思维可视化在高中数学教学中的运用

李志敏

培养思维能力是高中数学教学之魂，也是促进学生全面成长之核。对于高中生而言，课程教学存在抽象、晦涩难懂等问题，如何提升学生的思维品质是每名教师亟须解决的问题。构建思维可视化学习模式，不仅能够减轻学生的学习压力，还能够使学生知其所以然。

高中数学知识的学习难度较大，具有一定的抽象性。为了提升学生的思维品质，使高中生深入、全面、理性地思考，高中数学教师需要加大对思维可视化的开发和应用力度，借助信息技术、图示等，确保教学过程清晰可见、教学互动动态生成，促进学生数学思维与核心素养的同步提升。思维可视化聚焦思维层，在多维可视化技术支持下，不仅能够为学生提供即时反馈、全局展示的场景，引导学生把握数学内容的本质，还能够创设动态累积、趣味呈现的情境，使抽象的数学问题形象化、具体化，为高中数学教学改革提供无限动力。

基于此，笔者阐述了思维可视化的价值意蕴，分析了思维可视化在高中数学教学中的设计原则，提出了思维可视化在高中数学教学中的运用方法。

一、思维可视化的价值意蕴

构建思维可视化学习模式，既是对传统教学理念和教学方式的一种全新突破，也是适应新时代育人模式变革的必要之举。

（一）激发学生的学习热情，丰富学生的学习体验

高中生具有强烈的求知欲望，对数学课程的学习较为期待。教师为学生创设思维可视化的学习情境，不仅能够为学生呈现感兴趣的数学信息，如数学口诀、数学小故事等，激发学生的学习热情，还能够加深学生对数学知识的认知，丰富学生的学习体验。

（二）增强学生的探究意识，营造和谐的课堂氛围

高中数学教学应与学生的最近发展区相适应，培养学生探究和解决问题的能力。在教学过程中，教师根据学情提供一些具有挑战性的学习内容，能够提高学生的学习能力。创设思维可视化学习场景不仅能够增强学生的探究意识，还能够营造和谐的课堂氛围，有助于实现师生间的良性互动。

（三）丰富学生的感知，助推教学提质增效

创设教学情境是思维可视化学习的重要抓手，能够帮助学生亲身感受数学知识的建构过程，有助于丰富学生的感知。同时，教师为学生创设思维可视化学习情境，打破了以往讲解式、灌输式教学的束缚，能够促进学生自主学习，助推数学教学提质增效。

（四）培养学生的数学品质，提升学生的核心素养

高中数学教师不仅能够为学生构建思维可视化学习平台，实现抽象数学知识的直观化，还能够帮助学生参与自主探究活动、组内协作交流活动等，从而培养学生严谨、科学、求真的数学品质，提升学生的核心素养。

二、思维可视化在高中数学教学中的设计原则

为了更好地发挥思维可视化学习的价值和优势，思维可视化在高中数学教学中应遵循如下四个设计原则。

（一）清楚直白性原则

基于高中数学教学的特点，教师开展思维可视化教学时应遵循清楚直白性原则。在教学实践中，无论是构建数学知识体系，还是结构化梳理教学内容，教师都可以充分借助数字化、可视化技术的功能，力求可视化教学简洁、具体，从而充分发挥图形、图像、动画的功能，激发学生的学习热情，增强学生的学习体验感和参与感。

（二）学生主体性原则

高中生是数学课堂教学的主体，教师在进行思维可视化教学的过程中，要遵循以学生为主体的原则，在教学设计中要最大限度地接近学生的最近发展区，从而帮助学生更好地理解数学知识，构建数学知识体系，提高学生的课堂参与度，发展学生的数学思维。

（三）情感体验性原则

在开展思维可视化教学时，教师应当遵循情感体验性原则，让学生在思维可视化教学中获得最佳的情感体验。为此，在教学过程中，教师要营造良好的学习氛围，建立和谐的师生关系。此外，教师在设计教案时应考虑学生的兴趣爱好和学习特点，了解学生的所思、所想、所惑，将重点知识内容融入实际情境，引导学生精准把握数学内容的本质，以丰富学生在学习中的情感体验，促使学生积极主动地参与教学，引导学生自主学习，从而提高学生的数学学习能力，提升学生的数学素养。

