创新型人才的培养是创新型国家的根基,通过创新的教育模式推动教育创新、培养创新人才受到社会各界的广泛关注。近年来STEM因在培养学生实践能力、协作学习能力、创新精神和创新素养上巨大的潜力引起了学界的热烈探讨、教学一线的积极尝试。我国从国家到各地方政府都出台了政策文件为相关的工作提出要求、提供指引。我国中小学在开展STEM教育时,各构成要素发挥不同的作用,要素间形成不同的关系,要素之间的关系以一定的形式组合,形成不同的运行机制,使STEM教育在学校中的开展呈现不同的路径。国内已有的STEM教育研究中,对中小学开展STEM教育的研究集中在对各个构成要素的讨论,且主要集中在某几个要素与教学效果的关系的讨论,缺乏较为全面的STEM教育要素讨论及各个构成要素的关系的探索。本研究通过梳理STEM教育的国内外政策规划、相关理论和经典案例,并结合前期研究对我国中小学开展STEM教育教学活动的访谈,对中小学开展STEM教育的主要构成要素和子要素进行解析;设计调查中小学开展STEM教育要素的问卷和访谈提纲,并实施调查;通过对调查结果采用量化和质性相结合的分析方法,分析了学校STEM教育各要素对学生学习兴趣和学习效果的影响,各要素及子要素之间的相互作用和关系;通过聚类分析探讨了要素情况不同的学校开展STEM教育的差异;提出了中小学STEM教育各要素关系模型。研究发现,(1)中小学开展STEM有七个主要要素,分别是内外政策、目标、经费资源、空间环境、师资人员、课程活动、评价体系。(2)对七个主要要素构成的子要素进行了探索和阐释。(3)七个主要要素情况的不同对STEM教育学生兴趣和学习表现有显著的影响。(4)STEM教育要素情况的不同使中小学开展STEM教育呈现出六种类型。(5)提出了政策影响目标、政策与目标作为指引,经费资源支持空间环境和师资人员建设和发展,共同支持课程活动开设,评价体系形成反馈的整体关系模型。