《普通高中生物学课程标准（2017版）》提出核心素养的概念,科学思维是核心素养的重要内涵。如何在有限的课堂中培养学生的科学思维,成为一线教师关注的重要课题,探索培养科学思维有效可行的教学模式具有重要意义。研究者通过阅读研究国内外文献以及参考一线教师的经验,发现专题式教学其独有的课堂形式对于培养学生的科学思维具有巨大潜力,因此确定通过专题式教学培养学生科学思维这一研究主题。本研究设计专题式教学案例,选取研究者任教的3个班级进行研究,通过前后两次纸笔测试判断学生在实验前后科学思维能力的变化,通过主题研究活动从不同维度对学生科学思维水平进行表现性评价。纸笔测试结果显示:实验后实验组学生成绩显著提升,成对样本检验存在显著性差异,与对照组成绩相比存在显著性差异,说明专题式教学对于促进科学思维发展有显著作用。表现性评价结果显示:主题研究活动充分激发学生学习热情,有效训练学生的归纳与概括、演绎与推理能力,部分同学在模型与建模能力、批判性思维和创造性思维有明显进步。专题式教学能够有效提升学生科学思维能力,运用多样化的评价体系使得评价更为客观和全面,帮助老师和学生共同进步。基于研究结果和教学实践经验,本研究提出开展专题式教学建议,为一线教师培养学生科学思维提供参考。