springs, CO: BSCS.

^[20] Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J. C., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. Colorado Springs, Co: BSCS, 5, 88-98.

Với sự phát triển của nền công nghiệp điện ảnh của Mỹ, các kiến thức khoa học đã được chuyển thể thành rất nhiều bộ phim nổi tiếng như Jurassic Park, Star War, Wall-E, Astro Boy, Tomorrowland. Nhờ có những bộ phim cực hay như vậy, trẻ em của nhiều nước trên thế giới đã được truyền cảm hứng khám phá khoa học.

Để thành công trong việc chinh phục kiến thức khoa học, trẻ em không chỉ cần có thầy giỏi, sách hay, môi trường học tập trải nghiệm, mà còn có các chương trình nghe nhìn chất lượng cao, trong đó ngôn ngữ, vốn từ vựng đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc tư duy và diễn đạt ý tưởng. Tiếng Anh đã trở thành ngôn ngữ khoa học của thế giới hiện đại. Việc cho trẻ em làm quen và làm giàu vốn từ vựng chính là một cách giúp cho trẻ tiếp cận các kiến thức khoa học của thế giới được dễ dàng hơn.

Trong bài viết này, tôi xin giới thiệu những kênh truyền thông có các video có nội dung khoa học có tính giáo dục cao và giải trí lành mạnh dành cho trẻ em. Thông qua các video đó, trẻ em không chỉ học được ngôn ngữ tiếng Anh, mà còn học được các nội dung kiến thức khoa học, các cách lý giải các hiện tượng diễn ra trong tự nhiên, và gặp gỡ những nhà khoa học nổi tiếng.

Kênh PBS Kids:

Đây là kênh truyền hình hàng đầu của Mỹ dành riêng cho đối tượng là trẻ em. Kênh PBS Kids có rất nhiều nội dung phong phú, từ các phim hoạt hình cho đến các trò chơi thách thức với nhiều mức độ khác nhau. Trong kênh này có các mục dạy về khoa học cực kỳ thú vị cuốn hút hàng triệu trẻ em Mỹ theo dõi mỗi ngày. Có một điều đặc biệt là ở Mỹ, các nhân vật hoạt hình đều đi kèm với các sách in đi kèm. Do vậy, khi trẻ em xem phim hoạt hình, trẻ đều có sự liên hệ với các nội dung cuốn sách đã đọc, hoặc đi tìm các cuốn sách có nhân vật hoạt  hình đã được đề cập trong phim. Sự tương tác qua lại giữ xem phim và đọc sách, giúp trẻ duy trì hứng thú, đồng thời giúp phát triển về ngôn ngữ và kỹ năng đọc hiểu được tốt hơn. Sau đây là các chương trình dạy khoa học nổi tiếng của PBS Kids:

• Sid the Science Kid:

http://pbskids.org/sid/videoplayer.html

Chương trình có một nhân vật hoạt hình tên là Sid, cùng các bạn của mình tham gia rất nhiều hoạt động khám phá khoa học, tìm hiểu các hiện tượng kỳ thú, các ngành nghề, các hoạt động sáng tạo. Chương trình được lồng ghép giữa các hoạt động thực tế và các nhân vật hoạt hình, với nhiều thí nghiệm phong phú được tiến hành trong lớp học và ngoài thực tế. Điều đặc biệt là chương trình được dẫn dắt bởi những mẫu chuyện ngắn, dễ nhớ, có nội dung được biên tập công phu, từ ngữ được chọn lọc, được thiết kế dành cho trẻ từ 3-6 tuổi.

• Cat in the hat:

http://pbskids.org/catinthehat/video/

Bộ phim hoạt hình dựa trên truyện cùng tên Cat in the Hat của tác giả Dr. Seuss đã làm mê hoặc hàng triệu trẻ em hàng thập kỷ qua. Bằng sự lồng ghép cách học ngôn ngữ tiếng Anh với các kiến thức khoa học và toán, Cat in the Hat là một chương trình được rất nhiều phụ huynh tại Mỹ chọn lựa cho con mình xem trước khi bước vào lớp 1.

