21世纪是知识经济时代,科学技术迅猛发展,学科交叉融合成为科学技术发展的主要特征。社会对人才的需求结构也在不断变化,新时代迫切需要创新型、复合型、应用型人才。STEM教育是基于科学、技术、工程与数学的跨学科整合教育,倡导在真实情境下,运用跨学科知识解决问题,培养学生合作能力、跨学科整合解决问题的能力以及创造力、动手实践能力等。当前,STEM教育引起了全球范围内科学教育界的广泛关注,成为国际科学教育理论与实践探索的热点问题。目前我国STEM教育理论与实践缺少紧密联系,一线教师对STEM活动的设计和实施存在困难,缺乏可操作性教学理论的指导和经验的借鉴,导致STEM教学很难在学校中得以实现。如今虽然一些学校开始尝试基于课堂的STEM教学,但在实践中往往重学生动手实践,易忽略学生对知识的理解,弱化运用跨学科的知识来解决问题的价值和能力。教师缺乏有效的教学策略来改变这一现状。而基于项目的学习以项目驱动问题为主线,让学生投入到合作探究、工程设计、作品制作等过程,是一种有效的STEM活动教学策略。本研究将以培养学生的STEM素养为目标,整合基于项目的学习和STEM教育,把握《义务教育小学科学课程标准》（2017）,应用文献研究法、问卷调查法和访谈法进行小学生STEM活动设计与实证研究。首先,本研究在文献梳理、理论探讨的基础上,归纳了基于项目学习的小学生STEM活动设计理念、原则、要素,在此基础上,构建了基于项目学习的小学生STEM活动设计整体框架与教学环节流程。其次,依据STEM教育与基于项目学习的相关理论支撑下构建的小学生STEM项目教学活动设计整体框架,围绕《义务教育小学科学课程标准》（2017）中的主要概念设计了三个小学生STEM项目学习活动案例。最后,选择“云霄飞车”活动案例,在重庆沙坪坝区某所公立小学的六年级展开实证研究,借助SPSS Statistics 26处理STEM知识、STEM能力、STEM态度前后测问卷搜集的数据,并结合学生STEM项目学习手册、活动过程评价表以及访谈内容进行了分析考察。研究表明:（1）本次实证研究的STEM项目学习活动能够促进学生对STEM知识的四个维度科学知识、技术知识、工程知识与数学知识的理解,特别是对科学知识的理解极为显著。不仅在动手做中能帮助学生理解知识,而且学生也能通过对知识概念的理解,将其运用于动手实践中,解决真实情境中的问题。（2）虽然本次STEM项目学习实证研究活动结束后学生STEM能力整体提升方面效果不佳,但在问题识别及分析能力、方案设计能力、动手制作能力、表达反思能力、问题探究能力这几个STEM能力维度上有极其显著的变化。在信息搜集与分析、数据处理与解释、合作、创造力、跨学科整合方面提升效果不明显,还需在今后的研究中有针对性地对学生进行培养。（3）本次实证研究的STEM项目学习活动对学生在STEM相关学科的兴趣和STEM职业态度方面的培养取得了良好的效果。特别是在工程学科兴趣方面,学生的STEM态度变化尤为显著。