随着新课程改革以及素质教育的推进，我国教育的宗旨由传统的应试教育转变为以提高学生的科学素养为目标的素质教育。中学阶段是生物科学素养形成和发展的关键时期，实施基于科学素养的生物教学设计既有利于新课程的顺利实施，又有利于生物科学教育的发展。在现代教学设计理论和新课程理念的指导下，以提高学生的生物科学素养为目标，本文对科学素养的内涵、基于科学素养的教学设计原则、教学设计基本程序和科学素养与高中生物新课程的关系进行了分析研究。在此基础上，对新授课内容设计了基于科学素养的生物教学设计的基本程序和四类课堂教学案例即：注重生物科学史、科学探究、生物学实验以及STS的教学，并在包头市田家炳中学高一年级的四个班(两个实验班，两个班对照班)进行实验。参考2003年公众科学素养问卷调查表，编制了“高一生物科学素养问卷调查”表，通过Spss软件对实验班和对照班的科学素养问卷数据和高一期末考试成绩进行处理分析。数据表明：对照班和实验班前测科学素养水平不存在显著性差异(p <0.05)，对照班和实验班后测科学素养水平存在极显著性差异(p<0.01)。以上结果说明，在课堂教学中实施基于科学素养的生物教学设计后，实验班学生的科学素养水平明显高于对照班；实验班学生学习成绩比对照班有了显著提高(p <0.05)。总之，基于科学素养的高中生物教学设计能有效地培养学生自主、合作、探究性学习的能力，大幅度地提高学生的生物科学素养水平，明显提高了学生的学习成绩。基于科学素养的高中生物教学设计研究为新一轮课程改革和当前课堂教学现状提供了有价值的参考依据。