Tích hợp khoa học trong lớp học tiểu học sẽ mang lại lợi ích sau này

Từ dạo chơi tự nhiên đến “quan sát hiện tượng”

Bạn có nhớ lần đầu tiên bạn nhặt một chiếc lá? Có thể bạn mới hai hoặc ba tuổi và đang khám phá thế giới bên ngoài. Có lẽ bạn đã nhận thấy hình dạng độc đáo của nó, và nếu nó khô nứt hay ướt. Có thể một người lớn đã giúp bạn tạo ra một cây bút chì cọ xát vào các đường gân của nó và bạn biết được đó là cách lá cây lấy chất dinh dưỡng—giống như con người.

Xin chúc mừng—bạn đã làm khoa học!

“Quan sát hiện tượng” là cách mà hầu hết chúng ta được giới thiệu học khoa học, tiếp theo là đặt câu hỏi, điều tra hoặc thử nghiệm ý tưởng và học cách giải thích suy nghĩ của một người. Nhưng trong các lớp học tiểu học trên khắp tiểu bang, học sinh chỉ nhận được trung bình 1.5 giờ giáo dục khoa học, trong số 30 giờ học trên lớp mỗi tuần. Kết quả là học sinh không được chuẩn bị cho môn khoa học ở các lớp cao hơn.

Tana Peterman là cán bộ phụ trách chương trình giáo dục từ mẫu giáo đến lớp 12 tại Washington STEM, tổ chức lãnh đạo Liên minh Lãnh đạo và Hỗ trợ Cải cách Giáo dục Khoa học (LASER)*. LASER và OSPI đều tổ chức hội thảo trên web trực tuyến để giúp giáo viên tiểu học và lãnh đạo trường học tạo ra các trường hợp cho nội dung khoa học lớn hơn trong lớp học k-5. LASER cũng cung cấp các tài nguyên và chiến lược trực tuyến miễn phí để tích hợp khoa học vào lịch trình lớp học đã sẵn sàng.

Hội thảo trên web gần đây của họ, “Khoa học tiểu học cần sự trở lại”, nhằm mục đích làm điều đó: bằng cách nêu bật các ví dụ từ các khu học chánh trên khắp tiểu bang nơi giáo viên tiểu học xuất sắc trong việc tích hợp các khái niệm khoa học vào các bài học toán và đọc.

Tana Peterman cho biết, “Với khoa học cơ bản, chúng tôi tiếp tục đưa băng hỗ trợ vào một hệ thống cần phẫu thuật tim hở. Chúng ta nói về việc giáo dục toàn diện đứa trẻ, nhưng chúng ta cứ yêu cầu chúng học trong các hầm chứa.”

Nền tảng khoa học sơ khai

Về cốt lõi, khoa học đang quan sát và hiểu thế giới xung quanh chúng ta—điều mà trẻ em được trang bị tốt để làm nhờ vào trí tò mò bẩm sinh của chúng.

Michelle Grove là điều phối viên khoa học cho Khu Dịch vụ Giáo dục (ESD) 101 ở Spokane và có 25 năm kinh nghiệm giảng dạy, bao gồm sinh học, hóa học và giải phẫu học. Cô cũng là giám đốc LASER cho khu vực Đông Bắc và đồng giám đốc toàn tiểu bang.

“Học khoa học ở các lớp tiểu học là nền tảng cho mọi thứ sau này. Không có nó, trẻ em mất hứng thú và sau đó không tham gia sâu. Ngay cả khi chúng được cung cấp những trải nghiệm khoa học chất lượng cao ở cấp trung học cơ sở và trung học phổ thông, nếu không có những kỹ năng nền tảng đó, chẳng hạn như tầm quan trọng của lý luận dựa trên bằng chứng, thì chúng sẽ phải vật lộn để thoát khỏi hệ thống k-12 của chúng ta với tư cách là những người trưởng thành có kiến ​​thức khoa học.” Cô ấy nhấn mạnh rằng điều này có nghĩa là hiểu rằng khoa học không chỉ hoạt động trong phòng thí nghiệm mà còn lập kế hoạch và thực hiện điều tra, giải quyết vấn đề, tạo mô hình, phân tích và giải thích dữ liệu, xây dựng giải thích và thiết kế giải pháp.

