小學生STEM 實驗教學和英語教學融合與實踐

劉 鵬 許勝男

（1.天水師范學院化學工程與技術學院；2.天水師范學院外國語學院）

小學階段是學生對學科產生興趣的關鍵時期，即興趣培養的時期，缺乏興趣的課堂將直接影響小學整個階段的學習。對學生而言，興趣的不足必然導致今后學習道路更加阻塞，然而當前我國的STEM 課程建設更多注重形式規范，總體質量不足，因此從跨學科整合視角來開發優質的STEM 課程以指導教學迫在眉睫。STEM 科學實驗強調事實與邏輯思維，將其與小學英語教學融合，可以吸收二者的優點并衍生出更富有創新性的教學課堂。趙慧臣等指出，STEM 教育跨學科學習是群體跨學科學習的代表形式。通過跨學科學習，不同學科學生在互動交流中可以形成分析問題的跨學科思維，構建解決問題的跨學科方案。我國的STEM 課程開放性不足，教師往往采用固化解決思路或操作步驟的方式保證學生能夠得到正確結果或標準答案?？鐚W科融合課堂中，教師可以直接參與具體的實驗操作過程，鼓勵學生之間不同的看法、操作方法，不僅可以培養學生動手的能力，更可以培養學生探索問題、解決問題的創新精神。所以許勝男認為，我國其實應該從小學開始采用英語作為STEM 教育的主體語言。因此，通過融合小學生英語教學和STEM 實驗教學能夠解決這一問題，具體做法是構建一個STEM 科學實驗和小學英語課堂相融合的實驗教學課堂（以下簡稱“融合課堂”），重新構建評價體系，采用學生互評和自評相結合、教師點評為依托的新型評價方式，促進教師教學模式和課堂角色的轉變，從而創設自然、靈活的課堂環境，以提升學生學習英語與科學的興趣。

一、融合小學生英語教學與STEM 科學實驗教學的實踐與結果

（一）融合課堂體系中教學方案、教學內容與教學方式

融合課堂分為兩個小節，英語語言課環節1.5 小時，學生實驗課環節2 小時，共3.5 小時。實驗教材源于英國DK公司出版的《101 個偉大的科學實驗》，實驗視頻由教師動手拍攝、精心剪輯制作并配有字幕。2020 年暑期課程內容如表3 所示。

融合課堂的教學步驟主要分為六個部分：（1）識記單詞（實物與單詞聯系教學）；（2）回放視頻；（3）實驗操作；（4）實驗解說；（5）評價反思；（6）回顧實驗。具體要求是：學生能夠正確識記以實物展示的英語單詞，能夠回憶實驗操作步驟，能夠重排打亂順序的實驗操作步驟，能夠用英語解釋實驗操作原理，能夠對其他小組的實驗展示按照評價標準評分以及能夠在課下獨立操作并解說實驗。

融合課堂教學實驗中的學生全部來自鄉鎮小學，平均年級為三年級。2019 年暑期班中，將參與的學生按照性別、年齡、年級等條件分成5 個小組，具體的分組情況見表1；2020年參與的學生也按照此標準劃分，見表2。小組分配僅為教學搭檔使用，并將每位學生下一學期開學后在學校第一次考試英語單科成績及排名作為縱向對照。融合課堂的教學計劃安排如表3 所示，每節課嚴格按照教學計劃實施教學。

表1 學生基本情況表（2019）

表2 學生基本情況表（2020）

表3 （2020）暑期課程安排表

結課考試具體要求與評價體系：結課考試試題根據教師所使用的教案相關知識以及教師所講授的語言實際教授情況命題，所有內容均從課程所覆蓋的內容中選取。教師在課程開始前進行講解說明，并對結課考試試題情況做出解釋，告知學生結課考試內容以及成績所占比例。教師向每位學生說明：總成績100 分，結課考試成績和學生每次實驗互評成績的平均值各占比50%?？荚嚽?，教師留出一節課進行考試復習和時間安排?？荚嚍殚]卷考試，教師于課程最后一天發放試題并組織考試，考試時間為2 小時，滿分100 分，占課程總成績的50%。

（二）融合課堂教學效果分析

英語學科的知識與科學實驗的有機結合，使得學生對于一些難以理解的英語單詞，例如“funnel”（漏斗）與實驗器材聯系起來，課后有學生就指出單詞中的“u”字母與漏斗的形狀相似，很好地達到了“詞形結合”的學習效果。融合課堂要求學生在對科學實驗現象進行描述的同時，親自動手操作實驗，制作模型，解釋規律。在解釋過程中，利用英文解釋實驗步驟、原理和現象，學生在不經意間對所需要識記的單詞和句子進行了加深記憶，并且在實際操作過程中，這種課程對于提升學生學習英語的興趣的概率是100%的（見表5問題3），學生的具體問卷數據見表4。

表4 數據分析表節選（2020）

基本上可以用英語講解并操作7.是否能夠用英語講解并操作所有的科學實驗？會用少量的英語解釋實驗并操作會做實驗，但不會用英語解釋不會操作實驗14.29% 14.29% 57.14% 14.29%

