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基于深度学习的初中数学单元整体

教学设计

第一章绪论

一、研究背景

（一）时代发展与教育改革的呼唤

1.新时代对学生核心素养的要求。当前社会对人才培养提出了

更高要求，强调学生应具备批判性思维、创新能力、解决问题能力

及跨文化交流能力等核心素养。传统教学模式难以完全满足这一需

求，亟需教育教学改革以培养适应未来社会发展的人才。

2.课程改革与深度学习理念的兴起。为应对核心素养培养的挑

战，我国持续推进课程改革，强调以学生发展为核心，倡导自主、

合作、探究的学习方式。深度学习作为一种高阶思维学习理念，正

成为教育领域关注的焦点，旨在引导学生建构知识、理解本质、迁

移应用。

3.信息技术与数学教学的融合趋势。随着信息技术的飞速发展，

数字工具和智能平台为数学教学提供了前所未有的机遇。技术与教

学的深度融合，能够创设丰富的学习情境，支持个性化学习，促进

学生对数学概念的深层理解，推动教学模式的创新。

（二）初中数学教学现状与挑战

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1.传统教学模式的局限性。长期以来，初中数学教学仍普遍存

在“重知识传授、轻能力培养”的现象，教师主导、学生被动接受

的模式，导致学生学习兴趣不高，难以真正理解数学思想方法，更

遑论迁移应用。这种模式不利于学生深度参与和自主发展。

2.学生学习方式的转变需求。新课标倡导学生成为学习的主体，

要求教学关注学生的认知发展规律和学习特点。初中生正处于思维

发展的关键时期，需要从机械记忆转向主动探究、合作交流的学习

方式，以培养其独立思考和创新精神。

3.单元整体教学的实践困境。尽管单元整体教学理念在理论上

已获得广泛认同，但在实际教学中，教师往往因缺乏系统设计能力、

对单元主题理解不深等原因，导致教学仍停留在 碎片 化的知识点 讲

解层 面 ，未能有 效 实现单元 目 标对学生整体素养的提 升 。

二、核心概念 界定

（一）深度学习

1.深度学习的 内涵 与特 征 。深度学习 是指 学生在学习 过 程中，

主动建构知识、理解知识的深层 意义 、探 索 知识 间 的 内 在 联 系、 并

将 所学知识应用于解决实际问题的 过 程。其特 征包括 主动性、高阶

性、关 联 性和迁移性，旨在培养学生的 综 合认知能力和批判性思维。

2.深度学习在数学教育中的体现。在初中数学教学中，深度学

习 意味 着学生不 仅仅 记 住公 式和解题 步骤 ，更要理解数学概念的 形

成 过 程、数学 定 理的推导 逻辑 ， 掌握 数学思想方法， 并 能 灵活运 用

数学知识解决 各 种实际问题， 形 成对数学本质的深 刻 认知。

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3.深度学习与 浅 层学习的对 比 。 浅 层学习关注知识的记忆与 表

层理解， 目 标 是 应 付 考 试；而 深度学习 则 强调知识的 结 构化、 意义

建构和融会 贯通 ， 目 标 是 培养学生的 综 合能力和长 远 发展。 两者 在

认知层 次 、学习 投入 和学习 效果 上存在 显著差异 。

（二）单元整体教学

1.单元整体教学的理念与 优 势。单元整体教学 是 一种以课程标

准 和学 科 本质为导向， 将分散 的知识点整合为有 意义 的知识体系，

形 成主题 明确 、 结 构完整、 逻辑严密 的教学单元。其 优 势在于有 助

于学生 形 成对知识的系统认知，提 升 教学 效率 ，培养学生的整体性

思维。

2.单元整体教学的 结 构与要素。单元整体教学 通常包括 单元主

题 确 立、单元 目 标设计、单元 内容 重构、单元学习 活 动 组织 和单元

评价 体系构建等要素。 它 强调从 宏观 层 面 规 划 教学， 确保 教学 过 程

的 连贯 性和 递 进性，促进学生 循序渐 进 地 学习。

3.初中数学单元整体教学的特 殊 性。初中数学单元整体教学，

需要 结 合数学学 科 的 逻辑 性和 抽 象性特点， 通过 问题 串 、主 线任务

等方式， 将 数学概念、法 则 、思想方法有机整合。 它 不 仅 关注知识

的完整性，更强调数学思维的整体构建和数学能力的 螺旋 式发展。

三 、研究 意义 与 价值

（一）理论 意义

1.丰富深度学习理论在数学教学领域的应用。本研究 将 深度学

习的理论 框架 融 入 初中数学单元整体教学设计，探 索 其具体实 施路

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径 和有 效策略 ，为深度学习理论在特 定 学 科 领域的实践提供实 证 支

