Khi giáo viên sợ STEM, học sinh phải chịu thiệt

Nỗi lo lắng của người lớn về STEM có thể kìm hãm sự tò mò của trẻ em – nhưng vẫn có cách để phá vỡ vòng luẩn quẩn này.

Năm 2018, PBS đã phát sóng một chương trình về giáo viên mầm non và những lo lắng của họ khi dạy STEM. Một giáo viên được mô tả là cảm thấy sự tò mò không bị kiềm chế của trẻ đôi khi khiến anh ấy lo lắng khi giảng dạy một số môn học, như khoa học. Những người khác thấy chủ đề này quá phức tạp và cảm thấy đơn giản là không thoải mái với nó. Ngay cả việc giảng dạy những nguyên lý cơ bản như cách các vật thể lăn xuống dốc cũng khiến một số giáo viên cảm thấy lo lắng.

Nội dung được trích từ cuốn Wonder: Childhood and the Lifelong Love of Science, (Kỳ quan: Tuổi thơ và tình yêu khoa học trọn đời) của Frank C. Keil.

Sự lo ngại của giáo viên về STEM

Thật không may, như nhiều nghiên cứu đã ghi nhận, thái độ của giáo viên đối với khoa học thường ảnh hưởng đến học sinh của họ. Những lo lắng của họ bị truyền lại cho trẻ em. Ảnh hưởng này có thể rất tinh vi nhưng gây tổn hại sâu sắc: ví dụ, trẻ em có thể nhận ra rằng giáo viên tin rằng con gái không giỏi toán nhưng con trai thì giỏi. Nhưng không chỉ giáo viên có những cảm giác như vậy. Chúng phổ biến trong số nhiều người trưởng thành, những người vào một thời điểm nào đó trong đời đã xem khoa học là lĩnh vực chỉ dành cho một số ít cá nhân đặc biệt.

Thái độ lo sợ STEM chịu ảnh hưởng lớn từ trải nghiệm giáo dục của mỗi người. Khi giáo viên tiểu học tương lai được trang bị nhiều kiến thức hơn về các lĩnh vực khoa học như sinh học và vật lý, họ thể hiện sự tự tin và hứng thú hơn trong việc giảng dạy môn học này. Khi hiểu biết về nội dung tăng lên, họ có thể đưa ra những phương pháp sư phạm phù hợp hơn để truyền đạt các ý tưởng khoa học cho học sinh. Việc hiểu sâu về nội dung có thể quan trọng ngang với việc học về lý thuyết giáo dục, thực hành sư phạm và tâm lý học phát triển.

Nhưng giáo viên không phải là vấn đề chính. Họ chỉ phản ánh cách nhiều người trong chúng ta nhìn nhận khoa học và công nghệ.

Những cách tiếp cận sai lầm

Chúng ta có thể phát triển thái độ tiêu cực đối với khoa học khi những quan điểm sai lầm về tư duy của trẻ dẫn đến các phương pháp đánh giá làm gia tăng cảm giác bất lực. Phần lớn giáo dục khoa học sớm tập trung vào việc học tên gọi, thuộc tính nổi bật và phân loại. Các mối quan hệ nhân quả có thể được đề cập, nhưng hiếm khi chúng ta cung cấp cho trẻ bộ công cụ cơ học để giải mã thế giới. Thay vào đó, các mối quan hệ nhân quả bị giới hạn trong những khái niệm chung chung như động vật thích nghi với môi trường của chúng, động vật và thực vật cần năng lượng, và nguyên nhân có trước kết quả. Phần lớn bài giảng tập trung vào quy trình khoa học: đo lường, phân loại và sắp xếp. Một số chương trình giảng dạy nhấn mạnh tầm quan trọng của bằng chứng lặp đi lặp lại qua từng năm.

