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当前STEM教育在国内开展火热,STEM课程体系也在朝着完善成熟的方向发展,如机器人课程、scratch课程和3D打印课程等。这些STEM课程都将科学技术与具体学科内容相结合,不仅可以提高教学的效果,也可以培养学生的科学、技术、工程和数学素养。而STEM课程作为一门可以融合多种学科和科技的课程,还能够培养学生的很多方面的能力,如创新能力、探究能力等。因此,本文基于上海师范大学CidLab实验室开发的3D打印STEM课程,结合上海市光新学校学生的探究能力,提出了两个研究问题:一是学生的探究能力现状如何,有哪些不足之处;二是如何通过教学设计去改善或提高学生的探究能力。围绕着这两个研究问题,本研究先通过课堂观察和实地访谈法了解了学生的探究能力和意愿,发现学生的探究意愿比较强,但大多数学生表示探究能力偏弱且不敢过多尝试;随后笔者根据访谈得到的信息,结合相关问卷和量表,编制了一套测量小学生探究能力的问卷,问卷分为七个维度,分别是提出问题、猜想与假设、收集资料、制定计划、进行实验、解释数据、表达与交流;通过对问卷进行初测、信效度检验和修订完善,并对学生的探究能力进行了初测,发现学生的探究能力的七个维度均偏低不足;根据学生的现状,本研究运用行动研究法对教学进行了设计,第一轮教学实施后,对学生的探究能力进行测量和分析,发现通过教学后,学生的提出问题、猜想与假设、收集资料、解释数据、表达与交流能力均得到了一定程度上的提高,而制定计划、进行实验能力没有得到提高,经过反思后得出需要加强学生对探究的理解;根据分析结果完善教学设计,增加了“学习探究方法”环节,第二轮教学实施后,再对学生的探究能力进行测量和分析,得出学生的制定计划和进行实验能力得到了很大程度上的提高。最后总结出一套STEM课程中培养学生探究能力的教学设计方法,为后续相关研究提供参考。