通过探讨可视化外部表征工具三维思维图（3DTG）的内涵，介绍该工具在支持学生进行科学探究学习、培养学生“证据推理与模型认知”核心素养中发挥的重要作用。基于3DTG的构成要素，构建科学探究过程模型，开发基于该模型的课堂教学模式。设计以“科学使用含氯消毒剂”为主题的探究教学案例，对基于3DTG发展学生核心素养的教学模式付诸实践并予以说明。