STEM涵盖科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四个领域。STEM教育主要解决未来日益迫切的高科技人才需要,强调多学科的合作,培养学生的科技理工素养。本文通过文献分析,基于对STEM教育及核心素养的理解,结合当下学科交叉融合的趋势,以STEM教学理念符合教育教学改革、契合核心素养的发展为研究背景,对STEM教学在国内外的发展过程进行了整理,分析了STEM教学对当下学生科学文化素养培养的重要性和必要性,进而从概念上界定了STEM教育和STEM教学。结合STEM教学的跨学科特点,本文首先对延吉市一所普通高中高二、高三年级学生进行了问卷调查。调查问卷分为两个部分,在化学学习兴趣方面设计了6个方面的问题,包含化学学科价值、课程内容、课堂教学、学习方式、实验兴趣、评价方式等;第二部分在实验探究、跨学科教学、工程问题引入等方面设计了 6个问题,侧重于考查课堂教学中引入STEM元素的现状和学生的可接受程度。学生调查问卷结果表明,学生认为化学对世界科学技术的发展及其重要,但是对化学学科的具体发展及应用没有深入的了解。学生知道在实际的生产生活中仅靠化学知识远远不够,但是在化学课堂中并没有接受到融入其他学科知识的合理引入,学生个体的整体科学素养需要提高。在中学的学习中,学生很少有机会亲身接触或了解具体的工程实践,学生的实践创新能力发展受限。教师的课堂实例没有足够的实际来源,对学科内涵的理解不够深入,基于实例问题的课堂教学有待改善和提高。通过进一步访谈延吉市内的多名资深化学教师,发现教师对STEM理念理解不够,STEM教学理念并未被很好的应用在中学化学的课堂中。基于该现状,以课程标准为依据,结合基于STEM元素的课堂教学设计应具有综合性、真实性、探究性和复杂性的特点,设计了一节中学化学的“氧化还原反应”课堂教学案例,并将其应用于教学实践,验证其教学效果。由“基于STEM元素的科学课堂评价机制表”的前测后测数据表明,基于STEM元素的中学化学教学设计可以提升学生的学习兴趣以及学科能力。