小学生STEM 实验教学和英语教学融合与实践

刘 鹏 许胜男

（1.天水师范学院化学工程与技术学院；2.天水师范学院外国语学院）

小学阶段是学生对学科产生兴趣的关键时期，即兴趣培养的时期，缺乏兴趣的课堂将直接影响小学整个阶段的学习。对学生而言，兴趣的不足必然导致今后学习道路更加阻塞，然而当前我国的STEM 课程建设更多注重形式规范，总体质量不足，因此从跨学科整合视角来开发优质的STEM 课程以指导教学迫在眉睫。STEM 科学实验强调事实与逻辑思维，将其与小学英语教学融合，可以吸收二者的优点并衍生出更富有创新性的教学课堂。赵慧臣等指出，STEM 教育跨学科学习是群体跨学科学习的代表形式。通过跨学科学习，不同学科学生在互动交流中可以形成分析问题的跨学科思维，构建解决问题的跨学科方案。我国的STEM 课程开放性不足，教师往往采用固化解决思路或操作步骤的方式保证学生能够得到正确结果或标准答案。跨学科融合课堂中，教师可以直接参与具体的实验操作过程，鼓励学生之间不同的看法、操作方法，不仅可以培养学生动手的能力，更可以培养学生探索问题、解决问题的创新精神。所以许胜男认为，我国其实应该从小学开始采用英语作为STEM 教育的主体语言。因此，通过融合小学生英语教学和STEM 实验教学能够解决这一问题，具体做法是构建一个STEM 科学实验和小学英语课堂相融合的实验教学课堂（以下简称“融合课堂”），重新构建评价体系，采用学生互评和自评相结合、教师点评为依托的新型评价方式，促进教师教学模式和课堂角色的转变，从而创设自然、灵活的课堂环境，以提升学生学习英语与科学的兴趣。

一、融合小学生英语教学与STEM 科学实验教学的实践与结果

（一）融合课堂体系中教学方案、教学内容与教学方式

融合课堂分为两个小节，英语语言课环节1.5 小时，学生实验课环节2 小时，共3.5 小时。实验教材源于英国DK公司出版的《101 个伟大的科学实验》，实验视频由教师动手拍摄、精心剪辑制作并配有字幕。2020 年暑期课程内容如表3 所示。

融合课堂的教学步骤主要分为六个部分：（1）识记单词（实物与单词联系教学）；（2）回放视频；（3）实验操作；（4）实验解说；（5）评价反思；（6）回顾实验。具体要求是：学生能够正确识记以实物展示的英语单词，能够回忆实验操作步骤，能够重排打乱顺序的实验操作步骤，能够用英语解释实验操作原理，能够对其他小组的实验展示按照评价标准评分以及能够在课下独立操作并解说实验。

融合课堂教学实验中的学生全部来自乡镇小学，平均年级为三年级。2019 年暑期班中，将参与的学生按照性别、年龄、年级等条件分成5 个小组，具体的分组情况见表1；2020年参与的学生也按照此标准划分，见表2。小组分配仅为教学搭档使用，并将每位学生下一学期开学后在学校第一次考试英语单科成绩及排名作为纵向对照。融合课堂的教学计划安排如表3 所示，每节课严格按照教学计划实施教学。

表1 学生基本情况表（2019）

表2 学生基本情况表（2020）

表3 （2020）暑期课程安排表

结课考试具体要求与评价体系：结课考试试题根据教师所使用的教案相关知识以及教师所讲授的语言实际教授情况命题，所有内容均从课程所覆盖的内容中选取。教师在课程开始前进行讲解说明，并对结课考试试题情况做出解释，告知学生结课考试内容以及成绩所占比例。教师向每位学生说明：总成绩100 分，结课考试成绩和学生每次实验互评成绩的平均值各占比50%。考试前，教师留出一节课进行考试复习和时间安排。考试为闭卷考试，教师于课程最后一天发放试题并组织考试，考试时间为2 小时，满分100 分，占课程总成绩的50%。

（二）融合课堂教学效果分析

英语学科的知识与科学实验的有机结合，使得学生对于一些难以理解的英语单词，例如“funnel”（漏斗）与实验器材联系起来，课后有学生就指出单词中的“u”字母与漏斗的形状相似，很好地达到了“词形结合”的学习效果。融合课堂要求学生在对科学实验现象进行描述的同时，亲自动手操作实验，制作模型，解释规律。在解释过程中，利用英文解释实验步骤、原理和现象，学生在不经意间对所需要识记的单词和句子进行了加深记忆，并且在实际操作过程中，这种课程对于提升学生学习英语的兴趣的概率是100%的（见表5问题3），学生的具体问卷数据见表4。

表4 数据分析表节选（2020）

基本上可以用英语讲解并操作7.是否能够用英语讲解并操作所有的科学实验？会用少量的英语解释实验并操作会做实验，但不会用英语解释不会操作实验14.29% 14.29% 57.14% 14.29%

