本研究设计与开发基于认知学徒制框架的STEM教育移动软件——以《水坝小学徒》为例。在透过基于设计的研究方法,进行两轮正式实验。由笔者开发了以水坝为主题的STEM课程共有九个模块,搭配基于认知学徒制框架开发配套的移动软件进行授课。课程背景建立在中国长江三峡文化下,带领学生感受长江工程,探索水库大坝、水力发电、升船机等方面的知识,在每一个工程背景下,给学生相应的工程挑战。本研究选取上海某学校七年级的五个班级学生为研究对象,进行两轮迭代实验,教学过程分为实验组和传统组。利用水坝STEM学科知识问卷、工程设计表现量表、学生使用软件的操作路径以及访谈来收集数据。研究结果表明:基于认知学徒制框架开发的移动软件能够促进学生的STEM学科知识掌握、工程作品质量,然而学生的工程设计表现中没有显着性提高。另外,对学生使用软件的操作路径分析中发现,学生能够在软件的辅助下自主学习。在工程引入中,能够聚焦到工程问题中,在变量探究、科学解释的模块中能够引发学生对工程作品更多的思考,分步式的工程支架能够给学生更好的帮助。最后,本研究分别从STEM移动软件开发与教学实践两方面提出了建议。