思維可視化在小學數學教學中的應用研究

麥柱成

【摘要】在面對“長方體的表面積”等立體圖形問題時，大部分的學生能夠通過閱讀知識并加以分析對比，進而得出問題的答案，但仍有部分學生，空間觀念及邏輯思想較差，在面對相關問題時會感到明顯的吃力。因此，教師在進行數學教學的過程中，可以通過數學建模或圖形的方式，將問題可視化，并使學生通過觀察和分析來了解圖形的幾何事實，從而培養學生的觀察和表達幾何事實的良好習慣。

【關鍵詞】小學數學;思維可視化;教學應用

一、思維可視化技術的應用意義

在小學數學教學中，隨著年級的增長，數學問題的難度也在逐漸提升，與低年級的基礎邏輯運算不同，高年級學生面臨的問題主要考驗的是學生的思維方式及邏輯能力，如，在面對“長方體的表面積”這一問題時，高年級的學生可以通過對以往學到的知識進行整理，了解問題中注明的長方體長、寬、高，進而求出表面積。但對于空間感和邏輯思維較差的學生而言，基礎的邏輯一旦發生變故，就會手足無措，如，將“長方體的表面積”轉化為“長方體的體積”“圓柱體的表面積”甚至是“圓錐體的表面積”等。固定的思維邏輯限制了學生的想象，因此采用思維可視化技術將數學問題可視化，使學生能夠通過觀察和計算的方式來了解幾何事實，了解正方形、長方形、梯形及平行四邊形等圖形的運算原理，進而觸類旁通地解決更深奧的問題。因此，思維可視化技術在小數數學教學中的應用具有重要的教學意義。

二、我國小學數學教學中存在的問題

我國小學數學教學中，低年級的學生和高年級的學生的教學方式存在明顯的差異，低年級的學生更注重于基礎邏輯思維和數學運算能力的培養，這種知識能夠應用在生活中的各個地方。因此，學生的學習積極性較高，但高年級的學生除了基礎邏輯和運算能力的培養之外，更多的是鍛煉學生的思維能力和構建思維方式的雛形，但在實際教學中，低年級的教學方式并不適用于高年級教學，但高年級的教師卻并沒有針對高年級的實際情況對教學形式作出改變，導致高年級的數學教學中存在許多問題。

1.教學形式單一

我國社會經濟和科學技術的發展使得傳統的教學方式需要迎合新時代的需求進行改革，但對于教學方式的改革，依舊是在傳統教學方式的基礎上進行的。因此，新型教學方式仍然存在傳統的教學方式問題。許多的教師在教學時依靠傳統的教學模式，教學形式較為單一，缺乏創新。黑板報教學本身帶有一定的枯燥性，而社會經濟的發展使得娛樂行業迅速發展，學生容易在生活中受到各種娛樂項目的影響，對學生的學習興趣產生了極大的影響。加上小學生本身在認知上存在一定的缺陷，很難在枯燥的教學生活中保持持續的注意力集中狀態，導致小學生在學習中出現嚴重的知識性偏差，影響了小學生健全思維的培養。

2.教學內容與實際不相符

我國小學數學教學中設立的問題，本身更注重問題的邏輯性與合理性，學生能夠通過學習數學問題來培養邏輯思維，加深學生對于各項數學知識的學習，但知識最有效的教學方式是理論結合實際來使學生明白數學事實，而不是單純地學習數學理論。我國小學數學教學中的許多問題與現實實際存在嚴重的偏差，與學生現實的物理認知存在沖突，導致學生在學校學到的理論知識在現實中無用武之地，學到的知識成為了應付考試的“資料庫”。當學到的知識與生活缺乏關聯時，知識沒有得到運用，學生對學習的興趣就會大幅度下降，學習缺乏積極性，導致小學數學教學對學生本身的能力并沒有多大提升。

3.師生缺乏溝通

在進行教學的過程中，教師將主要的精力放在如何為學生講解問題的解法和數學知識的應用中，使學生在考試時面對各項問題時都能夠提出對應的解法來進行問題的解答。但是在解答問題的同時，學生只知道解法，卻不明白為什么要怎么解，知識與認知存在沖突。而小學生對人際交往的認知不強，很多學生由于害羞或自卑等原因即便是有不懂的地方，也不會去詢問教師，甚至有的學生根本不清楚自己哪里不懂。教師與學生之間存在嚴重的溝通障礙，導致學生只知道數學理論知識，卻不清楚數學事實。

