摘要：思维可视化是指通过图像、图表、图示等手段将抽象思维过程具体化，以便于理解和记忆。本文以小学数学教学为背景，探讨了思维可视化在提高学生数学理解能力、促进思维发展方面的应用。通过对国内外思维可视化教学的研究现状进行综述，结合小学数学教学的实际情况，提出了开展微课教学、打造教学典型课例等实践策略。研究结果表明，思维可视化能够有效提升学生的数学学习兴趣，为小学数学教学提供了新的思路。

关键词：思维可视化；小学数学；数学教学；实践研究

随着教育技术的发展，思维可视化作为一种新的教学手段逐渐受到关注。思维可视化通过图像、图表、图示等手段将抽象的思维过程具象化，不仅有助于学生理解和记忆知识，还能促进学生的思维发展。在小学数学教学中，思维可视化可以有效解决学生对数学概念理解困难、解题思路不清晰等问题。本文旨在探讨思维可视化在小学数学教学中的应用，为小学数学教学提供新的方法。

一、研究概述

（一）研究背景

随着教育信息化的不断推进，教学方法和手段也在不断地更新。在小学数学教学领域，如何提高学生的数学思维能力和学习效率成为了教育工作者关注的焦点。思维可视化作为一种新兴的教学策略，它通过将抽象的数学思维过程具象化，帮助学生更好地理解和掌握数学知识。这种教学方法的提出，基于认知心理学和教育学的理论，强调通过图形、图像、符号等视觉元素来表达和传递思维过程，从而提高学习效率。在小学阶段，学生的逻辑思维和抽象思维能力正在形成和发展，传统的教学方法往往难以满足学生对数学知识深入理解的需求。思维可视化教学策略的引入，旨在通过直观、形象的方式，帮助学生构建数学知识体系，发展数学思维。此外，随着信息技术的发展，越来越多的教学工具和软件可以辅助实现思维可视化，如思维导图软件、动态几何软件等，这为小学数学教学提供了新的可能。

（二）研究意义

思维可视化在小学数学教学中的实践研究具有重要的理论和实践意义。从理论层面来看，该研究有助于深化对数学思维发展规律的认识，探索思维可视化在数学教学中的应用机制，丰富数学教育理论[1]。从实践层面来看，该研究能够为小学数学教学提供新的教学方法和策略，提高教学质量和效果，促进学生数学思维能力的发展。具体而言，思维可视化教学策略的研究和应用，可以帮助教师更好地理解学生的思维过程，设计更有效的教学活动。同时，学生通过参与思维可视化活动，能够更直观地理解数学概念和原理，提高解题能力和创新思维。此外，思维可视化教学还有助于缩小学生之间的学习差距，提高全体学生的数学素养。

（三）研究目标与内容

本研究旨在探索思维可视化在小学数学教学中的应用，以提高学生的数学思维能力和学习效率。从研究目标来看，一是构建适合小学数学教学的思维可视化理论框架，明确思维可视化教学的内涵、特点和作用机制。二是开发一系列适用于小学数学教学的思维可视化教学策略，包括教学设计、教学实施和教学评价等环节。三是在实际教学中应用开发的思维可视化教学策略，通过案例研究、教学实验等方式，检验其有效性和可行性。四是评估思维可视化教学对学生数学思维能力、学习成绩和学习态度的影响，为教学策略的优化提供依据。五是探索思维可视化教学对教师专业发展的影响，包括教师教学观念的转变、教学技能的提升等。在研究内容上，通过文献综述梳理国内外关于思维可视化教学的研究现状，为研究提供理论基础和参考；设计适用于小学数学教学的思维可视化教学活动，包括教学内容的选择、教学材料的准备、教学过程的安排等；在实际教学中应用设计的教学活动，记录教学过程，收集教学数据，包括学生的反馈、学习成果等；选取典型的教学案例，分析思维可视化教学的实施过程和效果，总结成功经验和存在的问题；通过对比实验、问卷调查、访谈等方式，评估思维可视化教学对学生学习的影响，包括学习成绩、思维能力、学习态度等；根据评估结果，对教学策略进行调整和优化，形成更为有效的教学模式；开展教师培训活动，提升教师对思维可视化教学的理解和应用能力，促进教师专业发展。通过研究目标和内容的实现，从而为小学数学教学提供科学有效的教学策略，促进学生数学思维能力的发展，提高教学效果。

