LTS: Trong quá trình nghiên cứu giáo dục và dạy học cho trẻ em tại Mỹ, tôi nhận thấy rằng chương trình giáo dục ở đây đặc biệt chú trọng đến các trải nghiệm khoa học sớm cho trẻ. Đó là những hoạt động đơn giản nhưng rất vui và rất cuốn hút học sinh. Những trải nghiệm đó góp phần hình thành cho trẻ không chỉ về kiến thức khoa học, kỹ năng thực hành mà còn tư duy bậc cao. Bài viết này dựa trên tổng hợp các nghiên cứu khoa học, nhằm cung cấp các bằng chứng về một số lợi ích quan trọng của những hoạt động giáo dục trải nghiệm khoa học dành cho trẻ.
Tuổi thơ là một giai đoạn rất đặc biệt của con người. Nơi bắt đầu của những câu hỏi, tò mò và háo hức về thế giới xung quanh. Các nghiên cứu về thần kinh và tâm lý học đều cho thấy bộ não của trẻ ở giai đoạn trước 16 tuổi đạt hầu hết phát triển quan trọng và gần như định hình cho những năng lực trí tuệ về sau[1], [2]. Đó cũng là thời gian rất phù hợp để trẻ có thể hoà mình với những trải nghiệm khám phá khoa học thông qua trải nghiệm thế giới xung quanh trực quan sinh động.
Trải nghiệm khám phá khoa học đối với trẻ em có thể bắt đầu ngay từ khoảng 3 tuổi cho đến hết chương trình học phổ thông. Danh sách các hoạt động liên quan đến khám phá khoa học thì dường như không có giới hạn, có thể diễn ra tại trường học, tại gia đình, hay ngay bên ngoài xã hội. Có thể kể ra như những hoạt động liên quan đến sinh học, hoá học, vật lý học, khoa học về môi trường, về vũ trụ, địa chất… Từ những trò chơi đơn giản, như làm dùng kính lúp để tạo ra lửa, hay những chuyến đi dã ngoại làm bộ sưu tập các loại lá cây và côn trùng, tất cả đều tạo nên cho trẻ những trải nghiệm khám phá khoa học bổ ích.
Có rất nhiều lý do để trẻ cần được trải nghiệm khoa học sớm.
1. Trẻ cần môi trường để phát triển các kỹ năng.
Học trải nghiệm khám phá khoa học không chỉ dừng ở việc học các lý thuyết, nhớ các công thức, các quy luật mà hơn hết là học thông qua quá trình truy vấn (inquiry), đi từ đặt câu hỏi, thực hành và tương tác. Đặc điểm học của trẻ nhỏ là học thông qua các giác quan và các chuyển động của cơ thể. Có rất nhiều kỹ năng trẻ có thể học được thông qua trải nghiệm khoa học như: kỹ năng quan sát, so sánh, phân loại, giải quyết vấn đề, sáng tạo, ra quyết định, làm việc nhóm, giao tiếp, khai thác các công cụ thông tin truyền thông[3] [4]…
Trong quá trình học trải nghiệm, các giác quan của trẻ cũng phát triển. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, trẻ học thông qua đa giác quan (multisensory learning) có khả năng nhận thức và khả năng phản ứng trước các tình huống tốt hơn.[5] Nhờ có những hoạt động trải nghiệm thực tế, chú trọng thực hành nên các kỹ năng của trẻ càng trở nên khéo léo và thành thạo hơn theo thời gian. Chẳng hạn, khi trẻ làm mô hình một chiếc máy bay để hiểu về sức nâng của không khí, trẻ rèn được kỹ năng quan sát, thiết kế, cắt dán, lắp ráp, thử nghiệm, thu thập số liệu và đánh giá sản phẩm. Đặc biệt khi làm mô hình máy bay, trẻ có thể làm theo nhóm, nhờ đó trẻ có thể phát triển thêm kỹ năng làm việc nhóm và giao tiếp xã hội. Các kỹ năng đó chỉ có thể hình thành được trong quá trình “thực làm” (hands-on), trải nghiệm (experiential), chứ không thể có được khi chỉ đọc sách hay xem trên tivi.
