21世纪是信息化、科技化的时代,对人才提出了新的标准。学习者的学习不能仅停留在浅层学习,只追求知识的掌握程度,而应是向更高层次的深度学习发展,学会学习、终身学习、注重知识的主动建构、迁移应用以及批判性的高阶思维的发展。深度学习是新时代背景下促进学习者个体全面发展的重要方式。本研究主要探讨将深度学习应用于高中生物学教学设计中,从而促进学生深度学习。通过文献研究法,分析深度学习理论基础及研究现状,总结深度学习的主要特征为:主动的知识建构、学习的内在动机、培养学生批判性思维、强调知识的迁移与应用、元认知的参与。结合国外深度学习路线,应用于生物学教学中,制定基于深度学习的高中生物学教学设计一般流程;以苏教版高中生物必修一第四章“光合作用与细胞呼吸”为例,进行案例分析;采用准实验研究法,对照班采用常规教学,实验班采用基于深度学习的高中生物学教学设计进行教学,以学生的生物成绩和《深度学习情况调查问卷》作为测量工具,收集实验前和实验后数据,进行独立样本t检验,分析得出结论。研究结果表明:实验前,实验班和对照班的学生生物成绩无显著性差异;分析《深度学习情况调查问卷》发现实验班和对照班在深度学习的各个维度均无显著性差异,可以进行实验研究。实验后,对实验班和对照班学生的生物成绩分析,实验班的生物成绩平均值明显高于对照班,且具有显著性差异;对深度学习的各个维度进行分析,实验班的学生在“内在学习动机”、“主动知识建构”、“批判性思维”、“知识的迁移应用能力”、“元认知能力”维度的平均值都高于对照班,且具有显著性差异。实验结果证明经过三个月的实验,实验班学生基本满足深度学习的特征,基于深度学习的高中生物学教学设计可以促进学生深度学习,进而提高学生的生物成绩。