Nhiều trẻ em bị tước mất những yếu tố khoa học mà chúng tò mò nhất – cụ thể là, điều gì giải thích các đặc tính quan sát được của một sự vật và tại sao nó lại hoạt động như vậy. Khi các nhà tâm lý học Margaret Donaldson, Barbara Tizard và Martin Hughes mô tả sự mất dần hứng thú trong những năm đi học cách đây 40 năm, họ nhấn mạnh rằng phần lớn lớp học truyền thống đã biến những cuộc đối thoại tò mò giữa trẻ em và người lớn thành các câu hỏi mang tính kiểm tra. Giáo viên đặt câu hỏi để đánh giá xem học sinh đã tiếp thu kiến thức hiệu quả hay chưa. Kết quả là, những câu hỏi do trẻ em chủ động đặt ra gần như biến mất.

Khi phương pháp giảng dạy dựa trên giải thích phát huy hiệu quả

Ngược lại, khi sử dụng cách tiếp cận dựa trên giải thích, trẻ em cảm thấy có khả năng kiểm soát tốt hơn, vì chúng có thể sử dụng kiến thức đã có để đánh giá và mở rộng các lời giải thích cũng như tìm kiếm những nguồn thông tin chuyên sâu hơn. Các mối quan hệ nhân quả liên kết chặt chẽ giúp hỗ trợ trí nhớ, giúp việc hồi tưởng nhanh chóng, linh hoạt và hiệu quả hơn trong việc giải quyết vấn đề và đổi mới.

Ví dụ, thay vì chỉ liệt kê một số đặc điểm của loài sói, bạn có thể giải thích cách một nhóm đặc điểm hỗ trợ cho việc săn mồi, như mắt và tai hướng về phía trước, móng vuốt và răng sắc nhọn, khả năng đánh hơi và thị lực vượt trội, tốc độ chạy lên đến hơn 64 km/h trong một khoảng cách ngắn, và hàm răng khỏe. Một lời giải thích chi tiết hơn có thể mô tả cách những đặc điểm này tương tác nhân quả với nhau.

Chúng ta thường nghe về những giáo viên và người lớn có khả năng truyền đạt kiến thức khoa học xuất sắc đồng thời truyền cảm hứng cho học sinh của họ. Họ là một nhóm đa dạng, làm việc trong nhiều môi trường khác nhau, nhưng có một số điểm chung đáng chú ý. Hãy xét hai giáo viên xuất sắc từ hai nơi và trường học hoàn toàn khác nhau. Một người nổi tiếng trên toàn quốc. Người còn lại có ảnh hưởng rất lớn đến chính quá trình học tập của tôi.

Ví dụ nổi tiếng là Sơ M. Gertrude Hennessey, một giáo viên tại một trường Công giáo nhỏ ở Stoughton, Wisconsin. Sơ Gertrude, như mọi người gọi bà, là giáo viên khoa học duy nhất từ lớp một đến lớp sáu. Bà giảng dạy khoa học bằng cách xem xét các khái niệm cốt lõi trong một lĩnh vực và cách chúng thay đổi khi trẻ em học hỏi. Bà cùng học sinh tạo ra một câu chuyện kết nối việc học với nhận thức về bản thân. Bằng cách nuôi dưỡng nhận thức siêu nhận thức này, bà giúp học sinh hiểu được bản chất luôn phát triển của tri thức khoa học và cách nó thay đổi thông qua thảo luận, đặt câu hỏi và khám phá.

Phá vỡ chu kỳ lo lắng

Một giáo viên có ảnh hưởng lớn đến tôi là ông Ed Barry, giáo viên vật lý trung học của tôi. Ông Barry rất khác biệt so với Sơ Gertrude về phương pháp giảng dạy, nhưng ông cũng có chung một đặc điểm: giúp học sinh phát triển tư duy khoa học theo cách tự nhiên và hấp dẫn. Ông không chỉ dạy các công thức vật lý mà còn giúp chúng tôi hiểu cách các nguyên tắc này áp dụng vào thế giới thực. Ông đặt câu hỏi để chúng tôi tự suy nghĩ và tự tìm ra lời giải thích, thay vì chỉ ghi nhớ thông tin.

