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STEM是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门学科的缩写。STEM教育相比于传统教育,更多地强调的是将这四类领域进行跨学科地有机结合,以培养出复合型的STEM创新人才。将STEM理念应用于中学数学教学中,设计出以培养学生跨学科、重应用的、新型的思维能力、和动手能力为目标的中学数学教学模式框架,有利于为一线教育者了解、学习、掌握STEM教育模式提供机会,为教育者转变传统的教学模式提供理论支持。本研究旨在通过分析国内外有关探究式教学和STEM教育的研究现状,了解已有的研究和研究的不足,明确STEM理念下探究式教学的概念和理论基础,提取适合我国中学数学教学实践的精髓,设计出以开发理工科思维为导向的中学数学探究式教学模式,并进行实践研究。本文共分为六部分:第一部分为绪论,结合选题背景,提出了研究的问题,阐述了研究意义和研究方法,并说明了研究的创新之处,为本研究的开展奠定了基础。第二部分介绍了STEM教育和探究式教学的相关理论及综述,包括对该理念下5E探究式教学模式的介绍,以及对发现式探究、推理式探究和实验式探究三种探究式教学策略的理解,为面向STEM教育的5E探究式教学模式的构建埋下伏笔。第三部分通过研读《普通高中数学课程标准(2017年版)》确立了数学探究式教学融入STEM元素的可行性,并介绍了基于STEM理念的数学探究式教学的理论基础。接着,以STEM教育为背景,结合5E探究式教学模式,将三种探究式教学策略融入该流程,构建了面向STEM教育的5E探究式教学模式。第四部分,根据面向STEM教育的5E探究式教学模式设计了基于STEM理念的教学案例。并在第五部分中对基于STEM理念的教学设计进行实践研究,提出研究目的,选择研究对象,确定研究工具,说明实施过程,将STEM理念下数学探究式教学案例进行教学实践,通过问卷调查和访谈等方式,收集实验数据。对数据整理并分析,得出STEM教育理念下的数学探究式教学具有可行性和有效性,同时发现学生的学习兴趣、创新意识、创新思维和创新能力在教学实践后均得到了提升。第六部分分析了本研究的不足之处,并对研究提出了相关展望。