一、研究背景和意义

数学作为思维的体操，发展学生数学思维是数学教学的根本任务，也是核心素养背景下数学教育的关键诉求。然而，思维具有隐性特征，传统教学中教师往往高强度灌输知识，学生多以死记硬背和反复做题的方式学习，课堂上缺乏思维碰撞。

小学阶段学生的思维正从形象思维向抽象思维发展，对图示、语言更加敏感。大脑对图像类信息的接受与处理更具优势，能在瞬间收集信息并自动化解释。借助思维可视化作为跳板，可帮助学生顺利完成思维的进阶发展，使学生在数学学习过程中逐步获得深入思考的意识。

小学数学学段思维可视化主要通过“画图”及一系列图示手段，呈现不可见的思考路径及方法。教材中对“画图”能力的发展呈点状分布且螺旋上升，但教师在教学中只是局部运用。教师虽知晓画图呈现思维直观的重要性，但学生面对较复杂问题时，自己无法求解也不会画图，却能看懂教师讲解时采用的辅助图。

在实际教学中，教师只关注“自己如何教”，忽视“学生如何学”，导致学生思维未真实流淌。因此，让学生思维可视化，理解本体知识的思考路径，能减轻学习压力，发展数学能力，提升画图意识与能力。

二、概念界定

（一）思维可视化

指运用一系列图示技术把本来不可视的思维呈现出来，使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆，能有效提高信息加工及传递的效能。本课题根据小学生形象思维为主的特点，将抽象的数学逻辑、思考方法和路径以形象方式呈现。

（二）基于“思维可视化”的小学数学课堂教学

在数学课堂中，以提升学生思维品质为目标，以思维可视化为策略，组织和开展有效教学活动，打开学生思维窗户，促使学生积极思考，有条理地解决数学问题。

三、本课题相关的研究现状综述

（一）《义务教育数学课程标准（2011 版）》要求

1. 课程理念：在“课程理念”和“教材编写建议”部分提出重视“思维过程直观性”。在“前言”的“课程基本理念”中指出，课程内容要符合学生认知规律，选择贴近学生实际的内容，有利于学生体验与理解、思考与探索；组织内容要重视过程，处理好过程与结果、直观与抽象、直接经验与间接经验的关系；呈现内容应注意层次性和多样性。

2. 教材编写建议：在“教材编写建议”中指出，教材内容呈现应体现过程性。一方面体现数学知识的形成过程，设计新知识学习活动时，展现“知识背景—知识形成—揭示联系”的过程，有利于激发兴趣、理解实质、发展思考能力和了解知识关联；另一方面反映数学知识应用过程，根据课程内容设计解决问题活动，体现“问题情境—建立模型—求解验证”的过程，有利于理解和掌握知识技能、感悟数学思想、积累活动经验，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，增强应用意识和创新意识。

（二）教师教学需求

现行各版本数学课标教材，教学内容以现实情境为起点，逐步抽象出数学概念、原理、规律，理解后应用于解决现实问题。但在实际教学中，部分教师“浅入深出”，以成人理性思维代替儿童形象思维，加深学生理解难度。教师需要运用“思维过程可视化”策略，让学生以形象类比的游戏、图式、板书、符号、文字等工具，使知识及思考过程以“视觉”方式清晰可见，便于儿童理解数学，这对教师的教学设计和技能提出了更高要求。

四、研究内容

（一）可视化方法在小学数学不同知识领域的应用

1. 几何图形教学：运用可视化方法展示数学图形和几何图形，帮助学生理解几何图形变换。例如让学生通过拖动图形轴和网格改变图形形状，领会变换本质，加深对几何变换的理解。同时，帮助学生掌握图形构建过程，让学生使用可视化技术构建几何图形，体验通过控制图形几何属性构建图形的方法，学习构建思想和技术，并利用数学知识解决图形问题，提高学习兴趣。

2. 抽象概念教学：帮助学生理解抽象数学概念和思维模式，如多项式的数学运算和因果关系等。教师可通过图形展示教授多项式概念，在涉及因果关系时，用可视化技术展示建模思维，让学生直观理解，把握数学原理和规律。

