Tôi thường khuyên sinh viên của tôi: “Nếu các em muốn có tương lai tốt hơn, học Khoa học, Công nghệ, Kĩ nghệ và Toán học (STEM).” Để thành công trong STEM, sinh viên cần có nền tảng mạnh về khoa học và toán học TRƯỚC KHI vào đại học nhưng nếu họ sợ các lĩnh vực này, họ sẽ KHÔNG chọn STEM. Làm sao bạn làm cho họ thích toán và khoa học?
Theo nhiều nghiên cứu, phần lớn sinh viên mất quan tâm tới toán học ở giữa trường tiểu học và trung học; và họ mất quan tâm tới khoa học trong hai năm cuối ở trung học. Các nhà khoa học nghiên cứu thấy rằng việc dạy kiểu “ghi nhớ công thức” là KHÔNG phù hợp cho toán học vì toán là về tư duy VÀ áp dụng, KHÔNG ghi nhớ. Họ kết luận rằng chừng nào chúng ta chưa thay đổi cách chúng ta dạy toán ở trường tiểu học, chúng ta sẽ có nhiều học sinh KHÔNG thích toán ở trường trung học. Phương pháp tốt hơn để dạy toán là chỉ cho họ cách nó được dùng trong cuộc sống hàng ngày của họ. Nhiều học sinh không hiểu rằng các công cụ họ dùng như máy tính, phần mềm, robots, thiết bị điện tử, v.v. tất cả đều tới từ toán học. Khi học sinh hiểu kết nối này, họ đánh giá cao cách toán học có thể được dùng trong nhiều thứ.
Vài năm trước, khi tới thăm Phần Lan, tôi đã thấy rằng họ dạy toán học ở trường tiểu học bằng việc dùng các câu đố và trò chơi trên bảng thay vì các công thức. Trong lớp toán, học sinh được dạy cách chơi cờ và nghĩ về các nước tiếp. Cô giáo cho xem trò chơi cờ và hỏi học sinh về nước đi của họ rồi thách thức học sinh nghĩ về ba nước tiếp mà đối phương sẽ đi. Cô nói: “Nếu các con đi con tốt vào vị trí này, các con nghĩ đối phương sẽ làm gì? Nếu họ đi nước này thì các con sẽ làm gì?” Cả lớp háo hức nghĩ tới nước tiếp, và nhiều đứa trẻ giơ tay để được gọi cho câu trả lời. Cô giáo giải thích cho tôi: “Phương pháp dạy truyền thống bằng ghi nhớ công thức và thủ tục giải bài toán là lỗi thời rồi. Trẻ con có vấn đề với toán học thường gặp khó khăn ghi nhớ các công thức; chúng không biết cách thực hiện từng bước phép toán số học. Khi chúng bỏ lỡ một bước, chúng không thể tiếp tục được cho nên chúng mất tự tin và sợ toán. Một số khái niệm toán học như số nguyên, biến, số dương và âm, không có nghĩa gì cho trẻ nhỏ. Ngày nay chúng tôi dạy toán học bằng việc thách thức chúng giải quyết vấn đề bằng việc chơi trò chơi, áp dụng trò chơi ở các mức khác nhau dựa trên điều học sinh đã làm chủ được. Khi chúng phát triển các kĩ năng toán học từ dễ tới khó, chúng cảm thấy rằng chúng hoàn thành được cái gì đó, và cuối cùng thích toán.”
Một giáo viên khác nói với tôi: “Trẻ con tới trường tiểu học với khả năng khác nhau vì não của chúng vẫn đang phát triển. Một số em học nhanh nhưng một số em lại chậm, và chúng ta cần thời gian để cho chúng phát triển tư duy của chúng vì toán học là cái gì đó chúng ta không thể đẩy nhanh được. Dạy toán giống như trèo lên thang; chúng ta phải leo dần từng bước bằng không chúng ta sẽ ngã. Phương pháp truyền thống hội tụ vào ghi nhớ các công thức không tính tới việc phát triển não ở tuổi trẻ. Nó không cho phép có thời gian để học sinh nghĩ, áp dụng, và thực hành để thu được việc làm chủ toán học. Khi trẻ em tụt lại sau, chúng mất tự tin và lớp thường bị chia thành “học sinh thông minh” người có thể làm toán tốt và “học sinh kém” người không làm được toán và đó là lí do tại sao nhiều học sinh trẻ vào trung học nhưng ghét toán. Trong phương pháp dạy của chúng tôi, chúng tôi cho phép học sinh tiểu học có thời gian học, chúng tôi không so sánh chúng với người khác nhưng để bản thân chúng giải quyết vấn đề từng bước, cho tới khi chúng tăng trưởng tự tin trong toán học. Hơn bất kì cái gì, trẻ con cần khuyến khích chứ không phải là trừng phạt. Việc học toán là về xây dựng tự tin trong khả năng học của chúng. Khi trẻ em trải nghiệm thành công, não của chúng bắt đầu phát triển hiệu quả hơn, và chúng càng thích điều phải làm thì tư duy của chúng càng bắt đầu hình thành một cách logic, và đó là cách mới để dạy toán.”
