思维可视化工具在小学数学教学中的应用策略

2023-04-19山东省青岛市崂山区浮山小学吴永珍

天津教育 2023年35期

■山东省青岛市崂山区浮山小学吴永珍

近年来，随着社会的不断发展，我国教育事业进行了全面改革。在现代化教育教学中，越来越多的先进技术逐渐走进课堂，不仅丰富了课堂活动，而且显著提高了课堂教学质量，满足了学生的学习需求，推动了学科教学改革。在小学数学教学中，基于数学学科特点，教师可以全面运用思维可视化工具开展教学活动。思维可视化工具可以将数学抽象概念可视化，使学生更容易掌握数学知识，理解数学概念，能够有效培养学生的数学思维能力。基于此，本文首先阐述了思维可视化工具在小学数学教学中的应用价值；其次，分析了在小学数学教学中应用思维可视化工具的困难之处；最后，结合实际提出有效的应用策略。

新课程标准对小学数学教学提出了新的要求。在教学实践中，教师应全面关注每一位学生的学习情况，了解学生的学习基础，注重学生学习体验以及知识生成过程，培养学生核心素养，这也意味着教师要不断转变教学方式和教学思路。在信息技术不断发展的过程中，思维可视化工具作为一种强大的教学辅助手段，正在逐渐成为教育领域的关注热点。在小学数学教学中，教师面临着许多挑战，如学生抽象概念理解能力的限制、学习兴趣下降以及教学资源匮乏等问题。传统的教学模式已经无法完全满足当今学生多样化的学习需求，因此，教师要不断创新，将思维可视化工具应用到课堂教学中，提高小学数学教学质量，发展学生核心素养。

一、思维可视化工具概述

思维可视化工具是指利用图像、图表、动画、模拟等形式将一些抽象概念可视化的辅助工具。运用思维可视化工具开展数学教学活动，可以帮助学生更直观地了解和展示信息，激发学生学习兴趣和动手能力，促进师生间的互动与合作，促进思维整理和沟通，提高学习效果。

二、思维可视化工具在小学数学教学中的应用价值

（一）有利于激发学生学习兴趣

兴趣是学生主动探索的关键要素。在小学数学教学中，学生是否对该学科产生兴趣，一定程度上决定着教学效果和学习效率。传统的数学教学活动多以讲解应用型知识为主，与之相关的概念和公式往往没有进行针对性讲解，导致学生对数学概念和公式的理解还停留在表面，无法促进学生数学思维的发展，影响了学生将知识应用于实际。长此以往，便会降低学生学习兴趣。将思维可视化工具应用于数学课堂，可以使学习过程更加生动有趣，能够激发学生学习兴趣。教师可以借助互动的数字游戏或者模拟实验讲解数学知识，引导学生在实践中不断体验和感受数学规律，从而提升学生的动手能力和知识应用能力，使学生全身心投入数学学习中。

（二）有利于提升抽象概念理解能力

小学生在学习数学时往往会遇到诸多抽象性的数学概念，如数量关系、几何图形等。倘若教师不对这一方面进行针对性讲解，必然会影响学生对数学概念的理解。思维可视化工具的应用可以将抽象性的数学概念转化为直观的图像或动态展示，如借助动画展示，将图形的变化关系呈现给学生，将数量之间的联系用图表的形式表示出来，可以使抽象概念更为具体和可感知，帮助学生更直观地理解和掌握数学知识，有利于提高学生的学习效果，促进学生抽象概念理解能力的发展。

（三）有利于提高教学效率和质量

在小学数学教学中应用思维可视化工具，可以帮助教师更直观地呈现教学内容，提供多样化的教学资源和展示形式，丰富课堂教学手段。在教学中，教师会结合数学知识选择多样化的思维可视化工具，以进行辅助教学，不仅能够增加教学的趣味性和多样性，还有利于促进师生之间的良好互动，确保教师更全面地了解学生在课堂中的学习情况，从而提高教学效率。与此同时，教师可以根据学生的实际反应以及在课堂中的整体表现及时调整教学策略，更好地满足不同学生的学习需求，从而提高教学质量。

