“指向学科关键能力的初中数学单元化教学设计的研究”研究方案

一、课题的提出

1.基于深化课程改革的需要

新时代召唤新教学，新教学需要新思路。普通高中新课程标准和义务教育段的中小学均已明确了各学科教学的逻辑起点是学科核心素养目标的达成，将教学目标从知识点的了解、理解与记忆，转变为学科核心素养的关键能力、必备品格与价值观念的培育。这就要求我们必须提升教学的站位，即从关注单一的“知识点”、“课时”转变为“单元化教学”。只有这样，才能改变学科知识点的碎片化教学，才能真正实现教学设计与素养目标的有效对接。因此，指向学科核心素养的单元化教学是落实立德树人、发展素质教育、深化课程改革的必然要求，也是学科核心素养落地的关键路径。

2.基于教师专业发展的需要

新时代呼唤新教育，新教育需要新名师。当前，教育、社会、家长、学生对教师的要求和期望越来越高，教师唯有与时俱进、不断创新，才能适应新时代高质量发展的要求。开展单元化教学可以促进教师专业的快速发展，造就更多的名师。其一：由于单元化教学的出发点不是一个知识点、技能点或一篇课文，而是起统率作用的大观念、大项目、大任务、大问题，让教师像学科专家那样思考，真正理解学科育人的本质，以此可以提升教师的站位，改变教师的格局。其二：现实中依然有不少教师只关注知识、技能、习题、分数、中考，而忽视学生能力、品格、观念的培养及其过程，以致“高分低能、有分无德”的现象时有发生，而单元化教学有利于教师改变着眼点过小、过细的缺陷，改变“见书不见人”的习惯做法，从“大处着眼”，提高教育视野和品位。其三：单元化教学有利于教师正确把握时间与学习的关系，确立“以学习者为中心”的观念，改变当前教学设计通常以“课时”为单位，导致“时间决定学习”，而不是“学习决定时间”的现象，真正做到以生为本，切实提高教学质量。

3.基于学生核心素养提升的需要

“核心素养”是跨学科素养，是最关键、最基本和最必需的共同素养。“核心素养”注重培养学生的自主发展、实践创新、合作探究等关键能力，突出强调培养学生的个人修养、家国情怀、社会关爱等必备品格。核心素养是一种综合性品质，这种综合性的品质需要稍大的主题、项目、任务才可能承载，一个个知识点是很难与核心素养建立关联的。因此，课程需要改革、需要重构，而教学也需要通盘考虑，从学科关键能力到核心素养的提升，开展单元化教学是关键抓手，也是最佳途径。

4.基于学校发展的实际需要

学校多年来一直致力于课堂教学改革，从“发展性评价”到“同伴引领”再到“生长课堂”逐步深入，但面对综合教育环境影响，没能彻底改变当前部分“高分低能”的现象，也没能彻底改变“知识点、习题项、活动控”为标志的课堂教学现象，乃至出现了师生“忙得要死却作为平平”的现状，这与我校所处的区域地位是不相适应的。而且当前学校正努力推进博雅课程体系建设，“文创”“科创”校本课程初具特色，“乐教教师培养工程”也步入正轨，如果这些举措要更上一层楼，考虑开展单元化教学是重要的选择。可以说，在十四五期间开展“指向学科关键能力的单元化教学实践与研究”对于学校可持续发展、学生核心素养培育、课程改革的深化、学校特色的创建等等都具有重要的现实意义，是一项重大课题。

二、课题的核心概念及其界定

1.学科关键能力：学科关键能力是学生学会某一学科必须具备的基本能力，主要包括学生的思考能力、动手能力、实践能力、理解能力和创新能力等，初中数学学科关键能力的培养是以学生的个人发展和终生学习为指向，在抽象能力、空间观念、几何直观、逻辑推理、数学建模、运算能力以及数据观念等方面对学生进行重点培养，让学生在掌握数学必要的知识技能的同时，不断提高自己的数学观察能力、理解、应用等能力。

2.单元化学习：单元化学习是站在一定的高度，以发展学生的思维力，提升学生的学习力为目标，依托初中数学课程标准，在以生为本的基础上立足学情，结合教材对所学内容或知识、方法进行整体性、系统性、综合性的优化组合设计，以发展学生的高阶思维，提升学生思考问题的高度、宽度和深度为目的，形成能“带得走”的方法和能力的一种学习。