2. Trẻ cần môi trường để phát triển tư duy.
Học khoa học chính là một cách học tư duy[6]. Trong các hoạt động học khoa học, trẻ em được học cách quan sát, phân tích và đưa ra kết luận theo kiểu tư duy quy nạp (inductive reasoning). Hoặc trẻ còn được học đi từ những định luật, quy luật để rút ra những phán đoán và lời giải cho từng tình huống cụ thể theo kiểu tư duy diễn dịch (deductive reasoning). Ví dụ: khi trẻ quan sát thấy một vài hiện tượng về nước bốc hơi khi gặp nhiệt, trẻ sẽ suy luận vệ vòng tuần hoàn của nước trong khí quyển hay hiện tượng khô hạn vào mùa hè.
Trong các hoạt động giáo dục khoa học tương tác, trải nghiệm, trẻ có thể đến sở thú, bảo tàng, phòng thí nghiệm… để tìm hiểu, phân tích, và tương tác với những người có chuyên môn. Các cha mẹ cũng có thể tham gia cùng với trẻ trong những hoạt động như vậy để tạo cơ hội hình thành tư duy khoa học sớm cho trẻ. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khi trẻ được tiếp xúc môi trường thông tin khoa học sớm, trẻ sẽ học được và hình thành tư duy khoa học ngay từ nhỏ.[7]
Đặc biệt các kỹ năng về tư duy bậc cao (high-order thinking) như phản biện, giải quyết vấn đề cần rất nhiều thời gian mới có thể hình thành được. Trong hoạt động giáo dục khoa học, các yếu tố tranh luận (argument) cũng là những hoạt động cần thiết để hình thành tư duy bậc cao cho trẻ.[8] Như nhà thiên văn học nổi tiếng người Mỹ Carl Sagan từng nói: “Every kid starts out as a natural-born scientist” (tạm dịch là mọi trẻ em đều bắt đầu suy nghĩ như những nhà khoa học bẩm sinh). Bởi chính sự quan sát, đặt câu hỏi không ngừng ở trẻ em là một trong những những đặc điểm nổi bật của các nhà khoa học. Sự háo hức, say sưa, quên hết mọi thứ xung quanh chỉ để tập trung vào cái điều mình mong muốn đó cũng chính là những phẩm chất của những nhà khoa học thực thụ. Trẻ em rất cần những môi trường giáo dục tốt để được tiếp tục phát triển những phẩm chất ấy.
3. Trẻ cần kiến thức để ứng phó với thế giới xung quanh.
Ngày nay, khoa học và công nghệ càng ảnh hưởng sâu rộng đối với đời sống của con người. Các vấn đề về an toàn thực phẩm, sức khỏe, môi trường, thiết bị điện tử… luôn cần có kiến thức và hiểu biết để con người ra các quyết định và lựa chọn sáng suốt. Xã hội càng văn minh, con người càng cần đến các kiến thức khoa học để đưa ra nhận định, đánh giá, chọn lựa và ứng dụng vào cuộc sống. Lấy ví dụ về sự lựa chọn các loại thực phẩm tốt cho sức khoẻ của gia đình. Rõ ràng rất cần đến kiến thức về dinh dưỡng, hiểu biết về các loại vitamin, các dưỡng chất thiết yếu, các cách chế biến và bảo quản thực phẩm…
Kiến thức không chỉ cần thiết cho cuộc sống hiện tại mà còn góp phần hình thành năng lực ra quyết định trong công việc tương lai. Các khối ngành nghề liên quan đến khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học có xu hướng được tuyển dụng trong những năm tiếp theo, nên việc cho trẻ được hấp thụ và tích luỹ kiến thức liên quan đến những ngành này là một hành trình chuẩn bị để định hướng nghề nghiệp cho tương lai của trẻ[9].
4. Trẻ cần được học về bản chất của khoa học.
Khoa học là một phạm trù về kiến thức của nhân loại, được hệ thống lại dựa trên các nghiên cứu. Đặc điểm của khoa học đi từ những quan sát thực nghiệm, dựa trên các bằng chứng, thí nghiệm và lý lẽ. Mặc dù kiến thức khoa học có tính đáng tin cậy và được ứng dụng trong hầu hết đời sống của con người. Nhưng không phải mọi thông tin khoa học đều được xem là chân lý và luôn luôn đúng. Nó còn tùy vào thông tin đó đến từ đâu, do ai thực hiện, do ai đánh giá, trong hoàn cảnh nào….
