近年来,伴随着对具有创新思维和高水平技能的人才的巨大需求,美国的STEM教育理念进入公众视野,并得到了各国教育界的关注。从我国于2017年2月发布的《义务教育小学科学课程标准》来看,该标准还与STEM教育密切相关,这体现在该标准将课程内容分为四个主要领域,其中“技术与工程”是最新添加的领域,实施建议指出“提倡跨学科的学习方式”,鼓励教师尝试将STEM教育应用于自己的教学实践中,以培养学生的创新能力。在这样的背景下,本文梳理了国内外关于STEM教育研究的文献资料,并结合我国小学科学教学现状,设计了基于5E教学模式和2013年的美国“新一代科学教育标准”中提出的八大科学与工程实践的教学流程设计,选择教学内容进行教学设计。本文分为以下六个部分:第一章主要交代本研究的选题背景,包括STEM教育是培养21世纪人才的教育理念,科学教育的重要性以及STEM教育理念成为科学教育的重要支架。通过分析国外STEM教育研究现状,总结出国外STEM教育研究内容主要集中在STEM教育相关理论和实践研究两个方面。通过分析国内STEM教育研究现状,总结了小学科学课中融入STEM教育较为权威的文献、关于《杠杆》这一课的教学设计和对于“投石机”相关主题的文献。第二章首先论述了本论文研究的理论基础,即建构主义学习理论、实用主义教育理论、多元智能理论与发现学习理论。同时对STEM教育相关概念进行界定,以便更全面、准确地理解和应用STEM教育理念。第三章主要阐述小学高年级科学课融入STEM教育案例设计,包括整体设计理念,强调应具有突出学生主体地位、基于真实问题或情景、跨学科或学科整合、强调合作探究与工程实践的理念,具体的学情分析、教学目标分析、教学内容选择、依据2013年的美国“新一代科学教育标准”中提出的八大科学与工程实践和5E教学法设计的教学流程和教学评价设计。第四章主要是在前三章的研究基础上,在《杠杆》这一课中融入STEM教育理念,设计并实施了此案例。运用新课标的四维目标分类方法,制定具体的教学目标;根据5E和八大科学与工程实践呈现了具体的教学流程,共实施了四个课时,最后结合学习手册和课堂观察阐述和分析了整个案例实施过程。第五章通过对本案例的实施过程进行课堂观察,实验记录表、学习任务单的分析以及评价量表的反馈,分析了学生的调查问卷和师生的访谈记录材料,对整个案例进行实施结果总结,为今后融入STEM教育的科学教学实施提供参考和依据。第六章主要总结了本论文的研究成果,对不足之处进行分析,并展望了未来STEM教育的发展趋势。研究结果发现,通过评价量表分析,在融入STEM教育的教学实践中,提升了学生的团队合作能力。通过师生访谈分析,进一步了解到师生能够认同STEM教育在科学课堂中实施的现实意义。