我们正处于一个“信息、知识、文化”的三维时代。人类的知识总量越来越大,学生的认知负担越来越重。2017年版《普通高中生物学课程标准》颁布,课程理念的变化将会直接影响到学生的学习方式和教师的教学方式,对生物学教学带来了新的挑战。教学设计是课堂教学的关键环节之一,但在实际教学中,生物学教师的教学设计存在诸多问题,如关注文化视角的教学设计及以生物学学科为背景的教学设计研究很少,注重学生信息加工、符合大脑认知机制的高质量教学设计也不多。为此,本文从“信息、知识、文化”三维视角开展相关研究。首先,通过文献研究法,梳理了教学设计的相关概念、研究现状和理论基础,并确定了本研究的研究目的、研究意义、研究内容等。接着,通过案例研究,从教学信息的选取、来源、类型、呈现方式、认知操作行为等方面对教学过程设计进行分析和评价;并对前人的教学设计进行整理、对比分析。在此基础上,具体阐述“信息、知识、文化”教学设计思路的内涵。最后,选取某重点中学高一年级的两个平行班进行教学实验研究,对照班按照传统的方式教学,实验班按照“信息、知识、文化”教学设计思路改进教学。基于理论和实践研究,本文得出优质生物学教学设计的一般特征有创设情境、整合课内外教学资源、提供学生熟悉的材料、调动学生多感官参与、丰富文化内涵等。基于“信息、知识、文化”的教学设计思路,具体环节有挖掘文化内涵、处理教材信息、确定教学目标、信息重组加工、优化信息呈现、细化认知操作、贯彻教学评价这七个环节,且能够提高学生的生物学学业成绩、学习兴趣和学习积极性,具有借鉴价值和研究价值。