随着高中数学课程改革的不断实行，高中数学教学研究也日益受到关注，研究方向逐步发展为以心理学和学习理论为基础，依据人类认知发展规律，探索数学教学。数学三个世界包括人类的三种认知方式：感知和操作的具体化世界，符号的过程概念化世界及定义和证明的公理形式化世界，每个世界有自己的操作模式,重视对人类认知发展过程的研究，因此也逐渐受到国内外数学教育家的关注。数学三个世界下的数学教学着眼于学生的认知特点，根据学生建立概念的方式，考虑学生原有的经验能力安排课堂活动。本文基于数学三个世界理论，重新审视数学教学，在信息技术环境下根据学生的认知发展特点研究高中数学教学。随着数学三个世界理论不断深入的发展和研究，为我们进行数学教学研究和提高数学教学高效性提供理论基础和框架。因此，本文以数学三个世界理论为基础，探索信息技术环境下的高中数学教学设计，思考数学教学的新思路。本文首先通过对数学三个世界理论的文献研究，介绍了数学三个世界的理论框架、认知发展过程及其思维操作模式，并根据三个世界的认知发展特点，从概念——具体化、符号——过程概念化和公理——形式化三方面分别阐述了数学三个世界理论下的数学教学模式。基于以上研究，根据数学三个世界理论，给出了数学三个世界下数学教学设计的原则，并分别阐述数学三个世界的教学设计。最后得出两个具体的教学设计案例，并通过实验研究法探讨信息技术环境下基于数学三个世界理论的高中数学教学设计的基本思想和过程。本文期望通过对数学三个世界理论下高中数学教学的相关研究，为以后的数学教学研究工作提供研究方向，也希望本文能为数学三个世界理论的发展起到小小的传播作用。