教学系统设计是教育技术研究的一个重要理论基础，在教学理论与教学实践之间架起了一座桥梁，教学系统设计理论为学科教学设计提供了一定的理论基础，同时教学设计理论的丰富和发展也离不开对学科教学设计的研究。数学是中学所学知识中的一门重要课程，有其自身的特殊性，数学学科的特殊性就决定了数学教育教学的特殊性，就决定了数学教学设计的特殊性。以往对中学数学教学设计的研究主要关注的是抛开具体教学内容的宏观理论和规定，而关注具体教学内容的面向微观技术操作的数学教学设计研究较少。 本论文以中学数学为学科背景，以“学习活动为中心的教学设计理论”为基础，为教学设计理论的学科化研究做了初步探索，并开发出了一套以学习活动为中心的数学教学设计技术和规范。整个研究历经两年，采用技术人造物缺陷分析法的思路，先构造技术原型(数学教学设计的技术和规范)，再利用构造好的技术原型创造技术生成物(教学方案)，具体通过专家问卷调查法以及访谈法在6位一线数学教师的指导配合下，经过对技术生成物两轮的缺陷分析、缺陷归因，尝试着从技术开发过程上解决来自技术产物中的一些问题，在有限的条件下不断修改完善预先构造的技术原型。本研究最终为一线教师提供了一套完整的数学教学设计技术。 本研究的主要内容包括中学数学知识建模、中学数学问题设计、中学数学任务设计、中学数学学习活动设计。其中数学问题设计、数学任务设计、数学学习活动设计是以数学知识建模为基础，四部分紧密相连，且结合数学学科的特点每一部分都有自己的指导思想、详细的技术操作方法和步骤，并配有大量的实例来进一步解释说明。另外，为了教学设计理论学科化工作的有效展开，本研究根据数学学科的特殊性针对原基础理论所做的修改和扩充在每个研究环节都做了详尽的解释，为后继教学设计学科化研究的发展提供了参照。