《普通高中生物学课程标准》中确定了以培育学生生物学学科核心素养为主旨的教育理念,其中科学探究素养作为生物学学科核心素养的重要部分,需要教师通过组织学生开展以探究为特点的主动学习进而使得其实现有效提升。传统的实验课教学中教师的讲解和演示已经满足不了“新课程、新教材”对学生科学探究素养培育的要求,因此本研究以落实科学探究素养的培育为出发点,结合学生实际情况,通过对学历案的设计与应用,转变实验课中课堂教学模式,构建以学生为主体的实验探究历程,以实现学生在实验课中的自主探究与高度参与,改善传统实验课中学生“游离学习”的现状。本研究通过查阅国内外文献资料,梳理了对科学探究理解的发展情况,并对学历案相关概念和研究现状进行概述,为学历案的设计与应用提供理论基础。采用问卷法对学历案使用现状进行调查,分析了学历案应用与推广过程中的阻碍;通过编制相应的科学探究素养测试卷,了解学生当前科学探究素养水平（前测）,确定实验班与对照班,掌握实际学情。基于已有的学历案研究成果,结合学生实际情况,设计了指向生物学实验课自主探究的学历案,并展开相应教学实践。通过设计指向科学探究素养的测试题,对学生在教学实践后的科学探究素养水平提升情况进行调查（后测）。经数据统计分析,比较学生前测、后测科学探究素养水平提升情况,以检验应用学历案的教学实验效果。结果表明,学生在实验课前的科学探究素养水平主要处于水平一至水平二之间,且实验班和对照班之间不存在显著差异。经过学历案应用学习后:实验组科学探究素养整体水平较对照组更高,且存在显著性差异;实验组实验设计与实施能力以及记录数据和得出结论能力整体水平较对照组更高,且存在显著性差异;实验组实验设计与实施能力以及记录数据和得出结论的水平一、水平二的达成率与对照组不存在显著性差异;但在水平三的达成率上更高,且存在显著性差异。综上,应用学历案有利于学生在实验课中完成对高水平科学探究素养的达成。本研究得到以下结论:应用学历案能够有效提升学生的课堂参与度,并对落实学生科学探究素养培育有积极影响;同时,学历案有利于提升教师的专业素养,有利于发展良好的师生关系。综上,学历案的应用有利于实现课堂转型,达成学生与教师的共同进步。