《普通高中生物学课程标准（2017版）》特别强调要“关注重要概念的学习”,指出学习重要概念是理解大概念的关键,也是提高生物学学科核心素养的重要途径,所以,如何教授生物学重要概念是教师的一项重要任务。而随着社会的迅速发展,以机械学习知识为主的浅层次学习已经无法满足对人才培养的要求,只有培养学生深度学习能力,才能满足时代发展的要求。同时,在深化教育教学变革的新时代背景下,生物学学科核心素养与深度学习的目标是一致的。所以提高学生的生物学学科核心素养,必然要求展开深度学习教学,因此将深度学习理论应用于高中生物学重要概念教学有非常重要的意义。研究主要采用了文献研究法、问卷调查法、实验研究法、案例分析法和统计分析法。首先从深度学习的必要性、重要概念的重要性及深度学习与重要概念相辅相成三个方面阐述研究背景,然后归纳深度学习和重要概念的研究现状,阐述研究目的、意义、思路和方法,并且对深度学习、重要概念和理论基础进行综述。在此基础上,设计调查问卷对济宁市320名高中学生的重要概念深度学习情况进行调查,设计访谈问卷调查济宁市8位高中生物学教师对重要概念和深度学习的认识以及教学情况。结合调查结果并参考吴秀娟等人建构的深度学习教学模型和张术雪建构的生物学概念教学流程,建构了基于深度学习的高中生物学重要概念教学设计流程。然后基于建构的教学设计流程对“基因突变及其他变异”一章进行了教学案例设计,并以山东省济宁市邹城一中的192名高一学生为研究对象进行了教学实践研究。教学实践前,利用前测问卷和深度学习情况量表检验实验组和对照组学生的同质性,实验组在教学实践中进行基于深度学习的重要概念教学,对照组进行常规教学。在实践后发放后测问卷和深度学习情况量表,用SPSS23.0处理数据。分析数据可得,运用基于深度学习的重要概念教学与常规教学相比,虽然在次位概念和重要概念的记忆方面没有显著差异,但在重要概念的理解、应用、分析和评价等方面存在显著差异。此外,基于深度学习的重要概念教学能够促进学生在学习态度、学习方式、知识构建、迁移应用和批判反思这5个维度的提高。因此,基于深度学习的重要概念教学具有更好的教学效果,帮助学生实现重要概念的深度学习,提高生物学学科核心素养。