持和理论 拓 展。

2.完 善 单元整体教学的理论体系。本研究 将 深度学习理念引 入

单元整体教学，探 讨如何 在单元教学中促进学生的深度思考和高阶

认知，从 而 丰富和完 善 单元整体教学的理论体系，提 升 其理论 指 导

价值 。

3.为初中数学教学改革提供理论支 撑 。本研究 将 为当前初中数

学教学改革提供新的 视角 和理论 基础 ， 尤 其 是 在 如何 有 效落 实核心

素养培养、提 升 教学质 量 方 面 ，具有重要的理论参考 价值 。

（二）实践 价值

1.促进学生数学核心素养发展。 通过基 于深度学习的单元整体

教学设计， 激 发学生学习数学的 内驱 力，培养其独立思考、合作探

究、问题解决等核心素养，提 升 学生 运 用数学知识解决实际问题的

能力。

2. 优 化初中数学教学设计与实 施 。本研究 将形 成一 套 系统、 可

操 作的初中数学单元整体教学设计 范 式，为一 线 教师在课 堂 教学中

有 效 实 施 深度学习提供具体 指 导， 优 化教学 过 程，提高课 堂效率 。

3.为一 线 教师提供 可操 作的教学 范 式。本研究的成 果 ，特 别是

教学 案例 和实 施策略 ， 将 为广 大 初中数学教师提供有 益 的 借鉴 和参

考， 帮助他们 更 好地 理解和实践单元整体教学与深度学习的融合，

促进教师 专业 发展。

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第二章深度学习与单元整体教学的理论 基础 及 内涵

本章旨在为 基 于深度学习的初中数学单元整体教学设计提供 坚

实的理论支 撑 。 将 深 入 探 讨 深度学习的理论 溯源 、核心 内涵 及其在

教育领域中的独特 价值 ， 明确 深度学习对学生认知发展和高阶思维

培养的重要性。 将 系统 阐述 单元整体教学的理论 基础 、 基 本原 则 及

其实践要 义 ， 揭示 其在 优 化知识 结 构、提 升 教学 效率 方 面 的 优 势。

将分析 深度学习与单元整体教学的 内 在 契 合点， 并结 合初中数学学

科 的特点，探 寻 二 者 融合的 必 要性与 可行路径 ，为 后 续的教学设计

奠定 理论 基石 。

一、深度学习的理论 溯源 与核心特 征

深度学习作为一种高质 量 的学习方式，其理论 基础 深 厚 ，核心

特 征鲜明 ，对培养学生的 综 合素养具有不 可替 代的作用。理解深度

学习的本质， 是 构建高 效 教学模式的前提。

（一）深度学习的理论 基础

深度学习 并非 单一理论的 产物 ， 而是 融合了 多 种教育学、心理

学理论的精 髓 ，这 些 理论 共 同解 释 了学习 者如何 从 表面 信息处理转

向深层理解和 意义 建构。

1.建构主 义 学习理论。建构主 义 强调学习 是 一个主动的、动 态

的、社会性的 过 程，学习 者通过 与 环 境 互 动， 结 合已有 经验 ，自主

建构对 世界 的理解。在深度学习中，学生不 再是 被动 地 接 收 知识，

而是通过 质 疑 、探究、 协 作等方式， 积极地筛选 信息、整合 观 念，

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并形 成自 己 的知识体系。 例如 ，在数学学习中，学生 通过 动 手操 作、

