本研究由理论性研究(设计)与实证性研究(实验)两部分构成。首先,导源于世界课程与教学改革的一体化研究取向,立足于当前初中数学教学设计实践,从教学现状、新教材的编排、学生数学理解的现状和当前教学设计模式所存在的一些问题四个方面进行反思,针对传统教学缺乏课程与教学设计的整体化系统思想;新教材知识编排结构体系、逻辑体系隐性化以及学生缺乏对数学深层次的本质挖掘与理解这一现实状况,提出了观念为本的教学设计构想。进一步,在数学新课程基本理念、目标与要求的关照下,学生认知心理发展研究资料的基础上,以及教学设计的四大理论(系统论、信息传播论、教学论、学习论)支撑的宏观影响下,从理论上进一步构筑了由四个层级六个子系统构成的“生成性教学系统四层级结构模型”,以作为观念为本的教学设计系统论支撑;由经验性理解、常识性理解、逻辑性理解、观念性理解构成的“数学理解的四层级发展过程模型”,以作为观念为本的教学设计心理学基础,结合“弗来登塔尔的‘再创造’教学思想”作为观念为本的教学设计的学科教学论基础。进而,在这些理论支撑和理论指导下,构筑了观念为本的教学设计的理论模型——一种以贯穿于整个章节的聚合观念为中轴,围绕聚合观念所抽象出的基本理解而设计问题,通过活动与评价从而展开的名为“观念为本的教学设计”模型。其特征除了具有一般教学设计应具备的基本特征之外,其个性化特点主要表现在“观念中轴性”、“知识整合性”、“深层理解性”、“想、教、学整合性”。其次,依托于观念为本的教学设计理念、数学理解层级发展模型、生成性系统模型中的四层次,双三角及双回路的微观构造和“再创造”教学思想,以帮助教师提供如何在分散的知识网络中重新确立知识之间的内在逻辑联系的方法,以促进学生深层次理解为目标的基本思想指导下,从宏观层面和微观层面分别给出了以下具体的研究成果:宏观层面观念为本的教学设计程序与方法观念为本的教学设计运行机制、方法与模型微观层面观念为本的教学设计的四个核心要素设计聚合观念的设计问题的设计活动的设计评价的设计最后,以遵循观念为本的教学设计的基本原理、程序与要求的观念为本的教学设计为自变量,以学生数学及数学学习观、测试成绩、数学理解为因变量,以“方程、不等式、函数”为主题的三单元作为本次实验的研究文本,采用“调查分析法”、“观察法”、“测试统计法”、“个案访谈法”分别对初中二年级学生进行了两个学期的对比实验研究,剖析观念为本的教学设计模式与方法对学生数学观及数学学习观;学习成绩;数学概念理解的影响。研究结果表明:在数学兴趣、数学学习方式、对函数知识的复杂性、广泛渗透性和知识的理解透彻性方面以及梳理和归纳知识的意识和方法方面都有明显改进实验后统考试卷中理解性问题成绩和实验后自编成绩呈现极显著和显著性差异学生对函数知识的理解呈现由经验性理解向观念性理解的层级发展趋势