思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略

■山東省青島市嶗山區浮山小學 吳永珍

近年來，隨著社會的不斷發展，我國教育事業進行了全面改革。在現代化教育教學中，越來越多的先進技術逐漸走進課堂，不僅豐富了課堂活動，而且顯著提高了課堂教學質量，滿足了學生的學習需求，推動了學科教學改革。在小學數學教學中，基于數學學科特點，教師可以全面運用思維可視化工具開展教學活動。思維可視化工具可以將數學抽象概念可視化，使學生更容易掌握數學知識，理解數學概念，能夠有效培養學生的數學思維能力?；诖?，本文首先闡述了思維可視化工具在小學數學教學中的應用價值；其次，分析了在小學數學教學中應用思維可視化工具的困難之處；最后，結合實際提出有效的應用策略。

新課程標準對小學數學教學提出了新的要求。在教學實踐中，教師應全面關注每一位學生的學習情況，了解學生的學習基礎，注重學生學習體驗以及知識生成過程，培養學生核心素養，這也意味著教師要不斷轉變教學方式和教學思路。在信息技術不斷發展的過程中，思維可視化工具作為一種強大的教學輔助手段，正在逐漸成為教育領域的關注熱點。在小學數學教學中，教師面臨著許多挑戰，如學生抽象概念理解能力的限制、學習興趣下降以及教學資源匱乏等問題。傳統的教學模式已經無法完全滿足當今學生多樣化的學習需求，因此，教師要不斷創新，將思維可視化工具應用到課堂教學中，提高小學數學教學質量，發展學生核心素養。

一、思維可視化工具概述

思維可視化工具是指利用圖像、圖表、動畫、模擬等形式將一些抽象概念可視化的輔助工具。運用思維可視化工具開展數學教學活動，可以幫助學生更直觀地了解和展示信息，激發學生學習興趣和動手能力，促進師生間的互動與合作，促進思維整理和溝通，提高學習效果。

二、思維可視化工具在小學數學教學中的應用價值

（一）有利于激發學生學習興趣

興趣是學生主動探索的關鍵要素。在小學數學教學中，學生是否對該學科產生興趣，一定程度上決定著教學效果和學習效率。傳統的數學教學活動多以講解應用型知識為主，與之相關的概念和公式往往沒有進行針對性講解，導致學生對數學概念和公式的理解還停留在表面，無法促進學生數學思維的發展，影響了學生將知識應用于實際。長此以往，便會降低學生學習興趣。將思維可視化工具應用于數學課堂，可以使學習過程更加生動有趣，能夠激發學生學習興趣。教師可以借助互動的數字游戲或者模擬實驗講解數學知識，引導學生在實踐中不斷體驗和感受數學規律，從而提升學生的動手能力和知識應用能力，使學生全身心投入數學學習中。

（二）有利于提升抽象概念理解能力

小學生在學習數學時往往會遇到諸多抽象性的數學概念，如數量關系、幾何圖形等。倘若教師不對這一方面進行針對性講解，必然會影響學生對數學概念的理解。思維可視化工具的應用可以將抽象性的數學概念轉化為直觀的圖像或動態展示，如借助動畫展示，將圖形的變化關系呈現給學生，將數量之間的聯系用圖表的形式表示出來，可以使抽象概念更為具體和可感知，幫助學生更直觀地理解和掌握數學知識，有利于提高學生的學習效果，促進學生抽象概念理解能力的發展。

（三）有利于提高教學效率和質量

在小學數學教學中應用思維可視化工具，可以幫助教師更直觀地呈現教學內容，提供多樣化的教學資源和展示形式，豐富課堂教學手段。在教學中，教師會結合數學知識選擇多樣化的思維可視化工具，以進行輔助教學，不僅能夠增加教學的趣味性和多樣性，還有利于促進師生之間的良好互動，確保教師更全面地了解學生在課堂中的學習情況，從而提高教學效率。與此同時，教師可以根據學生的實際反應以及在課堂中的整體表現及時調整教學策略，更好地滿足不同學生的學習需求，從而提高教學質量。

三、小學數學教學中應用思維可視化工具的困難之處

（一）教學能力有待提升

將思維可視化工具應用于小學數學教學，能夠顯著提高課堂教學效率，使學生更好地掌握數學知識。但是在應用過程中對教師專業能力有著一定的要求。使用思維可視化工具時，教師必須具備相應的技能和知識，如設計制作、軟件操作等能力，如果教師缺乏這方面的能力，便無法利用思維可視化工具進行有效教學。部分教師在教學中未能遵循與時俱進的原則，忽略了思維可視化工具的應用，仍然以傳統的口頭講解方式為學生講授數學知識，導致學生思維受到較大限制，難以實現對數學知識的深入理解。

