在中国学生发展核心素养框架的指引下,各学科依据学科育人价值制定了学科核心素养,成为学科课堂教学改革的价值引领。在落实学科核心素养的过程中,课堂教学从教学设计转变为学习设计,从课时设计走向单元整体设计,学习单元设计被视为培育学科核心素养的有效途径之一。因此,本研究从学科核心素养的角度出发建构学习单元设计,明晰学习单元设计的实施效果,探究学习单元设计中学科核心素养的养成机制,为教师开展学习单元设计提供理论基础与实践参考。通过梳理和综述相关研究文献,明晰相关核心概念,厘清学习单元设计的发展以及学科核心素养对教学额要求,在基本掌握相关研究的基础上,从理论上建构起学习单元设计分析框架。以分析框架为指导,采取基于设计的研究方法,选取了上海市某小学二年级两个平行班作为研究参与者,对部编本语文教材的一个单元内容进行学习单元设计。整个研究遵循着“设计—实施—反思—改进—再实施—再反思”的研究路径,在研究的过程中收集了教案、课堂实录、观察记录、师生访谈等多方面的资料,采用文本分析、视频分析、统计分析等质性与量化相混合的数据处理方式,探究了学习单元设计对学生学习效果、教师教学的影响,以及学科核心素养的培育机制。研究结果表明:首先,学习单元设计能够有效提高学生的学习质量,尤其是促进学生高阶思维能力的发展,此外,还能规范学生的学习行为,丰富学生的学习体验;其次,学习单元设计提升了教师单元整体教学的意识,促进教师关注学生的学习经历与体验,注重对学习经历的规划;最后,学习单元设计在落实学科核心素养中,学习任务赋予学科内容以意义成为培育学科核心素养的载体,学习支持推动学生主动参与学习保障着学科核心素养的落实,过程性评价和结果性评价相结合的学习评价方式引领着学科核心素养的养成。学习单元设计验证了其对高阶思维能力的培养作用,未来的学习单元设计要统筹学习任务与学习活动、协同学习支持与学习任务、设计复习性学习任务,以建立更完备的学习体系。基于学科核心素养的学习单元设计对现有的教师教学和学校管理也带来了一定的冲击。对教师而言,教师需要的备课时间更长、学习任务设计难度大、外部评价对教师教学的局限;对与学校管理而言,学习单元设计与现行学校管理体制最大的冲突在于课时安排,同时,学校也需要培育一支协作式的教师队伍开展学习单元设计,搭建交流与反馈平台以推进学习单元设计的有效开展。