思维可视化技术在小学数学教学中的应用策略分析

陈雁斌

【摘要】小学数学“教”与“学”的变革过程中，有较多新观念和新技术被应用在课堂教学中.其中，“思维可视化技术”在当前的小学数学教学中被广泛运用，其强调思维的直观性、结构性、严密性，可辅助教师构建高效的数学课堂.基于此，文章结合笔者的教学经验，对思维可视化及思维可视化技术进行了介绍，阐述了在小学数学教学中应用思维可视化技术的意义，并提出了相关的应用策略，旨在提高思维可视化技术在小学数学教学中的应用效果，促进教学质量的提升.

【关键词】小学数学；思维可视化；应用策略

新课程理念要求教师在小学教学中帮助学生将学习过程变得形象化，促进学生的思维可视化.在小学数学课堂上引导学生进行思维可视化，有利于其大脑思维、图示语言的共振，可促使学生的思维能力朝着深层次发展.目前，越来越多的教师重视思维可视化的实现，并在这一过程中形成及发展了多种思维可视化技术，对提高小学数学教学质量和促进学生数学思维发展意义重大.但是，在小学数学教学中应用思维可视化技术，对教师的执教能力实则有很高的要求，如何正确有效地应用思维可视化技术非常值得探究，笔者结合自己多年的教学经验，对此进行如下的分析论述，希望给小学数学教师提供些许建议.

一、思维可视化及思维可视化技术

思维可视化是一种有效的学习策略，能够有效支持与引导学生进行自主探究式学习，且可以让学生在知识建构过程中达成四个学习目标，即问本质、理关系、建结构及明策略.教师长时间指导学生应用思维可视化这一学习策略，实际上是引导学生参与三种学习过程，一是知识构建的过程，二是有效思考的过程，三是深入探究的过程，可使学生的思维能力处于不断发展的状态.在应用思维可视化这一学习策略的过程中，关键之处是将不可视的思维有效呈现出来，或者是将不可视的思维路径、思考方法以直观方式呈现出来，从而让学习过程中的思维路径变得清晰可见.比如对于小学阶段的学生而言，他们的大脑会对“图”非常敏感，借助一张图便可以将其思考意识有效唤醒，甚至可以因此领悟到学习知识内容的关键策略.与此同时，小学阶段的学生正处于思维发展期，教师如果引导学生进行思维可视化的展示，会对其大脑思维发展、图示语言理解有极大的帮助.

在让学生思维可视化的过程中，一个重要抓手就是思维可视化技术.所讲的思维可视化技术，是指借助图示软件及图示的呈现、传播、存储、交互等系列信息技术，将学习过程中的思考方法与思维路径有效呈现出来.借助思维可视化技术，学生在学习过程中遇到的隱性内容都可以直观呈现出来，可实现隐性内容的显性化，有利于更好地学习知识和理解知识.以小学数学教学为例，当前阶段已经广泛应用思维可视化技术，教师既可将其应用在知识内容的教学中，也可以将其应用于解题教学中，帮助学生在理清脉络的基础上探寻解题策略.

二、在小学数学教学中应用思维可视化技术的意义

小学数学教学中，应用思维可视化技术已经慢慢成为教师的共识，借助思维可视化技术可取得良好的教学效果.详细言之，思维可视化技术的应用意义集中体现于四个方面.第一，思维可视化技术可以使学生的思维慢慢变得具有直观性、结构性及严密性，让学生拥有良好的思考能力，在学习时可以更好地抓住问题的本质，积累越来越多的解决问题的可行策略，促使思维能力不断发展.第二，思维可视化技术对学生思维的深度发展有促进作用，一是图文并茂的支持有利于知识架构中有效形成动态的概念体系；二是基于图文并茂，学生可以在比较、联想中确定知识内容的纵横联系；三是思维可视化技术可以训练学生的逆向思维，让学生用逆向思维有效解决遇到的数学问题.如此一来，学生的数学思维的形象性可以处于不断增强状态，数学思维会慢慢变得清晰化、系统化和条理化.第三，借助思维可视化技术，教师在小学数学教学过程中可以清楚看到学生的思考状态，便于对学生的数学思维发展进行引领，促进学生数学思维的不断发展和提升.比如在应用“图符显化”这一思维可视化技术的过程中，学生的认知方式可以变得越来越丰富，数学思维也会变得深刻，借助图形和符号便可以使思维方式由具体形象发展为抽象概括，促进抽象思维的健康发展.第四，将思维可视化技术应用于小学数学课堂教学中，能够让学生的学习活动不再局限于“知识层面”，而是可以慢慢深入至“思维层面”，不仅能加深对数学知识的理解，而且有助于进行数学知识的创新性迁移及应用.可以说，思维可视化技术对于小学数学教学而言是十分有利的，可以视为一个重要载体，一方面可以帮助学生提高数学学习能力，另一方面可以帮助学生培养和发展数学核心素养.