（四）拓展延伸性原则

高中数学思维可视化教学的目标是让学生掌握知识的来龙去脉，提升学生的数学学科核心素养，从这个角度来讲，思维可视化只是手段和工具。为此，教师在教学中应当遵循拓展延伸性原则，发挥数学知识的引导和启迪作用，注重问题的分析和解决，让学生学会用数学语言来表达问题，提高学生思考问题的能力，提升学生的数学核心素养。

三、思维可视化在高中數学教学中的运用方法

基于“所见即所得”的思维可视化教学，教师应做好“可见形式”与“抽象形式”的合理性衔接，加深学生对数学本质的理解，学会运用多种思维解决数学实际问题。

（一）合理运用信息技术，归纳抽象概念

在高中数学教学过程中，教师应当充分运用数字化信息手段，结合实物教具、图示等辅助工具，加深学生对数学概念的理解。在开展思维可视化教学时，教师不能仅仅停留于可视化教学工具的功能层面，应明晰可视化教学只是一种手段和媒介，其核心在于帮助学生归纳总结抽象的概念。教师要合理运用信息技术，正确认识思维可视化教学的作用，帮助学生更好地理解抽象概念，以提高学生的数学学习水平。

（二）避免认知负荷，培养学生的思维品质

高中生的学业压力大，其记忆和理解认知系统常常处于负荷状态。在开展思维可视化教学时，教师应明晰学生的身心特点，避免视觉表征信息传递超负荷，并对学生认知负荷进行精准控制，有针对性地培养学生的思维品质。一方面，教师应优化数学知识结构，将复杂知识的信息元素分解或重组，或将其整合为模块化的知识结构，并在此基础上有针对性地选取可视化素材。另一方面，教师应基于减负增效的理念，尽量采取图式的可视化学习方式，帮助学生避免认知负荷，巩固数学知识，培养学生的思维品质，从而增强可视化学习的效果。

（三）紧扣数学本质，创设问题情境

在教学设计和准备环节，教师要以思维可视化为依托，结合学情，进行精心设计或模拟演练，确保可视化素材或资源具有较强的操作性和可行性。在教学过程中，教师要紧扣数学本质，关注学生的学习态度和过程，掌握学生在可视化教学中的情感变化，重视学生在可视化教学过程中的学习效果。在此基础上，教师要积极创设问题情境，关注学生对可视化教学的反馈。教师还要根据学生的易错点和教学重难点，从学生思维方式的角度出发，做好引导和讲解，提高学生的数学学习能力，增强思维可视化教学的效果。

（四）尊重学生主体地位，培养学生的空间想象能力

在高中数学教学中有很多空间概念，这需要学生在学习时具备一定的抽象思维和空间想象能力。为此，教师要有意识地培养学生的空间想象能力，并在充分尊重学生主体地位的基础上，从学生的认知规律和学习能力出发，利用可视化技术手段，增强学生的空间观念，提高学生的学习能力，帮助学生建立学习自信心。

（五）关注知识框架，提高教师自身的专业水平

“互联网+”的时代背景对高中数学教师的信息化素养提出了更高的要求。为此，教师应加强对各种可视化技术、信息技术平台的学习，积极参与各类与可视化教学相关的培训活动，借鉴国内外可视化教学的成功经验，提高自身开展思维可视化教学的水平。此外，高中数学教师应密切关注知识框架，将可视化技术与数学教学融合，设计出更为开放、灵活和高效的教学任务，并辅以层层递进的活动设计，以可视化教学引导和启迪学生，使学生主动构建知识结构体系，进而拓展学生思维的广度和深度。

（六）正确看待局限性，实现适度平衡

思维可视化的优势在于将抽象的数学知识更加直观地展现在学生的面前，使学生更易接受晦涩难懂的数学知识，丰富学生的学习体验，提高学生学习数学的水平，增强教学效果。但思维可视化仍存在一定的局限性，即过度使用会让学生产生依赖心理，或者形成線性思维。因此，教师要正确看待思维可视化的局限性，在教学中要保持思维可视化与教学目标之间的适度平衡，帮助学生更好地理解数学知识，提高学生的学习能力，促进学生的全面发展。

结语

培养思维能力是高中数学教学的重中之重，为了不断提升学生的思维品质，教师要加大对可视化教学的开发和应用力度，使抽象的数学问题形象化、具体化，减轻学生的认知负荷，加深学生对知识的理解，提高学生的思考能力和解决问题的能力，提升学生的数学核心素养。

（作者单位：吉林市第十三中学）