二、文献综述

（一）国内外思维可视化教学研究现状

思维可视化教学作为一种新兴的教学方法，在全球范围内受到了广泛关注。国外研究最初由自然科学领域扩展至教育领域，特别是美国国家自然科学基金会（NSF）在1987年提出“科学计算可视化”概念后，教育领域开始探索可视化工具在教学中的应用。托尼·博赞（Tony Buzan）在20世纪70年代初创建的思维导图学说，为可视化工具在教育领域的应用提供了理论基础。Fink等人在1996年的研究中提出使用可视化帮助学生解决问题，为数学问题解决教学提供了依据。国内研究起步较晚，但发展迅速，许多研究将数学学科特点与可视化教学结合，探索数学学科的可视化教学。2006年，丽萍总结了教师使用的可视化工具，如几何画板、MATHEMATICA等，为“做数学”提供了现实基础。2010年，张维忠等结合认知负荷理论，给出了可视化教学内容设计的五项原则。这些研究表明，无论是国外还是国内，思维可视化教学都被认为是提升学生数学思维和问题解决能力的有效手段。

（二）思维可视化教学的理论基础

思维可视化教学的理论基础主要涉及建构主义学习理论和图示理论。建构主义学习理论强调学习者通过与环境的互动构建知识，而思维可视化提供了一种工具，帮助学生将抽象的数学概念具体化，促进知识的内化和建构[2]。图示理论则关注如何通过图形化的方式组织和表达知识，使复杂的数学问题变得易于理解和解决。这些理论为思维可视化教学提供了坚实的理论支撑，使其在提高学生数学理解能力和问题解决能力方面具有科学依据。

（三）跨区域教学的实践与挑战

跨区域教学作为一种新兴的教学模式，其实践与挑战也是研究的热点之一。跨区域教学通过信息技术手段，实现不同地区教育资源的共享和优化配置，有助于缩小教育差距，提升教育公平性。在小学数学思维可视化教学中，跨区域教学可以促进不同地区教师之间的交流与合作，共享优质的教学资源和经验，提高教学质量[3]。然而，跨区域教学也面临着诸多挑战，如技术条件的限制、教师专业发展不均衡、学生学习习惯和能力的差异等。这些挑战需要通过政策支持、教师培训、教学资源开发等多方面的努力来克服。

三、思维可视化在小学数学中的实践策略

（一）开展微课教学，搭建知识形象桥梁

微课是思维可视化教学的重要载体，其短小精悍、形式多样的特点，适合小学生集中注意力时间短、喜欢新颖教学方式的心理特点。在“多边形的面积”教学中，教师可通过微课设计，将多边形面积计算的知识点进行碎片化处理，结合生动形象的动画或视频，逐一讲解。在微课中，教师可以利用动画展示一个长方形逐步变形为平行四边形的过程，引导学生观察两者之间的联系。这一动态过程，不仅能够吸引学生的注意力，还能有效帮助学生理解平行四边形面积计算公式的来源，以及它与长方形面积公式的内在联系。通过这样的知识导入，学生能够迅速进入学习状态，为后续学习奠定坚实的基础。

在微课教学过程中，教师可灵活运用各种可视化工具，如多媒体课件、几何画板等，来辅助教学，帮助学生更好地理解多边形面积计算的概念和方法[4]。通过多媒体课件，教师可以展示多边形面积计算的详细步骤，如分割、平移、拼接等，让学生直观看到面积计算的过程。例如，在讲解三角形面积计算时，教师可以通过动画展示两个完全相同的三角形拼成一个平行四边形的过程，从而得出三角形面积的计算公式。这种直观的教学方式，有助于学生快速理解并掌握知识点。几何画板作为一种专业的数学教学软件，具有强大的图形绘制和动态演示功能。在“多边形的面积”教学中，教师可以利用几何画板，让学生探索多边形面积计算的规律。例如，在讲解梯形面积计算时，教师可以让学生使用几何画板，通过调整梯形的上底、下底和高，观察梯形面积的变化，从而发现梯形面积的计算公式。这种动手实践的方式，能够激发学生的好奇心和求知欲，提高学习效率。