三、小学数学教学中应用思维可视化工具的困难之处

（一）教学能力有待提升

将思维可视化工具应用于小学数学教学，能够显著提高课堂教学效率，使学生更好地掌握数学知识。但是在应用过程中对教师专业能力有着一定的要求。使用思维可视化工具时，教师必须具备相应的技能和知识，如设计制作、软件操作等能力，如果教师缺乏这方面的能力，便无法利用思维可视化工具进行有效教学。部分教师在教学中未能遵循与时俱进的原则，忽略了思维可视化工具的应用，仍然以传统的口头讲解方式为学生讲授数学知识，导致学生思维受到较大限制，难以实现对数学知识的深入理解。

（二）数学概念转化困难

虽然思维可视化工具可以将抽象的数学概念转化为直观的图像或动态展示，但并不是所有的抽象概念都能完全被准确地可视化呈现。在小学数学教学中，对一些复杂的数学概念，往往需要更深入地理解和思考，无法仅通过可视化工具解决，这需要教师在应用思维可视化工具时注重平衡，结合其他教学方法和手段，将一些复杂的数学概念更生动形象地呈现出来。

四、思维可视化工具在小学数学教学中的应用策略

（一）转变教学观念，重视思维可视化工具应用

在小学数学课堂教学中，教师是教学的主体，也是教学活动的设计者和实施者，其自身教学观念是否转变，以及对思维可视化工具的重视度在一定程度上决定着数学教学效果和学生学习的效率。为了有效发挥思维可视化工具在小学数学中的应用价值，让学生在课堂能够高效学习，教师应当以身作则，积极转变教学观念，重视思维可视化工具的应用，不断提高自身教学能力。

具体来说，教师要主动学习和了解各种思维可视化工具的特点、功能和应用场景，可以参加专业培训、赛课活动以及教学研讨会，在与广大教师交流沟通的过程中深入了解如何运用思维可视化工具来支持数学教学。与此同时，教师应做好对学生和教学内容的整体分析，针对不同年级的数学知识，根据学生的身心发展规律和认知特点，选择合适的思维可视化工具进行实践操作，熟悉工具操作流程和使用技巧，在反复练习和实践中掌握操作技能。另外，教师要在教学设计中融入思维可视化工具。比如，设计数学活动或教案时，明确思维可视化工具的使用目标和方法，确定所应用思维可视化工具的教学环节、教学时间以及教学方式。在小学数学课堂中，学生是学习的主体，因此，教师要从学生方面出发，鼓励学生运用思维可视化工具进行学习。教师可以通过引导、示范、激励的方式，鼓励学生在解决数学问题时运用思维可视化工具。比如，在解决一些几何问题的过程中，可以为学生提供实物模型或几何软件，让学生在实践操作和自主观察过程中探索几何性质。只有这样，才能实现思维可视化工具在数学教学中的有效应用，让学生更高效地学习数学，为其提供更有趣的数学学习体验。

（二）结合教学内容，选择合适的思维可视化工具

在小学数学中应用思维可视化工具，教师应当根据教学内容和学生的认知特点选择最适合的工具，方能保证课堂教学活动的科学性和针对性，让学生在应用思维可视化工具的过程中更全面地理解数学知识。

1.在几何问题中的应用。

例如，在学习青岛版三年级上册第8 章《美化校园——图形的周长》时，本章节的内容与几何图形有关，主要让学生了解长方形和正方形的特点、长方形与正方形之间的联系、长方形和正方形的周长计算公式，并应用周长公式解决实际问题。在本章节学习中，对长方形和正方形特点的理解，学生能够全面掌握，如“正方形四条边的长度都相等”“长方形和正方形的四个角都是直角”“长方形的对边长度相等”“正方形是特殊的长方形”。而对周长公式，学生的理解相对浅显，只知道长方形和正方形的周长公式，却不知道周长公式的由来，这无疑限制了学生数学思维的发展，难以在今后的学习中应用所学知识解决实际问题。针对这一情况，教师便可以应用思维可视化工具，如几何软件，让学生在学习平板上自主绘制长方形和正方形，通过拖动各个顶点的位置观察周长的变化，并计算周长，理解周长与边长的关系。同时，教师可以设计一些交互式的活动，如让学生根据给定的周长，利用几何软件调整边长，绘制长方形或正方形。通过这种方式让学生进行实践操作，在自主体验中理解周长的概念，即“图形一周的长度，图形的边相加的和为周长”。为了让学生进一步感受周长的概念在日常生活中的广泛应用，教师还可以借助多媒体设备为学生展示与之相关的应用场景。如在园艺布置中，需要测量花坛的周长来确定边界长度；在建筑设计中，需要计算房间的周长来安排地板边缘的铺设，以此帮助学生更好地理解各种与图形周长相关的难题，能够有效提高学生的数学理解能力，促进学生数学思维的发展。

