面向创新型、复合型人才培养的STEM教育正成为世界各国基础教育改革的热点,我国近年也开始积极在中小学推进STEM教育发展。凸显学科整合是STEM教育的核心,整合型STEM课程是STEM教育实施的关键与难点,小学尤是如此。论文应用文献分析、个案研究、访谈法,分析总结了我国整合型STEM课程的实施现状与困境。通过对美国小学基于工程设计的STEM课程案例分析,总结了基于工程设计的小学整合型STEM课程设计模型及教学设计模型。应用行动研究法,结合我国小学科学课程标准与试验小学现状,以所总结的基于工程设计的小学整合型STEM课程设计模型为指导设计开发出小学整合型STEM课程案例,并在实验小学开展了两轮教学行动实践。在行动过程中,运用课堂观察法、访谈法收集师生教与学过程数据,进一步完善了课程设计与教学设计模型。通过上述研究,论文提出了以科学为锚点学科,以真实工程问题解决为主线的基于工程设计的整合型STEM课程设计模型与设计策略。提出了基于工程设计五个流程:确认问题、设计规划、开发测试、交流反思、改进再测的教学设计模型及各环节的教与学策略。并基于对两轮教学行动实践的观察,总结了我国师生在基于工程设计的整合型STEM课程教学中存在的问题及改进策略。