3.指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略研究：本课题以认知发展理论和建构主义理论为基础，以培养学生数学学科关键能力为指向，以初中数学“项目化学习”和“长问题链”为主要学习途径，在网状结构知识体系视角下，采取“优序教学”策略，整体统筹单元模块教学，对相关联的概念、方法、模型、思想、技巧、运动、图形变换以及章头语章头图等单元模块进行优化组合设计，通过课堂教学的实践探究，构建高效课堂，探索单元化教学设计与学习策略，帮助学生优化学法，引领学生学思相融、学以致用，提升数学学科推理、抽象、建模、直观、运算等数学学科关键能力，形成大智慧、大格局下的大素养。

三、课题的理论支撑

1.建构主义关于教学的基本理论

（1）教学注重学生为中心。学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者。教师是学生意义建构的帮助者、促进者，不是知识的传授者与灌输者。教师是解决问题教练和策略的分析者，应十分注意对于自身科学观和教学观的自觉反省和必要更新。

（2）教学注重在实际情境中进行。开发围绕现实问题的学习活动，注重让学生解决现实问题，尽量创设能够表征知识的结构，与学习有关的真实世界的情境，尽可能将学习者嵌入到和现实相关的情境中，作为学习整体的一部分，更有利于促进学生积极主动地建构关于知识的社会的、自然的意义。

（3）注重协作学习。建构主义认为，学习者以自己的方式建构对于事物的理解，从而不同人看到的是事物的不同方面，不存在唯一的标准的理解。我们可以通过学习者的合作而使理解更加丰富和全面。因此，建构主义指导下的教学组织形式有小组学习、协作学习等，提倡在教室中创建“学习社区”。

（4）注重提供充分的资源。建构主义强调要设计好教学环境，为学生自主建构知识的意义提供各种信息条件。

2.系统论

系统论的基本思想是把研究和处理的对象看作一个整体系统来对待。最简明的定义是“相互联系着的要素构成的整体”，有三层递进的含义：第一，系统是整体；第二，整体由要素构成；第三，要素是相互联系的。层层递进，缺一不可。

系统论的核心思想是系统的整体观念，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。这些思想对于我们开展大单元教学是很有启示意义的，因为一个单元其实就是一个系统，大单元就是大系统。

3.学习金字塔理论

美国学者爱德加·戴尔1946年首先发现并提出“学习金字塔”理论。在塔尖，第一种学习方式—“听讲”，学习效果是最低的，两周以后学习的内容只能留下5%。第二种，通过“阅读”方式学到的内容，可以保留10%。第三种，用“声音、图片”的方式学习，可以达到20%。第四种，是“示范”，采用这种学习方式，可以记住30%。第五种，“小组讨论”，可以记住50%的内容。第六种，“做中学”或“实际演练”，可以达到75%。最后一种在金字塔基座位置的学习方式，是“教别人”或者“马上应用”，可以记住90%的学习内容。

爱德加·戴尔提出，学习效果在30%以下的几种传统方式，都是个人学习或被动学习;而学习效果在50%以上的，都是团队学习、主动学习和参与式学习。这对于我们开展大单元教学中应该采用何种教学方法以及如何指导学生更有效地学习都具有理论指导意义。

4.生本教育理论

“一切为了学生，高度尊重学生，全面依靠学生”为宗旨的教育是生本教育最核心实质的理念。生本教育在教学设计与课堂教学上要求做到：（1）教师把学习的主动权交还给学生，让学生主动去学；（2）生本课堂是探究与交流的课堂，教师不要轻易将问题和任务的结果授给学生，而是让学生经过讨论、实践、探索等方式与伙伴一起归纳、推理和总结得出；（3）生本教育是使学生事先有准备的教育，无论是“前置性作业”还是“前置性思考”，都要求教师对学生事前有明确的要求和准备；（4）生本教学是教师为学生而设计和服务的教学，教师要真正地为学生设计教学，做到心中有生，目中有人。