• Curious George:

http://pbskids.org/curiousgeorge/video/

Nhân vật hoạt hình là một chú khỉ tên là George, vốn rất tò mò về thế giới xung quanh, lấy cảm hứng từ tác phẩm gốc của Margret và H. A. Rey, được dựng thành bộ phim nhiều tập với các chủ đề khoa học và toán dành cho trẻ em ở độ tuổi từ 4 – 7 tuổi. Chương trình hoạt hình Curious George cũng được nhiều nghiên cứu giáo dục đánh giá giúp trẻ em phát triển nhiều kỹ năng tư duy và cùng với kiến thức về khoa học tốt.

• Super Why:

http://pbskids.org/superwhy/index.html

Đây là một chương trình hoạt hình có tính viễn tưởng, dựa vào một nhân vật người hùng có tên là Super Why sống ở một nơi kỳ thú có tên là Storybook Village. Cách dẫn dắt truyện giúp trẻ tò mò đi tìm hiểu các câu trả lời các các câu hỏi nảy sinh trong cuộc sống. Bộ phim vừa giúp trẻ rèn luyện tư duy, đồng thời các cử chỉ hành vi tốt trong cuộc sống. Bộ phim phù hợp với trẻ từ 3 – 6 tuổi.

• Science Girls:

http://pbskids.org/scigirls/videos

Đây là chương trình truyền hình thực tế, dựa vào hai chị em sinh đôi đam mê về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán (STEM), giúp truyền cảm hứng cho các học sinh nữ về cách thức chinh phục ở lĩnh vực  này vốn dĩ các bạn nam thường chiếm đa số. Chương trình này là một trong những bước đột phá của giáo dục hiện đại ở Mỹ giúp tăng tỉ lệ học sinh nữ theo đuổi các ngành nghề khoa học và công nghệ. Chương trình này được thiết kế dành cho các học sinh từ 8-12 tuổi.

• Kênh NASA Eclips:

https://nasaeclips.arc.nasa.gov/video/ourworld/our-world-suns-position

Với thế mạnh về nghiên cứu vũ trụ hàng đầu thế giới, trung tâm hàng không vũ trụ Mỹ NASA đã làm nhiều bộ phim giáo dục dành cho các trẻ em trên toàn thế giới. Các bộ phim được thiết kế thành các chủ đề, với các câu hỏi xoay quanh về thế giới vũ trụ xung quanh trái đất. NASA Eclips là một kênh giáo dục rất hữu ích đối với các em trong độ tuổi từ 7-15 tuổi.

Các kênh khoa học trên YouTube:

Với nền tảng cho phép chia sẻ các video trên khắp thế giới, YouTube đã mang lại thế giới nghe nhìn gần gũi đến với tất cả mọi người. Có rất nhiều nhà làm phim từ chuyên nghiệp cho đến nghiệp dư đều có thể chia sẻ các video liên quan đến chủ đề giáo dục khoa học. Chính vì sự đa dạng người dùng, nên chất lượng của các kênh trên YouTube rất khó được đánh giá. Mặc dù số lượng người theo dõi (subscriber), hay số lượng người xem (view) là yếu tố thể hiện mức độ quan tâm của xã hội, nhưng không thể hiện được chất lượng và ý nghĩa giáo dục của các video trên YouTube. Tuy vậy, có rất nhiều kênh trên YouTube rất đáng để xem dành cho các học sinh từ cấp 2 đến cấp 3 quan tâm về khoa học và công nghệ:

• Veritasium: hơn 4,4 triệu người theo dõi (subscriber)

https://www.youtube.com/user/1veritasium

Veritasium là một kênh tìm hiểu khoa học thực tế do TS. Derek Muller sáng lập vào năm 2011. Cứ 2 tuần sẽ có một video mới được phát hành. Các video trên kênh này rất phong phú và đa dạng, được biên tập công phu, giúp giải đáp các thắc mắc liên quan đến khoa học, đặc biệt là vật lý. Phim được quay tại nhiều địa điểm trên khắp thế giới, từ các phòng thí nghiệm đến các sân chơi ngoài trời. Các cuộc trò chuyện với các chuyên gia, những người từng đoạt giải Nobel cũng được xuất hiện trên kênh này. Tôi có dịp gặp trực tiếp TS. Derek Muller tại Diễn đàn giáo dục STEM quốc tế tại Mỹ. Anh chia sẻ rất mong một ngày đến Việt Nam trò chuyện với các bạn trẻ, vì anh biết các học sinh Việt Nam cũng rất mê kênh của anh và học rất giỏi lý thuyết về khoa học.