表5 學生課后數據追蹤表

表6 學生成績單

分析發現，在平時授課中指導學生將所學到的英語單詞聯系生活中的實際物品，將所出現的由漢語敘述的實驗步驟替換為英語解說，并在占總成績50%的結課考試中抽取單詞、實驗步驟、實驗材料圖片進行測試，結果不僅學生記憶單詞的效率大幅提升，記憶單詞的持久度也明顯提高，同時語言與實際操作能力也得到了顯著增強?？梢?，在融合課堂背景下，構建一套可操作、能復制、高效率的包含具體教材和具體教學方法的新型課堂體系，有助于提高學生的整體學習動力和實踐水平，獲得靈活利用語言知識與實踐知識的能力。

利用授課過程中問題導向的流程，依托學生互評與教師點評的評價系統，對學生的實驗操作能力、語言表達能力、問題解決能力以及語言學習能力進行更為科學和全面的評估。在此基礎之上，研究發現，經過短期的融合課堂的培訓，學生提升最為明顯的是英語學習興趣。在對問卷分析之后發現，有57.14%的學生認為英語游戲對他們的印象最為深刻，同樣有57.14%的學生在經過融合課堂的培訓后能夠做到認讀大部分單詞，28.57%的學生可以認讀所有教師教過的單詞。顯然，融合課堂不僅對學生的英語水平和實驗技能有了更為系統的訓練，學生對學習英語也有了濃厚的興趣。因此，融合課堂的教學模式，在語言能力的相關標準上符合現行的小學課程標準與培養目標。

二、小學生英語教學與STEM 科學實驗融合教學模式的優勢與不足

STEM 教育實際上是基于問題、設計和項目的學習與操作的過程。在這個過程中，核心概念被活學活用，從而在學生腦中進行強化，深入潛意識，為創新提供了直覺基礎。我們將一堂課劃分為兩個小節，即英語語言課環節和實驗操作課環節。英語語言課環節主要講解和實驗有關的單詞以及講授實驗操作步驟，實驗操作課環節全程交由學生按照組序開始展示實驗。

調查發現，學生普遍存在的問題在于實驗的解說，有近60%的學生表示課后可以操作實驗但并不能使用英文解說實驗。STEM 教育的本質要求是學習后的產出，融合課堂的產出即為對實驗過程的表達。通過對實驗的操作，本質上是促進對英語的深入學習，進而提升學習效率，隨著學生表達需求的提升，讀寫能力在STEM 課堂中應隨著表達技能的訓練得到提升。從能否解說實驗便可以了解學生是否弄學會了單詞、懂得了實驗，因此，實驗操作后的解說是不可或缺的。

語言能力是學生語言掌握和實際運用的能力，學生所出現的語無倫次、表達不流暢、書寫錯誤百出的現象都是語言能力薄弱的體現。隨著課堂的開展，在課間休息中學生的表達欲望不斷提升，他們越來越想要使用英語與同學交流，因此，英語實驗課堂給學生提供了充分的表達、展示和自我評價的優勢。跨學科學習共同體構成要素包括異質學生為主的主體、不同學科課程作為客體、促進不同學科知識整合與創新的規則、創新性組合后群體性應用的工具、面向項目式學習的協作分工和開放共享的混合式學習環境。教育的目的不僅是讓學生掌握課本中的知識，而且還要讓學生能夠在生活中合理地利用知識。因此，適當調整主客體之間的關系，在課堂上把學生放在主體地位，實驗操作的部分更多留給學生探索，這樣會更加激發學生的主觀能動性。將實驗作為課堂的主題，提高學生的動手能力可以是下一步的教學研究目標。

在進行教學的過程中，跨學科融合的STEM 教育注重小組合作式的探究性學習，例如在“Make things sinks,then float.”這一課教學中，探究的是形狀與浮力的關系，而探究與主動式學習的關系就是相互依托、相互促進。在解決問題的過程中，不斷發現新的問題并深化對問題的認識，在融合課堂中問題的發現與解決過程及深化流程見下圖。

解決—深化問題流程

通過對融合課堂的教學進行實踐及效果分析，在評價中引入基于學生主體的學生互評和教師點評相結合的評價體系。英語與STEM 科學實驗的跨學科融合，要求教師扮演的角色是小學科學教師，教師在課堂中利用預先準備的材料進行的是實物教學，更為直觀，讓學生自己動手去實踐、學習。學生對英語知識的接受往往是借助一個真實的情境開始，從實驗入手，利用實驗創設情境，這樣一來，學習由被動接受變為主動學習，學習效率也明顯提升。融合課堂利用科學實驗對教學的直觀促進作用，幫助確立以學生為中心的教學模式和評價體系，提供了一種高能動、高效率、可操作、可實踐的高效課堂來引導學生對于英語的學習興趣以及對于科學知識的客觀認識。

經過參與融合課堂，學生不僅在表達能力、口語技能與實踐能力上有顯著優勢，而且因其在學習過程中對于實物的再認知和再學習以及自我的實踐，使得學生不僅掌握了STEM 教學內容，對于英語的學習興趣也明顯提升。所以，融合課堂的建立與實踐，可以培養學生學習英語的興趣，還可以建設STEM 課程，如果融合課堂的方案得以推廣實施，將會使小學英語及科學課堂具有更強大的能動性和創造性。