现代信息社会的复杂性是以动态变化的庞大的信息网络及多媒体和各种教育技术的使用为特征。一个快速变化的劳动分工市场要求更灵活的劳动力,将直接导致知识密集型工作在团队和终身学习中的比例增大。[1]因此,现代信息社会期待毕业生不仅有特殊的专业背景,同时也需要有能力应用这种知识,以便用一种高效的方式解决复杂的问题。[2]教育研究发现成功的问题解决者拥有有系统且灵活的知识基础,并拥有以此知识解决具体问题的技术。[3]基于挑战的指导(challenge-based instruction, CBI)对于吸引学生进入一个真实的问题解决练习有良多好处,它能导致改良完善的知识应用到将来的任务中。CBI方法进一步出“人是如何学习的”(How people learn, HPL)学习原理指导,并被范德比尔特-西北大学-德克萨斯大学-哈佛大学-麻省理工学院(VaNTH)在生物工程教育技术中采用。基于挑战的指导包括基于问题的,基于项目的和基于案例的方法,通常包含一系列复杂的学习活动。这许多活动贯穿成连结指导者与学生思想的纽带。STAR是“面向行动和反思的软件环境”的首字母简称,STAR.Legacy能帮助设计者将学习活动组织进入一个探究周期,这个探究周期可以充分将教学融入其中。为了确保课堂上指导者可以根据当地的资源和需求适应这种探究活动,STAR.Legacy建立在四种类型的设计原理之上：学习者中心、知识中心、评价中心和共同体中心。本篇论文将详细阐述STAR.Legacy如何建构成一个基于探究的循环模式。STAR.Legacy教学是当下国际上备受关注的研究课题,但作为聚焦于具体学科领域的学习与教学,却囿于诸多研究在理论视角、研究背景、探究方向上的不一致,而在体系完整度上稍显薄弱。基于国际上相关研究的已有成果,融合多学科视角,结合对我国本土的生物教育理论及实践的深刻反思,构筑这一论题的较完整的理论分析框架和实践指导策略,就成为了本文研究的基本出发点。本课题采用了定量与定性相结合的研究方法,分别从关键词的定义、基本特征、核心内涵、理论基础、Legacy教学的设计框架与策略以及案例实验研究等具有层级递进关系的儿个方面做了系统、全面的分析与阐述。本文分为五部分,第一章阐述了研究的背景、目的、现状,研究的内容、思路、方法及意义；第二章介绍了STAR.Legacy的概念界定、基本特征和核心内涵,以及STAR.Legacy的理论基础；第三章和第四章是本文的重心,通过教学实例：人类手肘关节平面模型的学习具体描述了STAR. Legacy的方法、形式和基本程序；第四章以《生态系统的能量流动》为例论述了STAR.Legacy的实践运用。第五章是总结和展望,论述了本文研究的创新与不足,以及本研究未来的发展。本文关于中学生物课堂实施STAR.Legacy的理论和实践研究,对提高课堂教学效率方面有一定的参考价值。