《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》提出物理学科的核心素养主要包括:物理观念、科学思维、科学探究和科学态度与责任。其中科学思维是物理学科核心素养的核心,对培养学生理解物理学本质和终身发展有重要意义,而科学思维作为一种抽象的理性思维,其本身的培养和发展不能一蹴而就。因此,以科学思维素养导向为教学目标,强调核心概念和核心知识整体化的单元教学成了实现发展学生科学思维教学的必然选择。首先,本研究通过文献研究法对科学思维和单元教学进行了概念界定,并以建构主义理论、格式塔理论、最近发展区理论为基础,提出培养学生科学思维能力的单元教学设计思路和原则。其次,以新课标中科学思维要素的分类方法为基础,深入分析新人教版高中物理必修三《静电场》中包含的科学思维要素,进一步明确可培养学生科学思维能力的《静电场》核心知识,绘制出《静电场》知识内容与科学思维素养关联表以及单元知识学习水平双向细目表,进而开发出有效培养学生科学思维能力的《静电场》单元教学设计,并编制出科学思维能力检测题。最后,将开发好的单元教学设计进行实践教学,发放检测题对学生科学思维培养情况进行测验,并利用SPSS26.0软件对测验结果进行描述性统计及相关性分析,最终得出结论。实践结果表明,基于科学思维培养的单元教学能够有效提升学生在模型建构、科学推理、科学论证以及质疑创新方面的能力。其中,学生通过建构模型解决实际问题、从定性和定量两个方面进行科学推理、使用科学证据解释和说明实际问题以及具有敏锐观察和洞察重要信息等方面的能力都具有显著提升。除此以外,科学思维培养的单元教学还给学生提供了更多表达的契机,促进学生对知识点深入理解的同时,增强了学生学习物理的主动性,推动了物理课堂的有效进行。期望本研究能为一线教师开发基于科学思维培养的单元教学设计提供一些参考。