Với học sinh tiểu học, Carnegie Mellon đã phát triển nhiều “trại Robot” vào mùa hè để đào tạo giáo viên dạy học sinh trẻ về robotics. Học cách lập trình cho các robot này, trẻ em phải nghĩ một cách logic, thực hiện tính toán, và phát triển kĩ thuật giải quyết vấn đề trong viết mã của chúng. Khi chúng háo hức về việc làm cho robot thực hiện những nhiệm vụ nào đó, chúng không nghĩ về toán học. Não của chúng tự nhiên hướng dẫn chúng dần từng bước theo cách chúng nghĩ về cách mã của chúng làm việc và chỉ trong vài tuần, phần lớn học sinh trẻ có thể viết mã rất giỏi.
—English version—
Teaching STEM part 2
I often advise my students: “If you want to have a better future, study Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM).” To succeed in STEM, students need to have a strong foundation of science and math BEFORE go to college but if they are afraid these fields, they will NOT choose STEM. How do you make them like mathematics and science?
According to several researches, most students lose interest in math between elementary school and high school; and they lose interest in science in the last two years in high school. Research scientists found that the teaching of “memorization of formulas” is NOT suitable for math because math is about thinking AND applying, NOT memorization. They concluded that unless we change the way we teach math in elementary school, we will have a lot of students who do NOT like math in high school. The better method to teach math is to show them how it is used in their daily lives. Many students do not understand that the tools they use such as a computer, software, robots, electronic devices, etc. all come from mathematics. When students understand this connection, they appreciate how mathematics can be used in many things.
A few years ago, when visited Finland, I saw that they teach math in elementary school by using puzzles and board games instead of formulas. In math class, students were taught how to play chess and think about their next move. The teacher showed a chess game and asked the student about their move then challenge students to think of the next three moves that the opponents will do. She said: “If you move the pawn to this position, what do you think your opponent will do? If they do this then what would you do?” The whole class is excited to think of the next move, and many young children raised their hand to be called to give the answer? The teacher explained to me: “The traditional method of teaching math by memorizing formulas and procedure to solve the problem is obsolete. Children who have a problem with math often have difficulty remembering formulas; they do not know how to perform arithmetic step by step. When they miss a step, they cannot continue then they lose confidence and afraid of math. Some math concepts like integers, variables, positive and negative numbers do not mean anything to young children. Today we teach math by challenge them to solve the problem by playing games, applying them at different levels based on what students have mastered. When they develop math skills from easy to difficult, they feel that they accomplish something, and eventually like math.”
Another teacher told me: “Children go to elementary school with different ability because their brain is still developing. Some are quick to learn but some are slow, and you need time for them to develop their thinking because math is something you cannot rush. Teaching math is like climbing a ladder; you must do it step by step else you will fall. The traditional method focuses on memorize formulas does not take into consideration of brain development at that young age. It does not allow time for the students to think, to apply, and to practice to gain the mastery in math. When children fell behind, they lose confidence and the class is often divided into “Smart students” who can do math well and “Bad students” who fail in math and that is why many young students go to high school but hate math. In our teaching method, we allow elementary students time to learn, we do not compare them with others but let them solve problems step by themselves, step until they grow more confident in math. More than anything, children need encouragement, not punishment. Learning math is about building confidence in their ability to learn. As the children experience success, their brains begin to develop more efficiently, and the more they like what to do their thinking begin to take shape logically, and that is the new way to teach math.”
For elementary students, Carnegie Mellon has developed several “Robots camp” in the summer to train teachers to teach young students about robotics. To learn how to program these robots, young children have to think logically, perform the calculation, and develop basic problem-solving techniques in their codes. When they are excited about making the robots perform certain tasks, they do not think about math. Their brain naturally guides them step by step in the way they think how their code work and in just a few weeks, most young students can code very well.