本书的课例设计按年级分类，每个年级有8个或10个课例。每个课例都从课程背景与目标、课程领域、建议年级、建议时间、课程任务、教学过程等维度进行介绍。教学过程充分体现设计思维和科学研究过程，鼓励学生通过小组合作完成任务。
此外，本书每个课例都配备了评价量规，用于指导教师和学生明确高质量学习要求。同时，教师和学生也可以结合自身实际，一起讨论制定评价量规。
近年来，STEM教育在世界范围内兴起，并受到了中国学校、家长的热捧。它整合了科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的基础知识和思维方法，通过解决真实问题，融合了写作、社会学、艺术等学科内容。它旨在通过跨学科教学，培养学生综合看待问题、解决问题的能力。
目前，国内的STEM教育还处于起步阶段，大部分学校还未有适合自己的课程，教师在实施STEM教学方面还存在很多困惑，如如何设计跨学科课题、如何引导学生进行工程设计、如何进行学生表现评价。基于此，引进美国的STEM案例并进行本土化改良，对于指导中国的STEM教育具有良好的实践意义。
本书分为1-6个年级，每个年级配有8个左右的主题，每个主题都来自现实生活中学生感兴趣的真实问题，如制作轮子、火山喷发原理探索、建造高塔、绘制校园地图、信息的加密与传递等。在解决问题的过程中，培养学生的合作能力、设计能力、自我评价能力、优化和完善方案的能力。
陈如平，中国教育科学研究院基础教育研究所所长，研究员，主要从事教育管理、课程改革等领域的研究，北京师范大学博士研究生毕业，出版专著有《教育管理理论运动》《效率与民主》《美国教育管理思想》等。
李佩宁，美国教育联合会驻华代表处副主任，华东师范大学青少年发展研究中心特聘教授。负责美国STEM课程的引进与本土化，对美国中小学教育理念、核心素养落实、课内外阅读、常用教学手段、课堂管理方式等领域有独到的解读。
l 目录
第1 章 一年级STEM 课例/ 001
一、黑暗中的艺术品—感知世界的触觉 / 002
二、慢下来与停下来—摩擦现象的定量测定与应用 / 007
三、舌尖上的色彩—视觉、味觉的感知与创造 / 012
四、谁咬了我的柠檬蛋糕—感知世界的嗅觉 / 016
五、仔细听，咚咚响—初探振动发声的规律 / 021
六、纸造型设计—初识材料与受力 / 026
七、制作轮子—从身边现象探索本质 / 032
八、助我扬帆—你的设计实用吗 / 036
第2 章 二年级STEM 课例 / 041
一、玻璃球轨道—掌控速度与时间的规律 / 042
二、光和影—寻找与控制科学现象中的定量与变量 / 047
三、火山喷发—运用科学现象，发现科学规律 / 053
四、轻轨消声—设计制作消声屏障 / 058
五、外星动物—环境如何塑造生命形态 / 065
六、纸牌屋—识别边界，不断改进 / 070
七、撞上之前停下来—初探减速运动 / 075
八、隐藏自己—保护色与仿生应用 / 082
第3 章 三年级STEM 课例 / 087
一、太阳科学家—对照实验的设计与实施 / 088
二、超级跷跷板—平衡极限挑战 / 093
三、盒子吉他—弦的振动频率与音调 / 098
四、建造高塔—严格条件下寻找最优解 / 103
五、跨越河道—解决问题的多种思路 / 108
六、气象学家—设计并制造研究工具 / 112
七、你听我说—声音的定向传递 / 120
八、创设一个外星人故事—创造性写作 / 125
九、创造外星人物品—打破常规思考 / 130
十、遮风挡雨—材料性能测试 / 134
第4 章 四年级STEM 课例 / 141
一、究竟是液体还是固体—非牛顿流体初探 / 142
二、防震高塔—地震和建筑物设计探究 / 147
三、海上航行Ⅰ—模型设计中的不断改进 / 152
四、漂浮的胡萝卜—密度变化的规律与应用 / 158
五、设计游乐场—想象并动手付诸实践 / 163
六、神奇的植物—科学实验的设计思路 / 168
七、水乳交融与油水分离—环境与人类活动的平衡 / 174
八、硬纸板自动机—初探机械和艺术的交集 / 180
第5 章 五年级STEM 课例 / 185
一、纸飞机—工程技术文档写作 / 186
二、海上航行Ⅱ—力的分解与应用 / 195
三、绘制校园地图—STEM project / 201
四、桥梁悬臂—像工程师一样思考 / 206
五、去火星—探讨宇宙飞船安全着陆的方法 / 212
六、设计热卖的音乐盒—人人都是产品经理 / 219
七、物竞天择 “噬”者生存—从鸟喙的功能看进化之旅 / 224
八、拯救企鹅—热传导系列课 / 231
第6 章 六年级STEM 课例 / 251
一、保护鸡蛋—工程设计中的冗余与容错 / 252
二、方寸之间，稳如泰山—运动与平衡 / 257
三、风力使者—我是小创客 / 263
四、海上航行Ⅲ—创客初探 / 269
五、接骨手术—STEM+X，我是医生 / 275
六、小工具与大问题—精确量具的设计、制作和标定 / 281
七、信息的加密与传递—密码学初步 / 287
八、星星有多远—苍穹上的几何 / 297
附录：认知的深度等级工具简介 / 303
参考文献 / 312
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