小学数学运算教学中可视化教具对提升学生逻辑思维能力的实证研究

摘 要：小学数学运算教学主要目的就是培养学生运算能力，使学生掌握基本数学运算方法和定律，并逐步应用到现实生活中。但就目前小学数学运算教学实践情况看，教师教学方法单一、学生学习兴趣不足、整体教学质量不高，不利于培养学生逻辑思维能力。对此，文章提出应用可视化教具辅助开展运算教学，并结合具体教学实践应用进行讨论分析。研究结果表明，在可视化教具的应用下，学生可以更好掌握计算技巧、数学学习方法、学会计算知识迁移应用，有助于提高小学生运算能力，同时也可以更好地提升小学数学教学质量。

关键词：小学数学运算教学；可视化教具；逻辑思维能力；实践应用

中图分类号：G623.5"" 文献标识码：A"" 文章编号：1673-8918（2024）50-0089-03

在小学数学运算教学中，提升学生逻辑思维能力至关重要。随着教育理念的不断发展，对教学方法的创新需求日益增加。可视化教具作为一种有效的教学手段，引起了广泛关注。事实上，多数学生对抽象的数学运算理解存在一定困难。但在可视化教具辅助下，可以逐步将抽象概念转化为具体形象，化烦琐为简单，有助于学生更好理解数学运算过程。文章的研究，可以进一步明确可视化教具在提升学生逻辑思维能力方面的实际效果，为教学改革提供科学依据，探索更有效的教学策略，以适应新时代小学数学教育的要求，促进学生全面发展。

一、 利用可视化教具提高学生逻辑思维能力的可行性

现有定义并没有明确指出教具的功能特点，结果可能会与其他相关事物产生混淆。为了弥补这一点，对现有定义的分析比较，可以对本课题研究的“可视化教具”进行定义：可视化教具是为各类教学活动专门设计制造的器物，以及利用计算机图形学和图像处理技术，将知识转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并将知识进行交互处理，使其以可视化形式呈现的教具总和。本课题研究的可视化教具主要分三类：①思维可视化（实物）教具，包括教材所配套的教具，教师自制教具以及学生的自制学具；②知识可视化（数字）教具，即综合利用多媒体技术，对传统教具进行数字化处理，以数字化形式呈现的微课、短视频等；③信息可视化（图示）教具：即把隐藏在信息中的内在规律以流程图、图表、草图等可视化方式表示，便于传播、预测以及研究，实现隐性知识与显性知识的相互转化。可视化教具不单是一种教学手段，更是推进素质教育、培养创新精神与实践能力的必要条件。

在数学运算教学中引入可视化教具，可以提高学生逻辑思维能力。首先，处于小学阶段的学生，主要以具体形象思维为主，在可视化教具辅助下，能够将抽象数学运算形象、直观地展现出来，更符合小学生认知特点。其中更简单的就是借助计算器呈现数字加减运算的过程，使学生更好理解整个运算过程。其次，可视化教具本身具有一定趣味性，能够调动学生积极性，更好培养其学习兴趣。最后，在操作可视化教具过程中，小学生可以亲身参与，获得更多运算体验，进而积累数学学习经验，促进学生逻辑思维能力提升；而且在小组合作学习探究中，学生的沟通协作能力获得提升，有助于锻炼学生逻辑思维能力。

二、 可视化教具在小学数学运算教学中的具体应用

（一）创设教学情境，激发学生逻辑思维

为有效激发学生逻辑思维，合理创设真实教学情境尤为重要。教师可以从小学生兴趣特点出发，化解数学运算的抽象性，促使学生在情境中能够主动、自主探索学习，锻炼逻辑思维能力。以人教版数学教材为例，在讲解“100以内的加法和减法”内容时，教师可以创设情境，并根据教材不同的算法知识，列举不同类型的数学算式，如“35+42”“56-34”，而后引入可视化教具——计数棒（10根一捆），让学生直观地理解数字的大小和加减法的运算过程。在计算“35+42”时，教师可以结合学校运动会，让学生统计参加人数，其中A班35人，B班42人，全员参加，问学生共有多少人参加，此时教师可以拿出3捆和5根计数棒，用以表示35，而后再拿出4捆和2根计数棒表示42，引导学生合并二者，并数出总数，通过这种计算方式，学生可以更好理解掌握加法的意义。对“56-34”的计算，教师可以设定体育课外活动，共有56人参加，分AB两组，其中A组34人。问B组多少人，同样借助5捆和6根计数棒表示56，并取出3捆和4根计数棒。此时，学生观察剩下计数棒数量，由此懂得减法概念，同时也认识到日常生活与数学运算知识之间的紧密联系。

（二）借助微课视频，实现思维可视化

数学思维有着较强的抽象性特点，小学生在探究中常感到盲目感，甚至对数学知识产生抵触。为此，教师可以运用微课视频，利用其精湛短小、主题突出的优势将抽象知识或者思维过程，用更为直观形象的方式呈现出来，帮助学生理解并掌握数学知识，降低学习难度。比如，在探究“数学广角——植树问题”中，分析可知，此部分内容主要就是探究点与段的对应问题，涉及封闭和不封闭两种环境。在教学中，为培养学生数学逻辑思维能力，教师可以利用微视频，展现出不同的“植树问题”计算步骤，并鼓励学生观察演示视频，找出关键信息，进而培养学生阅读理解能力、分析判断能力，使学生通过审题判断题目是封闭植树问题还是不封闭问题。在此基础上，鼓励学生根据视频演示内容，运用算法、定律等自行解决问题。此时，教师可以引导学生变换思维，采用逆向思维思考植树要求，并运用交换律、结合律等计算得到正确结论。通过微课视频的辅助，使得数学问题更加具象化，思维可视化，同时也锻炼了学生逻辑思维能力，学会运用反向思维解决问题，这对提高学生数学学习能力具有重要作用。