（二）數學概念轉化困難

雖然思維可視化工具可以將抽象的數學概念轉化為直觀的圖像或動態展示，但并不是所有的抽象概念都能完全被準確地可視化呈現。在小學數學教學中，對一些復雜的數學概念，往往需要更深入地理解和思考，無法僅通過可視化工具解決，這需要教師在應用思維可視化工具時注重平衡，結合其他教學方法和手段，將一些復雜的數學概念更生動形象地呈現出來。

四、思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略

（一）轉變教學觀念，重視思維可視化工具應用

在小學數學課堂教學中，教師是教學的主體，也是教學活動的設計者和實施者，其自身教學觀念是否轉變，以及對思維可視化工具的重視度在一定程度上決定著數學教學效果和學生學習的效率。為了有效發揮思維可視化工具在小學數學中的應用價值，讓學生在課堂能夠高效學習，教師應當以身作則，積極轉變教學觀念，重視思維可視化工具的應用，不斷提高自身教學能力。

具體來說，教師要主動學習和了解各種思維可視化工具的特點、功能和應用場景，可以參加專業培訓、賽課活動以及教學研討會，在與廣大教師交流溝通的過程中深入了解如何運用思維可視化工具來支持數學教學。與此同時，教師應做好對學生和教學內容的整體分析，針對不同年級的數學知識，根據學生的身心發展規律和認知特點，選擇合適的思維可視化工具進行實踐操作，熟悉工具操作流程和使用技巧，在反復練習和實踐中掌握操作技能。另外，教師要在教學設計中融入思維可視化工具。比如，設計數學活動或教案時，明確思維可視化工具的使用目標和方法，確定所應用思維可視化工具的教學環節、教學時間以及教學方式。在小學數學課堂中，學生是學習的主體，因此，教師要從學生方面出發，鼓勵學生運用思維可視化工具進行學習。教師可以通過引導、示范、激勵的方式，鼓勵學生在解決數學問題時運用思維可視化工具。比如，在解決一些幾何問題的過程中，可以為學生提供實物模型或幾何軟件，讓學生在實踐操作和自主觀察過程中探索幾何性質。只有這樣，才能實現思維可視化工具在數學教學中的有效應用，讓學生更高效地學習數學，為其提供更有趣的數學學習體驗。

（二）結合教學內容，選擇合適的思維可視化工具

在小學數學中應用思維可視化工具，教師應當根據教學內容和學生的認知特點選擇最適合的工具，方能保證課堂教學活動的科學性和針對性，讓學生在應用思維可視化工具的過程中更全面地理解數學知識。

1.在幾何問題中的應用。

例如，在學習青島版三年級上冊第8 章《美化校園——圖形的周長》時，本章節的內容與幾何圖形有關，主要讓學生了解長方形和正方形的特點、長方形與正方形之間的聯系、長方形和正方形的周長計算公式，并應用周長公式解決實際問題。在本章節學習中，對長方形和正方形特點的理解，學生能夠全面掌握，如“正方形四條邊的長度都相等”“長方形和正方形的四個角都是直角”“長方形的對邊長度相等”“正方形是特殊的長方形”。而對周長公式，學生的理解相對淺顯，只知道長方形和正方形的周長公式，卻不知道周長公式的由來，這無疑限制了學生數學思維的發展，難以在今后的學習中應用所學知識解決實際問題。針對這一情況，教師便可以應用思維可視化工具，如幾何軟件，讓學生在學習平板上自主繪制長方形和正方形，通過拖動各個頂點的位置觀察周長的變化，并計算周長，理解周長與邊長的關系。同時，教師可以設計一些交互式的活動，如讓學生根據給定的周長，利用幾何軟件調整邊長，繪制長方形或正方形。通過這種方式讓學生進行實踐操作，在自主體驗中理解周長的概念，即“圖形一周的長度，圖形的邊相加的和為周長”。為了讓學生進一步感受周長的概念在日常生活中的廣泛應用，教師還可以借助多媒體設備為學生展示與之相關的應用場景。如在園藝布置中，需要測量花壇的周長來確定邊界長度；在建筑設計中，需要計算房間的周長來安排地板邊緣的鋪設，以此幫助學生更好地理解各種與圖形周長相關的難題，能夠有效提高學生的數學理解能力，促進學生數學思維的發展。

