Giáo dục STEM không chỉ hướng học sinh đến kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học mà hơn thể còn giúp học sinh rèn luyện tư duy dựa vào lý lẽ (reasoning) và bằng chứng (evidence-based). Do đặc điểm của giáo dục STEM dựa vào quá trình học thông qua thực hành (learning by doing) với sự vận dụng linh hoạt các kiến thức và kỹ năng từ nhiều lĩnh vực khác nhau, nên người học dễ dàng tiếp cận tư duy liên ngành (interdisciplinary) và giao ngành (transdiciplinary). Chính vì vậy, hệ thống giáo dục phổ thông tại Mỹ phát triển giáo dục STEM không chỉ dừng ở phần “thực làm” thông qua trải nghiệm (hands-on) mà chú trọng đến “thực trí” thông qua quá trình tư duy (minds-on). Trong đó, tư duy phản biện (critical thinking) được hiểu là những lập luận dựa trên bằng chứng và lý lẽ logic, giúp nhìn nhận, phân tích và đánh giá vấn đề được nhiều khía cạnh khác nhau. Theo hệ thống tiêu chuẩn giáo dục khoa học thế hệ mới tại Mỹ (NGSS), tư duy phản biện trong giáo dục STEM được phát triển thông qua quá trình truy vấn (inquiry) đồng thời tiếp cận với các khái niệm xuyên ngành đa chiều (crosscutting concepts).
Nhận thấy giáo dục STEM tại Việt Nam còn mới mẻ, chưa có các nghiên cứu chuyên sâu về giáo dục trong lĩnh vực này, đặc biệt vẫn còn nhiều cách hiểu sai lệch về giáo dục STEM, tôi xin chia sẻ một vài kinh nghiệm và góc nhìn của một người làm giáo dục STEM tại Mỹ về cách phát triển tư duy phản biện ở bậc phổ thông tại Mỹ.
Giáo dục STEM không chỉ có lập trình robot:
Mặc dù lập trình robot là một hoạt động giáo dục STEM phổ biến ở các trường học tại Mỹ. Tuy nhiên, đó chỉ là một chủ đề học tập nhỏ trong hàng trăm trăm các chủ đề học và dự án học tập đa dạng khác. Ngay những trẻ em mẫu giáo, tiểu học cũng đã được học các chương trình tích hợp STEM đa dạng, ví dụ như thông qua các trò chơi làm mô hình núi lửa, làm hệ thống trồng cây thủy canh, làm bộ sưu tập lá cây,… Các chủ đề giáo dục STEM chủ yếu được tổ chức dưới
dạng các hoạt động trải nghiệm, trò chơi, hoặc dự án học tập đơn giản, nhưng được xây dựng và tổ chức có hệ thống và có sự kết nối chặt chẽ giữa các nhóm kiến thức với nhau. Lên cấp trung học cơ sở (middle school) và trung học phổ thông (high school), học sinh được học các chủ đề STEM đa dạng với nhiều hoạt động gắn với với thực tế cuộc sống hơn như: sử dụng các thiết bị để đo đạc sự thay đổi khí hậu, chế tạo các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời, ứng dụng thiết bị bay không người lái (drone) để quan sát nông nghiệp… Chính các chủ đề học đa dạng đó giúp học sinh có cái nhìn đa chiều, liên quan đến nhiều khía cạnh của cuộc sống. Từ đó giúp học sinh phát triển được tư duy phản biện dựa vào thực nghiệm và thực tế cuộc sống với góc nhìn đa chiều.