（三）利用数形结合，提高逻辑思维能力

在小学数学运算教学中引入数形结合思想，可以帮助学生实现数学思维可视化，在数与形结合下，更好地锻炼学生数学思维，提高逻辑思维能力，并做到准确理解数学知识，找到正确的解决方法。比如，在解答数学应用题时，教师可以带领学生根据题目信息，提取关键数字，引导学生用图表来整理信息和分析问题。例如，“A同学有12个苹果，B同学比A同学多5个苹果，而C同学比B同学少3个苹果，问C同学有多少个苹果？”学生尝试着用表格整理题目信息，可以得到下表所示内容。通过表格，学生可以清晰地看到每个人与苹果的数量之间的关系，从而更容易找到解决问题的方法。

同学苹果的数量

A12

B12+5=17

C17-3=14

（四）组织动手实践活动，强化逻辑思维能力

可视化教具除了由教师提供，还可以鼓励学生自主创造教具，通过动手实践的过程，锻炼学生实践能力、培养探索精神，强化逻辑思维能力。比如，带领学生设计“数学游戏棋盘”，并将数学运算知识融入游戏中，棋盘上需要标记不同数字及运算符号，而后采取掷骰子的方式。根据骰子点数前进，如果遇到数字和符号时，需要完成运算；如果计算正确可以继续前进，若是计算错误，则需要停留一回合或后退一定步数。明确游戏规则后，学生在娱乐活动中不断挑战，同时也在轻松愉快的氛围中提高数学运算能力和逻辑思维能力。除此之外，组织学生自制数字卡片和运算符号卡片，为学生提供彩色卡纸，让其根据不同运算符号、数字剪出相应的卡片，并按照自己的喜好进行装饰；而后在课堂教学中，鼓励学生运用自制卡片开展数学运算游戏。例如，以同桌为单位，双方分别随机抽取数字和符号卡片，并重组成不同算式，计算答案。在此游戏活动中，学生不仅交流沟通能力提升，也可从中感受数学学习乐趣。

三、 教学实践成效分析

（一）凸显数学思维能力培养

对小学生来说，主要以形象思维为主，同时也正处于学习的快速发展时期。教师在教学实践中借助可视化教具，能够有效地帮助小学生发展思维能力。一方面，可视化教具可以促使小学生从具体、简单的思维模式逐渐向抽象、较为烦琐的逻辑思维转变。另一方面，可视化教具能为小学生提供更多的思维发散空间，让其思维不再局限于单一的模式。当小学生的思维以可视化的形式呈现出来时，教师可以更好地了解学生思考过程，进而有针对性地进行引导。这对培养学生的数学思维、增强其逻辑思维能力具有重要作用。

（二）促进学生积极主动思考

为了更好地凸显数学课堂以学生为本的核心地位，教师需要着重培养学生的自主探究能力，鼓励他们对数学知识进行深入探索。这要求教师不仅要引导学生独立思考，还要激发他们的主观能动性，使他们在学习过程中保持积极主动的态度，主动思考和探究数学知识。在小学数学运算教学中，教师可借助可视化教具作为辅助工具，结合学生的实际情况，通过直观的客观事物帮助学生更好地理解抽象的数学知识。在这样的教学模式下，学生能够积极思考、自主探究，从而有效提升他们的数学逻辑思维能力，为日后的数学学习打下坚实的基础。

（三）增强学生知识建构能力

在可视化教具的应用中，教师起着关键的引导作用。在教师引导下，借助不同可视化教具使得原本抽象的数学概念和复杂的思维逻辑形象地展示出来。这样的展示方式有助于学生清晰地看到数学思维逻辑之间的联系。学生不再孤立地看待各个知识点，而是能够将不同的知识内容串联起来，从而重新建构起完整的知识体系。在这个过程中，学生的数学思维也得到了丰富和拓展。而且在构建知识体系过程中，较强的逻辑思维能力可以促使学生发现数学问题，更容易察觉其中的矛盾和疑问点。这种发现问题的能力促使学生进一步去思考和探索，从而增加对知识的理解。

四、 结论

总而言之，在小学数学运算教学中运用可视化教具培养学生逻辑思维能力，有助于提高学生学习数学成效，培养学生数学学习兴趣。为此，小学数学教师需要正确认识到可视化教具作用，明确数学逻辑思维培养重要性，并从实际出发，采取多种手段激发学生数学学习主动性，锻炼其数学思考能力，进而提升学生数学综合能力。

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课题项目：《思维能力视域下的可视化教具运用的实践研究——以小学数学运算教学为例》，经审定，同意立项为佛山市2021年度教育信息化应用融合创新课题，课题负责人：温少芳，课题立项号：fset2021x028。

作者简介：温少芳（1983～），女，汉族，广东佛山人，佛山市禅城区南庄镇吉利小学，研究方向：可视化教学。