信息技術背景下小學數學思維可視化策略研究

摘 要：小學數學教學中落實思維可視化教育，能夠具體化抽象概念，幫助學生構建一個比較完整的數學知識體系，促使學生串聯起已經學習過的知識，分析和認識數學知識的內部聯系，在日常生活中更為靈活地應用數學知識，提高學習質量，培養數學學科核心素養。作者結合數學教學經驗，首先分析了小學數學思維可視化的作用，然后提出了信息技術背景下小學數學思維可視化教學的落實策略。

關鍵詞：小學數學；信息技術；思維可視化

中圖分類號：G43" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2024）04-0082-03

思維可視化，即在將抽象事物形象化的過程中構建良好的思維模式，同時展現思維的構建模式。數學思維則指的是學生在事物分析與答疑解惑的過程中善用數學思想，是學生從根本上認識與掌握數學規律、發現數學知識本質的過程。小學生的數學思維主要表現在以下幾方面：理解并熟練掌握、靈活應用數學概念；對不同知識點之間的數量與邏輯關系進行對比、分析、猜想、歸納、綜述；在多類實際數學問題的解決過程中善于運用推理、類比、歸納的數學方法，同時可以對自己邏輯推理的過程展開準確概括。當前，很多小學數學教師都強調通過思維可視化教學培養學生的數學思維。信息技術的快速發展為數學的思維可視化教學創造了有利條件。教師可以利用多媒體等信息技術將一些學生理解不了的概念、想象不出的圖像具體展現出來，幫助學生理順學習思路，將專業與復雜的數學問題簡單化，進而提高學生的數學學習質量。

一、小學數學思維可視化教學的作用

（一）激發學生數學求知欲

傳統數學教學多傾向于選擇單向、線性的教學模式，教學路徑比較陳舊和死板，以教師講、學生聽為主。隨著“生本教育”理念的推行，越來越多的教師開始注重調動學生在數學課堂的主動性與積極性[1]。信息技術教學背景下，小學數學教師實施思維可視化教學讓學生認識了一種全新的教學模式。文字、圖表、圖畫、動畫等表達方式讓抽象內容簡單化、具體化。學生會發現數學知識原來非常有趣，并在數學學習中有了獲得感，數學學習信心也會因此增強。只有把學習主動性充分調動起來，學生才能真正成為課堂的主體。

（二）有利于學生構建完整的知識體系

數學知識是一個完整的知識體系，小學階段雖然學習的是基礎數學知識，但這些基礎知識點之間也存在較強的結構關系。由于小學生邏輯思維能力比較弱，他們難以梳理清楚各個知識點間存在的結構關系[2]。

例如，學生在學習“年、月、日”一課時，可以聯系之前所學的“時、分、秒”知識，構建一個關于時間的數學知識體系；在學習“平行四邊形與梯形”時，可以聯系之前所學的“長方形和正方形”“三角形”等平面圖形類知識，構建一個關于平面圖形的數學知識體系。學生將各個知識點割裂開學習，通常就會面臨概念難度大、知識點零散、容易遺忘所學知識等問題。教師講解完一個知識點后，可以開展思維可視化教學，帶領學生復習之前相關的知識點，利用多媒體呈現相關知識點的思維導圖，通過直觀呈現，加強學生對各個知識點的深入理解與熟練掌握，幫助學生構建一個完整的知識體系。

（三）有助于培養學生的邏輯思維能力

數學學習的重點之一是培養學生的解題思維和解題能力。一些學生見到數學題就產生畏難心理，這是因為他們缺乏邏輯推理能力，不能利用已知條件求出自己想要的答案。蘇霍姆林斯基曾說“要把應用題畫出來”，這闡述了一種常用的數學解題思路，“畫出來”也是思維可視化的模式[3]。教師在平時上課時利用信息技術將數學知識直觀呈現的過程，其實也是一種“畫出來”的過程。學生在遇到自己不會的題目，也會聯想到教師采取的思維可視化教學模式，“畫出”題目中給出的已知條件，尋找能夠解題的關鍵信息，梳理數量關系，有效分析題目，確定解題思路。這個過程不僅是學生解題的過程，也是學生邏輯思維能力發展的過程。由此可見，開展小學數學思維可視化教學，有助于培養學生的邏輯思維能力。

二、信息技術背景下小學數學思維可視化的具體策略

（一）同步投屏，將抽象概念思維可視化

概念是數學知識的重要組成部分，也是學生學習數學的基礎[4]。一些學生在學習數學概念時，通常采取死記硬背的方式，能夠對概念倒背如流，卻不能靈活應用概念解決問題。有些數學概念比較抽象，導致學生不易理解。很多數學教師已經開始意識到抽象概念教學的難點所在，在講解抽象概念時會將專業術語轉化成自己的話語。因此，教師可以借助投屏軟件將自己的教具演示過程投屏出來，讓學生在大屏幕上從不同角度詳細觀看教師的演示過程，幫助學生理解抽象概念，形成抽象思維。