Khoa học thúc đẩy sự phát triển của xã hội con người, nhưng đồng thời chịu sự chi phối của nhận thức và điều kiện của con người trong thời điểm hiện tại. Khi công cụ tiến hành nghiên cứu khoa học ngày càng hiện đại hơn, được lặp lại nhiều lần, và được đánh giá kỹ lưỡng hơn thì thông tin khoa học càng đầy đủ và chính xác hơn. Nhưng chắc chắn rằng, kiến thức về thế giới là vô tận. Điều đó, có nghĩa là khi trẻ em hiểu được bản chất của khoa học thông qua các tương tác khám phá khoa học, khi lớn lên các em có nhận thức đúng về thông tin khoa học. Từ đó, khi đứng trước các vấn đề tranh cãi trong khoa học và tương tác giữa khoa học với các lĩnh vực khác trong xã hội, các công dân tương lai có được tư duy phản biện và cái nhìn đa chiều (multiple perspectives)[10].
Thực vậy, chương trình giáo dục khoa học tại các nước tiên tiến như Mỹ, Canada, Anh, Úc, Phần Lan… luôn chú trọng giáo dục về bản chất của khoa học, xem đây là một trong những mục tiêu giáo dục hàng đầu của chương trình khoa học, giúp cho học sinh hiểu được nguồn gốc kiến thức khoa học [11],[12], [13]. Giáo dục trẻ em nên khuyến khích rèn luyện tư duy đa chiều, và tư duy phản biện dựa vào các kiến thức khoa học đã có sẵn và quá trình hình thành kiến thức mới. Ngoài ra, kiến thức khoa học chính là nền tảng của giáo dục STEM tích hợp trong tương lai. Do vậy, khi hiểu về bản chất của khoa học tốt hơn thì quá trình học về STEM tích hợp chắc chắn cũng tốt hơn.
Và hơn hết, chính những trải nghiệm khoa học thực tế giúp trẻ hình thành nên tình yêu về thế giới xung quanh dựa trên nhận thức về tri thức, hun đúc cho những hành vi và thái độ tốt trong cuộc sống, đồng thời góp phần nuôi dưỡng đam mê, sở thích của trẻ ngày một phát triển hơn trong tương lai. Rõ ràng học khoa học ở đây không phải để đối phó với các kỳ thi như cách giáo dục phổ biến ở Việt Nam.
Nguyễn Thành Hải
Viện Nghiên Cứu Giáo Dục STEM
ĐH Missouri, Mỹ
[1] Lenroot, R. K., & Giedd, J. N. (2006). Brain development in children and adolescents: insights from anatomical magnetic resonance imaging. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 30(6), 718-729.
[2] Casey, B. J., Tottenham, N., Liston, C., & Durston, S. (2005). Imaging the developing brain: what have we learned about cognitive development?. Trends in cognitive sciences, 9(3), 104-110.
[3] Gelman, R., & Brenneman, K. (2004). Science learning pathways for young children. Early Childhood Research Quarterly, 19(1), 150-158.
[4] Auerbach, S. (2015). STEM teaching: The need for wider skills. Nature, 524(7565), 291-291.
[5] Shams, L., & Seitz, A. R. (2008). Benefits of multisensory learning. Trends in cognitive sciences, 12(11), 411-417.
[6] Sandoval, W. A., Sodian, B., Koerber, S., & Wong, J. (2014). Developing children’s early competencies to engage with science. Educational Psychologist, 49(2), 139-152.
[7] Crowley, K., Callanan, M. A., Jipson, J. L., Galco, J., Topping, K., & Shrager, J. (2001). Shared scientific thinking in everyday parent‐child activity. Science Education, 85(6), 712-732.
[8] Duschl, Richard A., and Jonathan Osborne. “Supporting and promoting argumentation discourse in science education.” (2002): 39-72.
[9] Fayer, S., Lacey, A., & Watson, A. (2017). STEM Occupations: Past, Present, and Future. Spotlight on Statistics.
[10] Lederman, N. G., Antink, A., & Bartos, S. (2014). Nature of science, scientific inquiry, and socio-scientific issues arising from genetics: A pathway to developing a scientifically literate citizenry. Science & Education, 23(2), 285-302.
[11] Duschl, R. A., & Grandy, R. (2013). Two views about explicitly teaching nature of science. Science & Education, 22(9), 2109-2139.
[12] McFarlane, D. A. (2013). Understanding the challenges of science education in the 21st century: New opportunities for scientific literacy. International Letters of Social and Humanistic Sciences, 4(1), 35-44.
[13] McComas, W. F., Clough, M. P., & Almazroa, H. (1998). The role and character of the nature of science in science education. In The nature of science in science education (pp. 3-39). Springer Netherlands.