2.在计算题中的应用。

在小学数学教学中，计算题贯穿教学全过程，培养学生的计算能力是重要的教学目标之一。在与计算有关的知识教学中，教师也可以应用相应的思维可视化工具，帮助学生更好地理解数学概念，提高学生数学思维能力和问题解决能力。

例如，在二年级下册《勤劳的小蜜蜂——万以内的加法和减法（一）》教学中，本单元内容较为简单，主要为口算两位数加减两位数；笔算几百几十加减几百几十；用估算解决实际问题。本单元的教学目标以培养学生估算意识，提高学生解决问题的能力为主。在教学中，对一些加法和减法的运算过程，教师可以借助思维可视化工具呈现，如使用物理计数器让学生了解加法进位的过程。比如，在计算“88+54”时，教师可以让学生将88 个小球和54 个小球分别放在两个容器中，并逐个合并小球，以观察进位的过程。这种方式可以帮助学生可视化加法运算过程。对一些应用题，教师可以借助线段的形式可视化计算过程，如“甲班男生比女生多10 人，班级总人数为62 人，问男生和女生各有多少人？”对于这一问题，教师可以让学生通过画线段的方式呈现其中的数字关系，先在学习软件中画两条颜色不一、长度不等的线段，根据“男生比女生多10 人”的信息，可以了解到不同长度的线段分别表示的是男生人数还是女生人数，多出的部分则表示“10 人”，总人数为62 人，那么两条线段相等的部分则为（62-10）÷2 ＝26（人），而男生比女生多10 人，那么男生人数为：26 ＋10＝36（人）。这种方式可以让学生直观地了解应用题中所呈现出的数字关系，可视化工具的应用将整个计算过程形象地呈现在学生眼前，有利于提高学生的计算能力、问题分析能力以及数学思维能力。

（三）丰富教学手段，有效运用思维可视化工具

当前的小学数学教学中仍然存在数学概念转化困难的问题，这一问题会影响学生的学习效率和学生对数学的学习兴趣，不利于学生数学素养的发展。针对这一问题，教师应在应用思维可视化工具的基础上配合多种教学手段，以帮助学生更全面地理解数学概念，掌握数学知识。

例如，在青岛版《我家买新房子啦——长方形和正方形的面积》教学中，本单元内容主要与长方形和正方形的面积计算有关，教学目标是让学生了解长方形的面积，学习周长与面积的比较，运用所学知识解决实际问题。学好这部分内容对平行四边形面积公式推导及面积计算方法的探究有着重要意义。计算长方形和正方形的面积时，教师可以借助实物模型，使用拼图或纸板模型来展示长方形和正方形，在此基础上，让学生观察并感知这些图形的面积特征，尤其要引导学生比较正方形和长方形的周长，发现它们面积计算公式的联系和区别。这种方式能够直观地呈现图形面积的概念，让学生在实践和交流中探索长方形和正方形面积的计算方法。然后，教师可以设计一个实践活动，让学生利用实物模型或者纸板模型进行面积测量和比较。例如，为学生们提供一些由长方形和正方形组合成的图形纸板，并要求学生通过分割和重新组合的方式计算其面积。在这一过程中，学生便能够通过实践的方式在实物模型中进行测量，并结合前期所学的面积计算公式进行计算，从而理解面积计算的基本原理。另外，教师可以借助数字化辅助工具，如运用几何软件展示多边形的面积计算过程，通过调整顶点的位置拉长或缩短边长，让学生自主探索面积计算方法，并观察图形面积变化过程。同时，教师可以引导学生理解面积计算公式的推导过程，加强对面积计算原理的掌握。通过这种方式结合实物模型和数字化工具，不仅能够丰富教学内容，让学生更直观地感知长方形和正方形的面积特征，还能通过实践活动和数字化展示让学生深入理解面积计算方法和原理，提高他们的问题解决能力。