Lorianne Donovan-Hermann, điều phối viên khoa học của ESD 123 ở Đông Nam Washington và Giám đốc Liên minh LASER Đông Nam, cho biết, “Vào thời điểm trẻ em học trung học, về mặt giáo dục khoa học, có những người 'có' và 'không có' . Những đứa trẻ không có môn khoa học ở trường tiểu học hoặc trung học cơ sở có thể bị tụt lại phía sau hoặc trốn tránh các lớp khoa học, nghĩ rằng, 'Mình không giỏi về khoa học.' Và họ sẽ không bao giờ xem xét tham gia một khóa học cấp độ AP. Họ sẽ kết thúc trên một khóa học hoàn toàn khác nhau.

Mặc dù đúng là không phải đứa trẻ nào cũng muốn trở thành nhà khoa học khi lớn lên, nhưng mọi học sinh đều cần kiến ​​thức khoa học cơ bản để định hướng sức khỏe và môi trường, hiểu các lựa chọn của mình tại thùng phiếu và thậm chí là duy trì nhà cửa của mình. Donovan-Hermann cho biết, “Quyền sở hữu nhà cơ bản đòi hỏi nhiều lớp kiến ​​thức khoa học để bảo vệ khỏi nấm mốc độc hại từ đường ống bị rò rỉ hoặc hiểu được sự nguy hiểm của rò rỉ khí gas. Và trong chính cơ thể chúng ta, việc biết cách thức hoạt động của vi-rút—và tuân theo các nghiên cứu khoa học mới nhất về cách điều trị vi-rút—có thể giúp chúng ta giữ an toàn cho gia đình mình.”

Vượt qua giới hạn thời gian

Ngay cả trước khi đại dịch dẫn đến điểm kiểm tra thấp hơn đối với học sinh trên khắp đất nước, các giáo viên tiểu học đã phải vật lộn để sắp xếp giáo dục khoa học vào một lịch trình đã dày đặc. Lý do chính cho điều này là hầu hết các lớp học tiểu học tập trung vào toán và đọc, còn môn khoa học không được đánh giá cho đến lớp năm ở Washington. Ngoài ra, vì hầu hết các giáo viên tiểu học cũng không được chứng thực về khoa học, nên đối với một số người, việc dạy môn này có thể cảm thấy ngoài tầm với. Tuy nhiên, có một cách tiếp cận đầy hứa hẹn: tích hợp các khái niệm khoa học vào các bài học đọc, viết và toán.

Michelle Grove cho biết có một quan niệm sai lầm rằng dạy toán và đọc tách biệt nhau. “Trong thực tế, các chủ đề khoa học có thể được tích hợp vào các bài tập toán hoặc đọc/viết—đây được gọi là bài viết dựa trên hiện tượng.”

Grove cho biết cô đã làm việc với các giáo viên sử dụng các bài học giải phẫu thực vật để đọc và viết dựa trên hiện tượng từ Tài nguyên Giáo dục Mở (OER), một tài nguyên miễn phí cho giáo viên. “Sự hiểu biết của học sinh bắt đầu từ việc tạo ra những hình vẽ đơn giản vào đầu năm học, đến việc thể hiện những lời giải thích không kẽ hở về các quy trình khoa học.”

