随着教育部首次提出“核心素养”之后,各个学科也相继提出符合各学科性质核心素养的具体内容。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中明确指出生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任。目前,思维导图和概念图在生物教育教学过程中广泛应用,对生物学学科核心素养的发展起到了重要作用。本研究通过文献研究、总结、问卷调查和案例教学等方法,依据思维导图和概念图的定义、功能、特点、起源以及绘制方法,分析比较了两者的异同点,并阐明了思维导图和概念图在教育教学过程中应用的理论基础,进一步分析了国内外思维导图和概念图在教学过程中的应用现状和发展趋势;针对思维导图和概念图在生物教育教学过程中应用分析探讨了与发展生物核心素养内在联系;通过问卷调查分析探讨了学生、教师使用思维导图和概念图的现状调查。具体研究结果如下:思维导图和概念图的相同点是主要结构因素、基准点以及达到训练思维的目的,不同点是侧重点、关键特征、呈现形式以及评价标准;思维导图在教学中的应用理论基础包括脑科学、信息加工模型中的组块理论、建构主义学习理论和图式理论,概念图在教学中的应用理论基础包括学科基本结构理论、有意义学习、格式塔心理学和概念同化理论;思维导图和概念图在教学过程中的应用得到了教师、学者的认可和研究,促进了学生创新思维和认知能力的提升,在有些教育发达的国家投入大量资源鼓励开展思维导图和概念图在教学中的应用。通过比较分析,发现思维导图与发展核心素养内在联系,体现在发挥作用的原理与大脑思考原理的吻合、对形成科学思维的训练作用、激发学生对于知识的延伸性和开放性;概念图与发展核心素养的内在联系,体现在本身的架构体现泛化和迁移、创造教育学习理论、成熟的概念图教学策略;使用思维导图和概念图发展核心素养落实到生命观念的整体性与交互性的体现、科学思维指导下的科学探究、以及履行社会责任的终身性。通过案例《细胞器——系统内的分工合作》和《细胞的癌变》两节课的教学设计,分别展示了思维导图和概念图在教学过程中如何发展核心素养的生命观念、科学思维、科学探究以及社会责任。通过226份学生的问卷调查得出:学生对思维导图和概念图的使用具备基础能力,根据学习内容能选择性的使用思维导图和概念图,需要教师的适时引导才能达到良好的效果;通过139份教师的问卷得出:思维导图和概念图的使用需要核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践、学业评价促发展的正确教学理念作为引导,使用前应根据思维导图和概念图的制作和选择依据充分准备,在教学过程中要与教学内容和发展核心素养紧密结合。综上所述应用好思维导图和概念图在教学过程中发展核心素养,需要教师和学生都具有一定的基础;教师支持在教学过程中通过使用思维导图和概念图更有利于提高学生的核心素养;绘制好思维导图和概念图有利于核心素养的发展;思维导图和概念图作为教学工具使用在生物学课堂中值得大力推广。