表5 学生课后数据追踪表

表6 学生成绩单

分析发现，在平时授课中指导学生将所学到的英语单词联系生活中的实际物品，将所出现的由汉语叙述的实验步骤替换为英语解说，并在占总成绩50%的结课考试中抽取单词、实验步骤、实验材料图片进行测试，结果不仅学生记忆单词的效率大幅提升，记忆单词的持久度也明显提高，同时语言与实际操作能力也得到了显著增强。可见，在融合课堂背景下，构建一套可操作、能复制、高效率的包含具体教材和具体教学方法的新型课堂体系，有助于提高学生的整体学习动力和实践水平，获得灵活利用语言知识与实践知识的能力。

利用授课过程中问题导向的流程，依托学生互评与教师点评的评价系统，对学生的实验操作能力、语言表达能力、问题解决能力以及语言学习能力进行更为科学和全面的评估。在此基础之上，研究发现，经过短期的融合课堂的培训，学生提升最为明显的是英语学习兴趣。在对问卷分析之后发现，有57.14%的学生认为英语游戏对他们的印象最为深刻，同样有57.14%的学生在经过融合课堂的培训后能够做到认读大部分单词，28.57%的学生可以认读所有教师教过的单词。显然，融合课堂不仅对学生的英语水平和实验技能有了更为系统的训练，学生对学习英语也有了浓厚的兴趣。因此，融合课堂的教学模式，在语言能力的相关标准上符合现行的小学课程标准与培养目标。

二、小学生英语教学与STEM 科学实验融合教学模式的优势与不足

STEM 教育实际上是基于问题、设计和项目的学习与操作的过程。在这个过程中，核心概念被活学活用，从而在学生脑中进行强化，深入潜意识，为创新提供了直觉基础。我们将一堂课划分为两个小节，即英语语言课环节和实验操作课环节。英语语言课环节主要讲解和实验有关的单词以及讲授实验操作步骤，实验操作课环节全程交由学生按照组序开始展示实验。

调查发现，学生普遍存在的问题在于实验的解说，有近60%的学生表示课后可以操作实验但并不能使用英文解说实验。STEM 教育的本质要求是学习后的产出，融合课堂的产出即为对实验过程的表达。通过对实验的操作，本质上是促进对英语的深入学习，进而提升学习效率，随着学生表达需求的提升，读写能力在STEM 课堂中应随着表达技能的训练得到提升。从能否解说实验便可以了解学生是否弄学会了单词、懂得了实验，因此，实验操作后的解说是不可或缺的。

语言能力是学生语言掌握和实际运用的能力，学生所出现的语无伦次、表达不流畅、书写错误百出的现象都是语言能力薄弱的体现。随着课堂的开展，在课间休息中学生的表达欲望不断提升，他们越来越想要使用英语与同学交流，因此，英语实验课堂给学生提供了充分的表达、展示和自我评价的优势。跨学科学习共同体构成要素包括异质学生为主的主体、不同学科课程作为客体、促进不同学科知识整合与创新的规则、创新性组合后群体性应用的工具、面向项目式学习的协作分工和开放共享的混合式学习环境。教育的目的不仅是让学生掌握课本中的知识，而且还要让学生能够在生活中合理地利用知识。因此，适当调整主客体之间的关系，在课堂上把学生放在主体地位，实验操作的部分更多留给学生探索，这样会更加激发学生的主观能动性。将实验作为课堂的主题，提高学生的动手能力可以是下一步的教学研究目标。

在进行教学的过程中，跨学科融合的STEM 教育注重小组合作式的探究性学习，例如在“Make things sinks,then float.”这一课教学中，探究的是形状与浮力的关系，而探究与主动式学习的关系就是相互依托、相互促进。在解决问题的过程中，不断发现新的问题并深化对问题的认识，在融合课堂中问题的发现与解决过程及深化流程见下图。

解决—深化问题流程

通过对融合课堂的教学进行实践及效果分析，在评价中引入基于学生主体的学生互评和教师点评相结合的评价体系。英语与STEM 科学实验的跨学科融合，要求教师扮演的角色是小学科学教师，教师在课堂中利用预先准备的材料进行的是实物教学，更为直观，让学生自己动手去实践、学习。学生对英语知识的接受往往是借助一个真实的情境开始，从实验入手，利用实验创设情境，这样一来，学习由被动接受变为主动学习，学习效率也明显提升。融合课堂利用科学实验对教学的直观促进作用，帮助确立以学生为中心的教学模式和评价体系，提供了一种高能动、高效率、可操作、可实践的高效课堂来引导学生对于英语的学习兴趣以及对于科学知识的客观认识。

经过参与融合课堂，学生不仅在表达能力、口语技能与实践能力上有显著优势，而且因其在学习过程中对于实物的再认知和再学习以及自我的实践，使得学生不仅掌握了STEM 教学内容，对于英语的学习兴趣也明显提升。所以，融合课堂的建立与实践，可以培养学生学习英语的兴趣，还可以建设STEM 课程，如果融合课堂的方案得以推广实施，将会使小学英语及科学课堂具有更强大的能动性和创造性。