Gặp TS. Derek Muller người sáng lập kênh Veritasium trên YouTube (7/2017)

• It’s OK to Be Smart: hơn 1,6 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/itsokaytobesmart/videos

Đây là kênh giải đáp các thắc mắc khoa học do TS. Joe Hanson sáng lập vào năm 2012, dựa vào các phát hiện khoa học và bằng chứng thu thập được trong thực tế. Các video được biên soạn dưới dạng đồ họa đơn giản, kết hợp với các kiến thức phổ thông, giúp mọi người có cái nhìn khoa học hơn về thế giới xung quanh. Tính lịch sử và hệ thống hóa trong các câu trả lời giúp các nội dung của các video có tính giáo dục cao.

• SciShow: hơn 4,5 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/scishow

Đây là một kênh giải đáp các thắc mắc khoa học, từ các hiện tượng thông thường cho đến các hiện tượng bí ẩn. Các nội dung khoa học rất phong phú, được biên tập công phu, dựa vào các đồ họa sinh động. Có nhiều nội dung tương đối phức tạp, cần kiến thức chuyên sâu, tuy nhiên cách đặt vấn đề luôn gây được sự quan tâm cuốn hút đối với các bạn trẻ yêu khoa học.

• The Backyard Scientist: hơn 3,1 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/TheBackyardScientist

Đây là kênh giới thiệu các hoạt động thí nghiệm khoa học tại nhà, gắn liền với cuộc sống thực tế. Bằng những dụng cụ có sẵn, anh chàng Kevy đã thực hiện nhiều thí nghiệm theo đúng phong cách “độc nhất vô nhị” chẳng hạn như đổ kim loại nóng chảy vào trái dưa hấu hay ném những trái banh tennis vào lửa để quan sát các hiện tượng xảy ra. Các thí nghiệm giúp cho mọi người có cái nhìn đa dạng về các hiện tượng vật lý và hóa học. Tuy nhiên, khuyến cáo các học sinh không nên làm theo các thí nghiệm như trong kênh này khi không đảm bảo an toàn.

• CrazyRussianHacker: hơn 10,1 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/CrazyRussianHacker

Kênh này giới thiệu các mẹo nhỏ làm các trò chơi sáng tạo, các cách giải quyết vấn đề trong cuộc sống, đến các trò ảo thuật dựa vào kiến thức khoa học. Yếu tố bất ngờ, mới lạ, sáng tạo của các thí nghiệm trong kênh nay thu hút rất đông bạn trẻ mong muốn được làm theo. Tuy vậy, không phải thí nghiệm nào cũng phù hợp cho trẻ em và không phải hiện tượng nào cũng được giải thích cặn kẽ về mặt lý thuyết.

• The Slow Mo Guys: hơn 9,6 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/theslowmoguys

Hai anh chàng sáng lập kênh này là Gavin và Dan đã bỏ ra $150.000 để sắm một chiếc camera chất lượng cao có thể quay được chuyển động chậm mà mắt thường không thể nhìn thấy được. Đó là điều mà Slow Mo Guys muốn mang đến góc nhìn thú vị cho người xem, mỗi video được xuất bản hàng tuần. Nhờ các cảnh quay chậm về các hiện tượng xung quanh, chúng ta có thể hiểu được phần nào về các hiện tượng vật lý, hóa học và sinh học.

• VSauce: hơn 12,5 triệu người theo dõi

https://www.youtube.com/user/Vsauce

Kênh này có các bài giảng rất chi tiết về các hiện tượng tự nhiên do TS. Michael Stevens thành lập vào năm 2007. Nội dung của những video xuất hiện trên đây là khá phong phú và dồi dào. Kiến thức về nhiều lĩnh vực như toán học, khoa học, vật lý, công nghệ giúp cho người xem được hệ thống hóa lại một cách chi tiết và dễ hình dung nhất. Có nhiều video được biên tập công phu, sử dụng các thuật ngữ có tính chuyên môn cao, có thể làm nguồn tham khảo tra cứu về sau.

