在当今全球范围内,科学技术的进步推动了社会的急速发展,在这个技术变革的过程中,未来的竞争主要是知识与技能的竞争。2016年,国务院发布的《全民科学素质行动计划纲要实施方案(2016—2020年)》提出,要增强数学、物理、化学等学科教学的横向配合;鼓励探索开展科学创新与技术实践的跨学科探究活动,同时促进学生创新精神和实践能力的发展。随着发展的需要,传统的灌输式的课堂已经无法满足时代对人才培养类型的需求。整合性的STEM教育作为一种新型的教育形式,更加关注增强学生的社会责任感,培养学生的综合素养,提高学生分析问题、解决问题的能力,科学探究的能力以及创新实践能力。STEM教育不是科学、技术、工程和数学四门学科之间的简单叠加,而是将多学科知识进行交叉融合,形成统一的有机整体。STEM教育思想符合国家的发展需求,将STEM教育的思想应用到高中物理实验课中,能够改善学生在传统课堂中缺乏动手操作经验的问题,加深对物理知识的理解,改善实验教学机械式操练等问题,并能加强学生工程思维、科学技能以及综合素养的培养,提高跨学科知识的应用能力。首先,本课题通过研读相关的文献资料,梳理出课题的研究背景、目的和意义,分析整理了STEM教育的国内外研究现状。通过对已有研究成果的分析,提出以情境学习理论与建构主义学习理论为理论基础,在教学活动设计中强调创设真实的问题情境,让学生主动进行知识的意义建构。在对现行的普通高中物理课程标准进一步分析的基础上,结合国内高中物理实验课堂中普遍存在的问题,对STEM教育在物理实验课程中的适用性做了分析,说明课题具有一定的研究价值。其次,以乌美娜提出的教学设计过程的一般模式为基础,提出了基于STEM教育的教学设计模式,并对基于STEM教育的教学设计要点进行了探究,在进行学习目标分析的设计时,兼顾了STEM各学科的学习目标及对应的三维目标。在教学活动设计中,本研究提出了以真实问题情境或项目任务展开的教学活动流程图。并选取了人教版高中物理新课标教材中的三个实验做了详细的教学设计。最后,安排教学实践并对教学效果进行分析。调查分析得出基于STEM教育的高中物理实验课的教学设计加深了对物理知识的理解,有助于提高学生的学习成绩;同时学生表示动手能力有所提升,教学活动不再是机械式的操练;学生也反应出在教学活动中确实用到了跨学科知识,思维能力得到了锻炼。通过对基于STEM教育的高中物理实验课程教学设计的探索,有助于研究者寻找更加适合学习者特征的创新实验教学法,希望能为工作在一线的教师提供研究参考。