三、以《長方體的表面積》為例分析思維可視化技術在小學數學教學中的應用

1.長方體的表面積

長方體的表面積是高年級學生才會接觸到的問題，是對小學數學知識的整理和運用，通過長、寬、高等數據在學生的思維中建立虛擬模型，培養學生的空間想象力與邏輯思維。也能以此為基礎，進行其它圖形如圓柱體、圓錐體、棱柱體等多種三維圖形的數學教學。通過《長方體的表面積》的教學能夠讓學生對三維圖形有一個基礎的認知，以及對三維圖形的運算解法的應用有較為清晰的了解。

2.通過符號和數字將數學問題可視化

在對小學數學教育進行改革時，教師開始對教學形式進行調整，將教學重點從數學理論知識教育轉向學生自身能力的培養。而這首先需要提升學生對學習的積極性和興趣。因此，思維可視化技術的有效應用成為了教育改革的關鍵。得益于現代科學技術的發展，希沃白板在教學中的應用將思維可視化由理論轉向了現實。借助希沃白板的數學教學工具將虛擬的數學模型可視化，如，長方體的長、寬、高及數學模型狀態可以通過希沃白板來進行可視化。教師可以根據可視化的數學模型來對學生進行數學事實的講解，分析數學運算原理。學生可以通過可視化的數學模型與現實事物進行對比，將理論轉化為實際，加強數字運算間的聯系和理解，從而能夠理解數學圖形與圖形之間的關聯，形成正確的數學認知，提高數學學習的積極性。

3.增強課堂互動以活躍課堂氣氛

思維可視化技術的應用使得當前小學數學教學模式更趨向于對學生自身能力的培養。而在數學教學中，思維可視化技術的應用使學生能夠在數學教學中了解到數學事實，進行更深奧的數學知識學習。但想要進一步提高學生的學習興趣，首先應當降低課堂中枯燥乏味的學習氛圍。通過數學教學形式的創新來把控數學教學課堂氛圍，增強數學課堂的趣味性，增加數學教學引導和邊學邊記的形式，增強課堂的互動性。以《長方體的表面積》為例，教師可以在教學過程中講解長方形的各個面的面積求解、各個面的相似性與基礎數學運算等，逐步地講解長方體的構造及相關數據的求解原理，讓學生對長方體的數學事實有較為清晰的了解。學生能夠在學習過程中，在草稿本上動手繪畫數學模型，利用數字來加深對于數學事實的認知，邊學邊記，將教師的轉述記錄到自身的筆下，使學生能夠感受到數學教學中的趣味所在，繼而激發學生興趣，降低課堂的枯燥。

4.理論與實踐結合實現思維外化

希沃白板將思維可視化轉為現實，學生能夠通過教師的講解了解到數學教學問題中的數學原理，能夠明白數學問題的內涵所在。教師可以借助希沃白板引導學生將理論與實踐結合，通過實踐來將自己的思維方式進行外化，使數學問題中邏輯性與晦澀難懂的地方通過實操來進行驗證，了解自身的思維缺陷，進而完善自身的思維方式和邏輯能力。教師也能根據學生的實操表現了解到學生的學習弊端，進而展開針對性的溝通教育，彌補學生的思維死角，加強對學生自身能力的培養，使學生能夠從容不迫地應對各項數學問題。

四、結語

對傳統數學教學模式改革最關鍵的地方在于希沃白板的應用將思維可視化技術成功地應用在小學數學教學中。借助希沃白板，教師能夠更直觀地為學生講解數學事實，學生能夠通過教師的引導結合自身的實操來加深對數學事實的印象，并通過與實際物品的對比來完成對數學知識的應用。這不僅降低了學生學習數學的壓力，更重要的是提高了學生自身的能力，對學生的后續學習活動十分重要。

[本文系佛山市順德區教育科學“十三五”規劃2020年度立項課題“‘3+N陽光課堂教學模式構建研究”（立項編號：SDGH2020094）階段研究成果之一]

參考文獻：

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責任編輯 ?李 ?源B1FBCE2F-9678-4772-9589-28D181A8A593