四、研究的目标

①理论目标：以认知发展理论为基础，结合新课标和教材对教学内容进行单元化建构，将学生从“小课时”中拉出来看“大世界”，教师着眼于教学策略与教学思想的设计与渗透，从内容架构、思想方法、视野拓展等角度重点把握“大方向”，打造富有层次、有深度的系统单元教学课程体系。

②实践目标：教师以初中数学单元化设计为抓手，研究聚合碎片化信息策略，整合紧密的相关联内容，科学合理规划设计单元模块，通过实践探究、不断修正单元化学习策略，以培养学生的抽象、建模、推理、运算、分析、想象和创新等诸多数学学科关键能力。

③发展性目标：通过指向学科关键能力的初中数学单元化教学设计与实践，促进教师的理念更新和实践能力的提升，引领学生在单元化学习过程中形成高观念下的高阶思维，为学生的终身学习奠基。

五、课题研究的内容

①指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略的理论研究：研究认知发展理论和建构主义理论，研读课程标准，立足课本，指向实践，贯通初中数学学科关键能力的培养路径。

②指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略的现状调查：从教师和学生两个层面，通过调查问卷、师生访谈等方式，调查了解单元化学习的实施条件、实施策略、影响因素等方面的情况，形成调查报告。

③指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略的设计研究：从课本内容出发，分析和挖掘具体内容背后的单元化教学设计策略，构建有关联意义的结构化知识体系，形成内容完整、逻辑清晰的代数类单元、几何图形类单元、方法技巧类单元，在此基础上再细化各级各类单元化设计方案，设计对应的教学案，预设使学生可形成的数学学科关键能力，总体架构单元化学习的设计框架；在操作层面设计制定相应的研修机制，规范单元化教学研讨、分工、实施、反馈、评价等流程。

④指向学科关键能力的初中数学单元化学习实施与优化的研究：在设计好各单元导学案的基础上，确定单元化教学目标，设计单元化学习方案，探索教学实施路径，细化单元化课堂教学模型，构建不同类型下的单元课型结构，在实践中总结各类概念类、方法类、模型类、思想类、技巧类、运动类、图形变换类以及章头语章头图类、答题方法指导类等单元课堂教学模块，总结各类单元课的学习策略，最终形成相对统一而又有各自不同特点的课堂教学范式。

⑤指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略的案例与评价研究：过程性评价，结合具体的单元化设计方案和典型的单元化教学案例，予以深入研讨、深刻剖析表现性评价，形成可借鉴和推广的教学设计与课堂教学范式；合理设计评价维度，整体构思作业内容，每单元的教学配套作业注重单元化、系统化，设计指向学科关键能力测试的单元化作业，除了对知识技能的考查，还要体现对学科能力、素养的考查，可以细化到以撰写某个问题的研究报告或撰写小论文等方式进行考查。

六、研究的价值与意义

（一）研究现状

（1）国内外同一研究领域的现状与趋势分析

1.关于学科关键能力研究

在国外，澳大利亚早在20世纪80年代就开始了对关键能力进行教育改革实验，并提出七大关键能力。1974年德国教育家梅腾斯首次提出了“关键能力”的概念，他认为关键能力由方法能力、社会能力和个性能力构成。2006年，欧洲出台并实施了《关于终身学习关键能力的建议》，指出关键能力是知识、技能和态度的综合。在国内，21世纪前，数学教学大纲对数学能力强调的是计算能力、逻辑推理能力与空间想象能力，以及运用数学知识分析和解决问题的能力。2021年版的《数学课程标准》指出，在数学课程中，应当注重学生的数感、符号意识、空间观念、几何直观、数据分析观念、运算能力、推理能力和模型思想，同时还要特别注重发展学生的应用意识和创新意识，课程标准提出的十大核心关键词是数学能力的核心体现。喻平教授在《学科关键能力的生成与评价》中提出，核心素养包括“必备品格”和“关键能力”，并指出数学关键能力的实质就是数学核心素养。孔凡哲与史宁中教授也指出：数学关键能力由数据分析观念、建模能力、抽象能力、运算能力、推理能力、直观想象能力组成。2017年中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化改革教育体制机制改革意见》中提出：深化教育体制改革要注重培养支撑终身发展、适应时代要求的关键能力。

