小學數學運算教學中可視化教具對提升學生邏輯思維能力的實證研究

摘 要：小學數學運算教學主要目的就是培養學生運算能力，使學生掌握基本數學運算方法和定律，并逐步應用到現實生活中。但就目前小學數學運算教學實踐情況看，教師教學方法單一、學生學習興趣不足、整體教學質量不高，不利于培養學生邏輯思維能力。對此，文章提出應用可視化教具輔助開展運算教學，并結合具體教學實踐應用進行討論分析。研究結果表明，在可視化教具的應用下，學生可以更好掌握計算技巧、數學學習方法、學會計算知識遷移應用，有助于提高小學生運算能力，同時也可以更好地提升小學數學教學質量。

關鍵詞：小學數學運算教學；可視化教具；邏輯思維能力；實踐應用

中圖分類號：G623.5"" 文獻標識碼：A"" 文章編號：1673-8918（2024）50-0089-03

在小學數學運算教學中，提升學生邏輯思維能力至關重要。隨著教育理念的不斷發展，對教學方法的創新需求日益增加。可視化教具作為一種有效的教學手段，引起了廣泛關注。事實上，多數學生對抽象的數學運算理解存在一定困難。但在可視化教具輔助下，可以逐步將抽象概念轉化為具體形象，化煩瑣為簡單，有助于學生更好理解數學運算過程。文章的研究，可以進一步明確可視化教具在提升學生邏輯思維能力方面的實際效果，為教學改革提供科學依據，探索更有效的教學策略，以適應新時代小學數學教育的要求，促進學生全面發展。

一、 利用可視化教具提高學生邏輯思維能力的可行性

現有定義并沒有明確指出教具的功能特點，結果可能會與其他相關事物產生混淆。為了彌補這一點，對現有定義的分析比較，可以對本課題研究的“可視化教具”進行定義：可視化教具是為各類教學活動專門設計制造的器物，以及利用計算機圖形學和圖像處理技術，將知識轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并將知識進行交互處理，使其以可視化形式呈現的教具總和。本課題研究的可視化教具主要分三類：①思維可視化（實物）教具，包括教材所配套的教具，教師自制教具以及學生的自制學具；②知識可視化（數字）教具，即綜合利用多媒體技術，對傳統教具進行數字化處理，以數字化形式呈現的微課、短視頻等；③信息可視化（圖示）教具：即把隱藏在信息中的內在規律以流程圖、圖表、草圖等可視化方式表示，便于傳播、預測以及研究，實現隱性知識與顯性知識的相互轉化。可視化教具不單是一種教學手段，更是推進素質教育、培養創新精神與實踐能力的必要條件。

在數學運算教學中引入可視化教具，可以提高學生邏輯思維能力。首先，處于小學階段的學生，主要以具體形象思維為主，在可視化教具輔助下，能夠將抽象數學運算形象、直觀地展現出來，更符合小學生認知特點。其中更簡單的就是借助計算器呈現數字加減運算的過程，使學生更好理解整個運算過程。其次，可視化教具本身具有一定趣味性，能夠調動學生積極性，更好培養其學習興趣。最后，在操作可視化教具過程中，小學生可以親身參與，獲得更多運算體驗，進而積累數學學習經驗，促進學生邏輯思維能力提升；而且在小組合作學習探究中，學生的溝通協作能力獲得提升，有助于鍛煉學生邏輯思維能力。

二、 可視化教具在小學數學運算教學中的具體應用

（一）創設教學情境，激發學生邏輯思維

為有效激發學生邏輯思維，合理創設真實教學情境尤為重要。教師可以從小學生興趣特點出發，化解數學運算的抽象性，促使學生在情境中能夠主動、自主探索學習，鍛煉邏輯思維能力。以人教版數學教材為例，在講解“100以內的加法和減法”內容時，教師可以創設情境，并根據教材不同的算法知識，列舉不同類型的數學算式，如“35+42”“56-34”，而后引入可視化教具——計數棒（10根一捆），讓學生直觀地理解數字的大小和加減法的運算過程。在計算“35+42”時，教師可以結合學校運動會，讓學生統計參加人數，其中A班35人，B班42人，全員參加，問學生共有多少人參加，此時教師可以拿出3捆和5根計數棒，用以表示35，而后再拿出4捆和2根計數棒表示42，引導學生合并二者，并數出總數，通過這種計算方式，學生可以更好理解掌握加法的意義。對“56-34”的計算，教師可以設定體育課外活動，共有56人參加，分AB兩組，其中A組34人。問B組多少人，同樣借助5捆和6根計數棒表示56，并取出3捆和4根計數棒。此時，學生觀察剩下計數棒數量，由此懂得減法概念，同時也認識到日常生活與數學運算知識之間的緊密聯系。

（二）借助微課視頻，實現思維可視化

數學思維有著較強的抽象性特點，小學生在探究中常感到盲目感，甚至對數學知識產生抵觸。為此，教師可以運用微課視頻，利用其精湛短小、主題突出的優勢將抽象知識或者思維過程，用更為直觀形象的方式呈現出來，幫助學生理解并掌握數學知識，降低學習難度。比如，在探究“數學廣角——植樹問題”中，分析可知，此部分內容主要就是探究點與段的對應問題，涉及封閉和不封閉兩種環境。在教學中，為培養學生數學邏輯思維能力，教師可以利用微視頻，展現出不同的“植樹問題”計算步驟，并鼓勵學生觀察演示視頻，找出關鍵信息，進而培養學生閱讀理解能力、分析判斷能力，使學生通過審題判斷題目是封閉植樹問題還是不封閉問題。在此基礎上，鼓勵學生根據視頻演示內容，運用算法、定律等自行解決問題。此時，教師可以引導學生變換思維，采用逆向思維思考植樹要求，并運用交換律、結合律等計算得到正確結論。通過微課視頻的輔助，使得數學問題更加具象化，思維可視化，同時也鍛煉了學生邏輯思維能力，學會運用反向思維解決問題，這對提高學生數學學習能力具有重要作用。