Những giáo viên như Sơ Gertrude và ông Barry giúp học sinh của họ thấy rằng khoa học không phải là một tập hợp những sự thật khô khan mà là một quá trình liên tục khám phá và đặt câu hỏi. Họ truyền cho học sinh niềm đam mê khoa học bằng cách cho phép họ chủ động trong việc học hỏi, khám phá và phát triển hiểu biết của riêng mình.

Nhưng không phải giáo viên nào cũng có sẵn những kỹ năng này, và nhiều người vẫn cảm thấy lo lắng khi dạy khoa học. Vậy làm thế nào chúng ta có thể phá vỡ chu kỳ lo lắng này?

Một bước quan trọng là cung cấp cho giáo viên sự hỗ trợ cần thiết. Khi giáo viên có cơ hội học hỏi nhiều hơn về nội dung khoa học và được tiếp cận các phương pháp giảng dạy hiệu quả, họ sẽ cảm thấy tự tin hơn. Điều này không chỉ giúp họ dạy tốt hơn mà còn làm giảm sự lo lắng khi giảng dạy STEM.

Bên cạnh đó, chương trình giảng dạy cần thay đổi để tập trung nhiều hơn vào việc giúp học sinh hiểu cách thế giới vận hành, thay vì chỉ ghi nhớ thông tin. Thay vì tập trung quá mức vào đo lường và phân loại, chúng ta có thể khuyến khích học sinh tìm hiểu nguyên nhân và hậu quả, đặt câu hỏi và tự khám phá.

Một điều quan trọng nữa là thay đổi quan điểm của xã hội về khoa học. Nhiều người trưởng thành mang theo mình nỗi sợ hãi về khoa học vì họ từng cảm thấy thất bại với môn học này khi còn nhỏ. Nếu chúng ta có thể thay đổi cách trẻ em trải nghiệm khoa học ngay từ đầu, chúng ta có thể giúp các thế hệ sau phát triển mối quan hệ tích cực hơn với STEM.

Lo lắng của giáo viên về khoa học không chỉ ảnh hưởng đến họ mà còn tác động sâu sắc đến học sinh. Khi trẻ em nhận thấy giáo viên của mình không tự tin về một môn học, chúng cũng có thể mất đi sự tò mò tự nhiên của mình.

Nhưng điều này có thể thay đổi. Bằng cách hỗ trợ giáo viên, điều chỉnh cách giảng dạy khoa học và thay đổi nhận thức của xã hội về STEM, chúng ta có thể giúp trẻ em giữ vững sự tò mò và đam mê khám phá. Khi điều đó xảy ra, chúng ta không chỉ tạo ra những học sinh giỏi hơn mà còn xây dựng một thế hệ tương lai yêu khoa học và công nghệ – một thế hệ có khả năng giải quyết những vấn đề phức tạp của thế giới bằng tư duy sáng tạo và logic.

Sơ Gertrude và cách tiếp cận độc đáo của bà

Sơ Gertrude muốn trẻ em có thể trình bày rõ ràng ý tưởng của mình và giải thích lý do tại sao chúng ủng hộ quan điểm đó. Bà chỉ cho học sinh cách khám phá những hạn chế và điểm yếu trong ý tưởng của mình, cũng như cách chúng có thể không nhất quán về mặt nội tại. Đến lớp sáu, học sinh của bà đã có thể thảo luận về việc học khoa học ở mức độ tương đương với sinh viên đại học. Hãy xem xét nhận xét của một học sinh lớp sáu đã học với Sơ Gertrude trong sáu năm:

