《普通高中生物学课程标准(2017年版)》提出要从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养。学科知识作为学科核心素养形成的主要载体决定了构建学科知识结构在学科核心素养形成中的重要性。然而,大部分学生没有归纳知识的习惯,不重视知识框架的构建,导致学习中经常出现基础知识记不住、记不清,知识碎片化,无法建立知识结构体系的问题。思维导图的放射状结构可以将零散、繁多的知识点围绕中心主题整合在一起,有利于学生知识体系的构建。本文首先采用文献研究法,探寻了思维导图的概念、特征、制作方法以及思维导图与概念图的区别与联系,理清了思维导图在国内外的研究动态和已经取得的成果。然后运用问卷调查法,调查了山阴一中高三学生的学习兴趣、学习习惯和对思维导图的了解情况,为研究者后续应用思维导图提供参考依据。接着,运用准实验研究法,选择研究者任教的两个高三平行班为研究对象,以人教版高中生物学必修教材为载体,将思维导图应用于学生的课堂知识总结、课后复习巩固以及教师的备课、课堂教学、课后教学反思等环节,进行了为期一学期的思维导图应用研究。研究结束后,对学生的学业成绩、学习兴趣、创造性思维能力进行了检测,同时,运用问卷调查法调查了学生的思维导图使用习惯和他们对思维导图应用效果的看法。最后,利用SPSS 20.0软件对收集、整理后的数据进行统计分析。经过一学期的实践应用,结果表明:(1)应用思维导图后,两个班的成绩出现了显著性差异,实验班学生的成绩显著高于对照班,但这种显著性差异具有不稳定性:在阶段测试二、阶段测试五中,实验班学生的学习成绩显著高于对照班,在阶段测试一、阶段测试三、阶段测试四中,实验班与对照班的学生成绩未出现显著性差异。这反映出要想获得持续高效的教学效果,就需要在教学中长期使用思维导图。(2)应用思维导图后,实验班学生的生物学学习兴趣显著提高。(3)应用思维导图后,实验班学生的创造性思维能力未出现显著性变化。(4)在一个学期的学习中,学生对思维导图的接受度和满意度较高,愿意继续使用思维导图。