2.关于单元化学习研究

在国外，单元教学理论的提出源于19世纪末欧美国家“新教育运动”，其倡导者认为学生的学习内容与学习活动应该是一个整体，教材的人为分割使得学生学到的知识碎片化，难以建构完整的思维体系。随后比利时教育家德克乐利提出教学整体化原则，美国教育家杜威主张实用主义的单元教学。20世纪20年代前苏联也提出了单元整体教学的概念，之后一直处于不断发展中。1931年，美国莫里逊首先提出将教材、活动等划分为完整单元进行教学，每个单元均有规定的学习目标和内容，后来此法在不同的教学实践中有所创造和发展。但进入20世纪80年代，各国对单元教学的研究逐渐减少。在国内，20世纪20年代梁启超提出“分组比较教学法”，认为教学需要通盘考虑，文章不能一篇一篇去讲解，要将其进行恰当的分组，这是我国单元教学的雏形。杜威来华访问后，加速了实用主义的单元教学理论在我国的传播，该理论首先推动了我国教科书编写的单元化。近年来，华师大崔允漷教授提出：单元化是融合了目标、内容、教学与评价的“课程细胞”。课题组利用中国期刊全文数据库、人大复印资料数据库、中国优秀博硕士学位论文全文数据库进行相关检索查询，经比较筛选，共搜集到与单元教学相关核心期刊论文近百篇，不少文章对我们的研究有很好的参考价值。

比较国内外的对学科关键能力和单元化学习的研究发现，国外的相关研究较早，有很好的基础。一方面，虽然国内研究起步较晚，但对数学学科关键能力通过学科专家的阐述和新课程标准的规范，并对关键词进行解读，形成统一后有了参照的标准。另一方面，与西方国家相比，国内对单元化学习的研究时间不长，近几年各地对单元化教学研究较多，在实践层面逐渐铺开。结合学科关键能力和初中数学单元化学习这两个角度在实践层面进行策略研究有很高的价值，以学生学科关键能力的培养为目标指向研究单元化学习，再通过单元化的学习策略研究去提升学生的学科关键能力，两者相辅相成。

（2）本课题与之区别与联系

①本课题以初中数学“单元化学习”为出发点，突出从学生的角度思考单元化、设计单元化，坚持以生为本，学教融合。

②本课题以“单元化学习”为研究载体，旨在学生学科关键能力的提升，具有明确的研究方向。

本课题研究的价值

（1）理论价值

学生学习过程不是被动接受的，而是认知主体调动原有知识和经验，积极尝试建构新知识的过程。认知发展理论和建构主义理论为课题研究提供了有力的依据，并将理论渗透到单元化设计中去，阐明单元化学习中的重要思想，学生运用自主获取的信息主动建构初中数学单元化知识体系，通过对单元化学习内容的探索，明确学习目标，整合学习内容，对数学学科内容进行深层次的智力加工，深思数学学科本质，调整学习的重点和方向，吸收更多概括化了的基本原理或思想，从而达到深层次思考和深度理解的目的，促进学生数学学科关键能力的提升。

（2）实践价值

碎片化的知识无法长时间保留，这是心理学的基本原理。本课题在网状结构知识体系视角下，以单元为中心，采取“优序”教学策略，整体统筹各种类型单元模块，对相关联的概念类、方法类、模型类、思想类、技巧类、运动类、图形变换类以及章头语章头图、答题方法指导类等单元模块内容进行优化组合设计，注重整体性、系统性、综合性，并在实践的基础上进行检验和修正，使学生在单元学习过程中自然形成“带得走”的方法和数学关键能力，具有很强的操作性和实践价值。

（3）现实意义

   依据课改、新课程标准的要求和当前单元化教学理念的指引，以核心素养教育为指向，为打造我校数学学科的特色品牌，本着从实际出发，结合我校数学教学改革的需要，以初中数学单元化学习为抓手，以学科关键能力培养为目标，结合具体学情，通过以教师为主导的各类单元化教学设计，学生为主体的数学单元化学习探索，促进单元化学习策略与学生学科关键能力提升的有效衔接，引领学生在单元化学习过程中形成高观念下的大思维，大格局下的大素养。

