在小学科学教学中,教学设计的合理性是至关重要的,为了更好的培养学生的科学素养,丰富学生的科学知识,增强学生的科学实践及创新能力,仅利用常规的教学设计模式是无法实现的,主要原因在于其无法应对两大问题:（1）如何准确合理的引发学生对科学问题的思考,并推进科学问题在科学教学中的作用最优化?（2）如何保障科学问题在小学科学教学设计中与相应科学知识学习、能力培养相契合,明确不同科学问题与不同科学能力一一对应,实现高质量的教学效果?而上述的问题可以通过对问题式学习模式深度挖掘,并将其合理运用到小学科学教学设计中便可解决。基于问题式学习模式的小学科学教学设计,本文主要介以问题为中心,融合不同科学能力的构建为目的,基于《工具与机械》主题单元,对问题设置在教学各环节中的问题类型、问题结构进行充分思考并进行相关问题设计,将其充分融入于教学设计的核心部分;通过对教学设计实践前、后两部分的信息采集,利用定量分析（t检验、0-1分布、皮尔森相关系数、卡方检验等）手段处理关于学生自身水平与知识处理能力的相关性、能力层级与期望问题结构（类型）特征的差异性等研究,结合实际情况以本章中“杠杆的科学”、“轮轴的秘密”两节核心内容的教学设计进行实践并加以验证,凭借对两节教学设计实践结果的差异性显著性水平的检测,以数据反馈的方式得出该模式下的教学设计是否合理、准确且适用。通过上述的设计与研究手段,结合前期与后期数据的收集与分析,得出如下研究结论:其一,前期期望数据与后期实践数据反馈对比显示,无论是学生还是教师均认为个体自身水平（问题意识水平、合作探究水平等）与知识处理能力（知识理解、问题解决等）相关,基于不同能力的条件下,相应的问题结构与问题类型相关,且相关度达到显著性水平;其二,小学科学教学设计在围绕以“问题”为中心的设计上达到预期水平,不同的能力层级所期望的问题结构（类型）存在差异;其三,据后期实践数据反馈显示,各教学环节（导入、教学中、总结）的相应问题结构（类型）选择符合度较高,预期教学效果达成,不同小节内容的教学效果并未有显著性差异,表明该模式下的教学设计合理、准确且适用。