STEM教育主要通过项目式、探究式与体验式来引领学生进行学习,在新的教学方式中逐步培养学生的科学探究思维和创造力,又能使他们掌握课程标准所规定的知识内容,对我国教育的发展有积极的促进作用。但据现有研究来看,我国的STEM教育正处于摸索阶段。研究尝试把STEM教育与高中生物学必修课程的教学联系起来,进行相关案例设计并验证其可行性和有效性,为在高中生物学必修课程的教学中融入STEM教育提供借鉴。研究主要通过文献法、案例法和实验法来进行,共有六部分构成:第一部分:导论。以时代发展的需要,教育改革的需要和创新人才的需要三个方面阐述研究背景,通过对国内外研究现状的分析,提出研究的目的和意义、方法及思路。第二部分:概述。对STEM教育的相关概念进行界定,并介绍了与STEM教育密切相关的理论基础,包括建构主义理论、“从做中学”理论、工程学思想和试误学习理论。第三部分:融入STEM教育的生物学教学思路建构。在建构主义理论、从做中学理论、工程学思想和试误主义理论的基础上,针对高中生物学教学的特点,以符合新课程强调的培养学生科学探究思维和创造力为目标,通过对赛耶模型和问题导向型学习模式的分析与整合,构建出有效融入STEM教育的生物学教学设计流程,主要包括:安排教学任务、教学分析、提出问题、识别问题、师生交互、方案制定、小组合作、生成模型、分享交流、测试改进。第四部分:融入STEM教育的生物学教学案例设计。基于STEM教育融入高中生物学课程的“以作品设计为导向的课程”和“以建构科学模型为主的课程”两种方式,运用教学设计流程分别设计了《降低化学反应活化能的酶》和《DNA双螺旋模型的构建》内容的两个案例并进行了分析。第五部分:融入STEM教育的生物学教学案例有效性的验证。基于对照实验,运用SPSS数据处理软件对测试结果进行数据处理,在《降低化学反应活化能的酶》案例中,通过对学生的成绩进行统计,发现在成绩方面明显实验班的成绩更好;采用调查问卷,按照学生对STEM教育融入生物课堂的认可度、对相关生物学知识的理解程度、对STEM教学能否提高学习效果的反馈、对STEM教学能否提高对生物学科的兴趣及维持注意力的反馈、对应用STEM教育有无实用性的反馈、对教师在课堂上应用STEM教育的反馈六个方面进行调查,发现大部分学生比较认可在课堂中融入STEM教育。在《DNA双螺旋模型的构建》的案例教学中,通过分析学生的教学效果量表和考试成绩发现,实验班的作品设计更好,而且成绩方面也优于对照班。因此,融入STEM教育的生物学教学具有可行性和有效性。第六部分:结论与建议。对本研究进行总结得出结论,提出在高中生物学教学中融入STEM教育的合理化建议。