Một ví dụ khác về tích hợp khoa học là các giáo viên lớp XNUMX và lớp XNUMX ở khu vực Olympia đã lên kế hoạch cho học sinh lớp XNUMX đến thăm lớp trẻ để chia sẻ kiến ​​thức về khoa học. Nhiều năm sau, giáo viên khoa học lớp năm, TJ Thornton, nhớ lại điều này có ảnh hưởng đặc biệt như thế nào đối với một học sinh:

“Một trong những cậu bé trong lớp tôi hỏi, 'Khi nào chúng ta sẽ làm điều đó với học sinh lớp một'? Bây giờ, anh ấy không nhất thiết phải là học sinh giỏi nhất trong học tập, và mặc dù đó là hơn nửa đời trước, anh ấy đã nghĩ về nó và rất hào hứng chia sẻ khoa học với học sinh lớp một.”

Sự phát triển của khoa học: từ “tuyệt đối” đến tích hợp những khám phá mới

Đối với nhiều người, đại dịch Covid-19 đã cho thấy tầm quan trọng của việc hiểu các quy trình khoa học cơ bản. Donovan-Hermann, điều phối viên khoa học ở Pasco, cho biết những tiến bộ công nghệ đã có tác động lớn đến sự hiểu biết khoa học.

“Khoa học đã thay đổi rất nhiều kể từ khi tôi còn học trung học. Trước đây, chúng tôi đã học về 'những điều tuyệt đối', nhưng bây giờ, có thể thay đổi suy nghĩ của mình khi khoa học thay đổi—đó là điều cốt yếu.”

Ngoài ra, việc hiểu lý luận dựa trên bằng chứng—dù là trong khoa học hay khoa học chính trị—là điều cốt yếu đối với những học sinh sắp tốt nghiệp là những Người Học Toàn Văn.

Michelle Grove nhớ lại: “Lớp học của con gái tôi học lớp bảy tập trung vào tầm quan trọng của tư duy dựa trên bằng chứng như một chủ đề kéo dài cả năm. Vì vậy, khi cô ấy quan sát thấy các nhà bình luận chính trị trên TV tranh luận mà không có bằng chứng, cô ấy đã rất buồn và nói. 'Họ không được phép làm điều đó!'”

Yêu cầu khoa học hơn

Grove cho biết một cách mà phụ huynh có thể hỗ trợ giáo dục khoa học là tham dự buổi khai mạc của trường họ và hỏi, “Bạn đang làm gì với môn Đọc, Toán và Khoa học?” Cô cho biết điều giúp khoa học tiểu học phát triển mạnh là mối quan hệ của 1) các nhà quản lý ủng hộ khoa học; 2) giáo viên có kỹ năng và sự tự tin, và 3) tài trợ từ một hệ thống ưu tiên nó.

Có sự hỗ trợ từ hội đồng trường học địa phương có thể giúp ưu tiên tích hợp khoa học trong lớp học. Scott Killough là điều phối viên khoa học khu vực cho ESD 113 và là thành viên của Hội đồng trường quận Tumwater. Anh nhớ lại cuộc trò chuyện giữa hội đồng nhà trường với cựu tổng giám đốc vào cuối đại dịch Covid-19. Hội đồng đã xác định rằng để có sự thay đổi lâu dài, Học tập Cảm xúc Xã hội (SEL) nên được đưa vào ngân sách hàng năm. “Bây giờ nó là một mục hàng trong ngân sách của chúng tôi, bất kể những thay đổi về nhân sự. SEL ở đây để ở lại. Ông cho biết một cách tiếp cận tương tự có thể giúp tích hợp Khoa học Tiểu học.

Tương tự như vậy, Kimberly Astle từ Văn phòng Tổng Giám đốc Công huấn (OSPI) đã khuyến khích các giáo viên trong hội thảo trực tuyến vào tháng Hai nghĩ về cách khoa học có thể trở thành điểm tựa để hỗ trợ việc học Anh ngữ. “Tôi thấy chuyển động về phía trước bằng cách xem khoa học là một phần của hệ thống học tập như thế nào.”

