随着课程改革的发展,当今我国教育开始注重培养学生的核心素养,促进学生的可持续发展。来源于美国的STEM教育约30年的研究成果显示STEM教育可以提升学生的科学素养和综合能力。为了激发学生的学习兴趣,提高学生的科学素养和提升学生解决实际问题的能力,本文基于STEM教育对小学科学拓展课程的教学设计开展研究。本研究在文献综述的基础上,对STEM教育理念进行了概念界定,并以此为核心思想建构小学科学拓展课程的教学模型,再基于该模型进行教学设计开展教学实践。本研究以四年级学生为研究对象,选取“水的净化”为案例进行教学实践。在教学实验后,通过对小学科学学习兴趣调查问卷和小学生科学素养评价表的统计分析可知,基于STEM教育理念的教学活动设计使学生在学习兴趣和科学素养方面都有显著提升。因此,STEM教育理念下的小学科学拓展课程的教学设计可以有效激发学生的学习兴趣,提升学生的科学素养和解决实际问题的能力。