为促进高中生科学思维能力的发展,本研究采用文献分析法、问卷调查法、访谈法和教学实践法,结合STEM教育理念,对学生科学思维能力的培养效果展开研究。在梳理STEM教育和科学思维的国内外研究现状、STEM教育与科学思维以及生物学科的内在联系的基础上,采用问卷调查法了解了STEM教育在广州市高中的开展情况现状,并运用科学思维培养现状调查问卷,将科学思维分为:归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维和创造性思维5个维度,深入了解广州市高一学生科学思维能力水平现状。本研究以洛溪新城中学高一年级两个水平相近的平行班为实验对象,对实验班采取基于STEM教育理念的生物课堂教学培养学生科学思维,而对照班则采取常规的生物课堂教学培养学生科学思维,以“高中生物学教学中学生科学思维培养现状调查问卷”为测量工具,对两个班教学实践前后的科学思维进行测量评定,利用EXCEL以及SPSS软件统计分析测量结果。研究结果表明:1.广州市高中阶段STEM教育活动开展空间较大,学生生物核心素养科学思维能力水平有待培养与进一步提高;2.基于STEM教育理念开展的生物课堂教学能够提高高中生科学思维能力,并且提升幅度大于常规的生物课堂教学;3.STEM教育理念融合生物课堂教学能有效提高学生的科学思维能力,其中以归纳与概括能力(维度一)、模型与建模(维度二)以及创造性思维能力(维度五)的提高最为显著;4.融合了STEM教育的生物课堂不仅能提高学生的学习成绩,还提高了他们的学习兴趣和学习效率。根据研究结果的分析,笔者对STEM教育理念在生物课堂教学的应用以及运用STEM教育培养学生科学思维开展的教学提出以下建议:1.做好课前准备工作,保证课堂按预期正常进行;2.把控教学节奏,提高教学效率;3.做好活动总结,保证教学质量;4.基于核心素养,分析教学目标;5.理清STEM教育与科学思维的关系;6.基于STEM教育理念及科学思维培养,筛选教学内容。