信息技术背景下小学数学思维可视化策略研究

摘 要：小学数学教学中落实思维可视化教育，能够具体化抽象概念，帮助学生构建一个比较完整的数学知识体系，促使学生串联起已经学习过的知识，分析和认识数学知识的内部联系，在日常生活中更为灵活地应用数学知识，提高学习质量，培养数学学科核心素养。作者结合数学教学经验，首先分析了小学数学思维可视化的作用，然后提出了信息技术背景下小学数学思维可视化教学的落实策略。

关键词：小学数学；信息技术；思维可视化

中图分类号：G43" " " " " " " " " " " " " " " " "文献标识码：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章编号：2097-1737（2024）04-0082-03

思维可视化，即在将抽象事物形象化的过程中构建良好的思维模式，同时展现思维的构建模式。数学思维则指的是学生在事物分析与答疑解惑的过程中善用数学思想，是学生从根本上认识与掌握数学规律、发现数学知识本质的过程。小学生的数学思维主要表现在以下几方面：理解并熟练掌握、灵活应用数学概念；对不同知识点之间的数量与逻辑关系进行对比、分析、猜想、归纳、综述；在多类实际数学问题的解决过程中善于运用推理、类比、归纳的数学方法，同时可以对自己逻辑推理的过程展开准确概括。当前，很多小学数学教师都强调通过思维可视化教学培养学生的数学思维。信息技术的快速发展为数学的思维可视化教学创造了有利条件。教师可以利用多媒体等信息技术将一些学生理解不了的概念、想象不出的图像具体展现出来，帮助学生理顺学习思路，将专业与复杂的数学问题简单化，进而提高学生的数学学习质量。

一、小学数学思维可视化教学的作用

（一）激发学生数学求知欲

传统数学教学多倾向于选择单向、线性的教学模式，教学路径比较陈旧和死板，以教师讲、学生听为主。随着“生本教育”理念的推行，越来越多的教师开始注重调动学生在数学课堂的主动性与积极性[1]。信息技术教学背景下，小学数学教师实施思维可视化教学让学生认识了一种全新的教学模式。文字、图表、图画、动画等表达方式让抽象内容简单化、具体化。学生会发现数学知识原来非常有趣，并在数学学习中有了获得感，数学学习信心也会因此增强。只有把学习主动性充分调动起来，学生才能真正成为课堂的主体。

（二）有利于学生构建完整的知识体系

数学知识是一个完整的知识体系，小学阶段虽然学习的是基础数学知识，但这些基础知识点之间也存在较强的结构关系。由于小学生逻辑思维能力比较弱，他们难以梳理清楚各个知识点间存在的结构关系[2]。

例如，学生在学习“年、月、日”一课时，可以联系之前所学的“时、分、秒”知识，构建一个关于时间的数学知识体系；在学习“平行四边形与梯形”时，可以联系之前所学的“长方形和正方形”“三角形”等平面图形类知识，构建一个关于平面图形的数学知识体系。学生将各个知识点割裂开学习，通常就会面临概念难度大、知识点零散、容易遗忘所学知识等问题。教师讲解完一个知识点后，可以开展思维可视化教学，带领学生复习之前相关的知识点，利用多媒体呈现相关知识点的思维导图，通过直观呈现，加强学生对各个知识点的深入理解与熟练掌握，帮助学生构建一个完整的知识体系。

（三）有助于培养学生的逻辑思维能力

数学学习的重点之一是培养学生的解题思维和解题能力。一些学生见到数学题就产生畏难心理，这是因为他们缺乏逻辑推理能力，不能利用已知条件求出自己想要的答案。苏霍姆林斯基曾说“要把应用题画出来”，这阐述了一种常用的数学解题思路，“画出来”也是思维可视化的模式[3]。教师在平时上课时利用信息技术将数学知识直观呈现的过程，其实也是一种“画出来”的过程。学生在遇到自己不会的题目，也会联想到教师采取的思维可视化教学模式，“画出”题目中给出的已知条件，寻找能够解题的关键信息，梳理数量关系，有效分析题目，确定解题思路。这个过程不仅是学生解题的过程，也是学生逻辑思维能力发展的过程。由此可见，开展小学数学思维可视化教学，有助于培养学生的逻辑思维能力。

二、信息技术背景下小学数学思维可视化的具体策略

（一）同步投屏，将抽象概念思维可视化

概念是数学知识的重要组成部分，也是学生学习数学的基础[4]。一些学生在学习数学概念时，通常采取死记硬背的方式，能够对概念倒背如流，却不能灵活应用概念解决问题。有些数学概念比较抽象，导致学生不易理解。很多数学教师已经开始意识到抽象概念教学的难点所在，在讲解抽象概念时会将专业术语转化成自己的话语。因此，教师可以借助投屏软件将自己的教具演示过程投屏出来，让学生在大屏幕上从不同角度详细观看教师的演示过程，帮助学生理解抽象概念，形成抽象思维。