（三）利用數形結合，提高邏輯思維能力

在小學數學運算教學中引入數形結合思想，可以幫助學生實現數學思維可視化，在數與形結合下，更好地鍛煉學生數學思維，提高邏輯思維能力，并做到準確理解數學知識，找到正確的解決方法。比如，在解答數學應用題時，教師可以帶領學生根據題目信息，提取關鍵數字，引導學生用圖表來整理信息和分析問題。例如，“A同學有12個蘋果，B同學比A同學多5個蘋果，而C同學比B同學少3個蘋果，問C同學有多少個蘋果？”學生嘗試著用表格整理題目信息，可以得到下表所示內容。通過表格，學生可以清晰地看到每個人與蘋果的數量之間的關系，從而更容易找到解決問題的方法。

同學蘋果的數量

A12

B12+5=17

C17-3=14

（四）組織動手實踐活動，強化邏輯思維能力

可視化教具除了由教師提供，還可以鼓勵學生自主創造教具，通過動手實踐的過程，鍛煉學生實踐能力、培養探索精神，強化邏輯思維能力。比如，帶領學生設計“數學游戲棋盤”，并將數學運算知識融入游戲中，棋盤上需要標記不同數字及運算符號，而后采取擲骰子的方式。根據骰子點數前進，如果遇到數字和符號時，需要完成運算；如果計算正確可以繼續前進，若是計算錯誤，則需要停留一回合或后退一定步數。明確游戲規則后，學生在娛樂活動中不斷挑戰，同時也在輕松愉快的氛圍中提高數學運算能力和邏輯思維能力。除此之外，組織學生自制數字卡片和運算符號卡片，為學生提供彩色卡紙，讓其根據不同運算符號、數字剪出相應的卡片，并按照自己的喜好進行裝飾；而后在課堂教學中，鼓勵學生運用自制卡片開展數學運算游戲。例如，以同桌為單位，雙方分別隨機抽取數字和符號卡片，并重組成不同算式，計算答案。在此游戲活動中，學生不僅交流溝通能力提升，也可從中感受數學學習樂趣。

三、 教學實踐成效分析

（一）凸顯數學思維能力培養

對小學生來說，主要以形象思維為主，同時也正處于學習的快速發展時期。教師在教學實踐中借助可視化教具，能夠有效地幫助小學生發展思維能力。一方面，可視化教具可以促使小學生從具體、簡單的思維模式逐漸向抽象、較為煩瑣的邏輯思維轉變。另一方面，可視化教具能為小學生提供更多的思維發散空間，讓其思維不再局限于單一的模式。當小學生的思維以可視化的形式呈現出來時，教師可以更好地了解學生思考過程，進而有針對性地進行引導。這對培養學生的數學思維、增強其邏輯思維能力具有重要作用。

（二）促進學生積極主動思考

為了更好地凸顯數學課堂以學生為本的核心地位，教師需要著重培養學生的自主探究能力，鼓勵他們對數學知識進行深入探索。這要求教師不僅要引導學生獨立思考，還要激發他們的主觀能動性，使他們在學習過程中保持積極主動的態度，主動思考和探究數學知識。在小學數學運算教學中，教師可借助可視化教具作為輔助工具，結合學生的實際情況，通過直觀的客觀事物幫助學生更好地理解抽象的數學知識。在這樣的教學模式下，學生能夠積極思考、自主探究，從而有效提升他們的數學邏輯思維能力，為日后的數學學習打下堅實的基礎。

（三）增強學生知識建構能力

在可視化教具的應用中，教師起著關鍵的引導作用。在教師引導下，借助不同可視化教具使得原本抽象的數學概念和復雜的思維邏輯形象地展示出來。這樣的展示方式有助于學生清晰地看到數學思維邏輯之間的聯系。學生不再孤立地看待各個知識點，而是能夠將不同的知識內容串聯起來，從而重新建構起完整的知識體系。在這個過程中，學生的數學思維也得到了豐富和拓展。而且在構建知識體系過程中，較強的邏輯思維能力可以促使學生發現數學問題，更容易察覺其中的矛盾和疑問點。這種發現問題的能力促使學生進一步去思考和探索，從而增加對知識的理解。

四、 結論

總而言之，在小學數學運算教學中運用可視化教具培養學生邏輯思維能力，有助于提高學生學習數學成效，培養學生數學學習興趣。為此，小學數學教師需要正確認識到可視化教具作用，明確數學邏輯思維培養重要性，并從實際出發，采取多種手段激發學生數學學習主動性，鍛煉其數學思考能力，進而提升學生數學綜合能力。

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課題項目：《思維能力視域下的可視化教具運用的實踐研究——以小學數學運算教學為例》，經審定，同意立項為佛山市2021年度教育信息化應用融合創新課題，課題負責人：溫少芳，課題立項號：fset2021x028。

作者簡介：溫少芳（1983～），女，漢族，廣東佛山人，佛山市禪城區南莊鎮吉利小學，研究方向：可視化教學。