Tư duy không gian là một trong những yếu tố dự báo mạnh nhất việc một người sẽ theo đuổi và thành công trong các ngành khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM). Các nghiên cứu theo dõi hàng trăm nghìn học sinh qua hàng chục năm cho thấy học sinh có điểm không gian cao thời phổ thông có khả năng học và làm việc trong STEM cao hơn hẳn, kể cả khi đã tính đến điểm toán và điểm ngôn ngữ. Vì trường học hiếm khi đo kỹ năng này, nhiều em có năng lực không gian nổi bật bị bỏ sót.
Bài này đi vào các nghiên cứu theo dõi dài hạn, những gì chúng thật sự cho thấy, và điều phụ huynh, giáo viên có thể làm.
Project Talent: 400.000 học sinh và hàng chục năm theo dõi
Năm 1960, Mỹ thực hiện Project Talent, đo năng lực của khoảng 400.000 học sinh trung học bằng một bộ bài thử lớn gồm toán, ngôn ngữ và kỹ năng không gian. Những học sinh này được theo dõi tiếp nhiều năm sau về học vấn và nghề nghiệp.
Năm 2009, Jonathan Wai, David Lubinski và Camilla Benbow phân tích lại dữ liệu này cùng các nghiên cứu khác, công bố trên Journal of Educational Psychology. Kết luận chính:
- Trong số những người sau này có bằng đại học, thạc sĩ, tiến sĩ ngành STEM, phần lớn từng có điểm không gian rất cao thời trung học.
- Kỹ năng không gian bổ sung thông tin riêng so với điểm toán và ngôn ngữ: hai học sinh cùng điểm toán, em nào giỏi không gian hơn có khả năng theo STEM cao hơn.
- Mô hình này ổn định qua hơn năm mươi năm dữ liệu từ nhiều nhóm học sinh.
Nghiên cứu học sinh năng khiếu toán
Nghiên cứu theo dõi trẻ có năng khiếu toán (Study of Mathematically Precocious Youth, SMPY), bắt đầu từ năm 1971 ở Mỹ, theo chân hàng nghìn học sinh được phát hiện năng khiếu từ khoảng 13 tuổi. Năm 2013, Harrison Kell, Lubinski và Benbow công bố kết quả theo dõi khoảng 30 năm: điểm không gian ở tuổi 13 dự báo thêm khả năng người đó có bằng sáng chế và công bố công trình khoa học, vượt trên những gì điểm toán và ngôn ngữ dự báo được.
| Năng lực ở tuổi 13 | Dự báo tốt cho điều gì về sau |
|---|---|
| Toán | Theo học và làm việc trong STEM nói chung |
| Ngôn ngữ | Theo các ngành nhân văn, luật, xuất bản, công trình viết lách |
| Không gian | Kỹ thuật, khoa học vật lý, bằng sáng chế, phát minh sáng tạo |
Những tài năng bị bỏ sót
Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh một điểm: các kỳ thi tuyển sinh và chương trình phát hiện năng khiếu phần lớn chỉ đo toán và ngôn ngữ. Một học sinh giỏi không gian nhưng điểm toán, văn bình thường có thể không bao giờ được chú ý. Wai và cộng sự ước tính, chỉ riêng ở Mỹ, có hàng triệu học sinh thuộc nhóm "tài năng không gian bị bỏ sót" như vậy.
Những em này thường:
- Thích tháo lắp, sửa chữa, chế tạo.
- Vẽ tốt, đặc biệt vẽ kỹ thuật, phối cảnh.
- Giỏi các môn thực hành, xưởng, thí nghiệm hơn các môn đọc viết.
- Có thể thấy chán trong lớp học nặng lý thuyết.
Ở Việt Nam, các hoạt động như câu lạc bộ khoa học kỹ thuật, cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật dành cho học sinh, lắp ráp robot, mô hình là những nơi các em có thể bộc lộ và phát triển năng lực này.
Vì sao không gian giúp STEM
- Hình dung cấu trúc: phân tử trong hoá học, lực trong vật lý, mạch điện, chi tiết máy đều là cấu trúc không gian.
