在基础教育改革和时代快速发展的大背景下,对高中生物学教学发展的要求越来越高。高中生物学教学应当能够为国家培养生物科技人才的后备军,使学生具备科学探究能力,具备科学思维能力,培养伴随学生终身学习的生物学科学素养。随着国内外对于复杂学习和教学设计的研究不断深入,针对复杂学习进行整体性教学设计成为一种趋势,4C/ID模型是一个良好的选择。4C/ID模型是由荷兰马斯特里赫特大学的Jaroen J.G.van Merrienboer教授提出的复杂学习的整体性任务模型。4C（Four Components）代表“四个要素”,包括学习任务、相关知能、支持程序和专项操练;ID（Instructional Design）代表“教学设计”。本论文以探究基于4C/ID模型的高中生物学教学设计的应用效果为目的,紧密结合培养学生生物学科学素养的要求,分析和比较传统教学设计模式;基于高中生物学学习现状的问卷调查结果,分析传统教学设计模式下高中生物学教学面临的问题,充分考虑基于4C/ID模型进行高中生物学教学设计的可行性,提出基于4C/ID模型的高中生物学教学设计的原则和流程;初步设计基于4C/ID模型的高中生物学教学设计案例,并将其应用到教学实践中,检验其应用效果,从而为高中生物学教师提供借鉴和参考。本论文主要采用文献研究法、问卷调查法、案例分析法等:（1）通过查阅大量国内外文献,了解国内外有关4C/ID模型的研究现状,并对“复杂学习”、“整体性教学设计”、“4C/ID模型”进行概念界定,夯实复杂性理论、整体论、建构主义理论、人本主义理论、4C/ID模型理论等理论基础,分析比较五种传统教学设计模式。（2）通过问卷调查法,调查高中一线生物学教学现状,分析传统教学设计模式下以教师讲授为主的教学模式存在的问题,为了提高教学效果,引出基于4C/ID模型的高中生物学教学设计的必然性。（3）从可行性入手,提出4C/ID模型施用在高中生物学教学的原则和流程,采用案例分析法,以《DNA的结构》为例,设计基于4C/ID模型的教学设计案例。（4）将教学设计案例应用到教学实践中,采用问卷调查法前后测、课后测试题对比和访谈法来分析4C/ID模型在高中生物学教学中的应用效果。为一线生物学教师应用4C/ID模型进行教学提供了参考和借鉴。本论文依据教学实践结果,提出了基于4C/ID模型的高中生物学教学设计的原则:整体性原则、学生为主体、教师为主导、实践性原则、信息化原则;以及教学设计的一般流程:分析阶段（教学目标的分析、教学内容的分析、学习者的分析）、设计阶段（设计学习任务、设计相关知能、设计支撑程序、设计专项操练）和评价阶段（教师评价、学生评价等）,设计并实施了基于4C/ID模型的高中生物学教学案例《DNA的结构》。实践结果表明4C/ID模型的应用能够激发学生对于高中生物学的学习兴趣,有助于培养学生的自主探究能力,有效提升教学效果。但运用于常态化教学仍需要改进,要更加贴合应对高考的教学实际,应当更加贴合学生的现有水平。