Vấn đề KỲ LẠ của khoa học

Việc lồng ghép khoa học vào các lớp học tiểu học cũng có thể có tác động tích cực đến việc thúc đẩy bình đẳng chủng tộc—nếu các bài học khuyến khích học sinh đưa những kiến ​​thức và giá trị văn hóa của các em vào nghiên cứu khoa học. Trong những thập kỷ gần đây, các nhà giáo dục và nhà hoạt động đã chú ý đến vấn đề “KỲ LẠ” của giáo dục khoa học, nghĩa là nó lấy khoa học từ các xã hội phương Tây, có giáo dục, công nghiệp hóa, giàu có và dân chủ (KỲ LẠ) làm trung tâm. Khoa học trong bối cảnh này thường bị bỏ qua đóng góp của phụ nữ và người da màu, hoặc thậm chí tuyên bố hoặc gán sai những khám phá của họ cho các đồng nghiệp nam da trắng. Điều này có thể khiến sinh viên nghĩ rằng chỉ một số loại người nhất định mới “làm khoa học”.

Khi Donovan-Hermann dạy lớp 3 ở khu vực Tri-Cities, cô đã tham dự một chương trình hợp tác giữa giáo viên và nhà khoa học (TSP) kéo dài một tuần với một nhà địa chất tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương. Mục đích là để nâng cao kiến ​​thức của giáo viên và mang lại những gì cô đã học được cho học sinh của mình.

“Tôi mang về những bức ảnh chụp tôi đang làm việc trên cánh đồng với nhà khoa học để khoe với cả lớp. Một cô bé, đến từ một cộng đồng nông thôn, đã xem bức ảnh trên điện thoại của tôi rồi quay lại nhìn tôi và nói: 'Ồ, bức ảnh chụp nhầm. Đâu là bức ảnh của nhà khoa học?' Tôi nhìn xuống và nói, 'Đó là cô ấy - đó là Tiến sĩ Frannie Smith.' Cô bé này không biết phụ nữ có thể là nhà khoa học.”

Điều đó đã thôi thúc Donovan-Hermann mời nhà khoa học, “Dr. Frannie” để nói chuyện với lớp học của cô ấy. Vì vậy, bắt đầu một mối quan hệ hợp tác mà cô ấy tin rằng đã ảnh hưởng đến nhiều học sinh của mình. “Nhiều năm sau, tôi tình cờ gặp cô bé; bây giờ cô ấy khoảng 20 tuổi và đang làm việc để tiết kiệm tiền học đại học. Tôi nhớ sự phấn khích của cô ấy khi cô ấy nói về việc gặp bác sĩ Frannie.”

Blog Công cụ giảng dạy STEM cung cấp hướng dẫn về cách thảo luận cuộc đua trong bối cảnh giáo dục khoa học, “Chủng tộc và phân biệt chủng tộc hiện diện trong các lớp học khoa học. Học sinh, dù còn trẻ đến đâu, đều nhận thức được chủng tộc và phản ánh những thành kiến ​​của xã hội. Họ để ý xem ai đang ở trong phòng — theo cả nghĩa đen (bạn và các sinh viên khác) và nghĩa bóng (ai làm khoa học? Nhà khoa học trông như thế nào?).”

Washington STEM đang ủng hộ việc tích hợp khoa học trong các lớp học tiểu học để tất cả học sinh ở Washington có thể trả lời câu hỏi, “Ai làm khoa học?” với một từ:

"Tôi."

*được tổ chức bởi Lãnh đạo và Hỗ trợ Cải cách Giáo dục Khoa học (LASER) là một tổ chức toàn tiểu bang, do Washington STEM đứng đầu, hợp tác với OSPI, Khu Dịch vụ Giáo dục (ESD) và Viện Sinh học Hệ thống. (Học ​​nhiều hơn về LASER ra đời như thế nào.) Họ cùng nhau cung cấp các hội thảo trên web, các nguồn trực tuyến tập trung vào việc nâng cao tính công bằng trong giáo dục khoa học từ mẫu giáo đến lớp 12.