新课程改革强调对学生问题解决能力的培养,问题解决能力背后是学生高阶思维的支持,因此促进学生高阶思维的发展是符合新课程改革要求的课堂目标。结构不良问题是指问题条件状态、目标状态或者算子三者中至少一者不明确的问题,因其问题空间结构不完整、不明确,在解决时对学生能力与素养的要求较高,同时对学生思维训练程度较大。本研究尝试改进传统基于问题的教学,以人教版高中生物学教材必修一《分子与细胞》为例,对教材中涉及的结构不良问题进行分析,并选取部分内容进行教学设计和教学实验,以期能够给一线生物学教师培养学生高阶思维提供参考。笔者通过查阅、梳理相关文献资料,在把握基于高中生物学结构不良问题的教学研究现状的基础上,通过问卷调查法、访谈法和实验研究法等研究方法开展了以下具体研究:首先根据文献资料,依据认知弹性理论以及PBL教学模式设计基于高中生物学结构不良问题培养学生高阶思维的教学程序,提出基于高中生物学结构不良问题培养学生高阶思维教学的一般原则,包括精选生物学结构不良问题、分解生物学结构不良问题、提供案例资料,形成多元表征、组织多重交流策略四个方面,其中教师可以通过多种途径获取生物学结构不良问题,主要有以下几个方面:深度分析教材内设置的问题、学习生物学相关科学前沿进展、分析生物学高考试题、结合生活生产实际设计问题以及将结构良好问题改编为结构不良问题;其次根据已有文献资料,从结构不良问题的特征出发,将结构不良问题的类型概括为问题条件冗余、问题条件不完整、问题涉及真实生活情境、问题解决方法多样、解决原理不熟悉、问题答案多样、问题没有答案、需解决者主观表达问题答案等八类;最后,对人教版高中生物学必修一《分子与细胞》教材内结构不良问题的问题特征、解决涉及的高阶思维层次、结构不良问题的数量以及栏目分布进行分析,对部分内容进行基于高中生物学结构不良问题的教学设计,选取实习学校高一年级两个平行班进行教学实验,实验班进行基于高中生物学结构不良问题的教学,对照班采取传统教学方式,研究过程中通过纸笔测验以及问卷调查的方式反应基于高中生物学结构不良问题的教学对学生学习的干预情况以及对学生高阶思维发展的影响。教学实验后,纸笔测验成绩以及学生问卷调查结果表明基于高中生物学结构不良问题的教学能够加深学生对知识的理解,提高学生的分析、评价以及创造思维水平,并且有助于学生加强反思意识,提高反思能力。