Học tập dựa vào các phương tiện truyền thông nghe nhìn, vừa có tình giáo dục, vừa có tính giải trí, là một trong những xu hướng học tập trong một xã hội hiện đại và là một xu hướng tất yếu của thời đại công nghệ số. Trong đó, ngôn ngữ tiếng Anh trở thành công cụ giao tiếp giữa các nhà khoa học với nhau. Để các truyền thông đa phương tiện phát huy hiệu quả trong giáo dục, khi trẻ em xem các các chương trình cần có sự hướng dẫn của cha mẹ, giáo viên, và những người có chuyên môn. Đặc biệt, khi trẻ em sử dụng các thiết bị điện tử ở nhà, cha mẹ cần tập cho trẻ biết cách quản lý thời gian và chọn lọc các chương trình phù hợp với lứa tuổi của trẻ.

Nguyễn Thành Hải

Thành viên hiệp hội NSTA và NARST

Nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành Giáo dục Khoa học

Viện Nghiên cứu Giáo dục STEM

ĐH Missouri, Mỹ

Óc tò mò (tiếng Anh gọi là intellectual curiosity hoặc curious minds) là một đặc điểm rất tự nhiên của con người. Đối với trẻ nhỏ, óc tò mò càng được thể hiện rõ, với mong muốn được tìm hiểu “ngọn ngành” của mọi thứ xảy ra xung quanh. Nhất là các trẻ ở giai đoạn từ 3 đến 8 tuổi, các bé có thể đặt ra hàng trăm câu hỏi mỗi ngày. Những câu hỏi “vì sao lại thế” luôn làm các bậc phụ huynh và giáo viên “đau đầu”. Chẳng hạn như: “Mẹ ơi, vì sao khi trời nóng mình lại chảy mồ hôi vậy mẹ?”, “Cô ơi, tại sao bầu trời chỉ có màu xanh dương mà không có màu xanh lục vậy cô?”

Tuy vậy, theo quy luật tự nhiên, khi lớn trẻ lớn lên, sự háo hức về thế giới xung quanh không còn nhiều nữa, óc tò mò cũng dần bị giảm dần đi. Nếu không được tiếp tục nuôi dưỡng, giáo dục đúng cách, trẻ dần ít quan tâm về thế giới xung quanh và giảm sự tò mò với mong muốn tìm hiểu và khám phá. Trong khi đó, nhiều bằng chứng khoa học đã chứng minh rằng óc tò mò ham hiểu biết mang lại nhiều lợi ích cho cuộc sống và sự phát triển trí tuệ của trẻ cả trong giai đoạn đi học và cho cuộc sống trưởng thành về sau.

Trong một nghiên cứu năm 2007 với hơn 10.000 người từ 48 quốc gia được đăng trên Tạp chí khoa học “Các góc nhìn về Khoa học Tâm lý”, đa số đều trả lời rằng cảm giác hạnh phúc quan trọng hơn thành công, trí tuệ, kiến ​​thức, các mối quan hệ, sự giàu có.^[1] Trong đó có một chìa khóa đáng tin cậy mang lại hạnh phúc là nuôi dưỡng và thực hành một cảm giác bẩm sinh tự nhiên của chúng ta là óc tò mò ham hiểu biết thế giới xung quanh. Đó là một trạng thái tâm lý tích cực và thật sự muốn biết thêm về điều mới, luôn mở rộng đón chào những trải nghiệm không quen thuộc, tạo cơ hội lớn để khám phá, bản thân và thế giới xung quanh. Xa hơn thế, đối với nhiều ngành nghề đặc biệt lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hoặc toán học (các lĩnh vực STEM), óc tò mò kết hợp với các kỹ năng và phẩm chất khác dễ giúp cho công việc đạt được nhiều sáng kiến, phát minh và thành công^[2].

Không phải ai cũng sẽ muốn theo đuổi sự nghiệp trong lĩnh vực STEM. Tuy nhiên, nếu duy trì óc tò mò ham biết biết đến các lĩnh vực này sẽ giúp trẻ hiểu biết về thế giới xung quanh tốt hơn, đặc biệt là các kiến thức khoa học thường thức. Bởi lẽ khoa học là nền tảng cho nhiều vấn đề quan trọng của thế giới hiện nay và cả trong tương lai. Chẳng hạn như ngày nay các vấn đề về biến đổi khí hậu và nước biển dâng, dân số gia tăng, sự lây lan của tính kháng kháng sinh, và ô nhiễm môi trường … là một vài ví dụ điển hình về các vấn đề toàn cầu mà con người phải giải quyết, mà bất kỳ ai sống trong thế giới này đều ít nhiều liên quan đến.