Từ trước, con nghĩ rằng một cuốn sách trên bàn chỉ chịu một lực duy nhất, và lực đó là trọng lực. Con không thể hiểu được rằng một vật không có sự sống cũng có thể đẩy ngược lại… Tuy nhiên, suy nghĩ của con đã thay đổi… Sơ đã giúp con thấy sự khác biệt giữa cấp độ vĩ mô và vi mô… Con bắt đầu nhìn nhận cuốn sách trên bàn theo một cách khác – năm học trước con chỉ nghĩ ở cấp độ vĩ mô mà không xem xét cấp độ vi mô. Năm nay, con không nhìn chiếc bàn từ góc nhìn như năm trước. Năm ngoái, con tập trung vào việc liệu vật thể có sự sống hay không, nhưng bây giờ con quan tâm đến các phân tử bên trong nó. Khi cuối cùng con hiểu được suy nghĩ của mình, con đã có thể nhìn thế giới từ một góc độ khác. Con nhận ra rằng không khó để nghĩ về hai lực cân bằng thay vì chỉ có trọng lực tác động lên cuốn sách… Giờ đây, con có thể thấy lực cân bằng ở khắp mọi nơi! Lực cân bằng là điều cần thiết để tạo ra vận tốc không đổi! Cuốn sách trên bàn có vận tốc bằng không, điều đó có nghĩa là nó duy trì tốc độ bằng không… Con đã mở rộng tư duy của mình đến những ý tưởng phức tạp hơn! Như việc các phân tử trong một chiếc bàn có thể ảnh hưởng đến một cuốn sách, rằng lực cân bằng và lực không cân bằng là cách giải thích tốt hơn về nguyên nhân của chuyển động, và rằng vận tốc không đổi và vận tốc thay đổi là những yếu tố quan trọng khi mô tả chuyển động.

Các nhà nghiên cứu đã đến thăm lớp học của Sơ Gertrude đều khẳng định rằng những phát biểu như trên không chỉ xuất hiện ở một vài học sinh có năng lực đặc biệt về tư duy siêu nhận thức, mà thực sự rất phổ biến trong lớp. Sơ Gertrude đã giúp gần như tất cả học sinh của mình nhận thức rõ ràng về niềm vui khi thay đổi niềm tin của bản thân. Chúng khám phá ra rằng việc phát hiện ra một lỗ hổng trong hiểu biết của mình và sửa chữa nó là một điều giải phóng và đầy sức mạnh.

Ví dụ thứ hai về một giáo viên truyền cảm hứng chính là thầy giáo khoa học của tôi vào đầu những năm 1960. Jesse Knight Jr. là giáo viên khoa học duy nhất trong ngôi trường nhỏ của tôi, và ông dạy cùng một nhóm học sinh từ lớp bốn đến lớp tám.

Thầy Knight (tôi vẫn cảm thấy phải gọi ông theo cách trang trọng đó) giảng dạy với một sự hào hứng và niềm vui bất tận. Cả lớp đều mong chờ mỗi tiết học như thể đó là một màn trình diễn kịch tính. Ông thường nói rất nhiều, nhưng chúng tôi đều biết rằng bất cứ lúc nào ông cũng có thể đặt một câu hỏi cho bất kỳ ai trong lớp. Những câu hỏi của ông thường yêu cầu chúng tôi giải thích một hiện tượng hoặc cơ chế theo cách hiểu của riêng mình. Giống như Sơ Gertrude, ông tham gia sâu sắc vào từng học sinh và theo dõi trong thời gian thực xem chúng tôi hiểu các khái niệm cốt lõi đến đâu. Ông đã chứng minh rằng ngay cả một phong cách giảng dạy mang tính diễn thuyết cũng có thể khiến học sinh hứng thú nếu được thực hiện đúng cách.

Những bài giảng của thầy Knight sử dụng rất nhiều yếu tố lịch sử. Đôi khi lịch sử được giản lược hoặc thay đổi đôi chút để làm rõ một điểm nào đó, nhưng cách tiếp cận này giúp chúng tôi hiểu rõ bản chất của khoa học, vai trò của sự thiếu hiểu biết và tầm quan trọng của cộng đồng khoa học.

