思維可視化教學在初中數學教學中的應用與研究

【摘要】隨著教育改革的不斷深入，初中數學教學注重培養學生的思維能力、創新能力和解決問題的能力.思維可視化教學作為一種以可視化方式呈現思維過程和結果的教學方法，在教學中能夠輔助學生有效理解數學概念、掌握數學技能、發展數學思維，因此備受歡迎.對于可視化教學的實施，隨著信息技術的發展，特別是圖形計算器、幾何畫板、數學軟件等工具的普及，為思維可視化教學提供了強大的技術支持.可視化工具可以方便地繪制各種圖形、制作各種動畫和模擬實驗，引導學生更加直觀地理解數學問題，激發學生的教學積極性與主動性.本文首先闡述思維可視化教學的基本概念，分析思維可視化教學在初中數學教學中的作用，重點探究思維可視化教學在初中數學教學中的應用策略.

【關鍵詞】思維可視化；初中數學；課堂教學

隨著社會的發展和科技的進步，學生的學習方式正在發生轉變.學生不再滿足于傳統的被動接受式學習方式，而是更加傾向于主動學習、探究學習和合作學習等多樣化的學習方式.思維可視化教學能夠滿足學生的學習需求，幫助學生更好地理解和掌握數學知識，提高學習效果.

1 思維可視化教學的基本概念

思維可視化教學是一種創新型的教學方法，指將抽象的思維過程和知識結構以圖形、圖像、動畫等形式呈現出來.思維可視化教學主要應用于課堂教學中，實現教學內容的可視化呈現，利用圖示技術實現教學知識點的聯系，幫助學生重構知識系統、強調知識理解和聯想記憶，促進學生思維能力發展，提升課堂學習效率.

具體來說，思維可視化教學運用一系列圖示技術（如思維導圖、模型圖、概念圖等），將本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現出來，使其成為清晰可見的過程，使得數學學習更具趣味性，能夠幫助學生更好地理解和記憶.此外，這種方法能夠培養學生的創新意識和創造力，促進有效溝通與協作，提高問題解決和決策能力.

2 思維可視化教學在初中數學教學中的作用

2.1 提高學生的思維能力

數學是一門抽象的學科，對于初中生來說，很多知識點比較難以理解和掌握.思維可視化教學注重學生思維過程的呈現和引導，將抽象的數學概念和知識點進行具體化、形象化的呈現.通過引導學生進行思維過程的梳理和總結，提高學生的思維能力.在思維可視化教學中，學生需要根據自己的理解，了解數學知識的本質和內在聯系，將知識點進行整理和歸納，形成自己的知識體系.此過程能夠幫助學生理解數學知識的內在邏輯和規律，提高學生的數學思維能力.

2.2 建立數學知識體系

數學知識具有很強的系統性，每個知識點都不是孤立的，而是相互聯系的.思維可視化教學采用圖示、表格等方式將各個知識點進行關聯和整合，將數學知識進行形象化的呈現，能夠極大地激發學生的學習興趣，幫助學生建立知識體系，引導其理解和掌握數學知識，提高數學學習效果.

2.3 培養學生的創新思維

創新思維是當今社會對人才的重要要求之一，也是學生未來發展所必備的素質.思維可視化教學注重學生的自主探究和創新能力的培養，通過引導學生進行思維過程的梳理和總結，激發學生的創新思維.在思維可視化教學中，學生需要根據自己的理解，對知識點進行整理和歸納，形成自己的知識體系.在此過程中，學生能夠發現新的思路和方法，培養學生的創新思維能力.

2.4 優化教師的教學方法

思維可視化教學不僅能夠提高學生的學習效果和能力，還能夠優化教師的教學方法.在思維可視化教學中，教師需要引導學生進行思維過程的梳理和總結.對此，教師應具備較高的教學水平和能力.同時，教師還需要根據學生的實際情況和需要進行教學方法的調整和優化，有助于提高教師的教學水平和專業素養.

3 思維可視化教學在初中數學教學中的應用策略

3.1 思維導圖展示思路

思維導圖是一種可視化的筆記方法，通過圖形和文字的結合，將思維過程和知識結構以樹狀圖的形式呈現出來，具備結構清晰、重點突出、易于理解的特點.對于思維導圖的構建，首先，要明確數學課時教學的目標.其次，根據教學目標，初步構建思維導圖的框架，包括主題、子主題以及相關的知識點.在教學過程中，根據教材和教學資料，將知識點逐步填充到思維導圖中，確保內容完整且邏輯清晰.之后，在思維導圖中添加相關的實例和圖片，幫助學生理解抽象的數學概念，并根據思維導圖的內容，制定相應的教學策略，例如講解、演示、小組討論等.在此過程中，引導學生參與到思維導圖的構建過程中，激發學生的學習興趣和主動性.最后，根據學生的反饋和課堂表現，教師對思維導圖進行反思和改進，提高教學效果.