合作 讨 论， 而非简 单 听讲 ，来理解 几何图形 的变 换 规律，这正 是 建

构主 义 思想在深度学习中的体现。 他们将零散 的知识 碎片 整合为有

意义 的整体，从 而达到 对数学概念和原理的深层理解。这种自主构

建的 过 程， 使 知识变得更 加 个性化和 牢固 。

2.认知心理学理论。认知心理学，特 别是 信息 加 工理论、 图 式

理论以及思维发展理论等，为深度学习的发生机 制 提供了 微观 层 面

的解 释 。信息 加 工理论认为，学习 是 信息从 感觉 记忆、 短 时记忆 到

长时记忆的 加 工 过 程。深度学习要求学习 者 对信息进 行 精 细加 工，

如比较 、 分类 、概 括 、 联 想等，以促进知识的有 效编码 和提 取 。 图

式理论 则指 出，知识以 图 式的 形 式存 储 在 大脑 中，新知识的学习 是

通过 现有 图 式的同化 或顺 应来完成的。深度学习促 使 学生建立更 复

杂 、更完 善 的认知 图 式， 使 新 旧 知识 之间形 成丰富 而 有 意义 的 联 系。

维 果茨基 的 最近 发展 区 理论 也启 发我 们 ， 通过 提供适当的“ 脚手

架 ”支持， 将 学生的能力从独立 操 作 水 平提 升到 更高层 次 ，从 而 实

现更深层 次 的学习。

3.社会文化理论。维 果茨基 的社会文化理论强调学习 是镶嵌 在

社会文化情境中的， 是通过 与 他 人 互 动、 使 用文化工具（ 如语言 、

符号 ） 而 发生的。深度学习的发生往往 离 不 开 合作学习和交流 讨 论。

在 团队 合作中，学生 可 以 通过分享观 点、 辩 论、 相互启 发， 拓宽 认

知 视野 ，深化对问题的理解。 例如 ，在解决一 道复杂 的初中数学应

用题时，学生 们通过分组讨 论、 共 同建模、 相互修 正解题思 路 ， 最

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终 不 仅 获得了问题的 答案 ，更重要的 是 ， 他们 学会了 如何协 同思考、

批判性 地评估 不同 策略 ， 并 在社会 互 动中完 善 了自 己 的认知 结 构。

这种学习不 仅仅是 个人层 面 的，更 是 社会 互 动和文化工具 运 用 下 的

集 体智 慧 的 结晶 ， 极大地 促进了深度理解的 达 成。

（二）深度学习的 内涵 与特 征

深度学习的 内涵 在于 超越表面 信息的记忆和 再 现，关注知识的

本质理解、 意义 的建构以及在不同情境 下 的 灵活运 用。 它表 现出以

下显著 特 征：

1. 内涵：超越 记忆，关注理解、 意义 建构、知识迁移与问题解

决。深度学习的核心在于 追 求对知识本质的深 刻 理解， 而非 停留在

记忆层 面 。 它 要求学生不 仅 知 道 “ 是什么 ”，更要理解“为 什么 ”

以及“ 如何做 ”。这种理解 是多 维度、 多 层 次 的， 包括 概念理解、

原理 掌握 、方法领会。深度学习强调学习 者 主动 赋 予 知识以 意义 ，

将 新知识与已有 经验相联 系， 形 成个性化的理解。更重要的 是 ，深

度学习旨在培养学生 将 所学知识和技能迁移 到 新的、 复杂 情境中，

解决真实 世界 问题的能力。 例如 ，初中数学中的 函 数概念，深度学

习要求学生不 仅 能 默写函 数的 定义 和 分类 ，更要能理解其变化规律、

应用其解决实际生 活 中的 最优 化问题， 并 能解 释 不同 函 数模 型 背 后

的数学思想。

2.特 征： 主动性、高阶性、关 联 性、情境性、批判性与创新性。

第一，主动性 ： 学习 者是 学习的主体， 积极投入 探究 活 动， 而

非 被动接受。 他们 会主动提问、主动思考、主动 寻 求 答案 。

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第二，高阶性 ： 深度学习关注思维的更高层 次 ， 如分析 、 综 合、

评估 、创 造 等， 而非仅仅是 记忆和理解。 它 鼓励 学生进 行 批判性思

考、解决 复杂 问题。

第 三 ，关 联 性 ： 深度学习强调知识点 之间 的 内 在 联 系，以及学

科内 、学 科间 、学 科 与生 活之间 的 联 系，构建起 网 状的知识 结 构，

而非 孤 立的 碎片 化知识。

第 四 ，情境性 ： 学习发生于具体的情境中，真实 或 模 拟 的情境

能够 激 发学生的学习兴趣， 并帮助他们 更 好地 理解知识的实用 价值 。

第 五 ，批判性与创新性 ： 深度学习 鼓励 学生质 疑 权威 、 敢 于挑

战现有 观 念， 并 在 此 基础 上提出新的 见 解 或 解决方 案 。

3.与 浅 层学习的对 比： 强调深度 而非 广度，理解 而非 记忆。 浅

层学习 通常表 现为对知识点的 表面 记忆、机械模 仿 和 简 单 再 现，学

生 可 能知其 然 但不知其所以 然 ，难以 将 所学知识 灵活 应用于新情境。

例如 ，学生 可 能能够 熟练 背 诵 数学 公 式，但 面 对 稍 作变动的应用题

时 就无 从 下手 。 而 深度学习 则 致力于 打破 这种“学习的 幻 觉 ”，引

导学生关注知识的本质 结 构和 内 在 逻辑 ， 通过 探 索 、 反 思和建构，

形 成对知识的 透彻 理解， 并 能 将 这种理解转化为解决实际问题的能

力。深度学习不 追 求知识 量 的 简 单 堆砌 ， 而是 注重知识质 量 的提 升 ，

强调思维的深 刻 性和 灵活 度。

（ 三 ）深度学习在教育中的 价值

深度学习的推广和实践，对于学生个体发展和教育现代化具有

深 远而 重要的 价值 。

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1.提 升 学生核心素养 ： 培养批判性思维、创新能力、解决 复杂

