非正式学习是学习科学研究中的一个重要分支,正越来越受到学界的关注。博物馆不只是陈列展品的场所,它提供了一个独特的学习环境。因此,以博物馆为代表的场景是探索和研究非正式学习的理想途径。但从文献和博物馆的实务看,国内对该领域的认知和研究还处于起步阶段。国内博物馆的教育功能尚未得到充分发挥。如何通过设计使博物馆发挥其潜在的教育功能,教育研究者尚未作深入研究,也没有形成系统的博物馆学习理论和相关的设计方法。针对这些现状,本论文从理论和实践两方面开展研究,全文分六章进行论述：第一章通过文献研究,梳理博物馆的发展历程和有关学习研究的历史,分析博物馆实务操作和研究中尚存在的不足。第二章从正式学习和非正式学习的比较中阐述博物馆学习的特点和内涵,通过梳理现有的博物馆学习模型明晰这类场景中学习发生的机制、影响因素、学习结果以及相对应的测量方法。第三章溯源生态心理学,从人与环境互动关系的视角,提出本研究学习设计的理论基础：学习给养。在分析博物馆场景中的学习给养后提出,博物馆设计是对学习给养的统合,而博物馆学习是对给养的识别和使用。据此,本文建构了基于中介的博物馆学习模型。第四章转向博物馆学习设计的实践。研究者以学习单作为研究和设计对象。在综述国内外学习单的相关研究和对有代表性的博物馆学习单进行案例分析后,提出学习单的设计要素和设计框架。基于此框架,研究者以上海科技馆某展区为例,运用基于设计的研究方法迭代多轮设计了学习单和家长指导单。第五章运用准实验的研究方法,对所设计的学习单和家长指导单进行比较研究,用量化数据和质性分析说明两者作为学习中介物对家庭参观者博物馆学习的影响。第六章是对全文研究结论的总结,提出研究中的不足和对后续研究的展望。