我国新版高中生物学课程标准（2017年版）提出了学生的科学思维这一生物学核心素养。这对于一线教师来说,是要求也是挑战。有研究发现在教学中采用单元教学设计有助于学生发展科学思维这一核心素养。本研究以高中生为研究对象,主要聚焦“科学思维”中“演绎与推理”这一维度,探索如何通过单元教学设计在生物学教学过程中的实际应用来发展学生的科学思维。研究首先通过文献研究法厘清相关重要概念的内涵,整理分析当前单元教学设计的发展进程,为后续研究提供理论指导。通过对比分析教学设计的常规模式和现有的单元教学设计模式,制定单元教学设计的一般流程。在前期对高中生生物学学科学习现状的调查的基础上,以“遗传的基本规律与物质基础”为单元开展基于“演绎与推理”的单元教学设计与教学实践:选择广州市某高中高一7班为实验班,对其实施单元教学模式;高一8班为对照班,实施传统教学。在实践前后对学生进行科学思维素养问卷调查的前测与后测,前后测对比结果显示,两个班级的学生科学思维各维度的水平均有提高,且实验班提升更为显著。在教学实践前后,对这两个班级的考试成绩进行对比,数据表明高一7班的成绩提高更为明显;对两个班的前后成绩进行配对t检验,发现高一7班存在显著差异,高一8班无明显差异。以上研究表明,单元教学设计对于培养学生科学思维素养行之有效,为单元教学设计提升学生科学思维素养和学业成绩提供了思路和参考。