Tôi vẫn nhớ rõ cách thầy giải thích về động cơ đốt trong. Ông bắt đầu bằng khái niệm năng lượng hóa học, giải thích cách một số hợp chất có năng lượng được lưu trữ trong liên kết hóa học của chúng. Ông mô tả cách năng lượng này có thể được giải phóng thông qua các phản ứng phá vỡ liên kết đó. Thầy kể rằng năng lượng hóa học lần đầu tiên được khai thác vào khoảng năm 1000 CN ở Trung Quốc – nơi con người học cách trộn than củi, lưu huỳnh và nitrat để tạo ra thuốc súng. (Ông còn kể một câu chuyện hài hước về phân dơi và các nguồn nitrat từ động vật.)

Sau đó, thầy Knight hỏi làm thế nào tất cả năng lượng này có thể được sử dụng theo cách kiểm soát để tạo ra công cơ học, chẳng hạn như cung cấp năng lượng cho một chiếc xe. Cuối cùng, ông dẫn dắt chúng tôi đến ý tưởng về việc định hình một khoang chứa sao cho lực nổ được hướng vào đúng vị trí. Ông giải thích rằng đây là một bài toán khó đã mất hàng thế kỷ để giải quyết, và rằng nó đòi hỏi nhiều lần thử nghiệm thất bại, qua đó cũng nhấn mạnh rằng thất bại là một phần tất yếu của tiến bộ khoa học.

Ở phần kết thúc bài giảng, ông bước đến một động cơ xăng chưa được lắp ráp hoàn chỉnh ở cửa sổ lớp học. Ông nhanh chóng lắp ráp phần còn lại và khởi động nó. Điều đó còn tuyệt vời hơn cả ma thuật.

Giáo dục khoa học qua lịch sử và kể chuyện

Thầy Knight không phải là người đầu tiên sử dụng cách tiếp cận lịch sử để giảng dạy khoa học và công nghệ. James Bryant Conant, hiệu trưởng Đại học Harvard từ năm 1933 đến 1953, đã dành phần lớn thời gian sau này của mình để giảng dạy khoa học thông qua các phương pháp lịch sử nhấn mạnh vào quá trình khám phá. Các nhà nghiên cứu giáo dục khoa học cũng đã chỉ ra giá trị của phương pháp này ở nhiều cấp độ, từ đại học cho đến tiểu học.

Tuy nhiên, các câu chuyện lịch sử vẫn còn hiếm gặp trong lớp học tiểu học. Một số người cho rằng lịch sử chiếm quá nhiều thời gian trong một chương trình giảng dạy vốn đã quá tải. Tuy nhiên, điều đó không đúng với thầy Knight – lịch sử giúp kết nối nội dung bài học và làm cho kiến thức trở nên dễ tiếp cận và đáng nhớ hơn.

Cuối cùng, lý do lớn nhất khiến giáo viên không dạy khoa học qua lịch sử có thể là áp lực phải hoàn thành chương trình giảng dạy để học sinh đạt điểm cao trong các bài kiểm tra tiêu chuẩn. Nhưng trớ trêu thay, cách tiếp cận lịch sử có thể giúp học sinh làm tốt hơn trong những bài kiểm tra đó.

Sơ Gertrude và thầy Knight có nhiều điểm khác biệt, nhưng họ có chung một triết lý giảng dạy: lòng khiêm tốn trí tuệ và sự sẵn sàng thay đổi suy nghĩ khi có thông tin mới. Họ đã giúp học sinh của mình nhìn nhận khoa học như một hành trình khám phá không ngừng, và đó chính là điều khiến họ trở thành những nhà giáo xuất sắc.

Về tác giả Frank C. Keil

Frank C. Keil là Giáo sư Tâm lý học Charles C. & Dorathea S. Dilley tại Đại học Yale. Ông là tác giả của một số cuốn sách, bao gồm Tâm lý học phát triển: Sự phát triển của tâm trí và hành vi (W.W. Norton & Company) và Điều kỳ diệu: Tuổi thơ và tình yêu trọn đời đối với khoa học, từ đó bài viết này được phỏng theo.