Về sách giáo khoa STEM ở Mỹ

Bài viết trước tôi đã chia sẻ với các anh chi em, bạn bè, đồng nghiệp tổng quan về giáo dục STEM ở Hoa Kỳ. Nhìn chung bài viết mang tính khái quát, nặng về lý thuyết. Người đọc chỉ hiểu một cách chung chung. Nghĩa là chỉ thấy rừng mà không thấy cây. Bài viết này tôi sẽ giới thiệu cụ thể về một cuốn sách giáo dục STEM ở cấp tiểu học, cụ thể là ở lớp 3. Hy vọng mọi người thấy được phần nào nội dung, hình thức giáo dục STEM tiên tiến trong chương trình giáo dục của một quốc gia phát triển hàng đầu thế giới. Điều đó sẽ giải đáp câu hỏi tại sao Hoa Kỳ lại là nơi khởi phát của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3 và lần thứ 4 hay còn gọi là cuộc cách mạng 3.0 và 4.0; là quê hương của nhiều phát minh khoa học, công nghệ mang tính đột phá, mở ra kỷ nguyên mới trong lịch sử của nhân loại.
Cuốn sách mang tiêu đề “Những bài học và thử thách STEM” dành cho học sinh lớp 3 (STEM Lesson & Challenges, Grade 3). Cuốn sách bao gồm 128 trang. Ngoài trang bìa và trang mục lục nội dung, cuốn sách chia làm hai phần: Từ trang 4 đến trang 8 là phần tổng quan dành cho giáo viên. Từ trang 9 đến trang 128 giới thiệu 15 đơn vị bài học và thực hành STEM, hay nói theo thuật ngữ chuyên môn là 15 dự án STEM. Trong nội dung này có 2 bài học thử thách STEM về khoa học trái đất (Earth Science Challenges), 4 bài học thử thách STEM về khoa học cuộc sống (Life Science Challenges), và 9 bài học thử thách STEM về khoa học vật lý (Physical Science).
Tôi xin được sao y bản chính 15 đơn vị bài học/ 15 dự án STEM:
1. Thử thách STEM: Những con đập (STEM Challenge: Dams)
2. Thử thách STEM: Máy đo tốc độ (STEM Challenge: Anemometer)
3. Thử thách STEM: Găng tay giữ nhiệt (STEM Challenge: Blubber Glove)
4. Thử thách STEM: Tổ chim (STEM Challenge: Bird Nest)
5. Thử thách STEM: Mạng nhện (STEM Challenge: Spider Web)
6. Thử thách STEM: Một điểm ngủ đông (STEM Challenge: Hibernation Station)
7. Thử thách STEM: Máy bay (STEM Challenge: Airplane)
8. Thử thách STEM: Tháp bằng thẻ bài ( STEM Challenge: Card Tower)
9. Thử thách STEM: Máy phóng (STEM Challenge: Catapult)
10. Thử thách STEM: Mũ bảo hộ (STEM Challenge: Helmet)
11. Thử thách STEM: Tủ lạnh nhỏ (STEM Challenge: Mini-Fridge)
12. Thử thách STEM: Tàu chở hàng (STEM Challenge: Cargo Ship)
13. Thử thách STEM: Đường đua (STEM Challenge: Race Track Ramp)
14. Thử thách STEM: Giỏ mang trứng (STEM Challenge: Egg Carrier)
15. Thử thách STEM: Cối xay gió STEM Challenge: Windmill)
Với 15 đơn vị bài học/dự án, mỗi đơn vị bài học trong cuốn sách tập trung vào một hoạt động thực hành. Trong đó học sinh cùng nhau làm việc theo nhóm như một kỹ sư thiết kế, tạo mẫu, thử nghiệm và sửa chữa những ý tưởng sáng tạo của chúng. Mỗi một đơn vị bài học cũng cung cấp thông tin qua kênh chữ, kênh hình về các khái niệm khoa học cơ bản liên quan đến việc thực hành để thầy cô tổ chức, hướng dẫn học sinh cùng thảo luận vượt qua được thử thách STEM.