在教学过程中，教师应注意合理控制微课时长，微课时长不宜过长以免导致学生注意力分散。同时，微课内容应突出重点、难点，避免冗长和繁琐的讲解。在微课教学中，教师还应注重与学生的互动交流，及时解答学生的疑问。教师可以设计一些互动环节，如提问、讨论等，以激发学生的学习兴趣和积极性。虽然微课教学和思维可视化能够帮助学生理解和掌握知识点，但实践操作仍然是必不可少的环节。通过实践操作，学生能够更好地理解和应用所学知识，提高解决问题的能力。

（二）打造教学典型课例，助力思维可视化

1.教学课例中的技术工具运用

在“位置与方向”这一单元，由于内容具有较强的空间性和逻辑性，因此，如何运用技术工具提升思维可视化的实践效果显得尤为重要。其一，运用微视频，介绍数学抽象知识的完整思维过程。微视频作为一种短小精悍的教学资源，能够生动、直观地展示数学抽象知识的完整思维过程。在“位置与方向”教学中，教师可以制作一系列微视频，将复杂的空间概念和方向判断过程进行分解和演示。例如，在介绍“东、南、西、北”四个基本方向时，教师可以制作一个微视频，通过动画人物在校园中的行走路线，展示如何根据太阳的位置、建筑物的布局等判断方向。视频中，可以详细展示从起点出发，依次向东、南、西、北四个方向行走的过程，同时配以文字说明和语音讲解，帮助学生形成清晰的空间概念。通过微视频，学生能够直观地看到方向判断的全过程，从而加深对抽象知识的理解。其二，运用动画，动态展示抽象数学知识。动画作为一种动态展示工具，能够生动地模拟和再现数学现象，帮助学生理解抽象数学知识。在“位置与方向”教学中，教师可以利用动画技术，将复杂的空间关系和方向变化进行动态展示。例如，在讲解“相对位置”时，教师可以制作一个动画，展示两个物体在不同位置上的相对关系。动画中，可以通过移动物体、改变观察角度等方式，让学生直观地看到物体之间的位置关系如何随着观察点的变化而变化。这种动态展示方式，能够帮助学生更好地理解相对位置的概念，提高空间想象能力。

运用思维导图，归结总结分析数学知识之间的关系。思维导图作为一种有效的知识管理工具，能够清晰地展示数学知识之间的关系，帮助学生形成系统的知识框架。在“位置与方向”教学中，教师可以利用思维导图，将复杂的空间概念和方向判断方法进行归结和总结。例如，在讲解完“位置与方向”的所有知识点后，教师可以引导学生一起绘制一个思维导图。在思维导图中，可以以“位置与方向”为中心主题，将“东、南、西、北”四个基本方向、相对位置、路线图等知识点作为分支进行展开。通过思维导图，学生能够清晰地看到各个知识点之间的联系和区别，从而加深对整体知识的理解和掌握。另外，运用线段图，形象呈现数学知识。线段图作为一种简单的图形工具，能够直观地展示数学知识和问题。在“位置与方向”教学中，教师可以利用线段图，将复杂的空间关系和方向变化进行形象呈现。例如，在讲解“路线图”时，教师可以利用线段图，将起点、终点和各个转折点进行标记，并用箭头表示方向。通过线段图，学生能够直观地看到从起点到终点的行走路线和方向变化，从而更容易理解路线图的绘制方法和应用。教师还可以利用线段图进行问题解答，如计算两点之间的距离、判断方向等，帮助学生将抽象知识转化为具体技能。