- Đọc và vẽ sơ đồ: khoa học hiện đại giao tiếp bằng sơ đồ, đồ thị, bản vẽ, hình mô phỏng.
- Tư duy bằng mô hình trong đầu: nhiều nhà khoa học kể họ suy nghĩ bằng hình ảnh. Einstein viết rằng ông thường suy nghĩ bằng hình ảnh và cảm giác trước khi chuyển thành từ ngữ, công thức. Nhà hoá học August Kekulé kể về giấc mơ con rắn ngậm đuôi gợi ra cấu trúc vòng benzen (câu chuyện này có thể đã được tô vẽ, nhưng cho thấy vai trò của hình ảnh).
- Toán học: các nghiên cứu ở trẻ nhỏ cho thấy kỹ năng không gian liên quan tới hiểu trục số, phân số, hình học. Cơ chế cụ thể vẫn đang được nghiên cứu.
Có thể làm gì
Với phụ huynh
- Cho con chơi xếp khối, lắp ráp, ghép hình từ nhỏ, không phân biệt trai gái.
- Khuyến khích vẽ, làm mô hình, sửa chữa đồ đạc cùng bố mẹ.
- Khi con có điểm văn, toán bình thường nhưng rất khéo lắp ráp, đừng vội nghĩ con "học kém": có thể con đang có một thế mạnh mà trường chưa đo.
Với giáo viên
- Đưa hoạt động không gian vào bài giảng toán, vật lý, công nghệ: mô hình, vẽ phác, phần mềm hình học.
- Ghi nhận và tạo cơ hội cho học sinh giỏi thực hành.
- Với học sinh yếu không gian, các khoá luyện ngắn có thể cải thiện đáng kể, như kinh nghiệm của Sheryl Sorby ở Đại học Công nghệ Michigan với sinh viên kỹ thuật năm nhất.
Với chính bạn
Nếu đang cân nhắc học ngành kỹ thuật, kiến trúc, y khoa mà lo mình "kém hình", hãy nhớ: kỹ năng này rèn được. Một học kỳ vẽ kỹ thuật, dựng mô hình, luyện xoay hình có thể tạo khác biệt rõ.
Những điều cần thận trọng
- Đây là xu hướng thống kê trên nhóm lớn, không phải lời phán cho từng cá nhân. Nhiều nhà khoa học xuất sắc không có điểm không gian đặc biệt cao.
- Bài thử không gian chỉ đo một phần năng lực; đam mê, kiên trì, cơ hội học tập cũng quyết định rất nhiều.
- Không nên dùng bài thử không gian để sàng lọc, loại bỏ trẻ nhỏ khỏi con đường nào.
Câu hỏi thường gặp
Tư duy không gian liên quan gì tới STEM?
Các nghiên cứu theo dõi dài hạn như Project Talent cho thấy học sinh có kỹ năng không gian cao thời phổ thông có khả năng theo học và làm việc trong STEM cao hơn, kể cả khi đã tính đến điểm toán và ngôn ngữ.
Tài năng không gian bị bỏ sót là gì?
Là những học sinh giỏi không gian nhưng điểm toán, văn bình thường, nên không được các kỳ thi và chương trình năng khiếu chủ yếu đo toán và ngôn ngữ phát hiện ra. Các em thường thích lắp ráp, vẽ, thực hành.
Kỹ năng không gian có dự báo được phát minh không?
Nghiên cứu năm 2013 của Kell, Lubinski và Benbow trên học sinh năng khiếu toán cho thấy điểm không gian ở tuổi 13 dự báo thêm khả năng có bằng sáng chế và công trình khoa học sau khoảng 30 năm.
Học sinh kém hình học có nên học kỹ thuật không?
Có thể, vì kỹ năng không gian rèn được. Các khoá luyện như của Sheryl Sorby cho sinh viên kỹ thuật năm nhất cho thấy điểm không gian và tỉ lệ ở lại ngành tăng rõ sau một học kỳ.
Có nên dùng bài thử không gian để chọn ngành cho con không?
Không nên dùng làm căn cứ duy nhất. Đó là xu hướng thống kê trên nhóm lớn; đam mê, kiên trì và cơ hội học tập cũng quan trọng, và kỹ năng không gian có thể cải thiện qua luyện tập.