当前迎来中国发展方式和新一轮的科技革命转变的历史性关口,提升学生科学思维水平成为适应我国生物学科技领域发展的必要需求,如何培养学生科学思维是目前教育教学的热点议题。《新课标》明确科学思维为学生必备学科核心素养之一,高中生应在自主提出问题、获取信息、寻求证明、检验假设和发现规律等过程中独立习得生物学知识。而探究性实验的过程渗透了科学探究思维,是在不确定实验结果的情况下形成结论以获得新信息的实验,侧重于知识的形成和发现,能很好的锻炼科学思维能力。因此本文基于探究性实验培养中学生科学思维展开了实践研究。本论文从以下四个部分开展本次研究,具体分述如下:第一部分,是文献研究。首先介绍了研究背景,分析了国内外科学思维培养及探究性实验教学研究现状。其次明确了研究目的,阐述了本研究的方法与设计思路,归纳了本研究的意义。最后,界定了本研究相关概念以及理论基础。第二部分,基于问卷调查法,从教师和高中生两个视角,针对F市高中生物学探究性实验教学和科学思维培养的现况展开了调查和分析。结果表明:第一,开展探究性实验有一定基础,但高中生具有探究性实验能力普遍不强,科学思维水平不高的特点;其次,缺乏实验探究能力和科学思维水平的评价体系;最后,概括总结了实施探究性实验教学的困境。第三部分,在对教学内容进行选择、完成教学策略分析和设定教学原则的基础上,编撰生物创新性探究性实验教学设计。然后开展以科学思维培养为目的探究性实验教学的对照实践。第四部分,首先,建立基于SOLO分类理论的科学思维水平评价标准;其次,对实验组和对照组前后测的实验数据采用了描述性统计、曼-惠特尼U检验等进行教学效果评价。最终归纳本研究结论:通过探究性实验教学,能在多点结构水平（M）和关联结构水平（R）上显著提升学生的科学思维品质;在单点结构水平（U）和拓展抽象结构水平（R）对科学思维品质的影响并不显著;但是基于探究性实验的教学方法可以提升高中生考试成绩。最后基于本研究经验及结论,对探究性实验教学培养学生科学思维水平提出教学建议;期待在未来的教学实践中,基于科学思维培养的探究性实验教学得到广泛的关注和更深入的研究。