Ngay cả khi trẻ lớn lên trở thành nghệ sĩ, nhà văn, nhân viên bán hàng, hoặc các nhà ngoại giao, cuộc sống của con người cũng sẽ bị ảnh hưởng bởi khoa học – công nghệ. Không chỉ là việc ứng dụng các thành quả khoa học – công nghệ, mà con người chúng ta còn phải đưa ra các quyết định dựa vào thông tin khoa học, chẳng hạn như: có nên ủng hộ cây trồng biến đổi gen, hay có nên tiêm vaccine đa liều cho con cháu…. Nếu trẻ ngay từ nhỏ được giáo dục tiếp tục theo dõi các tiến bộ khoa học và công nghệ, trẻ lớn lên sẽ được trang bị các kiến thức tốt hơn để lựa chọn đúng đắn các giải pháp không chỉ cho bản thân, gia đình mà còn cho địa phương, đất nước và thế giới.

Ngày nay, công nghệ đang len lỏi vào tất cả mọi thứ chúng ta đang sống, trong đó khoa học là nền tảng của mọi sự phát triển. Sử dụng Internet để học và trao đổi thông tin có lẽ đã là một phần của cuộc sống, ngay cả đối với các học sinh nhỏ tuổi ngày nay. Do vậy, chúng ta cần khuyến khích trẻ để trở thành người học suốt đời và luôn duy trì óc tò mò tìm hiểu về khoa học nói riêng và thế giới xung quanh nói chung.^[3]

Những lợi ích của óc tò mò:

Các thống kê cũng cho thấy những trẻ em có tò mò thường được đánh giá là những trẻ biết lắng nghe và đối thoại tốt. Trong các cuộc gặp gỡ giao tiếp, trẻ thường có xu hướng nói về sở thích hoặc sở thích của bản thân. Các trẻ có óc tò mò, có xu hướng mong muốn chia sẻ các sở thích đa dạng. Chính vì vậy, trẻ thường dễ mang niềm vui và sự mới lạ vào mối quan hệ giao tiếp trong bạn bè. ^[4]Từ óc tò mò về thế giới tự nhiên, trẻ dễ dàng phát triển sang thế giới xã hội. Sự tò mò của trẻ về con người và thế giới xung quanh có thể làm cho cuộc sống xã hội của trẻ trở nên phong phú hơn. Nếu trẻ thể hiện sự quan tâm đến những gì ai đó nói và duy trì được nhiều sở thích, trẻ sẽ tự xây dựng cho mình các mối quan hệ tình bạn phong phú sau này.

Óc tò mò còn có thể giúp trẻ vượt qua sự lo lắng. Theo nhà nghiên cứu tâm lý học Todd Kashdan (George Mason University), những người có mức độ tò mò cao, thích quan tâm đến thế giới xung quanh có xu hướng thích nghi với nhiều cách tiếp cận khác nhau, tránh nguy cơ xung đột trong các mối quan hệ.^[5] Cũng giống như các nhà thám hiểm luôn phải đối mặt với những thách thức mới nhưng họ rất ít khi lo lắng. Thay vì cố gắng hết sức để giải thích và kiểm soát thế giới, các nhà thám hiểm có thể chấp nhận sự không chắc chắn, và coi cuộc sống của họ là một nhiệm vụ thú vị để khám phá, học hỏi và phát triển.

Ngoài ra, óc tò mò có thể giúp trẻ học hỏi được nhiều thứ mới xung quanh rất nhanh^[6]. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Neuron cho thấy trẻ dễ dàng học được nhiều chủ đề hơn khi trên não của trẻ xuất hiện sự hưng phấn từ sự tò mò mong muốn hiểu biết.

