STEM教育起源于美国,目前已成为国内教育学领域热门研究话题之一。STEM教育以科学、技术、工程和数学四门课程为基础,以工程设计串联进行学科整合,以项目为导向开展情境式学习。在STEM课程具体实践中,STEM教育对于提高学生科学课程学习兴趣,培养学生科学素养、创新意识和解决问题的能力有着重要作用。本研究梳理STEM课程国内外研究现状,在分析STEM课程与教学设计模型发展历程的基础上,开展了STEM教育理论研究,探索创新了本土化的初中科学课程教学设计模型。进行了STEM课程实践研究,将STEM教育理念整合融入我国初中科学课程,遵循初中科学课程标准的指导,进行基于STEM的初中科学课程整合和教学设计,为改善我国初中科学教育的教学设计提供参考。本研究构建了可行有效的基于STEM的初中科学课程教学设计模型,该模型包含分析、设计、开发、实施、评价五个模块的教学设计,并对教学实施过程的八个环节进行了重点构建。依据该模型,本研究选择初中《科学》课程中《探索宇宙》主题进行具体教学设计,展现融合STEM教育理念的科学课程教学设计过程。通过准实验验证了STEM课程教学设计模型的有效性,并对模型进行了优化改进。对实际教学的问卷调查、教师访谈和课堂分析表明,基于STEM的初中科学课程教学设计模型能够帮助学生习得基本的科学课程知识,且成绩优于对照班的学生,该模型可以帮助学生达成科学课程标准的具体要求,培养学生的创新思维。