随着课程改革的发展,小学科学课程对学生学习的综合性、基础性、实践性的要求越来越高,而主题式教学是一种倡导让学生获取系统的基础知识,在真实情境下进行学习的教学模式。将主题式教学引入小学科学课堂,探索其在学生学习科学知识、培养学生科学素养等方面具有较好的实践价值。这一模式需要学生经历“思考—质疑—探究—验证—总结”这一过程,引导学生在体验与分享过程养成科学学科素养。已有学者从不同学科、不同学段都对其进行了研究且取得了一定成效,但目前主题式教学在小学科学这一课程的应用研究还较少。为了验证主题式教学在小学科学教学设计与实践方面的合理性与有效性,本文进行了以下几方面研究:（1）用文献研究法对小学科学教学与主题式教学的现状进行梳理,明晰了主题式教学相关概念、基本特征、理论基础、设计流程。（2）基于主题式教学模式的基本理念与设计框架,以小学科学课程中“空气”主题为载体进行案例设计。首先,对苏教版整个小学阶段“空气”主题、《认识空气》主题的核心知识点进行分析,其次,用访谈法与问卷法对教学对象已有知识水平、身心发展水平、科学学习态度、以及之前所接受的科学教学基本情况进行分析。最后选取《空气占据空间吗》设计教学案例。（3）将以上教学设计进行实践,从“空气的核心知识点”、“科学学习态度“等方面,对学生进行实验前测与后测调查,并将所得数据进行对比分析。通过课堂观察和前后测数据对比,可得出以下结论:（1）主题式教学有利于学生对科学核心知识掌握,（2）能有效提升学生科学学习态度,（3）可促进学生科学素养的养成。本文通过主题式教学模式在小学科学教学设计与实践中的运用,充分验证了该模式在小学科学课程教学中的合理性与有效性。