现代社会的快速发展使不同国家对人才更加重视,随之对教育的要求也在不断变化和提高。目前我国新课程改革中以核心素养作为重要的育人目标,这为我国的人才培养指明了方向。《普通高中生物学学科教学指导意见》指出实施单元主题教学有助于学生生物学学科核心素养的发展。因此,对单元主题教学设计的研究势在必行。本研究目的在于推动有关单元主题教学设计的发展,提升生物学教师单元主题教学设计的能力,并提升学生的生物学学科核心素养。首先,利用问卷调查法和叙述性描述法对H市部分高中生物学教师进行有关单元主题教学设计的现状调查,为后续的研究提供现实依据。接着,利用文献研究法梳理出关于核心素养和单元主题教学设计的研究现状,总结单元主题教学设计的步骤并设计两个参考实例。最后,利用行动研究法将案例进行教学实践并分析其教学效果。通过对调查问卷和听课观察的结果分析发现:高中生物学教师对于生物学核心素养和单元主题教学设计的认知程度需要提升,对二者的实施应用也需要提升和加强,且在单元主题教学设计的应用方面需要更多可学习的案例及相关指导和培训。通过文献研究结合多位学者的研究成果总结出单元主题教学设计的步骤,即综合分析,确定单元主题;综合分析,确定单元及课时教学目标;设计单元活动,形成教学活动方案;设计评价方案,优化教学设计。再根据该步骤基于人教版2019年版《遗传与进化》第6章和人教版2007年版《稳态与环境》第2章,设计形成了“生物的进化”和“神经-体液-免疫调节”这两个案例。将“神经-体液-免疫调节”案例付诸实践,选取S中学的高二25班作为实验班实施单元主题教学设计,高二24班作为对照班。利用SPSS和Excel对两个班级的单元测试题成绩和学生问卷的数据分别进行独立样本t检验和频数对比,结果显示P值小于0.05即实验班的单元测试题成绩明显高于对照班,调查问卷也显示实验班的学习习惯、生活习惯和有关生活常识的变化情况也比对照班明显。本研究通过分析案例的教学实践效果,发现单元主题教学设计可以促进学生的生物学学科核心素养和成绩的提高,也有助于学生习惯的改变和生活常识的提高,即单元主题教学设计取得了较好的教学效果。