新课改下,培养学生数学核心素养,促进学生终身可持续发展逐渐成为教育的主要目的.与此同时,伴随学习文化的转型,教学中更加注重学生对知识的主动建构,数学与生产生活的密切联系以及学生之间的自主探究与合作交流.针对当下高中数学课堂教学设计存在流于形式、整体视角分析注重度不够、设计缺乏弹性、对数学学科的本质体现程度不够等问题,探索更为有效的课堂教学设计尤为必要.本研究首先对教学设计和数学课堂教学设计的发展概况作了文献梳理,并对教学设计、数学课堂教学设计作了概念界定.接着笔者通过分析整理研究资料制定关于高中数学教师教学设计现状的调查问卷,并且通过访谈一线高中数学教师补充了解课堂教学设计现状.调查结果发现一些教师仍习惯侧重三维目标的设计,对于核心素养下课堂教学目标的设计还不能够融会贯通.部分教师课堂教学设计中学习任务与教学活动匹配程度还不够高,对如何判断和选择学习活动的内容、方式,进而促进学生真正参与学习活动存在一定的困难.根据统计分析的结果,制定基于双层空间框架的设计策略.其中“知识空间”侧重数学知识的内容与结构分析和数学核心素养下课堂教学目标设计的方法.内容上除了从知识自身的发生发展解读外,还要结合数学思想、数学文化和实际应用等方面进行分析;结构上从横纵两个角度展开分析,完善知识结构体系.数学核心素养下课堂教学目标设计以喻平的教学目标设计为理论基础,先确定主要的数学核心素养以及对应水平,而后从情境与问题、知识与技能、思维与表达、交流与反思、品格价值观五个层面具体阐述.“活动空间”侧重学习者特征分析,并设计了五种具体活动类型:数学文化类（AC）、基于问题学习类活动（AQ）、知识主题探究类活动（AP）、巩固知识的解题类活动（AE）、自我反思类活动（AS）.活动进程中,教师要让学生明确活动的指向,并在恰当的时机提供指引和帮助.最后,以人教版对数一节为例,提供了基于双层空间框架的课堂教学设计案例.