三、思维可视化技术在小学数学教学中的应用策略

（一）应用好“图符显化”技术

“图符显化”是应用非常广泛的思维可视化技术，是指借助图形和符号使思维可视化的方式或技术.当前已有的研究结果表明，个体在获取外界信息时，主要借助味觉、触觉、听觉、视觉、嗅觉，其中视觉是一种非常重要的感知方式.在发挥视觉这一感知方式的作用时，思维可视化技术所依赖的载体有五种，即符号、图式、图像、图形、视频.依托这些载体，个体在学习过程中的思维坡度被明显降低，对所学习的知识内容可以进行有效抽象概括.在小学数学教学中应用“图符显化”这项思维可视化技术时，教师要有“一图胜千字”的意识，充分利用好图形这一直观语言.与此同时，教师需要切实把握好“图符显化”这一思维可视化技术应用时的两大要点，一是引导学生多观察直观的图形，使他们可以借助直观的图形有效理解数学知识；二是在学生遇到抽象的数学知识时，教师应要求他们将其“画下来”，比如可以画思维导图.把握好这两大要点，学生的数学思维就可以逐渐变得可视化，且可以让抽象的数学知识变得触手可及.

以苏教版五年级下册“圆的面积”的教学为例，教师在课堂教学过程中可以应用“图符显化”这一思维可视化技术.详细言之，教师可以在课堂上重点应用“GIF”动态图，所应用的“GIF”动态图要有效呈现一个知识点，即一个圆被平均分为若干份，然后进行拼接处理，最后拼接成一个近似的长方形.通过观察“GIF”动态图，学生可以发现圆被平均分的份数越多，所拼接成的近似的长方形就会越接近于一个标准的长方形.可以说，通过直观呈现“GIF”动态图，学生的脑海中能够很自然且有效地比较长方形与圆，可以有效建构出圆的面积公式，从而达到思维可视化的效果.除此之外，教师要特别注意一点，即为应用好“图符显化”技术，让学生的数学思维始终处于有效的可视化状态.教师应根据教学内容和数学问题的特征选择适用性强的图形和符号，如思维导图、概念图、示意图这些都可以引导学生进行有效的数学学习.

（二）应用好“操作同化”技术

小学数学教学中，教师可以充分利用已有的教学器材，并结合教学内容创设情境，指导学生有效参与和动手操作，在此过程中有效内化知识内容，这一过程可称为“操作同化”.于小学阶段的学生而言，他们在学习数学知识过程中进行动手操作，不单单是进行数学知识的尝试与探索，还可以进行自我思考、自我修正、自我反思及自我完善，对知识点的理解可以更为深刻.因此，在小学数学教学中，教师应重视“操作同化”这一思维可视化技术的应用，且要努力让数学课堂变得“活”起来和“动”起来，帮助学生有效内化数学知识.有一点教师应该特别注意，即操作活动中，不能只让学生进行简单的动手操作，还应该借助具体的问题和思维可视化手段，帮助学生进行想象和联想，使数学思维处于开放状态，更好地进行数学知识的内化，相信通过基于“操作”这一核心的思维可视化技术，学生的数学思维可以变得有迹可循.