Giáo dục STEM không chỉ dành cho học sinh năng khiếu:
Mặc dù giáo dục STEM liên quan nhiều đến các kiến thức khoa học và toán nhưng mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM không phải để luyện thi cho các học sinh có năng khiếu (gifted) để trở thành các nhà khoa học, nhà toán học, mà chính là nằm ở truyền cảm hứng sáng tạo. Tại Mỹ, hệ thống giáo dục khoa học phổ thông được thiết kế theo một bộ tiêu chuẩn NGSS, trong đó nhấn mạnh đến thực hành khoa học và công nghệ, giúp các giáo viên có thể triển khai giáo dục STEM dễ dàng hơn đối với tất cả học sinh ở mọi trình độ. Bên cạnh đó, bộ tiêu chuẩn NGSS cũng đề cập đến tư duy lý lẽ dựa vào bằng chứng khoa học và tư duy đa chiều trong học tập là nền tảng quan trọng trong nhận thức giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức (nhất là kiến thức khoa học và toán) ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai. Khi xã hội càng phát triển, kiến thức của khoa học và công nghệ càng ảnh hưởng sâu rộng đến đời sống của con người. Do vậy, trang bị cho học sinh kiến thức STEM cùng với kỹ năng tiếng Anh chính là một trong những nội dung quan trọng trong giáo dục để chuẩn bị tương lai cho các công dân toàn cầu.
Sau đây là một vài gợi ý giúp các giáo viên và phụ huynh có thể hướng dẫn cho học sinh và con em mình học có chiều sâu (deep learning) và phát triển tư duy phản biện (critical thinking) trong quá trình học tập STEM.
Một vài hướng dẫn cách phát triển tư duy phản biện trong giáo dục STEM tại Mỹ:
Đưa ra giả thuyết (Hypothesize): Dựa vào các thông tin đã biết hoặc quan sát được, đề xuất ra những khả năng có thể lý giải cho hiện tượng xảy ra.
- “Sau khi quan sát thấy các bong bóng xà phòng chỉ bay được chốc lát, rồi sau đó vỡ tung trong không khí, con thử cho biết lý do vì sao bong bóng xà phòng lại bị vỡ nhanh như vậy?”
- “Theo con vì sao mặt trăng lại thay đổi hình dạng trong một tháng vậy?” ● “Sau khi quan sát kết quả thí nghiệm này, con có thể đề xuất giả thuyết vì sao bong bóng lại có thể tự bay lên được không?”
Đề xuất giải pháp (Propose a solution): Dựa vào các vấn đề quan sát được, đề xuất là những giải pháp giúp có thể giải quyết được vấn đề
- “Để giúp xe vượt qua chướng ngại vật trong tình huống này, theo con chiếc xe cần phải có đặc điểm gì?”
- “Theo con làm cách nào để có thể do được chính xác thể tích của vũng nước đổ ra trên bàn đây?”
- “Chúng ta cần phải làm gì để tiết kiệm nguồn nước vào mùa hè?”
Phát triển lý lẽ (Reasoning): Trình bày lý do tại sao lại tin vào điều đó là đúng và có thể đưa ra được nhiều lý do để giải thích cho một quan điểm nào đó.
- “Con nghĩ điều gì sẽ sao nếu bây giờ mình đâm một chiếc que nhọn vào chiếc bong bóng đang thổi phòng?” “Có bao giờ đâm que nhọn vào mà bong bóng không vỡ không?”
- “Có người đề xuất rằng chặt cây xanh trên đường để tránh cây ngã đổ vào mùa mưa bão, vậy theo con chúng ta có nên làm như vậy không?”
- “Con hãy cho biết các lý do vì sao con lại nghĩ như vậy”
Dự đoán (Predict): Đưa ra các khả năng sẽ xảy ra trong tương lai.
- “Nếu bây giờ chúng ta trồng cây vào ba loại môi trường khác nhau là trong nhà, ngoài sân có che nắng và ngoài sân không che nắng, theo con thì rễ cây cao ở loại môi trường hơn?”
- “Nếu sử dụng mô hình này, con có thể dự đoán điều gì sẽ xảy ra khi đặt vào môi trường nước?”
- “Nếu các hoạt động của con người đều được thay thế bằng robot thì cuộc sống của con người sẽ thay đổi như thế nào?”
