在新课程改革和信息技术(以多媒体和网络通讯为基础)整合学科教学的进程中,小学数学教学游离于现实世界与知识本位之间的现象较为普遍。因此,在小学数学教学中,寻求知识的系统性与真实世界相连接的方法是很有必要的。本文首先梳理了国内外主题单元的理论发展和实践应用的案例,发现我国对主题单元的设计流程有一定的研究基础,但在数学学科领域中的教学实践比较少。本文在综合考虑小学数学学科特点和小学阶段学生的认知发展规律的基础上,以迪克-凯瑞的系统化教学设计模式为雏形,建构了小学数学主题单元的设计框架,进而详细分析了该框架中各组成要素的设计策略并加以举例说明,在此基础上形成了一个主题单元案例。为了验证该框架的有效性,笔者在南京市小行小学五年级(1)班实施了案例教学。试验结果表明：第一,主题单元案例的教学没有造成学生学习成绩的下降；第二,主题单元案例的教学在没有使学生的学习成绩下降的情况下,节省了课时量；第三,主题单元案例的教学虽然没有明显地、全面地提高学生数学问题解决能力,但却在发现问题、提出问题、分析问题等方面有了积极的影响,使学生在不知不觉中有了利用数学知识解决(实际)问题的意识。因此,本研究提出的小学数学主题单元设计框架是有效的,它在一定程度上能加强小学生数学学习与其实际生活经验之间的联系,有利于培养学生综合运用数学知识解决简单的实际问题的能力。