2.在計算題中的應用。

在小學數學教學中，計算題貫穿教學全過程，培養學生的計算能力是重要的教學目標之一。在與計算有關的知識教學中，教師也可以應用相應的思維可視化工具，幫助學生更好地理解數學概念，提高學生數學思維能力和問題解決能力。

例如，在二年級下冊《勤勞的小蜜蜂——萬以內的加法和減法（一）》教學中，本單元內容較為簡單，主要為口算兩位數加減兩位數；筆算幾百幾十加減幾百幾十；用估算解決實際問題。本單元的教學目標以培養學生估算意識，提高學生解決問題的能力為主。在教學中，對一些加法和減法的運算過程，教師可以借助思維可視化工具呈現，如使用物理計數器讓學生了解加法進位的過程。比如，在計算“88+54”時，教師可以讓學生將88 個小球和54 個小球分別放在兩個容器中，并逐個合并小球，以觀察進位的過程。這種方式可以幫助學生可視化加法運算過程。對一些應用題，教師可以借助線段的形式可視化計算過程，如“甲班男生比女生多10 人，班級總人數為62 人，問男生和女生各有多少人？”對于這一問題，教師可以讓學生通過畫線段的方式呈現其中的數字關系，先在學習軟件中畫兩條顏色不一、長度不等的線段，根據“男生比女生多10 人”的信息，可以了解到不同長度的線段分別表示的是男生人數還是女生人數，多出的部分則表示“10 人”，總人數為62 人，那么兩條線段相等的部分則為（62-10）÷2 ＝26（人），而男生比女生多10 人，那么男生人數為：26 ＋10＝36（人）。這種方式可以讓學生直觀地了解應用題中所呈現出的數字關系，可視化工具的應用將整個計算過程形象地呈現在學生眼前，有利于提高學生的計算能力、問題分析能力以及數學思維能力。

（三）豐富教學手段，有效運用思維可視化工具

當前的小學數學教學中仍然存在數學概念轉化困難的問題，這一問題會影響學生的學習效率和學生對數學的學習興趣，不利于學生數學素養的發展。針對這一問題，教師應在應用思維可視化工具的基礎上配合多種教學手段，以幫助學生更全面地理解數學概念，掌握數學知識。

例如，在青島版《我家買新房子啦——長方形和正方形的面積》教學中，本單元內容主要與長方形和正方形的面積計算有關，教學目標是讓學生了解長方形的面積，學習周長與面積的比較，運用所學知識解決實際問題。學好這部分內容對平行四邊形面積公式推導及面積計算方法的探究有著重要意義。計算長方形和正方形的面積時，教師可以借助實物模型，使用拼圖或紙板模型來展示長方形和正方形，在此基礎上，讓學生觀察并感知這些圖形的面積特征，尤其要引導學生比較正方形和長方形的周長，發現它們面積計算公式的聯系和區別。這種方式能夠直觀地呈現圖形面積的概念，讓學生在實踐和交流中探索長方形和正方形面積的計算方法。然后，教師可以設計一個實踐活動，讓學生利用實物模型或者紙板模型進行面積測量和比較。例如，為學生們提供一些由長方形和正方形組合成的圖形紙板，并要求學生通過分割和重新組合的方式計算其面積。在這一過程中，學生便能夠通過實踐的方式在實物模型中進行測量，并結合前期所學的面積計算公式進行計算，從而理解面積計算的基本原理。另外，教師可以借助數字化輔助工具，如運用幾何軟件展示多邊形的面積計算過程，通過調整頂點的位置拉長或縮短邊長，讓學生自主探索面積計算方法，并觀察圖形面積變化過程。同時，教師可以引導學生理解面積計算公式的推導過程，加強對面積計算原理的掌握。通過這種方式結合實物模型和數字化工具，不僅能夠豐富教學內容，讓學生更直觀地感知長方形和正方形的面積特征，還能通過實踐活動和數字化展示讓學生深入理解面積計算方法和原理，提高他們的問題解決能力。

五、結語

綜上所述，在小學數學教學中應用思維可視化工具對學生數學核心素養的發展有著極大的促進作用。在實踐中，教師應重視思維可視化工具的應用，并滲透到教學的各個環節，結合教學內容以及學生認知規律選擇合適的思維可視化工具，不斷豐富教學手段，以保證教學的直觀性和完整性，提高學生的參與感，促進學生數學素養的發展。