Nêu nguyên nhân và kết quả (Cause & Effect): Nhận thấy được nguyên nhân là yếu tố bắt đầu và kết quả là yếu tố theo sau đó.
- “Nhờ vào đâu mà tên lửa nước có thể bay lên được?”
- “Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đặt thêm đá vào cốc nước?”
- “Chiếc xe của bạn A chạy nhanh hơn là nhờ vào đặc điểm nào?”
Đánh giá (Evaluate): Đưa ra nhận xét về một vấn đề hoặc một sản phẩm. ● “Theo con thì sản phẩm làm như thế này đã ổn chưa?”, “Nếu chưa ổn thì chưa ổn ở chỗ nào?”
- “Điểm nào là tích cực và có ý nghĩa nhất của sản phẩm này?” “Điểm nào cần phải khắc phục và hoàn thiện thêm?”
- “Nếu xếp hạng trong thang 5 sao, con sẽ tự cho mấy sao đối với sản phẩm của con?” “Vì sao con nghĩ vậy?”
Rút ra kết luận (Draw a Conclusion): Suy nghĩ về toàn bộ quá trình thực hiện thí nghiệm hoặc bài học rút ra.
- “Dựa vào thí nghiệm đã thực hiện, con có thể kết luận gì về tính chất của nước?” ● “Con đã học được gì trong bài tập/tình huống này?”
- “Tình huống này có ý nghĩa gì đối cuộc sống của chúng ta”
- “Các số liệu và tài liệu con đã sưu tập được, có rút ra kết luận gì về sự thay đổi của nhiệt độ trái đất?”
Đưa ra quyết định (Make a Decision):
- “Cuối cùng thì con quyết định có nên hay không nên làm nó? Vì sao vậy?” ● “Con nghĩ con sẽ chọn giải pháp nào? Vì sao con lại chọn giải pháp đó?” ● “Giữa chọn giải pháp làm giảm ma sát hoặc tăng lực đẩy cho động cơ thì con chọn cái nào?”
So sánh giống nhau và khác nhau (Compare & Contrast): Nêu lên sự giống nhau và khác nhau giữa các sự vật, hiện tượng trong cùng hoàn cảnh hoặc khác hoàn cảnh.
- “Con hãy cho biết sự giống nhau và khác nhau giữa con ong và con kiến” ● “Con hãy cho biết sự khác nhau giữa mô hình A và mô hình B trong thể hiện sự chuyển động”
Đưa ra quan điểm tranh luận (Form an Argument):
- “Con nghĩ có nên đặt lắp thêm cánh quạt vào mô hình này không?”
- “Tại sao con lại nghĩ là không được?”
- “Con nghĩ có nhất thiết chúng ta phải dùng vật liệu nhẹ hơn trong trường hợp này không?”
- “Tại sao chúng ta phải chọn phương án này mà không phải phương án kia?”
Đưa ra quan điểm nghi ngờ (Skepticism):
- “Con có thấy chỗ nào chưa hợp lý trong giải pháp này không?”
- “Con nghĩ điều này có đáng tin cậy hay không?”
- “Tại sao con nghĩ ý kiến đó là thiếu cơ sở khoa học?”
Tóm lại, đặt câu hỏi gợi mở phát triển tư duy phải đi theo một trình tự tùy thuộc vào nội dung bài học, bối cảnh và sự nhận thức của trẻ. Không có công thức chung duy nhất theo kiểu “one-size-fits-all” mà hoàn toàn phụ thuộc vào sự tương tác trực tiếp giữa giáo viên hoặc phụ huynh đối với từng trẻ. Chính cách đặt ra các câu hỏi gợi mở và đa dạng trong quá trình học tập STEM giúp học sinh phát triển tư duy phản biện và có được lý lẽ dựa vào bằng chứng một cách thuyết phục và sâu sắc.
© Nguyễn Thành Hải
Viện Nghiên Cứu Giáo Dục STEM
ĐH Missouri, Mỹ
Thành viên hiệp hội NSTA và NARST Mỹ