（二）可视化方法对小学生数学思维发展的影响

1. 促进形象思维向抽象思维过渡：小学阶段学生形象思维占主导，可视化方法以直观的图示呈现数学知识，为学生搭建从形象到抽象的桥梁，帮助学生逐步发展抽象思维能力。

2. 培养逻辑思维和有条理的思考习惯：通过可视化呈现思考路径，引导学生按照一定逻辑顺序分析问题、解决问题，培养学生逻辑思维和有条理的思考习惯。

（三）可视化方法在小学数学教学中的实施策略

1. 教师教学策略：教师应根据教学内容和学生特点，选择合适的可视化工具和方法。例如，在讲解几何知识时，运用实物模型、多媒体动画等直观展示图形特征和变换过程；在教授抽象概念时，采用思维导图、概念图等方式梳理知识结构和逻辑关系。同时，教师要引导学生学会运用可视化方法自主学习和解决问题，鼓励学生自己画图分析问题。

2. 学生学习策略：培养学生主动运用可视化方法的意识，让学生在预习、课堂学习和复习过程中，自觉使用画图、制作图表等方式记录思考过程和整理知识。组织学生开展小组合作学习，通过交流和分享可视化作品，互相学习和启发，提高学习效果。

（四）可视化方法在小学数学教学中应用的评价方式

1. 过程性评价：关注学生在学习过程中运用可视化方法的情况，包括是否主动运用、运用的准确性和有效性等。通过观察学生的课堂表现、检查学生的作业和作品等方式进行评价，及时给予反馈和指导，促进学生不断改进。

2. 结果性评价：以学生的数学学习成绩和解决实际问题的能力为主要评价指标，分析可视化方法对学生学习成果的影响。通过测试、考试等方式，比较应用可视化方法前后学生的学习成绩变化，评估可视化方法的教学效果。

五、研究方法

（一）文献资料法

查阅国内外关于可视化方法在小学数学教学中应用的相关文献，了解研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论支持。

（二）实地调查法

深入小学数学课堂，观察教师教学和学生学习情况，了解可视化方法在实际教学中的应用现状和存在的问题。

（三）访谈法

与小学数学教师和学生进行访谈，了解他们对可视化方法的认识、态度和应用体验，收集他们的意见和建议。

（四）实验研究法

选择部分班级作为实验班和对照班，在实验班应用可视化方法进行教学，对照班采用传统教学方法。经过一段时间的教学实践后，对比两个班级学生的学习成绩、思维发展等方面的差异，验证可视化方法的有效性。

六、研究意义

（一）理论意义

丰富小学数学教学理论，为可视化方法在小学数学教学中的应用提供理论依据，进一步完善数学教学方法体系。

（二）实践意义

1. 提高小学数学教学质量，帮助学生更好地理解和掌握数学知识，提高学习成绩。

2. 发展学生数学思维能力，培养学生创新精神和实践能力，促进学生全面发展。

3. 为小学数学教师提供可借鉴的教学方法和策略，提高教师教学水平。

七、预期结果

（一）形成一套适用于小学数学教学的可视化方法体系

包括可视化工具的选择、应用步骤和注意事项等，为教师教学提供具体指导。

（二）提高学生的数学学习成绩和思维能力

通过实验研究，验证可视化方法对学生学习成绩和思维发展的积极影响，使学生在数学学习中取得更好的成绩，思维能力得到显著提升。

（三）发表相关研究论文

将研究成果整理成论文发表，为小学数学教学研究提供参考和借鉴，推动可视化方法在小学数学教学中的广泛应用。

八、结论

本研究聚焦小学数学教学中可视化方法的应用，旨在探寻提升教学效果的有效路径。通过前期文献研究与课堂观察发现，当前小学数学教学存在抽象知识讲解困难、学生理解不深入等问题，而可视化方法能有效将抽象知识具象化。后续研究将深入挖掘适合小学数学不同知识点的可视化手段，如图形、图表、动画等，并结合教学实际设计应用方案。期望通过本研究，丰富小学数学教学方法体系，为教师提供可视化教学的操作指南，帮助学生更好地理解数学知识，激发学习兴趣，提高数学思维能力和学习效果，推动小学数学教学质量提升。