例如，在講授蘇教版數學三年級“認識分數”時，分數是不同于整數的一個概念，是學生認識數的一次拓展與質的飛躍。分數概念是學生后期學習分數相關知識的基礎。本課教學目標是讓學生理解分數的意義，能夠熟練讀寫分數，知道分數不同部分的名稱。教材中關于分數的定義是“把單位‘1’平均分成若干份，表示這樣的一份或幾份的數叫作分數。”這對學生就屬于一個抽象概念。很多學生理解不了什么是單位“1”，有些學生直接把單位“1”等同于整數“1”。這就是學生對專業術語的認識偏差。教師可能會用語言解釋單位“1”就是一個整體。對于小學生而言，這樣的語言解釋學生理解起來仍舊有很大難度。此時，教師就可以拿一些教具，如正方形紙片、長方形紙片、圓形紙片或是毛線等。教師拿起一張紙片或是一段毛線，解釋這就是一個整體，也就是定義中的單位“1”；然后利用剪刀將紙片或是毛線均勻剪成三份，拿起其中的一份解釋這是“三分之一”，拿起其中的兩份解釋這是“三分之二”；再將一個完整的紙片或是毛線均勻剪成六份，拿起其中的一份解釋這是“六分之一”，拿起其中的三份解釋這是“六分之三”。教師將整個演示過程同步投屏，讓學生觀察“每份”是不是隨意裁剪的，學生在觀察中認識到從“單位1”到分數一定是一個均分的過程。教師借助直觀演示、同步投屏引導學生觀察分析、自主探究，培養與發展了學生的觀察分析能力與數學思維能力。

（二）動畫模擬，讓幾何圖形思維可視化

很多人習慣將義務教育階段的數學劃分成兩大模塊，即代數和幾何。之所以如此劃分，是因為幾何和代數兩者研究的內容不同。代數研究的是數字之間的數量關系，主要探究各種數量關系的規律，而幾何主要研究同一個形狀各個部分之間的關系或是不同形狀之間的關系，探究圖形的關系與規律。一些學生感覺關于數量關系的數學知識很簡單，而幾何知識就很難學，這是因為幾何更考驗學生的幾何圖形思維與空間想象力，需要學生根據幾何圖像的相關描述在頭腦中勾勒出具體的圖形。教師僅借助語言可能難以幫助學生拓展幾何圖形思維，特別是空間想象力比較弱的學生。此時，教師就可以借助多媒體的動畫模擬功能，讓學生在觀察可視化幾何圖形的過程中理解概念，掌握圖形變化規律[5]。

例如，在講授蘇教版數學四年級“對稱、平移和旋轉”時，該階段的對稱主要是軸對稱，平移也是在一個平面的移動。對稱和平移相對來說都比較好理解，教師可以利用多媒體動畫向學生展示圖形如何對稱與平移，特別是平移，讓學生通過動畫觀察圖形平移的方向與距離。一個圖形的移動可能會經過上下左右不同方向的移動才能得到最終圖形，但是平移之后的大小和形狀一定和原圖形完全相同，對應線段則應當相等且平行。對于旋轉，學生可能理解起來有一定難度。教師可同樣利用多媒體動畫向學生展示圖形如何實現旋轉，讓學生理解什么是旋轉，什么是旋轉中心，什么是旋轉角。在學生掌握旋轉的幾個基本概念后，教師再播放一些簡單的旋轉，讓學生理解旋轉的性質，根據教師播放的動畫模擬，總結出旋轉后的圖形大小與性質和旋轉前完全相同。隨后，教師利用多媒體動畫設計一些對稱、平移與旋轉組合圖案，讓學生欣賞對稱、平移與旋轉在現實生活中的具體應用。學生觀看動畫模擬的過程也是自身幾何圖形思維可視化的過程。

（三）利用互聯網平臺，促使思維可視化交流

數學課堂教學通常以教師講解、學生練習等環節為主，能夠為學生提供的探究時間相對比較有限。學生在有限的時間內難以實現充分的互相交流、自主探索，這也導致學生的思維交流與表達不夠充足。信息技術的發展為學生的自主和團隊探究提供了更多可能。學生的探究空間不僅僅局限于教室，時間不僅僅局限于課堂，教師可以建立微信群或是QQ群，讓學生在互聯網平臺展開充分的合作溝通，實現思維可視化交流。

首先，互聯網平臺為學生提供了更加便捷的交流渠道。通過微信群、QQ群等社交媒體工具，學生可以隨時隨地進行學習交流和問題討論。這種異步交流方式使得學生有足夠的時間進行思考和語言組織，從而更好地表達自己的想法和疑問；同時，其他同學也可以對問題進行回復和解答，有利于形成良好的互動學習環境。其次，互聯網平臺為學生的團隊合作提供了廣闊的空間。在小學數學教學中，許多問題需要學生共同合作才能解決。通過互聯網平臺，學生可以組建學習小組，共同探究數學問題，分享解題思路和方法。這種合作方式不僅培養了學生的團隊協作能力，還有助于學生形成多角度、多層次的思維方式，從而深化對數學知識的理解。此外，互聯網平臺還為學生的自主學習提供了豐富的資源。學生可以利用網絡搜索在線課程等資源自主學習數學知識，了解不同的解題方法和思路。這種自主學習方式有助于拓展學生的知識視野，提高他們的自主學習能力和問題解決能力。

三、結束語

綜上所述，小學生因為生活經驗比較少，認知能力不強，在數學學習中運用推理、類比、歸納等解決方法相對就比較困難，這也是目前大部分小學生學習數學面臨的主要困境。在小學數學教學中應用信息化技術將思維可視化，目的在于通過刺激學生的感知與視覺系統，促使學生在直觀形象的教學模式中理解抽象知識，發展抽象思維能力，同時降低數學學習難度，進而幫助學生解答數學困惑，架起學生認識數學世界的橋梁，讓學生能夠對數學知識與問題有一個深入的了解，激發學生對數學知識的探索欲望，培養學生在數學方面的創新能力及認知能力。

參考文獻

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作者簡介：張玉（1990.4-），女，江蘇徐州人，任教于南京市雨花臺區實驗小學善水灣分校，一級教師，研究生學歷。