STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)的简称。目前,STEM是中国基础教育中教学研究与探索的新热点之一。STEM所倡导的教育理念顺应了未来科技发展对人的客观要求,同时,与我国未来教育改革的要求相一致,也与2018年颁布的新课标提倡的教育理念相一致。基于STEM设计课程教学的目的,是通过设计跨学科学习的问题,让学生在回答问题、解决问题的过程中提升学习者综合运用知识的能力,提升学生创新思考能力。本研究主要分四个阶段进行展开:第一阶段:在阅览有关STEM和数学教学设计文献的基础上,找出符合高中数学的STEM教学设计原则,并借鉴前人的教学模式,编制STEM教育理念下的高中数学教学设计流程。第二阶段:根据编制的教学流程,以“圆锥曲线的光学性质”为研究内容,创设“反射望远镜的设计”为教学情境,设计STEM教育理念下的高中数学教学设计,并选取实验学校高二年级的一个班级进行实践探索。第三阶段:通过采用访谈法和问卷调查法对实施班级的学生和参与的老师进行调查,以此来评价教学效果,根据反馈的结果对教学设计进行修改。第四阶段:进行总结和建议。整个研究过程主要采用了基于设计的研究方法、问卷调查法、访谈法等方法,“基于设计的研究”方法不同于“实验研究”,不是“将理论简单的应用于实践”,而是通过“设计”改变学习环境,并在此基础上理解学习的一种面向未来的革新行动。通过对所实施班级的学生和老师进行调查发现,STEM教育理念下的数学教学设计是可行的。虽然在本次教学中存在很多欠缺的地方,但大约有70%多的教师和学生还是比较认同这种教学方式。主要得出以下结论:第一,STEM教育理念下的数学教学可以扩展学习者的数学思维,激发学习者的数学兴趣。第二,STEM教育理念下的数学教学即有利于学习者对数学的深入理解,又帮助学习者认识到数学知识在生活中的运用。第三,STEM教育理念下的数学教学可以提升学习者的动手探究、合作交流、解决实际问题等一些综合能力。