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STEM教育是基于科学、技术、工程和数学等学科领域的跨学科式综合型教育,倡导通过真实问题情境来培养学生的创新精神、实践探索能力和分析问题、解决问题的综合能力。科学技术盛行的信息时代背景下,创新型综合人才短缺的现象日趋明显,为了满足经济社会发展需求、提升国家核心竞争力,世界各国纷纷制定促进STEM人才培养的相关政策措施,加速推进STEM教育的发展。STEM教育在我国虽然也受到各方面的关注,但在STEM理念与学科课程融合的实践研究上还比较欠缺。本文针对传统物理实验教学模式不能让学生有效建构科学知识、掌握物理实验核心素养的现状,在对STEM教育的相关文献进行研究后,设计构建了STEM理念下高中物理实验课教学设计模式,希望能解决物理实验教学脱离真实问题情境的问题,对我国STEM理念与学科课程融合的实践研究提供参考,以期早日建立系统的STEM课程资源,形成统一、完善的STEM教育体系。本研究首先综合分析了国内外STEM理念与学科课程的融合研究情况和STEM理念下学科课程的实践研究情况,学习、借鉴别人的研究经验和优秀研究方法与成果;深入解析STEM教育的内涵、相关特征和核心素养,调查分析STEM理念融入高中物理课程的现状,掌握STEM理念和高中物理实验课的本质,结合高中物理教师和学生对STEM教育的认知水平现状,提出开展STEM教育实践的促成条件;然后运用教学系统分析方法设计构建了基于真实问题情境的STEM理念下高中物理实验课教学设计模式;遵循该模式设计了教学设计案例,对案例开展教学实施,并对实施的效果进行评价分析。通过对研究过程的记录、实施过程中学生的行为态度和调查问卷进行研究分析,学生在学习过程中表现积极、勇于探究、勤于思考,且学生对所学知识、技能自主构建效果显著,这说明基于真实问题情境的STEM理念下高中物理实验课教学设计模式是可行有效的,对培养学生的创新思维能力、合作学习能力、实践探究能力和问题解决能力有促进作用,有利于培养学生的STEM综合素养。