目前,在高中生物学课堂中,学生主动构建知识体系的意识与能力比较薄弱,且教师对其培养也较为忽略。而思维导图可谓是“一图胜千字”,不仅可以将零散的知识系统化、隐性思维显性化、复杂文本形象化与繁杂信息简洁化,还可以使教学内容具有丰富性、感染力、互动性与交流性。因此,在高中生物学新授课中为提高学生主动构建知识体系的意识与能力,提出将思维导图运用于高中生物学教学设计与课堂教学中。首先通过文献查阅,概述思维导图的概念、要素、功能及绘制方法与原则,界定基于思维导图的教学设计概念,并分析基于思维导图的国内外研究现状。其次,通过问卷调查法和访谈法对基于思维导图的高中生物学教学现状展开调查与分析。然后,在以上研究基础构建基于思维导图的高中生物学教学设计的模式。最后,通过实际课堂教学从学生学习兴趣、学习成绩、认知策略水平与思维导图作品及访谈结果来评价基于思维导图的高中生物学课堂教学效果。通过实践研究结果显示:在学习成绩方面,实验组与对照组学生的生物学成绩差异不显著（P=0.152）,但实验组与对照组学生成绩均差从0.3分上升到4.92分,一定程度上说明基于思维导图的高中生物学教学对学生成绩起促进作用;在学习兴趣方面,实验组与对照组学生的生物学学习兴趣存在显著性差异（P=0.044）,说明基于思维导图的高中生物学教学对学生的生物学学习兴趣有增强作用;在学习认知策略方面,实验组与对照组学生的总体认知策略水平具有显著性差异（P=0.026）,其中表层加工策略和深层加工策略水平均为显著水平（P<0.05）,表明基于思维导图的高中生物学教学对学生的学习认知策略水平具有一定的提高作用。基于以上研究得出结论:（1）基于思维导图的高中生物学教学设计模式在实际教学中具有一定的可行性与有效性;（2）基于思维导图的高中生物学课堂教学既能够增强学生主动构建知识体系的意识与能力,又能够增强学生学习兴趣、提高学生认知策略水平、促进学生学习成绩的提高。本研究基于思维导图策略下所提出的教学设计模式与高中生物学课堂教学流程可以为相关学者和一线教师提供一定的借鉴。