问题的能力。在二 十 一 世 纪 ，学生的核心素养已成为 衡 量 教育质 量

的关键 指 标。深度学习正 是 培养这 些 素养的有 效 途 径 。 通过 引导学

生对信息进 行 甄 别 、 分析 和 评估 ，培养了 他们 的批判性思维 ；通过

鼓励 学生提出新想法、探 寻 新方法， 激 发了 他们 的创新 潜 能 ；通过

让 学生 面 对真实、 复杂 的挑战， 锻炼 了 他们分析 问题、解决问题的

综 合能力。 例如 ，在初中数学探究性学习中，学生 通过 对实际 测 量

数 据 的 分析 ，提出不同的 拟 合模 型 ， 并评价 其 优 劣 ，这 便 是 在发展

他们 的批判性思维和创新实践能力。

2.促进知识的迁移与应用 ：使 学生能够 将 所学知识应用于新情

境。知识的迁移 是 衡 量 学习质 量 的重要标 准 。深度学习 通过 构建 牢

固 的认知 图 式和强调知识的 内 在 联 系， 使 得学生能够更 容 易 地将 所

学概念、原理和方法，从一个情境迁移 到 另 一个情境， 并灵活 应用

于解决现实生 活 中的问题。 例如 ，当学生深度理解了平 面 直 角 坐 标

系中点的 坐 标 表示 及其 几何意义后 ， 他们 就 能 将 这一知识迁移 到 解

决实际导 航 、 地 理 定 位 等问题中， 而 不 仅仅 局限于教 材 上的 例 题。

这种迁移能力的培养， 是 学生 终 身 学习和适应未来社会发展的 基础 。

3. 激 发学习 内驱 力 ：通过意义 建构提 升 学习兴趣和自主性。当

学生能够主动参与 到 知识的建构 过 程中， 感 受 到 学习的 乐 趣和成 就

感 时， 他们 的学习 内驱 力 就 会被 极大地激 发。深度学习 通过 提供富

有挑战性和 意义 的学习 任务 ， 鼓励 学生主动探 索 、解决问题，从 而

让 学生体会 到 学习的 价值 ，变“要我学”为“我要学”。这种 内 在

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的学习动力一 旦 被 激 发， 将 促 使 学生 形 成 良 好 的学习习 惯 ，提 升 自

主学习的能力， 并 对所学学 科产 生更 浓 厚 的兴趣。在初中数学教学

中， 让 学生参与 到 数学建模、设计实际应用 项 目 等 活 动中，正 是激

发 他们 学习 内驱 力的有 效 途 径 。

二、单元整体教学的理论支 撑 与实践要 义

单元整体教学 是 有 效组织 课程 内容 、促进学生系统性理解的重

要教学模式。 它 强调整体性、 结 构性和关 联 性，为深度学习的实 施

提供了 框架 性支持。

（一）单元整体教学的理论 基础

单元整体教学 并非是简 单的 内容 堆砌 ， 它 根植 于深 刻 的教育学

和心理学理论，旨在从 宏观 层 面优 化教学 结 构。

1. 格 式 塔 心理学 ： 整体性原 则 。 格 式 塔 心理学强调知 觉 和学习

的整体性，认为 部 分之 和不等于整体，整体具有 超越 部 分 的 意义 。

这一理论认为，人 类 在认知 过 程中 倾 向于 将零散 的信息 组织 成有 意

义 的整体 或 模式。在单元整体教学中，这 意味 着 将 一个单元的数学

知识 视 为一个有机的整体， 而非离散 的知识点。学生 通过 对整个单

元核心概念、 内 在 逻辑 和 结 构关系的理解，能够 形 成更具 连贯 性和

稳 定 性的认知 结 构。 例如 ，在“ 三角形 ”单元教学中， 如果 能 将三

角形 的 边 角 关系、全等、 相 似 等知识点作为一个整体来设计，学生

将 更 好地 理解 三角形 的本质特 征 及其在 几何 学中的 地 位 ， 而非仅仅

记 住各 个 孤 立的 定 理。这种整体性认知有 助 于深度理解。

2.课程论思想 ： 以课程标 准 为导向，关注课程 内容 的系统性和