Sáng tạo lại giáo dục khoa học

  • UEE|
  • ASP|
  • JMS|
02 Sep 2013

Ở phương Tây, hiện tượng suy thoái các tiêu chuẩn về giáo dục khoa học đang đe doạ sự thịnh vượng xã hội tương lai. Từ giữa thế kỷ 19, phương Tây đã phụ thuộc lớn vào các sáng kiến và phát minh khoa học, chính những phát minh và ứng dụng khoa học tạo ra ảnh hưởng và phát triển cho xã hội phương Tây. Nhưng phương tây đang đứng trước sự cạnh tranh khốc liệc với cá nước đang nổi lên ở châu A, nơi mà việc giáo dục toán học và khoa học đang nở rộ.

Nói chung, sự cạnh tranh trong khoa học và công nghệ là một điều tốt lành - xã hội càng phát triển, xã hội đó đích thực là một người tiêu dùng thông thái hơn. Và sự hợp tác trao đổi con người đã tạo ra lợi nhuận cho xã hội, cùng các tiêu chuẩn sống cao hơn. Nhưng cần thừa nhận rằng, tình trạng đang đi xuống của các tiêu chuẩn giáo dục khoa học thì cuối cùng sẽ phương hại đến tăng trưởng kinh tế.

Phương Tây, đặc biệt là nước Mỹ, đã trải qua những giây phút thừa nhận như vậy trước đây, khi Liên Xô phóng thành công Sputnik vào năm 1957. Cái gọi là cú sốc Sputnik đã thuyết phục được nước Mỹ và phương Tây về nhận thức và thực tiễn được nhu cầu cần phải thay đổi căn bản giáo dục khoa học, đặc biệt là việc tuyển dụng, đào tạo, và giữa chân được các thầy giáo.

Một cải cách có tính bức thiết hiện nay liê quan đến giáo dục khoa học phổ thông. Toán học, cơ sở cho mọi khoa học, phụ thuộc vào ngôn ngữ ngắn gọn và tổ chức logic. Vật lý, vốn là một môn phụ thuộc vào toán, cung cấp kiến thức về cấu trúc của nguyên tử, và việc sử dụng toán học trong vật lý đã lan truyền sang cả hoá học và sinh học. Về cơ bản tất cả các hiện tượng trong hoá học đều được giải thích qua nguyên tử lượng tử, trong khi đó hoá học và vật lý lại làm cơ sở cho cho sinh học phân tử, vì phát minh ra cấu trúc DNA ở những năm 1950 trở thành trung tâm của sinh học hiện đại. Tất cả các khoa học khác, như địa chất, thiên văn, thần kinh học, hải dương học, và rất nhiều các môn khoa học khác đều phụ thuộc phần giao nhau của sinh học, hoá học và vật lý.

 Ấy vậy mà ngày nay, đa số các trường trung học lại coi sinh học như là môn nhập môn khoa học. Ở nước Mỹ, yêu cầu này kéo dài ba năm, và ngày nay hầu hết sinh viên Mỹ xếp khoa học theo thứ tự sau đây: sinh học, hoá học, và vật lý. Thứ tự này được đưa ra năm 1893. Tôi tin rằng điều này đã lạc hậu, và có tính rất nguy hiểm về mặt sư phạm, và bỏ qua những tiến bộ khoa học cơ bản của thế kỷ 20.

Học tập các môn khoa học nên bắt đầu bằng môn vật lý, chứ chẳng phải sinh học. Khi học vật lý, học sinh đồng thời học đại số, khiến chúng có ý niệm và cảm giác về sức mạnh của toán học. Hơn nữa, vật lý thường bắt đầu bằng các hiện tượng đòi hỏi những từ mới, ý niệm (đối lập với kiểu sinh học lớp 9): chuyển động, vận tốc, gia tốc, rơi tự do, ý niệm về gia tốc trọng trường, cùng một số khái niệm mới như khối lượng, momen, năng lượng, nhưng được định nghĩa một cách bớt khô cứng hơn.

Vật lý lớp 9, không như sinh học lớp 9, minh hoạ những phổ biến của các luật trong tự nhiên, sức mạnh của một phương trình trong việc mô tả rất nhiều các hiện tượng hoàn toàn có thể giảng dạy ở lứa tuổi này. Các giờ thực nghiệm lại sử dụng hiệu quả các thiết bị đơn giản: mặt phẳng nghiêng, ròng rọc, lò xo, con lắc đơn nhưng các quy luật chứa đựng trong các giờ thực nghiệm lại có ý nghĩa thực tiễn cao. Rơi tự do của một vật (quả táo chẳng hạn) có thể được liên hệ với quỹ đạo của mặt trăng quanh trái đất thậm chí là liên hệ được cả với cấu trúc của giải thiên hà nơi chứa chất hàng tỉ hệ mặt trời.

