当前,STEM教育在中国进入蓬勃发展阶段,时代发展与社会经济的推动使得STEM教育面临着前所未有的机遇与挑战。凝心聚力,砥砺前行,我国正尝试探索出一条中国特色的STEM教育道路,STEM教育被纳入国家战略发展政策,各地相继推行STEM课程试点学校申报,STEM教育研究在理论与实践方面取得一定进展。但与此同时,当前教育体系下的课程模式制约着STEM教育的推行,STEM课程开展的有效性与课程设计的规范性制约着STEM教育的向前发展。因此,要突破STEM教育在中国发展瓶颈,亟待解决以下几方面问题:一、在中国现有的主流课程体系下,STEM教育如何切入并逐渐增加力度;二、在本土的STEM课程体系尚未完全建成并普及前,如何进行STEM课程设计并有效开展STEM教学,以促进学生进一步整合内化、迁移应用所学知识,达到逐步提升综合能力与素养的目的;三、如何评价STEM课程中学生的表现以及STEM课程的有效性。针对以上研究问题,本研究首先通过文献研究系统梳理了国内外STEM教育的发展脉络与当前国内的STEM教育发展背景,对STEM教育进行概念界定。其次,从学生对STEM课程的态度、内容、教学、评价四个维度进行调查。根据调查研究结果,充分考虑学生学情、兴趣的基础上设计基于有效失败理论的偏重于生物学科的STEM课程案例并进行教学实践。最后,根据多元化评价原则对学生的学习探索过程、情感态度变化以及发展创造结果进行全面评估,通过观察法、访谈法、统计学方法对STEM课程的实践教学效果与满意度进行整理与分析。结果表明:(1)将STEM教育以后设课程的形式切入当前课程体系完全可行,一方面保障原有课程体系正常运转的同时对原有分科课程进行补足,给予学生积极的课程学习体验,促进学生STEM素养与学科核心素养的形成;另一方面为STEM教育未来的研究与发展提供契机。(2)基于有效失败理论的生物学科的STEM课程利于学生STEM素养与生物学核心素养的形成。在四个维度的STEM目标中,学生整体达成STEM知识分目标,特别是生物学科知识目标;学生在STEM思维分目标中设计思维与工程思维目标的达成度高;学生在STEM能力分目标中动手操作与工程设计能力目标的达成度高;近70%的学生认为STEM课程整体设置较为合理,对STEM教育持积极态度,说明学生的STEM态度与兴趣分目标达成度较高。(3)根据多元化评价标准创设的评价方式,遵循定性评价与定量评价相结合的原则,通过对学生的学习进行过程性评价与终结性评价,能较客观、真实、全面地反映学生的学习情况。对STEM课程实践研究的评价从学生学习效果、STEM课程教学效果、STEM课程的总体满意度这三方面展开,具有一定的科学性。综上所述,基于有效失败的教学过程中,教师通过关注学生的生成探索过程,激发学生的思考能力与创造力;通过营造安全的探索空间,提升学生的自我效能感;通过推动学生参与课堂互动,保障STEM课堂的良好生态环境,使得学生的学习过程更有效,自我效能感提升,在教师评价与自我评价中均表现出更好的STEM目标达成度。相比于常规的STEM课程,基于有效失败理论设计的STEM课程能使学生产生更好的学习效果。