七、设计、研究结构图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

八、研究的流程图

本课题主要对理论模型和实践模型进行建构研究，实现理论与实践的互相验证，实现用理论指导实践，用实践丰富理论的螺旋式上升，具体流程如下：

研究的重点：指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略的设计研究、实践研究、案例研究和评价研究。

九、研究的思路、过程与方法

（一）研究思路

1.从知识、思想、方法等角度对教材进行梳理，提取单元化学习内容，确定单元化学习主题，建构单元化学习体系；

2.明确单元化学习课时目标，规范教学模式，细化实施路径，完善评价体系。

（二）研究过程

（1）第一阶段（准备阶段）（2022.11—2022.12）：

启动课题、成立课题研究小组，召开课题组成员会议，介绍课题研究的目的、意义及研究的基本设想，组织制定课题研究实施方案并开展申报，明确各成员的分工。

（2）第二阶段（研究实施阶段）（2023.01—2024.07）：

组织课题组成员收集、学习“学习理论、建构主义理论和认知发展理论”的相关文章，围绕相关理论和“初中数学单元化学习”课堂教学设计方案，展开单元教学，并对单元教学的数据、方式、理念进行研讨、比较、分析、评估，进一步优化、完善“单元化学习”教学模式，初步形成“初中数学单元化”学习模式下的操作技术。

（3）第三阶段（深化研究阶段）（2024.08─2025.08）：

在第二阶段研究得出初步成果的基础上，在初中各个年级开展“单元化学习”实验教学，研究“单元化学习”的实施路径和操作流程，进一步完善、优化指向数学学科关键能力的单元化学习的教学模式及操作技术，形成一定的成果。

（4）第四阶段（研究总结阶段）（2025.09—2025.12）：

组织课题组成员开展研究成果的反馈、总结、交流，形成具体可操作的初中数学“单元化学习”教学模式的实施策略。组织力量进行分析与总结，撰写课题研究报告，总结经验、形成理论、指导实践、不断推广，并充实、完善建构主义理论，形成理论与实践的相互促进。

（三）研究方法

①文献研究法：广泛阅读学习认知发展理论、建构主义理论和数学学科关键能力、大概念等相关理论，包括相关研究成果、教学实录、教学设计等文献，领悟其内涵，理解其本质。

②实验研究法：根据已经掌握的理论经验和设定的研究方案，选择个别班级开展单元化学习实验教学，并对实验班级学生的学习情况进行过程性跟踪，对结果进行数据分析。

③行动研究法：针对“指向数学学科关键能力的单元化学习策略”的实践研究，设计教学活动方案，进行行动研究，做到边实践边研究，边反思边修正，邀请专家对研究的方案及效果进行评价，不断完善初中数学单元化学习策略的方案设计。

④案例研究法：收集、整理“单元化”学习中教师和学生转变的典型案例，对典型案例进行深入剖析，对单元化学习前后进行对比分析，揭示“单元化学习”的成长因子及规律。

⑤调查研究法：通过调查问卷、师生访谈、专家访谈等方式，对实施“单元化”学习中的影响因素、教师和学生在“单元化”学习中的诸多变化等进行深入调查研究与量化分析并总结。

⑥比较研究法：在纵向维度上对实施“单元化”学习前后师生在思想理念、教学行为或学习行为、师生关系等方面进行深入细致的比较；在横向维度上对实施“单元化”学习的师生和没有实施“单元化”学习的师生，在教学或学习能力、学科素养、思维方式等方面进行比较，以研究“单元化”学习策略研究带来的过程性与终结性的变化。

十、主要观点与可能的创新之处

（一）主要观点

①单元化学习通常站在一定的高度，以发展学生的思维力、提升学生的学习力为目标，在网状结构知识体系视角下，采取“优序”教学策略，整体统筹单元模块，对相关联的内容进行优化组合设计，注重整体性、系统性、综合性，使学生形成“带得走”的方法和能力。

②初中数学单元化学习，需要教师从系统的角度整理新知，根据知识的内在逻辑性将“点状”的知识变成“网状”的，把割裂的、碎片化、岛屿化的知识点置于结构化的系统中，通过教师高观念谋划整体的教学设计，准确提炼整体的教学重、难点，使教学环节环环相扣，使学生的认知结构螺旋上升，从而获得学习之精髓、学科之价值，发展学生学科关键能力，提升数学学科素养。

