思维可视化教学在初中数学教学中的应用与研究

【摘要】随着教育改革的不断深入，初中数学教学注重培养学生的思维能力、创新能力和解决问题的能力.思维可视化教学作为一种以可视化方式呈现思维过程和结果的教学方法，在教学中能够辅助学生有效理解数学概念、掌握数学技能、发展数学思维，因此备受欢迎.对于可视化教学的实施，随着信息技术的发展，特别是图形计算器、几何画板、数学软件等工具的普及，为思维可视化教学提供了强大的技术支持.可视化工具可以方便地绘制各种图形、制作各种动画和模拟实验，引导学生更加直观地理解数学问题，激发学生的教学积极性与主动性.本文首先阐述思维可视化教学的基本概念，分析思维可视化教学在初中数学教学中的作用，重点探究思维可视化教学在初中数学教学中的应用策略.

【关键词】思维可视化；初中数学；课堂教学

随着社会的发展和科技的进步，学生的学习方式正在发生转变.学生不再满足于传统的被动接受式学习方式，而是更加倾向于主动学习、探究学习和合作学习等多样化的学习方式.思维可视化教学能够满足学生的学习需求，帮助学生更好地理解和掌握数学知识，提高学习效果.

1 思维可视化教学的基本概念

思维可视化教学是一种创新型的教学方法，指将抽象的思维过程和知识结构以图形、图像、动画等形式呈现出来.思维可视化教学主要应用于课堂教学中，实现教学内容的可视化呈现，利用图示技术实现教学知识点的联系，帮助学生重构知识系统、强调知识理解和联想记忆，促进学生思维能力发展，提升课堂学习效率.

具体来说，思维可视化教学运用一系列图示技术（如思维导图、模型图、概念图等），将本来不可视的思维（思考方法和思考路径）呈现出来，使其成为清晰可见的过程，使得数学学习更具趣味性，能够帮助学生更好地理解和记忆.此外，这种方法能够培养学生的创新意识和创造力，促进有效沟通与协作，提高问题解决和决策能力.

2 思维可视化教学在初中数学教学中的作用

2.1 提高学生的思维能力

数学是一门抽象的学科，对于初中生来说，很多知识点比较难以理解和掌握.思维可视化教学注重学生思维过程的呈现和引导，将抽象的数学概念和知识点进行具体化、形象化的呈现.通过引导学生进行思维过程的梳理和总结，提高学生的思维能力.在思维可视化教学中，学生需要根据自己的理解，了解数学知识的本质和内在联系，将知识点进行整理和归纳，形成自己的知识体系.此过程能够帮助学生理解数学知识的内在逻辑和规律，提高学生的数学思维能力.

2.2 建立数学知识体系

数学知识具有很强的系统性，每个知识点都不是孤立的，而是相互联系的.思维可视化教学采用图示、表格等方式将各个知识点进行关联和整合，将数学知识进行形象化的呈现，能够极大地激发学生的学习兴趣，帮助学生建立知识体系，引导其理解和掌握数学知识，提高数学学习效果.

2.3 培养学生的创新思维

创新思维是当今社会对人才的重要要求之一，也是学生未来发展所必备的素质.思维可视化教学注重学生的自主探究和创新能力的培养，通过引导学生进行思维过程的梳理和总结，激发学生的创新思维.在思维可视化教学中，学生需要根据自己的理解，对知识点进行整理和归纳，形成自己的知识体系.在此过程中，学生能够发现新的思路和方法，培养学生的创新思维能力.

2.4 优化教师的教学方法

思维可视化教学不仅能够提高学生的学习效果和能力，还能够优化教师的教学方法.在思维可视化教学中，教师需要引导学生进行思维过程的梳理和总结.对此，教师应具备较高的教学水平和能力.同时，教师还需要根据学生的实际情况和需要进行教学方法的调整和优化，有助于提高教师的教学水平和专业素养.

3 思维可视化教学在初中数学教学中的应用策略

3.1 思维导图展示思路

思维导图是一种可视化的笔记方法，通过图形和文字的结合，将思维过程和知识结构以树状图的形式呈现出来，具备结构清晰、重点突出、易于理解的特点.对于思维导图的构建，首先，要明确数学课时教学的目标.其次，根据教学目标，初步构建思维导图的框架，包括主题、子主题以及相关的知识点.在教学过程中，根据教材和教学资料，将知识点逐步填充到思维导图中，确保内容完整且逻辑清晰.之后，在思维导图中添加相关的实例和图片，帮助学生理解抽象的数学概念，并根据思维导图的内容，制定相应的教学策略，例如讲解、演示、小组讨论等.在此过程中，引导学生参与到思维导图的构建过程中，激发学生的学习兴趣和主动性.最后，根据学生的反馈和课堂表现，教师对思维导图进行反思和改进，提高教学效果.

