本书的设计思路是：首先，上编以义务教育数学课程标准为基础，以小学数学教育研究的新进展为指导，以教学设计所需要的理念和知识为线索，总结和梳理小学数学教学设计所需要的数学教学观念、数学课程知识、数学教材与内容知识；其次，下编从一般与特殊、整体与局部、基础与提高的层面，理清教学设计的基本规范、教学设计整体与局部的关系、具体内容的教学设计和教学评价设计的知识。立足小学数学教学设计的系统需求，以期有利于教师形成结构合理的教学设计知识和能力，树立科学的设计理念与价值观。最后，以“教育名言”“学习目标”“学习策略”“问题导入”“预备知识”“本章小结”“思考训练”栏目呈现，教学资料包配备“拓展阅读”“拓展链接”，增强本书的可读性，促进教师教学设计知识的融合。
本书上编课程概述、课程理念与课程目标的解读，旨在形成科学的教学价值取向，为教学设计做好观念准备；结合《义务教育数学课程标准》进行课程内容与教材分析，旨在形成完整的知识结构体系，为教学设计做好知识准备。下编教学的基本规范与整体系统理论，旨在形成合理的思维架构，为教学设计做好行动准备。