例如 教授七年級上冊第四章4.2“直線、射線、線段”課時內容時，在課程導入環節，教師利用思維導圖引入新課.通過呈現一張關于“直線、射線、線段”的思維導圖，讓學生對這節課的主題有初步的了解.思維導圖中包含“直線、射線、線段”基本概念的定義和特點，以激發學生的學習興趣.知識講解環節，使用思維導圖來詳細講解直線、射線和線段的基本概念、表示方法以及性質和特點.采用思維導圖，學生可直觀地看到概念之間的聯系和區別，更好地理解它們的本質.在互動討論環節，引導學生圍繞直線、射線和線段的相關問題進行討論.學生能夠在思維導圖中添加自己的觀點和想法，通過比較和討論，進一步加深對知識點的理解.在課堂練習環節，利用思維導圖呈現練習題目，引導學生分析問題并尋找解題思路.學生在思維導圖中記錄解題步驟和答案，以便于回顧和總結.在總結反思環節，帶領學生利用思維導圖進行知識點的回顧和總結.學生根據自身學習習慣，在思維導圖中添加自己的學習心得和體會，形成個性化的學習筆記.同時，根據學生的反饋和表現進行反思和總結，以改進后續的教學.最后，在思維導圖的構建過程中，指導學生使用思維導圖軟件，如XMind、MindNode等來繪制思維導圖.學生通過親手繪制思維導圖，加深對知識點的理解和記憶.同時，也能夠在構建思維導圖的過程中發現自己的不足之處，并及時改進和補充相關知識內容.最后，鼓勵學生在課后利用思維導圖進行復習，鞏固所學知識，加深對知識的理解.

3.2 實物模型輔助理解

實物模型，作為一種直觀的教學工具，能夠將抽象的數學概念轉化為具體的物體，幫助學生更好地理解.使用實物模型，教師實現思維可視化教學，即將抽象的數學思維過程轉化為可視、可觸的過程，引導學生理解和掌握數學概念和問題.根據教學內容，選擇適當的實物模型.其次，引導學生觀察實物模型，讓他們發現其中的數學規律和特征.利用實物模型引導學生思考更深層次的問題.

例如 教授八年級上冊第十一章“三角形”課時內容時，為了讓學生更加直觀地了解三角形的特點，可制作一些簡單的三角形實物模型.模型包括等邊三角形、等腰三角形和直角三角形等.在制作過程中，引導學生了解三角形的邊長關系和角度關系，以及如何使用工具進行測量和計算.通過觀察和操作三角形實物模型，引導學生總結出三角形的基本性質，例如：三角形具有穩定性，三角形的內角和為180°等.同時，介紹三角形的分類和特點，以便學生更好地理解和掌握.之后，利用模型講解“與三角形有關的線段”“與三角形有關的角”“多邊形及其內角和”等課時內容.此后，引導學生自行設計和制作一個簡單的三角形模型.教學以小組活動的方式開展，學生們需要在規定的時間內完成模型的設計和制作，并在班級中進行展示和講解.通過這個活動，學生將更加深入地了解三角形的特點和性質，同時也能提高學生的動手能力和團隊協作精神.

3.3 動態演示增強效果

動態演示是一種通過動態圖、動畫等形式展示數學概念和問題的教學方法.它能夠將抽象的數學概念和問題以直觀、生動的方式呈現出來，幫助學生更好地理解.教學時，根據教學內容，選擇適當的動態演示工具，如幾何畫板、PowerPoint動畫等.講解時，教師結合教學重點和難點，設計和制作有針對性的動態演示內容.

例如 教授八年級下冊第二十章20.2“數據的波動程度”課時內容時，使用互動課件展示數據的波動程度的定義，并用動態曲線圖展示數據波動程度的實際意義.通過鼠標的拖動，讓學生觀察到數據波動程度的變化，以及這種變化對數據總體“中心趨勢”的影響.同時，利用動畫效果展示不同類型的波動程度（如周期性波動、隨機性波動等），幫助學生理解不同波動程度的特征和影響.對于知識的講解，通過動態演示，展示如何找出數據中的最大值和最小值，從而計算極差.利用圖表顯示隨著極差的變化，數據分布的范圍如何變化.利用動態的數學公式演示，展示方差和標準差的計算過程.通過改變數據集中的數值，實時展示計算結果的變化，使學生對方差和標準差的計算有更直觀的理解.

3.4 生活實際案例引入

生活實際案例是指與日常生活相關的數學問題或情境.引入這些生活實際案例，教師引導學生將抽象的數學概念與實際問題相結合，使思維可視化.根據教學內容，選擇與生活實際密切相關、具有代表性的案例.

例如 教授九年級上冊第二十三章23.2“中心對稱”課時內容時，引入生活中心對稱的實例.首先，利用課件給出中心對稱的基本概念.中心對稱是一種基本的幾何現象，其定義為：如果一個圖形繞著某一點旋轉180°后能與自身重合，則稱該圖形為中心對稱圖形.這個點被稱為對稱中心.教學時注重生活實際案例的引入，交通信號燈：當我們看到一個交通信號燈，不論是從正面看還是從反面看，其形狀都是相同的，這是因為交通信號燈具有中心對稱性.紙幣：很多國家的紙幣設計都采用了中心對稱的圖形，如我國的100元人民幣上印有“中國人民銀行”的字樣，旋轉180°后與原圖形完全重合.以案例為基礎，引導學生探究中心對稱的性質.

4 結語

綜上所述，隨著教育改革的不斷深入，思維可視化教學逐漸受到廣泛關注.初中數學作為一門基礎學科，對于培養學生的邏輯思維和創新能力具有重要意義.思維可視化教學在初中數學教學中具有較多優勢和作用.在初中數學教學中，教師應立足于思維可視化教學原理，根據教學內容和學生實際情況選擇思維導圖展示思路、實物模型輔助理解、動態演示增強效果、生活實際案例引入等教學方法，致力于推動思維可視化教學的應用與發展，為初中數學教學注入新的活力.

參考文獻：

［1］胡蘭芳.打造初中數學思維可視化課堂的教學探究［J］.數理天地（初中版），2023（19）：96-98.

［2］李玉雪.思維可視化在初中數學教學中的應用探析［J］.中學課程輔導，2023（28）：36-38.