Thực tế, chúng ta có thể nghiên cứu, ở mức độ lớp học, các lực tương tự mà di chuyển nguyên tử và hành tinh. Giáo trình Vật lý cuối lớp 9 giới thiệu về nguyên tử, một hạt không thể nhìn bằng mắt thường nhưng có rất nhiều thí nghiệm chứng minh gián tiếp sự tồn tại của chúng. Ở đây, vật lý đưa ra các đơn vị khoảng cách, từ nguyên tử đến các thiên hà, các đơn vị thời gian, từ phần triệu giây đến thế kỷ, các đơn vị năng lượng từ vôn electron đến mega joules. Việc sắp thứ tự các độ lớn này cần có phép so sánh ẩn dụ và lặp lại, nhưng chúng là những khái niệm trọng yếu trong thế giới của chúng ta, đặc biệt là trong ngành vũ trụ học và sinh học tiến hoá.


Lên lớp 10, hoá học kế thừa vật lý lớp 9, đào sâu và làm phong phú sự hiểu biết của học sinh nhưng tuyệt nhiên không có kiến thức, nguyên lý căn bản nào thuộc về hoá học hay sinh học lại cần cho vật lý lớp 9. Thao vào đos, các ứng dụng định lượng của vật lý vào trong hoá học và sinh học làm gia tăng hứng thú cho học sinh và nhấn mạnh đến các liên hệ giữa các phân môn. Hoá học chủ yếu là sự nghiên cứu các phân tử, và khi chúng phức tạp hơn, sẽ có một sự chuyển đổi ngầm sang khoa học sự sống và sinh học.

Ở tất cả các giai đoạn của chương trình giáo dục, các câu hỏi căn bản cần được đặt ra. Tại sao nó xảy ra? Làm thế nào chúng ta biết được? Các quy luật phổ quát là gi? Không phải là một nhà vật lý, nhưng chính Julius Meyer, nhà sinh học, lại là người đầu tiên đề xuất định luật bảo toàn năng lượng từ việc nghiên cứu các quá trình năng lượng sinh học. Nhà hoá học Dalton là người đầu tiên đưa ra phép chứng minh rằng tồn tại các nguyên tử và kỹ sư Sadi Carnot lại là người đầu tiên chứng minh được Định luật thứ hai của Nhiệt động học.

Chuỗi trình tự học Vật lý - Hoá học - Sinh học (P-C-B) cũng dẫn đến yêu cầu quan trọng về việc phát triển nghề nghiệp cho giáo viên. Thầy cô giáo (gồm cả thầy cô giáo giảng dạy môn toán) cần phải được gặp gỡ thường xuyên, để thảo luận các hướng phát triển các khoá học, tính liên kết giữa các môn học, và việc bổ sung liên tục các câu chuyện, sự kiện để minh hoạ và làm phong phú cho môn học. Giáo viên phải có thời giờ để nói chuyện với nhau.

Tôi biết có hơn một ngàn trường trung học thực hiện chuỗi trình tự P-C-B. Có một niềm vui chung tuyệt đối khi học sinh bắt đầu hiểu được cả bức tranh. Các môn khoa học tự chọn buộc phải chuyển hướng theo số đông. Vì trình tự này dành cho tất cả học sinh, những gì sẽ được lưu giữ cho tương lai chính là các câu chuyện, và quan trọng nhất, là một cách tư duy khoa học. Chẳng có nghề nào, nghiệp nào, hay hoạt động xã hội nào mà không được hưởng lợi từ cách giáo dục như vậy.

Nhưng để phục hưng lại sức sống cho các môn khoa học giảng dạy trong nhà trường, chú ta cần nhìn vào toàn hệ thống giáo dục: giáo viên từ bậc mần non đến bậc trung học, tiêu chuẩn quốc gia, các đánh giá giáo dục, tài liệu học tập, giảng dạy, công nghệ giáo dục, và các tiến bộ trong khoa học nhận thức, tâm lý sư phạm, sinh học phát triển, và dinh dưỡng.  Và những người đứng đầu cho các nỗ lực mang tính cách mạng này phải là những nhà kinh doanh có tầm nhìn tốt, có lợi nhuận từ giáo dục và tư duy logic.




Bài do tác giả Phạm Văn Thuận dịch (ngày 2/9/2013) từ bài gốc đăng trên syndicate.org
Read more at http://www.project-syndicate.org/commentary/transforming-science-education#7EVHM5oE35d6UY83.99