（二）可能的创新之处

①通过“学材重构、方法重组”依托初中数学单元化建构和设计，着力培养学生的数学学科单元整体观，引领学生建立大观念、大思想、大思维；

②通过对对教材的结构化、单元化的处理，以单元化教学实施为抓手，在实践过程中发展学生的思维力、提升学生的学习力，将优化单元学习与提升学生的学科关键能力进行有效衔接，促进学生数学学科素养的形成与发展。

十一、预期研究成果

	成果名称	成果形式	完成时间
阶段成果（限5项）	初中数学单元化学习研究调查报告	调查报告	2022.12
	指向学科关键能力的初中数学单元化学习优秀课例集	教学光盘	2023.06
	指向学科关键能力的 初中数学单元化教学实践与思考	系列论文	2023.12
	指向学科关键能力的初中数学单元化学习阶段成果	活动展示、 实物成果	2024.07
	指向学科关键能力的初中数学单元化学习研究评价报告	评价报告	2024.12
最终成果（限3项）	初中数学单元化学习 设计路径的实践与探索	系列论文	2025.08
	指向学科关键能力的 初中数学单元化学习策略案例集	个案	2025.10
	课题研究总报告、子课题研究报告	结题报告	2025.12

十二、完成研究任务的可行性分析

《指向学科关键能力的初中数学单元化学习策略研究》这一课题的可行性分析：

1.课题承担者的科研水平与能力

本课题研究由太仓市实验中学数学组内骨干和太仓市赵军名师工作室骨干成员两个团队组成。课题主持人擅长单元模块化设计与教学、善于总结归纳、勤于笔耕，累计发表省级以上论文10余篇，在教学过程中逐步形成了“趣导·乐学”的教学风格，构建了“趣导乐学•活教活学”的教学主张，有着丰富的教学经验和扎实的科研能力。本课题参与研究的成员有省特级教师，正高级教师1名，其余成员均为市、县骨干教师，其中大市学科带头人1名，大市教坛新苗1名，我市学科带头人3名，多数成员参与过省市级课题的研究，不少成员有参加省、市级课堂教学比赛的经历。他们长期在教学一线，业务熟练，精通几何画板，有着丰富的教学经验和微专题设计、实践的经历，出色的科研水平与能力能够保证课题研究的正常开展。

2.课题研究基础

课题组对该项研究已做了一定的前期准备工作，调阅了大量文献资料，包括与课题相关的5本著作和10多篇论文，并完成了相关的调研工作。我校数学组每周的集体备课都有关于数学单元化学习方面的专门研讨，定期的安排能为课题研究提供保障。我校数学组还编写了校本课程：《初中数学基本模型及应用》，深受学生和老师的喜爱。课题组成员长期致力于减负高效的专题课堂教学研究，长期以来，备课组内专题研讨，教师撰写教学反思已成为习惯。成员均多年任教初三或循环初中数学教学，经历过中考复习，有单元复习的经验，对初中生的课堂学习状况比较了解，并有几篇与课题相关的论文先期发表，因此，本课题有很好的研究基础。

3.科研保障条件

（1）组织保障：我校成立了教育科研领导小组，有较为完善的课题研究管理制度，我校每周一下午的数学组研讨活动能做到按时进行，为课题研究的顺利实施提供有力的保障；

（2）经费保障：各科室大力支持、资金充足，我校能为课题的研究提供保障；

（3）硬件保障：我校学校建设的高标准数学实验室可供学生数学专题实验使用；

（4）资料保障：我校图书馆有中国期刊网全文数据库和“E学”以及智慧教育云服务平台，可以随时获得研究所需的资料；

（5）科研保障：教师发展中心定期在我校组织的数学研讨活动会成为课题研究的重要平台。

在本课题研究之前，各位课题组成员也已经做了大量的课堂实录、单元化教学实践、资料收集、研究讨论等前期工作，在教学实践过程中掌握了很多生动、翔实的与课题相关的资料。所以，科研基础有保障。