2.教学课例的基本结构

在小学数学教学中，思维可视化通过直观、形象的方式展现数学知识，帮助学生更好地理解和掌握抽象概念[5]。特别是在“百分数”这一单元，内容具有较强的抽象性和应用性。情境可视化是思维可视化的起点，它通过将数学知识与学生的生活实际相结合，创设出直观生动的可视化场景，激发学生的学习兴趣和探究欲望。在“百分数”教学中，教师可以结合学生的生活实际，创设出与百分数相关的可视化场景。例如，教师可以设计一个“购物打折”的情境，让学生扮演消费者和商家，通过模拟购物、打折、计算折扣等活动，让学生在实际操作中感受百分数的应用。在情境中，教师可以利用实物、图片、视频等多媒体资源，将折扣信息、原价、现价等关键信息以可视化的方式呈现出来，帮助学生建立百分数的直观感受。此外，教师还可以将百分数与学生的日常生活相结合，如通过展示学生感兴趣的明星的投篮命中率、电影的票房占比等，让学生感受到百分数在生活中的广泛应用，从而激发他们学习百分数的兴趣和动力。探究可视化是思维可视化的核心环节，它通过动手操作、视频演示、图表探究等方式，让学生亲自参与数学知识的探究过程，体验数学知识的形成和发展。在“百分数”教学中，教师可以设计一系列探究活动，让学生在动手操作中感受百分数的意义和应用。例如，教师可以设计一个“制作百分数条形图”的探究活动，让学生通过测量、计算、绘制等步骤，亲手制作出表示不同百分数的条形图。在探究过程中，教师可以引导学生观察、比较不同百分数条形图的特点和规律，帮助他们理解百分数的意义和计算方法。此外，教师还可以利用视频演示的方式，将百分数的计算过程、应用实例等以动态、直观的方式呈现出来，帮助学生更好地理解百分数的概念和应用。同时，教师还可以引导学生利用图表进行探究，如通过绘制折线图、柱状图等，让学生直观地看到百分数在不同情境下的变化。

结论可视化是思维可视化的重要环节，它让学生通过语言、图表等形式，将自己的思维过程和结论以可视化的方式呈现出来，从而加深对数学知识的理解和掌握。在“百分数”教学中，教师可以引导学生用语言、图表等形式展示自己的探究过程和结论。例如，在探究活动中，教师可以鼓励学生用语言描述自己的探究过程和发现。教师还可以引导学生利用图表展示自己的探究结论，如通过绘制折线图展示不同百分数在不同时间段的变化趋势，通过绘制柱状图展示不同商品打折后的价格对比等。通过结论可视化，学生能够更加清晰地看到自己的思维过程和结论，从而加深对百分数的理解和掌握。同时，通过展示和交流，学生还能够相互学习、相互启发，促进思维的发展和创新。应用可视化是思维可视化的最终目的，它让学生通过运用可视化工具解决实际问题，将所学的数学知识转化为实际能力。在“百分数”教学中，教师可以设计一系列实际问题，让学生运用所学知识和可视化工具进行解决。例如，教师可以设计一个“家庭预算”的实际问题，让学生根据家庭的收入和支出情况，计算出各项支出的百分比，并绘制成图表进行展示。在解决问题的过程中，学生可以运用所学的百分数知识和图表绘制技能，将复杂的家庭预算情况以直观、清晰的方式呈现出来。此外，教师还可以设计一些与百分数相关的实际问题，如“计算班级同学的平均分”、“比较不同品牌的商品性价比”等，让学生运用所学知识和可视化工具进行解决。通过解决实际问题，学生能够更加深刻地感受到百分数在生活中的广泛应用，从而增强学习数学的动力。

四、结语

本文通过对思维可视化在小学数学教学中的应用进行研究，发现思维可视化能够显著提高学生的学习成绩。通过开展微课教学，搭建知识形象桥梁，学生能够更直观地理解数学概念；通过打造教学典型课例，学生在解题过程中能够更好地运用思维可视化工具，提高解题效率。此外，研究还发现，思维可视化不仅能够帮助学生提高数学成绩，还能培养学生的逻辑思维能力和创新思维能力。因此，思维可视化在小学数学教学中具有重要的应用价值，值得进一步推广和应用。

参考文献

[1]付霞霞.数字化背景下思维可视化在小学数学图形与几何教学中的应用[J].天津教育，2024，（26）：31-33.

[2]张丽.思维可视化工具在小学数学教学中的应用研析[J].小学生（上旬刊），2024，（06）：88-90.

[3]潘荣升.思维可视化在小学数学教学中的渗透——以深度学习为视角[J].第二课堂（D），2024，（05）：32-33.

[4]刘晓文.“思维可视化”在小学数学教学中的应用思考[J].新智慧，2024，（09）：33-35.

[5]康成东.思维可视化教学法在小学数学教学中的应用分析[C]//重庆市创新教育学会.新视域下教育教学创新发展论坛论文集（二）.甘肃省甘南州临潭县羊沙镇中心小学;，2023：2.