思維可視化工具在小學數學教學中應用的策略

摘 要：本文以思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略為研究主題，旨在通過合理應用思維可視化工具，探索減輕學生理解負擔和提升數學教學效率的措施。本文闡述了思維可視化的概念和常用的思維可視化工具，通過探索思維可視化工具在小學數學教學中的應用意義和現狀，提出了思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略，并以北師大版小學數學教材內容為例給出教學案例，以期為小學數學教師提供參考。

關鍵詞：思維可視化工具；小學數學；教學策略

[中圖分類號] G623.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 2097-2539（2024）14-0100-03

思維可視化即借助圖形將抽象的思維及其過程呈現出來。以思維可視化的概念界定為參照，可以將思維可視化教學劃分為五個層次，分別為理念轉化層、方法技術層、課程設計層、課堂環境層和效能評價層。理念轉化層強調對思維的認識和對培養學生思維能力重要性的認識；方法技術層側重于應用合理的思維可視化工具為學生展示思維過程并引導學生形成正確、高效的思維方式；課程設計層要求整個課程從教學目標設計到課后作業布置都必須圍繞思維可視化展開；課堂環境即為思維可視化教學提供基礎環境支持，例如，用于現場繪制思維導圖的黑板、粉筆等；效能評價層要求實現過程性教學評價和結果性教學評價的有效結合，并利用思維可視化技術將學生的學習成果保存起來。小學數學教師開展思維可視化教學，應該根據教學內容、學生學情等，靈活應用一種或多種思維可視化工具。當前常用的思維可視化工具主要有思維導圖（又稱心智導圖）、概念圖、思維地圖和韋恩圖（又稱文式圖）四種，其中思維地圖包括八種不同形式的圖示化工具：圓圈圖、流程圖、復流程圖、氣泡圖、雙氣泡圖、括號圖、樹形圖和橋形圖。

一、思維可視化工具在小學數學教學中的應用現狀

（一）思維圖譜比較單一

當前思維可視化工具在小學數學教學中的應用存在思維圖譜比較單一的問題，主要表現在以下三個方面：一是思維圖譜的繪制樣式比較單一。部分小學數學教師經常根據模板直接生成思維圖譜，對應不同教學內容的思維圖譜僅在文本上存在差異；二是使用的思維可視化工具比較單一。部分小學數學教師未能完全掌握各類思維可視化工具的操作技能，導致只能用自己熟悉的思維可視化工具設計思維圖譜；三是思維圖譜的呈現方式比較單一，以扁平化的圖文呈現方式為主。部分小學數學教師應用思維可視化工具的能力不強，僅掌握了思維可視化工具的基本功能，沒有掌握添加超鏈接、動畫效果等技能。單一的思維圖譜難以長期引起和維持學生的注意力，學生很難看見思維圖譜的形成過程，難以將關注點轉移到思維上，這導致思維可視化工具的思維可視作用難以得到充分發揮。

（二）圖譜內容相對片面

當前思維可視化工具在小學數學教學中的應用存在圖譜內容相對片面的問題，主要表現在以下兩個方面：一是部分小學數學教師對思維可視化工具的理解比較片面，將思維可視化工具作為總結復習和歸納的一種方式，在這種思維定式下思維圖譜的內容主要為展示單元或學期知識框架結構；二是雖然部分小學數學教師嘗試將思維可視化工具應用于題型解構中，但往往局限于對題型進行機械的分類、歸納和總結，忽略了對解題目標、解題方法和解題過程的分析。思維圖譜內容不全面將會導致思維培養目標難以實現，不利于學生思維品質的發展。

二、思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略

（一）提升應用思維可視化工具的能力

小學數學教師應該提升應用思維可視化工具的能力，明確各類思維可視化工具的功能和應用價值，根據教學實際情況選擇一種或多種思維可視化工具，提升思維可視化教學效率和質量，為學生帶來更好的學習體驗。首先，小學數學教師應該積極參加學校、教育主管部門等組織的各類思維可視化教學主題培訓活動，提升對思維可視化教學的重視程度，系統學習各類思維可視化工具的操作技巧，提升思維可視化教學能力。其次，小學數學教師可以通過自學提升思維可視化工具的應用能力。隨著互聯網技術的發展，當前網絡上有很多免費或付費的線上課程，小學數學教師可以通過關鍵詞搜索的方式，尋找思維可視化工具應用主題的線上課程，利用工作之余參加線上學習，了解思維可視化工具的更新迭代情況，及時掌握思維可視化工具的最新功能，為學生帶來新穎有趣的學習體驗，提升教學趣味性，引導學生形成端正的學習態度和積極的學習行為。最后，小學數學教師應該認識到實踐的重要性，積極參與思維可視化工具應用實踐活動。當前，市面上絕大多數的思維可視化工具都比較容易上手，教師可以通過積極實踐自學思維可視化工具的各項功能。