Ban đầu cầm cuốn sách, lướt qua nội dung, thật tình tôi không thể tưởng tượng được đây là một cuốn sách dành cho thầy trò ở lớp 3. Nào là đập nước, nào là máy ném đá, nào là tủ lạnh, nào là máy bay, nào là tàu chở hàng… Tất cả kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật truyền đạt cho những đứa trẻ 8 tuổi. Thú thật có những khái niệm khoa học, kỹ thuật khi đọc lần đầu tôi mới được biết. Vậy mà họ cho học sinh học, thực hành dưới góc độ STEM.
Sau giây phút “choáng” đầy hoài nghi, tôi chợt hiểu ra một điều mình đã trải nghiệm. Trẻ nhỏ là con đẻ của thời đại. Chúng tiếp thu và sử dụng rất nhanh những thành tựu khoa học công nghệ của thời đại. Lấy ví dụ chiếc Iphone 11, một trong những phát minh mới nhất của cuộc cách mạng 4.0. Nó có tới hơn 1,3 tỷ ứng dụng, giá mỗi chiếc khoảng 22.000.000 đến 30.000.000 đồng tùy từng loại. Nếu bố mẹ trẻ mua về nhà hướng dẫn con trẻ chơi trò chơi, xem các loại phim hoạt hình, các chương trình học tập và nghe nhạc, gọi điện thoại thì chỉ trong vòng mươi phút trẻ đã biết sử dụng. Chỉ mất vài hôm trẻ có thể sử dụng một cách thành thạo. Nếu bố mẹ trẻ đưa cho ông bà đứa trẻ chiếc Iphone đó thì hàng tuần sau chưa chắc ông bà đã biết dùng. Và nếu đưa cho cụ đứa trẻ khoảng 80 tuổi trở lên, có hướng dẫn hàng tháng thì cụ cũng vẫn cứ mù tịt. Vậy thì cái “choáng” của tôi là cái choáng của một người sinh ra trong một xã hội nông nghiệp, với tư duy và cảm nghĩ của một người sinh ra và lớn lên trong xã hội nông nghiệp (hiện tại nước ta vẫn gần 70% là nông dân). Còn trẻ sinh ra trong xã hội Mỹ, xã hội đang ở thời kỳ hậu công nghiệp, 2 tuổi đến trường mầm non đã được tiếp xúc và làm việc với các chương trình STEM. 5 hoặc 6 tuổi đã biết nói chuyện với các sản phẩm trí tuệ nhân tạo như loa thông mình (Echo dot), trợ lý ảo (Siri), biết sử dụng các loại Robot ở trong nhà thì chương trình học ở lớp 3 như tôi kể ở trên không có gì là cao siêu.
Trong hơn 40 năm làm công tác giảng dạy, quản lý giáo dục từ cấp THCS đến đại học ở Việt Nam, tôi chưa bao giờ nhìn thấy một cuốn sách giáo khoa có nội dung, hình thức và cấu trúc “lạ” đến như vậy. Nói theo ngôn ngữ chuyên môn giáo dục đó là cách dạy-học theo dự án dưới góc độ STEM. Nội dung mỗi đơn vị bài học/ dự án đươc chia thành từng bước rất cụ thể, rất tỉ mỉ, lô gic và khoa học. Nhưng nó vẫn rất mở, phát huy được cá tính sáng tạo của thầy cô và trò.