例如，在讲授苏教版数学三年级“认识分数”时，分数是不同于整数的一个概念，是学生认识数的一次拓展与质的飞跃。分数概念是学生后期学习分数相关知识的基础。本课教学目标是让学生理解分数的意义，能够熟练读写分数，知道分数不同部分的名称。教材中关于分数的定义是“把单位‘1’平均分成若干份，表示这样的一份或几份的数叫作分数。”这对学生就属于一个抽象概念。很多学生理解不了什么是单位“1”，有些学生直接把单位“1”等同于整数“1”。这就是学生对专业术语的认识偏差。教师可能会用语言解释单位“1”就是一个整体。对于小学生而言，这样的语言解释学生理解起来仍旧有很大难度。此时，教师就可以拿一些教具，如正方形纸片、长方形纸片、圆形纸片或是毛线等。教师拿起一张纸片或是一段毛线，解释这就是一个整体，也就是定义中的单位“1”；然后利用剪刀将纸片或是毛线均匀剪成三份，拿起其中的一份解释这是“三分之一”，拿起其中的两份解释这是“三分之二”；再将一个完整的纸片或是毛线均匀剪成六份，拿起其中的一份解释这是“六分之一”，拿起其中的三份解释这是“六分之三”。教师将整个演示过程同步投屏，让学生观察“每份”是不是随意裁剪的，学生在观察中认识到从“单位1”到分数一定是一个均分的过程。教师借助直观演示、同步投屏引导学生观察分析、自主探究，培养与发展了学生的观察分析能力与数学思维能力。

（二）动画模拟，让几何图形思维可视化

很多人习惯将义务教育阶段的数学划分成两大模块，即代数和几何。之所以如此划分，是因为几何和代数两者研究的内容不同。代数研究的是数字之间的数量关系，主要探究各种数量关系的规律，而几何主要研究同一个形状各个部分之间的关系或是不同形状之间的关系，探究图形的关系与规律。一些学生感觉关于数量关系的数学知识很简单，而几何知识就很难学，这是因为几何更考验学生的几何图形思维与空间想象力，需要学生根据几何图像的相关描述在头脑中勾勒出具体的图形。教师仅借助语言可能难以帮助学生拓展几何图形思维，特别是空间想象力比较弱的学生。此时，教师就可以借助多媒体的动画模拟功能，让学生在观察可视化几何图形的过程中理解概念，掌握图形变化规律[5]。

例如，在讲授苏教版数学四年级“对称、平移和旋转”时，该阶段的对称主要是轴对称，平移也是在一个平面的移动。对称和平移相对来说都比较好理解，教师可以利用多媒体动画向学生展示图形如何对称与平移，特别是平移，让学生通过动画观察图形平移的方向与距离。一个图形的移动可能会经过上下左右不同方向的移动才能得到最终图形，但是平移之后的大小和形状一定和原图形完全相同，对应线段则应当相等且平行。对于旋转，学生可能理解起来有一定难度。教师可同样利用多媒体动画向学生展示图形如何实现旋转，让学生理解什么是旋转，什么是旋转中心，什么是旋转角。在学生掌握旋转的几个基本概念后，教师再播放一些简单的旋转，让学生理解旋转的性质，根据教师播放的动画模拟，总结出旋转后的图形大小与性质和旋转前完全相同。随后，教师利用多媒体动画设计一些对称、平移与旋转组合图案，让学生欣赏对称、平移与旋转在现实生活中的具体应用。学生观看动画模拟的过程也是自身几何图形思维可视化的过程。

（三）利用互联网平台，促使思维可视化交流

数学课堂教学通常以教师讲解、学生练习等环节为主，能够为学生提供的探究时间相对比较有限。学生在有限的时间内难以实现充分的互相交流、自主探索，这也导致学生的思维交流与表达不够充足。信息技术的发展为学生的自主和团队探究提供了更多可能。学生的探究空间不仅仅局限于教室，时间不仅仅局限于课堂，教师可以建立微信群或是QQ群，让学生在互联网平台展开充分的合作沟通，实现思维可视化交流。

首先，互联网平台为学生提供了更加便捷的交流渠道。通过微信群、QQ群等社交媒体工具，学生可以随时随地进行学习交流和问题讨论。这种异步交流方式使得学生有足够的时间进行思考和语言组织，从而更好地表达自己的想法和疑问；同时，其他同学也可以对问题进行回复和解答，有利于形成良好的互动学习环境。其次，互联网平台为学生的团队合作提供了广阔的空间。在小学数学教学中，许多问题需要学生共同合作才能解决。通过互联网平台，学生可以组建学习小组，共同探究数学问题，分享解题思路和方法。这种合作方式不仅培养了学生的团队协作能力，还有助于学生形成多角度、多层次的思维方式，从而深化对数学知识的理解。此外，互联网平台还为学生的自主学习提供了丰富的资源。学生可以利用网络搜索在线课程等资源自主学习数学知识，了解不同的解题方法和思路。这种自主学习方式有助于拓展学生的知识视野，提高他们的自主学习能力和问题解决能力。

三、结束语

综上所述，小学生因为生活经验比较少，认知能力不强，在数学学习中运用推理、类比、归纳等解决方法相对就比较困难，这也是目前大部分小学生学习数学面临的主要困境。在小学数学教学中应用信息化技术将思维可视化，目的在于通过刺激学生的感知与视觉系统，促使学生在直观形象的教学模式中理解抽象知识，发展抽象思维能力，同时降低数学学习难度，进而帮助学生解答数学困惑，架起学生认识数学世界的桥梁，让学生能够对数学知识与问题有一个深入的了解，激发学生对数学知识的探索欲望，培养学生在数学方面的创新能力及认知能力。

参考文献

代欢欢.信息技术支持下实现小学数学思维可视化的教学研究[J].百科论坛电子杂志，2020（18）：39.

张显斌.信息化环境下小学数学课堂教学策略创新思考[J].课程教育研究，2022（2）：65-67.

李杰超.思维可视化视域下小学数学《分数乘法》教学研究[J].求知导刊，2020（23）：21-22.

范云霞.小学数学课堂教学中应用\"思维可视化\"的研究[J].亚太教育，2020（4）：97

李方.如何开展数学思维“可视化”教学[J].教育家，2023（50）：45.

作者简介：张玉（1990.4-），女，江苏徐州人，任教于南京市雨花台区实验小学善水湾分校，一级教师，研究生学历。