（二）根據教學內容選擇思維可視化工具

小學數學教師應該根據教學內容和教學目標靈活選擇一種或多種思維可視化工具，保證思維可視化教學活動的科學性和針對性，幫助學生減輕理解負擔，使學生更全面、深刻地理解數學知識。以促進學生算法思維的教學實踐為例，小學數學教師在新課標培養要求和課程理念的指導下明確算法思維培養目標，設計算法教學過程，形成以算法思維培養為導向的教學模式。首先，小學數學教師利用概念圖幫助學生理解算理，要求學生將已掌握的算理知識整合為可視化的系統網絡，然后將所學的新知識加入網絡結構中，建立新知識和舊知識之間的聯系，提升算理知識的系統化和結構化。學生在網絡結構中標注容易混淆的概念，可以有效規避因為概念混淆而導致的計算錯誤。其次，小學數學教師利用思維導圖引導學生分析算理，幫助學生厘清脈絡以尋找多維的解決問題的方式，指導學生有序分析問題、明確問題和解決問題，促進學生將算理知識內化為計算能力。最后，小學數學教師利用流程圖幫助學生設計算理，引導學生體驗算理的執行流程，指導學生構建解決問題的數學模型，提升學生的模型素養。例如，小學數學教師在開展“三位數乘兩位數”教學時，首先要求學生回顧以前學習的乘法算理，利用筆紙繪制概念圖，引導學生參考“兩位數乘兩位數”的算理，以學習小組為單位探索“兩位數乘三位數”的算理，將“兩位數乘三位數”的算理知識補充到繪制的概念圖中。其次引導學生利用思維導圖分析問題，將問題分解，提煉概括問題中的主要要素，并運用思維導圖進行初步的可視化呈現。小學數學教師將“兩位數乘三位數”的算理分解為以下幾個問題：①兩位數乘以三位數需要筆算還是口算？②筆算的方法是什么？③筆算的格式是什么？④“兩位數乘兩位數”筆算需要幾步？⑤“兩位數乘三位數”筆算需要幾步？⑥筆算的每一步中的道理是什么？⑦“兩位數乘三位數”算理是什么？最后要求學生利用流程圖描述“兩位數乘三位數”的算理，運用流程圖梳理“兩位數乘三位數”的筆算步驟，可以有效幫助學生更準確理解“兩位數乘三位數”的算理，避免因為缺少必要步驟而導致計算出錯。“兩位數乘三位數”計算過程對應的流程如下：①列豎式，保證兩位數和三位數的個位數字、十位數字對齊。②用三位數個位上的數去乘兩位數的每一位，得數的末尾和三位數的個位對齊。③用三位數十位上的數去乘兩位數的每一位，得數的末尾和三位數的十位對齊。④用三位數百位上的數去乘兩位數的每一位，得數的末尾和三位數的百位對齊。⑤將三次乘得的積加起來。

