STEM教育所倡导的教育理念是基于真实情景进行科学教育,将所学科学知识、数学知识与技术应用、工程设计相互整合,在工程设计和技术应用过程中习得科学知识、数学知识。在传统物理教学中,初中生所学物理知识与技术应用、工程设计出现脱节现象,STEM教育弥补了传统物理教学的不足,以“学科整合”及“整合性教学”为教育理念的“STEM教育”越来受到教育工作者及学生和家长的关注。探讨基于STEM教育理念的初中物理教学设计和实践将为初中物理教学进行STEM教育提供指导和参考。论文首先通过文献分析,了解STEM教育研究现状和STEM教育理念在具体学科教学设计中的应用现状。其次,依据STEM教育理念对九年级物理教材进行分析,筛选出可以应用STEM教育理念指导设计的章节,对筛选出的章节进行系统分析,设计基于STEM教育理念的初中物理教学设计案例。接下来,运用基于STEM教育理念的初中物理教学设计案例,在一所中学九年级的两个班级开展课堂教学实验研究。在教学实验研究过程中,通过《初中生STEM素养调查问卷》对两个班级开展了问卷调查测试,并对问卷调查数据统计分析,得出实践研究前、后初中生STEM素养的变化。最后,论文对本次研究结果进行分析总结,总结了本次研究的经验与不足,以及相关改进建议,为STEM教育理念更好的融入初中物理教学提供参考。笔者进行了为期三个月的基于STEM教育理念初中物理教学设计和实践研究,从实验班与对照班、以及实验班教学实践前与教学实践后学生STEM素养的对比分析来看,实验班与对照班相比学生STEM素养显著的提高,且呈显著性差异。教学实践表明运用基于STEM教育理念的初中物理教学设计开展课堂教学实践,初中生的STEM能力得到了很大的提高,初中生的STEM思维更加清晰,初中生的STEM态度得到了明显的转变,初中生对STEM素养有了更深刻的理解,同时对STEM素养更加重视。