深度学习是落实生物学学科核心素养的基本途径，本文以高中生物学“探究植物细胞的吸水和失水”实验为例，构建基于深度学习的实验教学设计与实践。在课本实验的基础上，增加了对不同材料，不同浓度和不同的外界溶液等多因素的探究，以小组为单位进行分工合作探究。探索在高中生物学探究性实验教学中引导学生进行深度学习的应用策略，旨在通过案例设计的形式引导学生深度学习生物学探究实验，最终发展其生物学学科核心素养。