（三）指導學生靈活應用思維可視化工具

小學數學教師指導學生靈活應用思維可視化工具，引導學生形成利用思維可視化工具梳理思路的習慣，促進學生思維發展。首先，小學數學教師為學生講解思維可視化工具的重要性，激發學生掌握思維可視化工具的積極性。例如，小學數學教師在利用思維可視化工具講解題目時，可以為學生展示利用思維可視化工具輔助講解和不利用思維可視化工具輔助講解的區別，引導學生直觀感受思維可視化工具的作用。其次，小學數學教師為學生講解應用思維可視化工具的技巧，組織學生練習應用思維可視化工具。最后，小學數學教師為學生講解各類思維可視化工具的作用和應用價值，引導學生根據學習內容、學習目標等靈活選擇思維可視化工具。例如，小學數學教師在開展北師大版數學五年級下冊“數學好玩”這一單元教學時，應該指導學生收集數據、設計“象征性”長跑方案，提升學生收集數據和綜合運用數據的能力。通過分析教學目標和教學內容，小學數學教師選擇利用流程圖實現思維可視化，提升學生活動的連貫性，令學生認識到應用思維可視化工具的重要性。第一，小學數學教師將班級學生分為多個學習小組，簡單講解本節課的教學內容、教學目標等，為學生留出5分鐘時間，要求學生在規定時間內參與小組討論并形成“象征性”長跑方案雛形。由于部分學生對“象征性”長跑設計方案的步驟不夠熟悉，很多小組都沒有形成比較明確的“象征性”長跑方案。第二，小學數學教師利用流程圖幫助學生梳理思路，引導學生逐漸形成比較清晰的思考過程，令學生感受到思維可視化工具對其思考活動的支持、促進作用。師生對話過程如下：

教師：“大家都參加過校運動會，仔細回想一下，咱們每年組織的校運動會是不是都有一個主題呀？”

學生：“是。”

教師：“所以，咱們也得先確定“象征性”長跑活動的主題，大家討論一下確定一個主題。”

學生1：“我覺得我們的主題應該是‘跑向北京，低碳出行’。”

學生2：“我認為我們的主題應該是‘跑向北京，心系祖國’。”

借助問題激活課堂氛圍后，繼續推進流程。

教師：“活動主題我們留到小組討論的時候再定。確定活動主題后，我們是不是還得設計活動方案，大家想一想，如果現在我們就出發往北京跑，我們會不會迷路呢？要想不迷路，得提前做好什么工作？”

學生1：“我們得知道北京在哪個方向。”

學生2：“我們還要知道從這里到北京需要經過哪些城市，和這些城市之間的距離。”

學生3：“我們要確定每天要跑的路程。”

教師：“大家提出的問題都非常好，那么我們應該怎樣解決上述問題呢？”

學生：“查資料，可以用百度搜索需要的數據。”

教師：“那大家就以小組為單位開始收集數據和制訂方案吧。”

最后，小學數學教師要求各學習小組利用流程圖展示方案，提升活動方案的直觀性，鍛煉學生應用思維可視化工具的能力。

（四）組織思維可視化工具應用競賽

小學數學教師可以在班級范圍內組織思維可視化工具應用競賽，即要求學生選擇自己想要完成的學習任務，例如，解決一道難度比較大的數學題、總結歸納某一單元的數學知識、探索完成數學研究活動的基本步驟等，根據自己所選學習任務的特點，選擇一種或多種思維可視化工具，形成圖文并茂、色彩豐富的思維圖示。班級學生通過匿名投票，選出最具創新性、最具觀賞性的思維圖示，教師為獲獎學生提供精神激勵或物質獎勵。在此過程中，學生形成學習主動性，能夠根據自己的實際學習情況選擇有利于自身發展的學習任務，并根據學生任務的特點靈活選擇一種或多種思維可視化工具，應用圖片、色彩等豐富思維圖譜，使動手操作能力和審美能力得到發展。

三、結語

小學數學教師在教學中合理應用思維可視化工具，有利于減輕學生理解負擔、縮短問題解決時間和提升學生思維品質。然而，當前思維可視化工具在小學數學教學中的應用存在思維圖譜比較單一、圖譜內容相對片面、圖示方法不夠豐富等問題，上述問題導致思維可視化工具對小學數學教學的支持、促進作用未能充分發揮。小學數學教師應該明確當前思維可視化工具應用存在的問題，以解決問題為導向，探索有針對性的教學策略，提升小學數學教學效率和質量，促進學生思維品質發展。

參 考 文 獻

[1]吳永珍.思維可視化工具在小學數學教學中的應用策略 [J].天津教育，2023（35）.

[2]王永玲，梁芹.思維可視化工具在小學數學教學中應用的策略研究[J].重慶第二師范學院學報， 2023（05）.

[3]陳雁斌.思維可視化技術在小學數學教學中的應用策略分析[J].數學學習與研究，2023（19）.

[4]李月.核心素養背景下思維可視化在小學數學教學中的應用策略研究[D].石河子：石河子大學，2023.

[5]馮金誠.思維可視化技術在小學數學教學中的應用策略[J].學周刊，2019（25）.

（責任編輯：莊美純）