Thầy cô giao nhiệm vụ cho các nhóm và học sinh trong lớp thiết kế và thi công một công trình gì đó dưới sự tổ chức, hướng dẫn, gợi ý với tư cách là một cố vấn khoa học. Học sinh phải suy nghĩ, thảo luận về nội dung kiến thức, và đặc biệt quan trọng là phải biết vận dụng kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán để hình thành ý tưởng, thiết kế, rồi thảo luận, sửa lại thiết kế và tạo ra những sản phẩm cụ thể bằng các nguyên liệu có sẵn. Chẳng hạn mỗi học sinh hoặc nhóm phải làm được một con đập, môt máy đo tốc độ gió, một chiếc máy phóng đá, một mũ bảo hiểm, một chiếc tủ lạnh… Và đó là những thử thách STEM. Học sinh phải tự suy nghĩ thiết kế, chọn vật liệu, tạo sản phẩm, rồi tự kiểm tra, nhận xét, phân tích, đánh giá cho đến khi hoàn thành sản phẩm dù thành công hay thất bại.
15 đơn vị bài học/dự án là quá trình hình thành cho học sinh kỹ năng giải quyết vấn đề và ra quyết định, là quá trình phát triển tư duy bậc cao (high-order thinking). Đó cũng là quá trình hình thành tính cách cho học sinh bắt nguồn từ khả năng tích hợp các kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong việc giải quyết vấn đề. Những thử thách thực hành còn đòi hỏi tư duy của một nhà đổi mới, biết hợp tác, quan sát; phải kiên trì, linh hoạt, có tư duy phản biện, đổi mới và nhận biết được nhu cầu của người khác; không sợ rủi ro và thất bại để hoàn thành công việc; đồng thời cũng là để thích ứng với các vấn đề đặt ra trong thực tế cuộc sống từ chính những trải nghiệm thực tế của các em.
Đó chính là điểm khác biệt về chất giữa hai nền giáo dục Hoa Kỳ và Việt Nam: Một nền giáo dục phát huy năng lực của học sinh (kể cả trong giáo dục thể chất và giáo dục nghệ thuật), phát huy cá tính sáng tạo, hình thành năng lực STEM để có thể thích ứng với nền kinh tế mới trong một thế giới đầy biến động và một nền giáo dục hàn lâm, lý thuyết suông, nặng về ghi nhớ; học sinh phải nghe giảng để nhận biết, thông hiểu thông tin vận dụng làm bài tập càng nhiều càng tốt (phát triển tối đa tư duy bậc thấp) để vượt qua các kỳ thi từ cấp tiểu học cho đến đại học. Nói một cách khó nghe một chút tức là học để lấy điểm số, học để đi thi.
Nhà giáo dục Ý nổi tiếng Maria Montessori từng viết: “ Không thể dạy trẻ hình thành tính cách. Việc hình thành tính cách bắt nguồn từ trải nghiệm chứ không phải bằng việc giảng giải” (Character formation cannot be taught. It comes from experience and not from explanation). Thời gian khá dài đã chứng tỏ giáo dục của chúng ta còn nhiều bất cập nên bắt đầu từ năm học này chúng ta phải thực hiện cải cách giáo dục để có thể tiệm cận với nền giáo dục tiên tiến của thế giới. Việc nghiên cứu học tập giáo dục STEM của Hoa Kỳ là điều rất cần thiết.
Quay trở lại vấn đề, cuốn sách giáo khoa STEM tôi vừa giới thiệu với mọi người chỉ là một cuốn trong hàng trăm cuốn sách giáo khoa STEM mà các nhà trường tiểu học ở các bang Hoa Kỳ có thể lựa chọn đưa vào giảng dạy ở lớp 3. Như tôi đã viết ở bài viết trước, Hoa Kỳ không có một chương trình thống nhất, cũng như sách giáo khoa chung cho toàn liên bang. Mỗi bang, mỗi vùng, mỗi thành phố, thậm chí mỗi nhà trường có quyền lựa chọn chương trình và sách giáo khoa riêng cho mình. Giáo dục STEM cũng như vậy. Thậm chí người ta chấp nhận lớp học không có sách giáo khoa. Lớp học do chính các giáo viên đứng lớp tự lên kế hoạch, tham khảo từ nhiều nguồn dạy học và sáng tạo nên một chương trình dạy- hoc phù hợp với đặc điểm của lớp mình. Do vậy học sinh ở Mỹ ít sử dụng sách giáo khoa trong các lớp học STEM.