在应用“操作同化”技术的过程中，教师既要凸显学生的主体地位，要求他们多动手操作和进行思考，也应该做好巡视，在巡视过程中发现学生的操作问题和不足之处，在此基础上精准把握学生的思维走向，使他们后续的操作、演示、实验可以变得科学有效.比如，在苏教版三年级上册“长方形和正方形的周长”教学中，涉及一个较为重要的知识，即“两张长方形纸的拼接”，在实际的“拼图形”过程中，学生会遇到问题，比如“在‘拼图形时图形的周长会发生变化，那么图形的周长变化到底有何种规律呢？”对于学生在学习中遇到的问题，教师可以在课堂上应用“操作同化”技术，与学生一起进行动手操作，在动手操作过程中帮助学生获得真实体验并加深感知.详细言之，教师可以设计三种课堂教学活动，全程应用好“操作同化”技术.第一，设计“拼一拼”教学活动，要求学生对两张长方形纸进行拼接处理，并提问：“你们可以发现几种拼法呢？”学生带着问题动手操作，可以发现有两种拼法，即将长重合、将宽重合.第二，设计“描一描”教学活动，要求学生将已经拼成的新长方形展示出来，然后对其周长进行描线，在此过程中注重引导，确保学生可以发现一个知识点，即当长边重合时，周长就去掉两条长，而当宽边重合时，周长就去掉两条宽.第三，设计“算一算”教学活动，要求学生基于“拼一拼”和“描一描”这两种教学活动进行总结与提炼，对长方形和正方形的周长这一知识内容有深刻理解，使数学思维可视化与深刻化.可以说，基于“操作同化”技术设计这样的课堂教学活动，可使学生的数学基本活动经验得到丰富，既可以提升操作技能，也可以使数学知识在操作过程中得到内化，对学生进行高质量的数学学习意义重大.除此之外，为了让“操作同化”技术的价值被最大限度地发挥出来，教师要在教学过程中善于挖掘素材、资源、工具，主要目的是给学生提供良好的动手操作条件，确保学生可以有效进行可视化操作.如此一来，原本静态的、抽象的数学知识就可以被成功转化，促使数学知识具备动态的、形象的、有形的这三大特征.

（三）应用好“表达外化”技术

在小学数学的各种教学活动中，学生都需要进行表达，主要包括口头表达、语言表达、表情表达、文字表达、动作表达、肢体语言表达.各种表达的过程实际上便是学生内在的思维进行外化的过程，是思维外显的直观表现.从应用思维可视化技术的角度而言，教师应该充分关注学生在课堂上的各种表达，结合实际情况应用好“表达外化”技术，在此过程中帮助学生提高表达能力.与此同时，教师应尊重学生的主体地位，让他们可以有自主学习的空间，比如可以赋予学生自主表达的时空，鼓励学生大胆地自主表达与自由表达，还应该强调课堂的师生互动和生生互动.

在小学数学苏教版四年级下册的教学中，“相遇问题”的教学中会有较多基于生活的数学问题，学生会有一定的经历和经验.比如有这样一道题目，即“A地和B地相距1440m，花花和小明同时从两地出发相向而行.已经知道花花每分钟能走55m，小明每分钟能走65m，现在有一只叫旺财的小狗很机灵地往返于花花和小明之间，旺财每分钟跑的距离是160m.那么，待花花和小明相遇时，旺财一共可以跑多少米呢？”基于这一数学问题，教师可以应用好“表达外化”技术，努力让学生的数学思维可视化.详细言之，教师可组织学生进行角色扮演，在此过程中要求学生熟悉花花和小明、旺财的行进情况，并用肢体语言进行直观表达.待完成这一任务之后，教师可以引导学生进行思维的发散，并进行大胆表达，说出花花、小明、旺财的行进时间存在的关系.在这样的表达活动中，教师要认真倾听，及时发现和找准学生在表达过程中存在的思维盲区、思维漏洞，在此基础上对学生进行有效的指導.确保学生可以有效进行肢体语言表达之后，教师可以继续设计课堂学习任务，比如可以要求学生将题目内容“画下来”，学生可以应用线段图，将花花、小明、旺财的行进路线直观呈现出来，此时学生可以实现表达和思维的外化.成功画出线段图之后，教师可以要求学生与同桌或前后桌进行分享，在分享中进行有效的对话、沟通、质疑及反思，促进学生数学思维的发展.

结 语

在践行新课程理念的过程中，教师要十分重视小学数学教学理念及方法的创新，且要高度关注学生数学思维的培养和发展.思维可视化技术可以有效培养学生的数学思维，使数学思维变得可视化、深刻化，于学生的数学学习与健康发展十分有利，教师应高度重视思维可视化技术的推广应用.当前所应用的“图符显化”技术、“操作同化”技术、“表达外化”技术都已经较为成熟，教师要进一步加大研究力度，继续探究思维可视化技术在应用时的要点和技巧，促使思维可视化技术发挥出最大价值，有效引导学生自主学习、深度学习.

【参考文献】

[1]蔡翠林.谈小学数学教学中思维可视化对策[J].名师在线，2021（23）：57-58.

[2]吴晓丽.“思维可视化”背景下小学数学课堂建设探究[J].读写算，2022（24）：78-80.

[3]苏承超.基于思维可视化的小学数学核心素养培育研究[J].天津教育，2022（33）：55-57.

[4]麻艳华.小学数学思维可视化教学研究[J].华夏教师，2022（13）：56-58.