以学习者为中心的设计通过为学习者提供各种支持性工具（脚手架），帮助学习者在真实的问题情境中积极主动地建构知识与发展技能，从而达到有效习得领域专长的目的。

以学习者为中心的设计，源自软件工程领域中的以用户为中心的设计（user centered design，UCD）。作为提升软件系统可用性水平的一种重要途径，以用户为中心的设计伴随着自20世纪80年代起软件设计领域对提升人机交互效率的关注而产生和发展。依据以用户为中心的设计，在用户与软件工具之间存在着执行鸿沟与评估鸿沟。前者指用户将自我意识中的任务目标转换为软件工具操作步骤过程中的障碍，后者指用户评估软件工具执行结果与其期望目标符合程度的过程中所存在的障碍。以用户为中心的设计致力于通过技术设计优化人机交互方式，最大限度地减少上述鸿沟给用户带来的认知负荷，将更多认知资源投注于任务本身，从而提升工作效率。

教学软件作为一类特殊的软件工具，同样存在可用性问题。斯坦福大学教授L.库班（Larry Cuban）于1986年分析了技术不能成功支持学习的原因，认为存在两方面的问题：没有很好地理解怎样整合技术才能满足学习者的需要；没有清楚地认识到技术该如何有效地与学习情境结合，才能真正地支持学习者活动并达成教学目标。在这样的背景下，密歇根大学教授E.索洛韦（Elliot Soloway）等人于1994年正式提出了以学习者为中心的设计这一概念，并初步确立了一些重要的观念与原则。

进入21世纪以来，学习科学的研究触发了对人类学习机制的认识由知识传递到深度理解的转向。与此同时，以多媒体、互联网为代表的信息技术的迅猛发展，为变革学习方式提供了丰富的技术可能性。因而，通过技术设计支持深度学习的有效发生，成为以学习者为中心的设计的主要特征。随着信息技术对人类学习的影响日益深入和广泛，以学习者为中心的设计不再局限于教学软件或网络学习环境的设计领域，而是与面向学习者的教学设计理念相融合，成为被各种场景的学习活动设计者普遍接受并自觉践行的理念与原则。

通过技术设计支持学习者的深度学习，从而帮助学习者发展领域专长并提升学习效率，这是以学习者为中心的设计的核心内容与本质特征，也是与单纯指向提升工作效率的以用户为中心的设计的最根本区别。以学习者为中心的设计不仅关注用户与技术之间的鸿沟，更重视作为学习者的用户与专家之间的专长鸿沟（gulf of expertise）。这种鸿沟表现为学习者作为某领域的新手与具备深度理解或专长的专家之间的差距。因此，设计者需要以学习科学关于人是如何学习的相关理论为指导，设计和开发帮助学习者跨越专长鸿沟的技术工具，从而使技术转化为学习者跨越鸿沟的中介和支撑。

作为技术设计的具体体现，脚手架（scaffolding）设计是以学习者为中心的设计的核心与关键。学习者正是借由脚手架的中介与支持，有效地经历真实问题情境中的学习过程，自主建构对特定领域知识、实践及文化的理解，从而由新手发展为专家。具体来说，脚手架经常被用于支持学习者对问题或任务的表征、对问题解决或任务完成过程及结果的监控与评价等方面，计算机建模、仿真以及可视化是广泛使用的技术手段。此外，脚手架的设计还需要考虑多样性与适应性，尽可能为学习者提供不同形式的脚手架选项，以满足其因个性特征及学习进展而不断变化的需求，同时还要满足学习者自主决定是否使用以及在何种程度上使用脚手架的需求。

大量研究与实践揭示出以学习者为中心的设计的一些重要原则，包括但不限于激发学习者主动投入学习活动的动机、为学习者提供真实问题情境中的认知支持工具，以及帮助学习者在共同体中进行反思与表达等。作为以学习者为中心的设计原则的体现，在不同的实践场景中涌现出很多用以指导具体设计工作的参照框架。以下所列举的3个基于学习科学的参照框架，均经过了长期大量研究的检验，具有典型性和参考价值。

主要用于帮助学习者建立对于科学概念的一致性理解。知识整合框架包含4项基本原则：①使科学可触及。②使思维看得见。③帮助学习者向他人学习。④促进自治。知识整合框架的教学设计模式包含4个基本环节：析出观念、添加观念、辨分观念与反思。基于网络的科学探究环境（Web-based inquiry science environment，WISE）是知识整合框架的集中体现。

是一个主要面向科学探究学习活动设计的框架。它将科学探究活动划分为意义建构、过程安排以及反思和表达3个方面，分别给出针对性的脚手架设计原则与策略。对学习者意义建构过程进行支持的脚手架设计原则包括：①用表征或语言来帮助学习者建立理解科学概念所需的联结。②对工具和人工制品进行组织。③为学习者提供以不同方式观察和操作的学科表征（如图表等）。支持过程安排的脚手架设计原则包括：①设定任务的时间与空间边界、分解任务。②通过描述实践特征和原理为学习者参与其中的活动提供具体指导。③减少常规任务的复杂性，提升自动化，设计脚手架支持对于学习者来说是更为重要和关键的活动。支持反思和表达的脚手架设计原则包括：①提示学习者反思和表达。②提供认识论工具。

该框架基于以下理念：学习者通过目标导向行为来建构知识，最理想的情况是学习者发自内心要求开展这一行为。因此，软件应设计成工具和活动系统的一部分，用以支持学习的3个方面：动机、知识建构和知识炼制。学以致用框架通过使学习者看到自己现有理解的局限来激发学习动机。在知识建构阶段，学以致用框架描述了学习者可以通过直接经验和与他人交流的间接经验进行知识建构。因此，学习者为了学习和内化概念，需要接触各种不同的观点和经验。在知识炼制阶段，学习者需要对这些知识进行反思和应用，以便将来回顾和使用。

20世纪90年代以来，在教育理论领域，受建构主义思潮的影响，逐渐形成了以学习者为中心的取径（learner-centered approach），出现了诸如以学生为中心的学习（student-centered learning）、以学习者为中心的学习（learner-centered learning）以及以人为中心的学习（person-centered learning）等诸多近似的概念。

以学习者为中心的设计与上述概念的共同点在于对学习者主体地位及其能动性的关注，这是由作为共同思想来源的建构主义学习观所决定的。不同之处主要体现为，以学习者为中心的设计产生和发展于教学软件及网络学习环境设计领域，专注于运用软件技术实现各类脚手架的设计，而其他概念则更为广泛地被运用于包含传统课堂教学在内的各种场景之中。例如，以学生为中心的学习将脚手架划分为软、硬两类。其中，软脚手架指来自教师、同伴等人力资源的支持和帮助，而硬脚手架即为以学习者为中心的设计中所指的基于信息技术手段的支持性工具。另外，以学生为中心的学习、以学习者为中心的学习以及以人为中心的学习也由于各自关注点的不同而存在细微的差别。以学生为中心的学习强调学生在选择学习目标、学习内容以及制定学习方案方面的自主性；以学习者为中心的学习偏重对学习的社会文化因素的关注；以人为中心的学习将以学习者为中心的学习中的学习者替换为人，以此来强调不仅要重视学习者之间的互动，学习者与教学者、领域专家乃至更广泛意义上的所有与学习活动相关联的人之间均存在有助于其学习的社会性互动，主张将所有这些人的因素均纳入考虑范围。

从研究发展趋势来看，上述概念有相互融合的趋势，尽管各自的起源与发展历程有所不同，但总的趋势是彼此渗透、相互借鉴，逐渐汇流于以学习者为中心的取径之中。