May mắn thay, óc tò mò ham hiểu biết là một phẩm chất đó có thể nuôi dưỡng và phát triển được thông qua giáo dục^[7]. Vậy nên bắt đầu từ đâu? Các nhà giáo dục và tâm lý học khuyên là nên bắt đầu từ giáo dục gia đình, ngay từ khi trẻ đang ở giai đoạn phát triển ngôn ngữ và phát triển tư duy cụ thể (nhận thức thế giới từ những điều mắt thấy, tai nghe, tay sờ…)^[8]. Khi trẻ lớn lên trong gia đình được khuyến khích tìm hiểu về khoa học, về thế giới tự nhiên, đặc biệt khi các em được khuyến khích đặt câu hỏi, tư duy logic, được thử nghiệm, được hướng dẫn cụ thể, trẻ sẽ có được sự phát triển vượt trội về các năng lực tư duy cấp cao (phân tích, tổng hợp, đánh giá) và tư duy phản biện (critical thinking) sâu sắc dựa vào các quan sát và đưa ra chứng cứ cụ thể. Các nghiên cứu cũng gợi ý rằng trẻ em học hỏi nhiều hơn khi được yêu cầu giải thích theo cách lý luận riêng của bản thân. Do vậy, trong giáo dục trẻ nhỏ, người lớn nên tạo cơ hội cho trẻ được tự đặt ra các câu hỏi và tự trả lời theo suy nghĩ của bản thân trẻ.

Ngoài ra, học chương trình giáo dục tích hợp STEM thông qua các trải nghiệm khám phá cũng mang lại nhiều lợi ích cho trẻ không chỉ là kiến thức khoa học mà còn là tư duy logic, óc tò mò, sáng tạo và tư duy phản biện. Các nghiên cứu cho thấy học sinh có thể giải quyết vấn đề tốt hơn khi chúng được dạy các nguyên tắc logic từ sớm, đi từ giả thuyết đến đề xuất giải pháp.^[9] Học khám phá khoa học thông qua các chương trình tích hợp STEM tạo ra các cơ hội cho trẻ được trải nghiệm và rèn luyện thường xuyên óc tò mò, tinh thần ham hiểu biết về thế giới tự nhiên và ứng dụng của công nghệ, kỹ thuật. Chính các khao khát mong muốn được trả lời các câu hỏi của bản thân sẽ là động lực giúp trẻ có được những bước tiến xa trong học tập và cả thành công trong các công việc sau này.
Nói tóm lại, óc tò mò ham hiểu biết có nhiều lợi ích cho trẻ nhưng cần được đặt trong một môi trường có tính giáo dục và được hướng dẫn cặn kẽ. Các chương trình giáo dục tích hợp, liên môn STEM là cần thiết và quan trọng đối với trẻ, giúp nuôi dưỡng óc tò mò về thế giới tự nhiên và phát triển tư duy bậc cao.

Nguyễn Thành Hải

Viện nghiên cứu giáo dục STEM

University of Missouri, Mỹ

^[1] Inglehart, R., Foa, R., Peterson, C., & Welzel, C. (2008). Development, freedom, and rising happiness: A global perspective (1981–2007). Perspectives on psychological science, 3(4), 264-285.

^[2] Honey, M., & Kanter, D. E. (Eds.). (2013). Design, make, play: Growing the next generation of STEM innovators. Routledge.

^[3] McCombs, B. L. (1991). Motivation and lifelong learning. Educational psychologist, 26(2), 117-127.

^[4] Kashdan, T. B., & Steger, M. F. (2007). Curiosity and pathways to well-being and meaning in life: Traits, states, and everyday behaviors. Motivation and Emotion, 31(3), 159-173.

^[5] Kashdan, T. B., Rose, P., & Fincham, F. D. (2004). Curiosity and exploration: Facilitating positive subjective experiences and personal growth opportunities. Journal of personality assessment, 82(3), 291-305.

^[6] Gruber, M. J., Gelman, B. D., & Ranganath, C. (2014). States of curiosity modulate hippocampus-dependent learning via the dopaminergic circuit. Neuron, 84(2), 486-496.

^[7] Felder, R. M., & Brent, R. (2004). The intellectual development of science and engineering students. Part 2: Teaching to promote growth. Journal of Engineering Education, 93(4), 279.

^[8] Phillips, D. A., & Shonkoff, J. P. (Eds.). (2000). From neurons to neighborhoods: The science of early childhood development. National Academies Press.

^[9] Gerber, B. L., Cavallo, A. M., & Marek, E. A. (2001). Relationships among informal learning environments, teaching procedures and scientific reasoning ability. International Journal of Science Education, 23(5), 535-549.