例如 教授七年级上册第四章4.2“直线、射线、线段”课时内容时，在课程导入环节，教师利用思维导图引入新课.通过呈现一张关于“直线、射线、线段”的思维导图，让学生对这节课的主题有初步的了解.思维导图中包含“直线、射线、线段”基本概念的定义和特点，以激发学生的学习兴趣.知识讲解环节，使用思维导图来详细讲解直线、射线和线段的基本概念、表示方法以及性质和特点.采用思维导图，学生可直观地看到概念之间的联系和区别，更好地理解它们的本质.在互动讨论环节，引导学生围绕直线、射线和线段的相关问题进行讨论.学生能够在思维导图中添加自己的观点和想法，通过比较和讨论，进一步加深对知识点的理解.在课堂练习环节，利用思维导图呈现练习题目，引导学生分析问题并寻找解题思路.学生在思维导图中记录解题步骤和答案，以便于回顾和总结.在总结反思环节，带领学生利用思维导图进行知识点的回顾和总结.学生根据自身学习习惯，在思维导图中添加自己的学习心得和体会，形成个性化的学习笔记.同时，根据学生的反馈和表现进行反思和总结，以改进后续的教学.最后，在思维导图的构建过程中，指导学生使用思维导图软件，如XMind、MindNode等来绘制思维导图.学生通过亲手绘制思维导图，加深对知识点的理解和记忆.同时，也能够在构建思维导图的过程中发现自己的不足之处，并及时改进和补充相关知识内容.最后，鼓励学生在课后利用思维导图进行复习，巩固所学知识，加深对知识的理解.

3.2 实物模型辅助理解

实物模型，作为一种直观的教学工具，能够将抽象的数学概念转化为具体的物体，帮助学生更好地理解.使用实物模型，教师实现思维可视化教学，即将抽象的数学思维过程转化为可视、可触的过程，引导学生理解和掌握数学概念和问题.根据教学内容，选择适当的实物模型.其次，引导学生观察实物模型，让他们发现其中的数学规律和特征.利用实物模型引导学生思考更深层次的问题.

例如 教授八年级上册第十一章“三角形”课时内容时，为了让学生更加直观地了解三角形的特点，可制作一些简单的三角形实物模型.模型包括等边三角形、等腰三角形和直角三角形等.在制作过程中，引导学生了解三角形的边长关系和角度关系，以及如何使用工具进行测量和计算.通过观察和操作三角形实物模型，引导学生总结出三角形的基本性质，例如：三角形具有稳定性，三角形的内角和为180°等.同时，介绍三角形的分类和特点，以便学生更好地理解和掌握.之后，利用模型讲解“与三角形有关的线段”“与三角形有关的角”“多边形及其内角和”等课时内容.此后，引导学生自行设计和制作一个简单的三角形模型.教学以小组活动的方式开展，学生们需要在规定的时间内完成模型的设计和制作，并在班级中进行展示和讲解.通过这个活动，学生将更加深入地了解三角形的特点和性质，同时也能提高学生的动手能力和团队协作精神.

3.3 动态演示增强效果

动态演示是一种通过动态图、动画等形式展示数学概念和问题的教学方法.它能够将抽象的数学概念和问题以直观、生动的方式呈现出来，帮助学生更好地理解.教学时，根据教学内容，选择适当的动态演示工具，如几何画板、PowerPoint动画等.讲解时，教师结合教学重点和难点，设计和制作有针对性的动态演示内容.

例如 教授八年级下册第二十章20.2“数据的波动程度”课时内容时，使用互动课件展示数据的波动程度的定义，并用动态曲线图展示数据波动程度的实际意义.通过鼠标的拖动，让学生观察到数据波动程度的变化，以及这种变化对数据总体“中心趋势”的影响.同时，利用动画效果展示不同类型的波动程度（如周期性波动、随机性波动等），帮助学生理解不同波动程度的特征和影响.对于知识的讲解，通过动态演示，展示如何找出数据中的最大值和最小值，从而计算极差.利用图表显示随着极差的变化，数据分布的范围如何变化.利用动态的数学公式演示，展示方差和标准差的计算过程.通过改变数据集中的数值，实时展示计算结果的变化，使学生对方差和标准差的计算有更直观的理解.

3.4 生活实际案例引入

生活实际案例是指与日常生活相关的数学问题或情境.引入这些生活实际案例，教师引导学生将抽象的数学概念与实际问题相结合，使思维可视化.根据教学内容，选择与生活实际密切相关、具有代表性的案例.

例如 教授九年级上册第二十三章23.2“中心对称”课时内容时，引入生活中心对称的实例.首先，利用课件给出中心对称的基本概念.中心对称是一种基本的几何现象，其定义为：如果一个图形绕着某一点旋转180°后能与自身重合，则称该图形为中心对称图形.这个点被称为对称中心.教学时注重生活实际案例的引入，交通信号灯：当我们看到一个交通信号灯，不论是从正面看还是从反面看，其形状都是相同的，这是因为交通信号灯具有中心对称性.纸币：很多国家的纸币设计都采用了中心对称的图形，如我国的100元人民币上印有“中国人民银行”的字样，旋转180°后与原图形完全重合.以案例为基础，引导学生探究中心对称的性质.

4 结语

综上所述，随着教育改革的不断深入，思维可视化教学逐渐受到广泛关注.初中数学作为一门基础学科，对于培养学生的逻辑思维和创新能力具有重要意义.思维可视化教学在初中数学教学中具有较多优势和作用.在初中数学教学中，教师应立足于思维可视化教学原理，根据教学内容和学生实际情况选择思维导图展示思路、实物模型辅助理解、动态演示增强效果、生活实际案例引入等教学方法，致力于推动思维可视化教学的应用与发展，为初中数学教学注入新的活力.

参考文献：

［1］胡兰芳.打造初中数学思维可视化课堂的教学探究［J］.数理天地（初中版），2023（19）：96-98.

［2］李玉雪.思维可视化在初中数学教学中的应用探析［J］.中学课程辅导，2023（28）：36-38.