2018年初印发的《普通高中数学课程标准(2017年版)》明确提出数学六大核心素养,而数学核心素养的培养归结到数学课堂的有效教学。为了提升高中数学课堂教学的有效性,培养学生的数学素养,笔者基于梅里尔的首要教学原理进行高中数学教学设计研究,以高中数学基本不等式为例,研究两个问题:(1)基于首要教学原理的高中数学教学模式和教学策略的构建;(2)以高中基本不等式为例,展开基于首要教学原理的教学设计行动研究。本文主要采用文献研究法、案例研究法、访谈法。首先对首要教学原理相关的文献进行研究,根据梅里尔里提出的波纹环状教学设计模式得出了适合高中数学教学设计的模式。然后在首要教学原理的基础上,总结出了五个高中数学课堂教学策略。最后结合基本不等式进行教学设计,对具体案例进行分析,结合学生学习效果测试、学生和教师访谈,最后总结得出结论。本研究得出的结论:(1)基于波纹环状教学模式得出适合高中数学教学设计模式:学习需要分析、教学内容分析(包括学习任务、任务排序、内容成分)、学情分析(包括学生认知水平、学习动机、原有基础)、教学目标确定、教学评价设计、教学策略匹配、教学工具准备、教学活动设计、实施、修订;(2)基于首要教学原理的高中数学课堂教学策略:聚焦问题,激发学习动机;旧知回顾,激活学习思路;由“扶”到“放”,引导自主学习;精致练习,强化解题思路;反思完善、提升数学思维。通过案例分析表明,基于首要教学原理的教学设计有利于提高学生课堂学习积极性,知识掌握结构化,解题能力提升,养成反思总结的习惯,在一定程度上有助于促进学生数学核心素养的培养。