STEM 是 Science (科学)、Technology (技术)、Engineering (工程)、Math (数学)这四个单词的缩写,是指包含了科学、技术、工程、数学的一种融合性的学科。STEM教育是一种新型的教育理念,强调培养学生的动手实践能力、创新能力以及采用跨学科知识解决实际问题的能力。在非正式环境下开展STEM教育是一种发展趋势,它有效弥补了正式环境下动手探究机会少、重理论轻实践、评价方式简单等不足,以学习者为中心,为学习者提供真正的情境化的学习。本论文基于北京科学中心逻辑与智能信息技术实验室项目对非正式环境下的STEM教育展开了以下研究:首先,通过研究分析文献,对STEM教育、非正式环境下的学习进行概念界定,然后根据非正式环境下的学习的特点,提出以兴趣为学习动机、突出能力培养等七个设计原则,依据该原则进行了非正式环境下STEM教育课程体系的设计,包括非正式环境下STEM教育课程体系分类框架与课程矩阵,并且介绍了该分类框图与课程矩阵的应用。其次,按照教学模式的五个要素,从理论基础、教学目标、教学程序、实践条件以及评价标准五个方面对非正式环境下STEM教育的教学模式进行了分析,提出了适合于非正式环境下STEM教育的教学模式。接着,分析了非正式环境下STEM教育移动端学习资源的教育性、交互性等特点,梳理了资源设计开发的标准化流程。再次,在非正式环境下STEM课程教学模式研究设计的指导下,开发系列课程案例,并在非正式环境中进行实践。本研究以其中一门课程为例进行了阐述。最后,对本论文的研究内容与成果进行了总结,也对本论文针对的非正式环境局限于科学中心、课程体系的设计尚未得到完善验证两点不足之处进行了反思,并提出了展望。