Khoa học là một thứ gì đấy cực kì cool ngầu trong mắt trẻ con. Hình ảnh các nhà khoa học mặc áo blouse trắng muốt quan sát kính hiển vi và những thí nghiệm đầy màu sắc, nổ đùng đùng trở thành một mỏ neo to lớn, cứ nhắc đến khoa học là tụi nhỏ nhớ ngay đến. Nhưng nếu bọn trẻ nghiêm túc muốn tìm hiểu thêm và người lớn cũng nghiêm túc trước sự tò mò này, thì cả hai phải cau mày đăm chiêu ngồi xuống trò chuyện về cái siêu to khổng lồ gì đây?
Gần đây, có nhiều hình thức giảng dạy khoa học dành cho trẻ con nhắm tới mục tiêu là khơi gợi niềm yêu thích của chúng đối với những hiện tượng khoa học. Các giáo viên ưa chuộng việc đưa các hoạt động thực hành (hay minds-on) vào bài dạy. Khi trông thấy hiện tượng, các bạn nhỏ hò reo phấn khích như thể mở được một cái thẻ pokemon huyền thoại trong bịch snack. Dần dần, khoa học trong tưởng tượng của chúng là niềm vui như vậy hình thành nên hứng thú học tập. Học mà cứ phun trào với nhớp nháp, lầy lội vậy thì ai chả thích. Tuy nhiên, khoa học còn nhiều hơn thế và người lớn làm thế nào để dạy trẻ con những điều khô khan hơn hơn và không hề phát nổ?
Trong Singapore Science Center mình đi hồi tháng 6 có một triển lãm mang tên Scientist for a day . Trong đó, họ dành nhiều không gian cho tụi nhỏ “chơi” với những khái niệm khó nhằn trong khoa học.
Quy trình nghiên cứu khoa học
Ngay khi bước vào triển lãm người tham quan đều phải bước theo quy trình nghiên cứu khoa học gồm các bước: Observe (Quan sát) -> Hypothesise (Đặt giả thuyết) -> Experiment (Làm thí nghiệm) -> Conclude (Kết luận). Những ý tưởng trong triễn lãm đều được trưng bày theo quy trình này và đòi hỏi người tham quan phải có tương tác hay “chơi” với chúng để hiểu thông điệp đằng sau đó.
Khoa học tiến bộ – Paradigm Shift và Tính có thể sai – Falsifiability
Là một giáo viên dạy khoa học, xấu hổ thay, mình chỉ vừa mới có nhận thức về khái niệm này khi đi học trường hè khoa học Vietnam Summer Science School 2018 khi tham gia bàn luận về định nghĩa khoa học và khoa học.
Vạn vật rơi xuống mặt đất vì muốn trở về với Đất Mẹ, mặt trời quay quanh Trái đất, Trái đất là một mặt phẳng nằm ngang, định luật Newton chi phối toàn bộ vật chất, … từng là những niềm tin của con người nhằm giải thích các hiện tượng thiên nhiên nhưng rồi cũng bị phủ nhận.
Theo mình, khoa học là một tôn giáo với niềm tin bất di bất dịch vào bằng chứng. Ai cũng từng nghĩ những điều ở trên là chân lý, cho đến khi có một giả thuyết khác nổi lên kèm theo những bằng chứng có thể xác thực. Vì vậy, chỉ cần chứng minh được kiến thức cũ sai hay kiến thức mới đúng đắn hơn thì một loạt các giá trị mới có thể phủ nhận giá trị cũ. Karl Popper cho rằng một lý thuyết khoa học “xịn” phải mang tính “có thể chứng minh, có thể sai”. Ngoài ra, theo Thomas Kuhn, để khoa học phát triển thì cần có những thay đổi lớn về mặt nhận thức, có khi còn vượt ra khỏi biên giới của lĩnh vực mà nó thuộc về. Đấy đủ phức tạp chưa? Để minh họa cho hai ý tưởng này thì họ trưng bày thí nghiệm sau.
Thí nghiệm 1
Có hai quả bong bay chứa không khí (độ to như nhau) đặt lên hai đầu của một cái cân thăng bằng, chỉ di chuyển lên và xuống. Chuyện gì sẽ xảy ra nếu ta đâm xì một quả (khéo léo để bóng chỉ xì chứ không mất đi miếng cao su nào)?
–> Kết quả: Cán cân nghiêng về phía quả bóng còn nguyên.
–> Kết luận 1: Bóng chứa không khí nặng hơn quả bóng không chứa không khí.
–> Kết luận 2: Không khí có khối lượng.
Thí nghiệm 2
Thực hiện tương tự với hai quả bóng bay giờ chứa khí Heli. Chuyện gì sẽ xảy ra? Nếu chỉ dùng những kiến thức đã biết ở thí nghiệm 1 thì sẽ khó giải thích kết quả của thí nghiệm 2. Còn bạn nghĩ sao? Hãy đưa ra dự đoán của mình ở dưới nhé.
Kiểm soát biến
Một thí nghiệm xịn sẽ giữ cố định tất cả các biến, chỉ trừ một biến đang được kiểm tra. Ngoài ra, còn có một trường hợp “control” hay kiểm soát, giữ cố định tất cả các yếu tố. Sau đó, nó sẽ được lấy để so sánh với các trường hợp có biến thay đổi khác. Họ minh họa cho khái niệm này bằng thí nghiệm dưới đây.
Hành vi của một con hamster
Câu hỏi: Động vật có đặc biệt ưa thích một loại nước uống nào đó nhất định không?
Một con hamster được thả vào đây ngoài ăn và vui chơi giải trí ra thì có 04 lựa chọn để uống nước từ 04 chai đựng nước khác nhau, được ký hiệu phân biệt bằng màu sắc nắp chai. Người ta đặt ra một số câu hỏi để người tham quan trả lời:
- Liệu mực nước khác nhau ở mỗi chai nước có cho mình biết con hamster thích uống nước ở chai nào nhiều hơn không hay còn cách giải thích nào khác cho sự khác nhau về mực nước này?
- Một số biến liên quan đến hiện tượng hamster thích uống nước ở một chai cụ thể có thể là: mùi, vị, màu sắc và độ nhớt của nước. Mỗi biến ứng với một giả thuyết. Cần xây dựng thí nghiệm như thế nào để trả lời cho từng giả thuyết?
What is “Exactly”? – Độ chính xác – Sai số phép đo
Người ta để một cái đồng hồ kèm vạch chia độ thật lớn có kèm theo kim nhọn gắn với một núm xoay. Tùy vị trí đặt mắt quan sát mà ta thấy được những số chỉ khác nhau. Người quan sát nhân dịp này cũng sẽ được hướng dẫn cách đọc đồng hồ đo như bên dưới.
Occam’s Razor – Lưỡi dao Occam
Lưỡi dao Occam là một khái niệm nổi tiếng có thể được diễn giải bằng nhiều câu nói như:
“Everything should be made as simple as possible, but not simpler.” – A. Einstein
“If you eliminate the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth.” A.C. Doyle
hay khi đứng trước những lời giải thích cho cùng một vấn đề hay hiện tượng, thì cái có thể bao hàm được mọi khía cạnh của vấn đề đó và dựa trên ít sự giả định nhất thì thường là lời giải thích đúng đắn nhất. Một giả thuyết “xịn” là một giả thuyết có thể dễ dàng được chứng minh tính đúng đắn hoặc sai lè của nó.
Màn hình cảm ứng kế bên đưa ra một loạt câu hỏi trắc nghiệm theo từng chủ đề để người tham quan sử dụng lưỡi dao Occam để trả lời.
Học sinh thấy thế nào?
Phần minh họa và ví dụ của triển lãm Scientist for a day rất trực quan và thú vị. Qua đây mình thấy được kể cả những khái niệm trừu tượng vẫn có cách truyền đạt hiệu quả và vừa sức cho lứa tuổi nhỏ. Những học sinh của mình trong chuyến đi vừa rồi (khoảng từ 10 tuổi trở lên) nếu có khả năng đọc hiểu tiếng Anh tốt thì có thể trình bày lại một phần những khái niệm này sau khi chơi ở triển lãm nhưng chắc chỉ khi thực tập nghiên cứu một đề tài nho nhỏ thì các em mới thực sự hiểu về chúng.
Khoa học “thật” thì phức tạp hơn nhưng cũng thú vị hơn nhiều mà, vì theo mình thì …
Cảm ơn bạn đã đọc bài. Mời bạn chia sẻ ý kiến của mình ở bên dưới nhé,
Hải Nguyễn
The Too Blue Scientist 